端羟基聚丁二烯推进剂衬层界面粘接力学特性研究

《端羟基聚丁二烯推进剂衬层界面粘接力学特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号密级ＵＤＣ＾？ｆｃ４ｆｌｆ丈＃（Ｑ）南ＮＡＮＪＩＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ博士学位论文端羟基聚丁二烯推进剂／衬层界面粘接力学特性研究（题名和副题名）周清春（作者姓名）指导教师姓名周长省教授学位类别工学博士学科名称航空宇航科学与技术研究方向航空宇航推进理论与工程论时间２０１６年６月。注：《》１注明国际十进分类法ＵＤＣ的类号博士学位论文端羟基聚丁二烯推进剂／衬层界面粘接力学特性研究作者：周清春指导教师

2、：周长省教授南京理工大学２０１６年６月Ｐｈ．Ｄ．ＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｔｕｄｏｎｔｈｅａｄｈｅｓｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｒｏｅｒｔｉｅｓｙｐｐｄｒｏｘ－ｏｆｈｙｌｔｅｒｍｉｎａｔｅｄｏｌｙｂｕｔａｄｉｅｎｅｙｐｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ／ｌｉｎｅｒｉｎｔｅｒｆａｃｅＢｙＺｈｏｕｉｎｃｈｕｎＱｇＳｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙＰｒｏｆ．ＺｈｏｕＣｈａｎｇｓｈｅｎｇＮａｎｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｊｇｙｇｙＪｕｎｅ２０１６，声明，本学位论文是我在导师的指导下取

3、得的研究成果，尽我所知在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料一。与我同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。研究生签名：年Ｍ月Ｐ日学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存，、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文按保密的有关规定和程序处理。研究生签名６年＂：Ｖ月Ｐｇ＼ｉｊ

4、博士学位论文端羟基聚丁二烯推进剂／衬层界面粘接力学特性研究摘要固体火箭发动机技术由于结构简单、高效可靠等优点已经大量应用在航空航天、军事领域。在这些卫星和飞行器应用中，固体火箭发动机对全系统工作安全可靠性起着决定性作用。然而，在火箭发动机试制过程中经常会发生偏离设定外弹道、达不到预定效。果甚至爆炸等情况。事故分析表明，发动机失效主要是由装药结构完整性破坏引起的装药结构完整性逐渐成为当下制约固体火箭发动机技术应用和发展的主要技术瓶颈之一一。而推进剂／衬层界面脱粘是装药结构完整性破坏最为主要的形式之。本文针对复合推进剂／衬层界面粘接力学

5、特性开展研究，主要包括以下几个方面：（１）复合推进剂／衬层界面断裂的实验方法研究。对矩形粘合试样开展了三维应力分析，指出了目前作为测定复合推进剂／衬层界面粘接强度标准方法的不足之处。针对复合推进剂／衬层界面这种柔性双材料结构，分别设计了单轴拉伸实验与双悬臂夹层梁一Ｉ型实验，用于测定界面断裂时的力学性能。还提出了种采用有效裂纹长度的数据处理方法用于获取断裂能。实验结果表明，复合推进剂／衬层界面的粘接力学性能表现出显著的率相关特性。（２）复合推进剂／衬层界面断裂的损伤机理研究。显微观察表明，裂纹尖端处衬层一首先发生明显的弹性变形形成个连续的

6、裂纹尖端三角区，随后裂纹尖端三角区的边缘开始出现材料纤维化产生纤维和孔洞，裂尖区域逐渐演变成纤维化损伤区。推进剂／衬层界面的断裂机理是裂纹尖端近处孔洞的形成和合并。（３）复合推进剂／衬层界面的力学本构模型研究。讨论了内聚力模型对于复合推进剂／衬层界面断裂分析的适用性，并比较了双线性和指数型内聚力模型对数值仿真结果的影响。基于实验观察到的界面弹性变形和纤维孔洞损伤两大特征，在内聚力模型框架一种新的考虑界面分离速率效应的界面力学本构模型下建立了。该力学本构模型清晰、可扩展性强，而且还具有物理意义。一（４）复合推进剂／衬层界面力学本构模型的参

7、数反演识别研究。提出了种标准实验与直接搜索算法相结合的反演分析方法，用于获取界面力学本构模型的参数。基于有限元分析软件ＡＢＡＱＵＳ的Ｓｃｒｉｐｔ开发功能编译了反演分析的全自动执行程序。最后通过复合推进剂／衬层界面的双悬臂夹层梁试样算例验证了反演识别方法及程序的准确与高效性。（５）复合推进剂／衬层界面断裂数值模拟研究。建立了复合推进剂／衬层界面断裂数值仿真方法，对率相关界面力学模型进行有限元离散。通过多种加载速率下的双悬臂夹一层梁实验、双步反演分析策略等获得了界面力学本构模型中的参数表达式。最终通过Ｉ组独立的实验验证