粘弹性材料界面结构的破坏行为分析

《粘弹性材料界面结构的破坏行为分析》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、硕士学位论文粘弹性材料界面结构的破坏行为分析ANALYSISOFFAILUREBEHAVIOROFVISCOELASTICMATERIAL-BASEDINTERFACIALSTRUCTURE陈兴哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TJ763学校代码：10213国际图书分类号：530密级：公开工程硕士学位论文粘弹性材料界面结构的破坏行为分析硕士研究生：陈兴导师：周振功教授申请学位：工程硕士学科：工程力学所在单位：航天学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classified

2、Index:TJ763U.D.C:530DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringANALYSISOFFAILUREBEHAVIOROFVISCOELASTICMATERIAL-BASEDINTERFACIALSTRUCTURECandidate：ChenXingSupervisor：Prof.ZhouZhengongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：EngineeringMec

3、hanicsAffiliation：DepartmentofAerospaceEngineeringandMechanics,SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要固体火箭推进剂是一种典型的粘弹性材料，由金属壁壳-推进剂组成的界面结构破坏是发动机失效的一个重要环节，外部载荷和环境作用以及粘弹性特性改变又是

4、界面处破坏的重要影响因素。本文针对复合固体火箭推进剂的粘弹性性质，基于临界J积分理论和内聚力理论研究了推进剂界面结构的破坏行为。首先，基于J积分理论研究了不同温度和拉伸速率作用下，推进剂仿真模型的预制裂纹尖端J积分的变化规律，通过界面粘接强度来确定各个条件下预制裂纹发生扩展的临界J积分值。研究临界J积分与温度和拉伸速率的关系，将这个关系作为评价特定环境下推进剂界面结构发生破坏的J积分准则。然后，建立推进剂界面结构的内聚力模型，使用内聚力单元模拟连接推进剂和金属壁壳的粘接层结构。基于该内聚力模型，模

5、拟在温度和拉伸速度载荷环境组合中推进剂界面层破坏行为。输出断裂消耗的能量变化，以某一速度为裂纹起裂和快速扩展的分界点，得到推进剂界面结构发生破坏的临界能量释放率，并对结果进行分析。研究临界能量释放率和温度、拉伸速率之间的关系，将这个关系作为评价特定环境下推进剂界面结构发生破坏的内聚力准则。两类损伤准则均是断裂能量关于温度和拉伸速率的函数，是通过不同途径得到的同一类型的关系。对比两种评价界面破坏的准则，结合实际应用中的安全考量，得到二者中较好的一种评价方法。最后，进一步研究复合固体推进剂界面结构的破

6、坏行为，将内聚力单元引入到界面层内和推进剂单元之间，通过施加载荷和改变环境因素研究推进剂界面的裂纹扩展的问题。关键词：J积分；粘弹性；内聚力模型；界面结构；破坏I哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractFailureofinterfacialstructurecomposedofmetalshellandsolidpropellantisoneofimportantformsofenginefailure.Externalloadingsuchasmechanicalloading,temp

7、eratureloadingandchemicalloading,andviscoelasticbehaviorofsolidpropellantwhichisatypicalviscoelasticmaterialplayasignificantroleininterfacialfailure.Inthispaper,viscoelasticpropertiesofsolidpropellantaretakenintoconsiderationtoinvestigateinterfacialst

8、ructuralfailurebasedoncriticalJ-integraltheoryandcohesivelaws,respectively.Therelateddetailsareillustratedasfollows:Firstly,J-integralofpre-crackofnumericalmodelareevaluatedbasedonJ-integralundervariedtemperaturesandtensionvelocity.Interfacial