改性双基推进剂断裂力学行为研究

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1、分类号密级ＵＤＣ＇ｆｉ南素恣名丈李ＮＡＮＪＵＮＶＥＲＳＩＴＹＯＣ臣篡ＥＣＨＮＯＬＯＧＹ！脱ＩＦ資幻臣ＮＴ硕去学位论文改性双基推进剂断裂力学行为研究（题名和副题名）赵超（作者姓名）指导教师姓名周衣省教授许进升讲リ币学位类别工举硕去学科名称航空宇航推进理论与工程研究方向固体火箭发劝机装药结构完整性论文提交时间２０１５．０３注１。；法明《国际十进分类法ＵＤＣ》的类号硕ｉ学位论文改性双基推进剂断裂力学行

2、为研究作者；赵超指导教师：周长省教授许进升讲师南京理工大学２０巧年３月ＭａｓｔｅｒＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｃｓｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｍｏｄｉｆｉｅｄｄｏｕｂｌｅｂａｓｅｒｏｅｌｌａｎｔｐｐＢｙＺｈａｏＣｈａｏＳｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙｒｏ．ＰｆＺｈｏｕＣｈａｎｇｓｈｅｎｇＸｕＪｉｎｓｈｅｎｇＮａｎｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈ

3、ｎｏｌｏｊｇｙｇｙＭａｒｃｈ２０１５，声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加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己在论文中作了明确的说明。研究生签名；年月日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Ｗ借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可Ｗ向有关部口或机构

4、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：年月日硕±学位论文改性双基推进剂断發力挙行为研巧摘要随着固体火箭发动机朝大口径、远射程的方向发展，具有粘弹力学特征的改性双基推进剂表现出越来越明显的率相关性，尤其是在高点火冲击、髙发射过载、跌落撞击等冲击载荷下，其力学性能完全区别于准静态条件。本文针对这种情况，使用脆性材料力学理论对改性双基推进剂断裂力学斤为进行了研究。本文使用分离式霍普金森

5、压杆（ＳＨＰＢ）和万能材料试验机对改性双基推进剂的Ｉ＂ｉ型和￣ＩＩ型断裂行为进行了实验研究。Ｉ型断裂主要进行了ｉ（ｒｉｏＶ应变率下的单轴拉伸断裂实验，得到了平面应力、应力集中对断裂性能的影响及断裂能在准静态条件下随２３‘ｉ￣应变率的变化规律。ＩＩ型断裂研究使用剪切试件进巧１０１０ｓ应变率下的高速撞击实验，得到了改性双基推进剂高应变率下的断裂行为判定准则；并补充应变率下的剪切试件压缩实验作为对比。通过实验结果比较可知，改性双基推进剂在高应变下表现出脆性断裂现象，，而准静态环境

6、中只有在大变形下才会发生断裂即应变率对材料断裂形式影响很大。髙应变率下，断裂能与应变率呈线性相关；准静态下，断裂能与应变率呈指数相关。同时，本文还使用分离式霍普金森压杆对改性双基推进剂的本构进斤了研究，得到了可Ｗ准确描述该材料在高应变率下力学行为的线性ＺＷＴ本构模型。为了将上述实验结果用于改性双基推进剂工程预测数值计算，采用ＦＯＲＴＲＡＮ语言对材料的本构模型和断裂行为判定准则进行了ＶＵＭＡＴ程序实现。最后使用ＡＢＡＱＵＳ对圆柱形试件和ＩＩ型剪切试件进行数值计算验证，Ｗ确

7、定材料的本构与断裂行为判定准则的正确性。关键词：断裂行为；断裂准则；改性双基推进剂；高应变率；ＺＷＴ本构模型；数值计算ＩＡｂｓｔｒａｃｔ硕±学位论文ＡｂｓｔｒａｃｔＡｓｔｈｅｓｏｌｉｄｒｏｃｋｅｔｍｏｔｏｒｄｅｖｅｌｏｐｉｎｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｌａｒｇｅｃａｌ化ｅｒａｎｄｌｏｎｒａｎｇｅ，ｇ，ｌｏａｄｉｎｇｒａｔｅｓｅｆｅｃｔｉｓｍｏｒｅｏｂｖｉｏｕｓｗｉｔｈｔｈｅｖｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｏｆＣＭＤ

8、Ｂ．Ｅｓｅｃｉａｌｌｉｎｐｙｈｉｇｈｉｇｎｉｔｉｏｎｉｍａｃｔｈｉｈｏｖｅｒｌｏａｄｉｎｅｍｉｓｓｉｏｎｆａｌｌｄｏｗｎａｎｄｉｍａｃｔｌｏａｄｅｔａｌ．Ｉｔｓｐ，ｇ，ｐｍｅｃｈａｎｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｒｉｓｃｏｍｌｅｔｅｌｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｍ化ｅｕａｓｉｓｔａｔｉｃＣＯ打ｄｉｔｉｏｎｗｈｉｃｈｃａ打ｂｅｐｙ，ｑｄｅｓｃｒｉｂｅｄａｎｄａｎａｌｓｅｄａｓａｂｒｉｔｔｌｅｍａｔｅｒｉａｌ