围压对NEPE推进剂强度的影响.pdf

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1、第28卷2011年第3期上海航天AEROSPACESHANGHAI文章编号，1006—1630(2011)03—0055—05围压对NEPE推进剂强度的影响王广，陈刚(第二炮兵工程学院，陕西西安710025)摘要：从微观、细现和宏观角度分析了围压对NEPE推进荆强度的影响。在细现尺度范围内讨论了剪切阻力、张开性裂纹和空洞的影响，并给出了基于双剪强度准则的围压对推进剂强度影响的模型。三种尺度的结合还须更多的研究。关键词：裂纹；NEPE推进荆；围压；强度中图分类号：V512文献标志码：AEffectofConfiningPressureonNEPEPropellant’sI

2、ntensityWANGGuang，CHENGang(TheSecondArtilleryEngineeringInstitute，Xi’an710025，Shaanxi，China)Abstract．TheeffectsofconfiningpressureOntheintensityofNEPEpropellantfrommicro，mesoandmacroscalewerediscussedinthispaper．Theeffectsofshearresistance，andopenedcrackandholewereanalyzedatmeso-scale．Th

3、emodelbasedondouble-shearintensityrulewasgivenout．Theintegrationofthethreekindsofsizeswasneededtoberesearchedmuchmore．Keywords：Crack；NEPEpropellant；Confiningpressure；Intensity．0引言围压对材料力学性能的影响显著，当围压增大时，材料的拉伸强度靠、断裂强度O'b会增加，而对黏弹性材料来说延伸率￡。会增加，体积膨胀率U会受到抑制，弹性模量E有增加的趋势。文献[1]研究了围压对高填充黏弹体裂纹扩展行为的影

4、响，材料由86％的固体颗粒和橡胶基体组成，所得结论相似。文献[2]用高压材料试验机模拟了NEPE固体推进剂的点火增压环境，研究了室温两种拉速下NEPE推进剂力学行为变化规律，发现围压增大了NEPE推进剂的％。对岩石、混凝土的围压实验获得更充分的数据表明，围压能增加材料的拉伸强度E3-5]。为更好地了解围压拉伸状态下NEPE推进剂“增加的机理，本文从微观颗粒、细观裂纹和宏观应用等角度研究了围压对强度的作用。收藕日期：2009-06—25；修回日期：2009-07—10作者简介：王广(1963一)，男，教授，博士，硬士生导师，主要研究方向为航空宇航推进工程。1力学尺寸在所有

5、的观测材料力学行为准则的实验中，材料被当作一个平均体。假设材料为连续而均匀的，即其中每点的属性均相同(在这种情况下，材料的结构特征被忽略，或者说被平均了)。但是，事实表明在不同的观测水平中材料有不同的结构特征。材料强度与材料内部的微裂纹有关，而材料破裂是一个演化问题，仅基于宏观唯象的方法不能深入认识其破裂机制。同时，许多复杂现象的微观或细观机制相对简单，而它们的组合和相互作用却能表现出复杂行为。这种微细观性质清楚、行为规律简单，而宏观现象复杂的事实表明，确定一个合理的研究尺度能简化宏观现象复杂问题，利于问题的解决。不同的研究尺度与不同的研究问题和方法相对应。从研究分子、

6、原子的微观力学到研究宏观行为的宏观力学间存在诸多过渡性研究尺度，并有相应的研究问题与方法。对材料来说，可认为micro是构成推进剂的晶粒或胶结物；meso是包含一定数量的晶粒、胶结物，上海航天AEROSPACESHANGHAl第28卷2011年第3期以及孔洞、裂隙集合的微体，这个集合体代表的是推进剂材料，力学性质是其微观构成的平均；macro是包含足够多微体和缺陷的集合体。就每一尺度的构成体而言，它们都是均匀、连续的介质。推进剂材料的破裂是远离平衡条件下的演化问题，在该条件下，宏观现象与微观运动问无简单联系，确定统计分布函数极为复杂和困难。因此，从细观到宏观的研究方法更

7、具可行性。细观尺度是介于微观与宏观间的某种尺度，是一种相对概念，其范围与宏观对象大小及所涉及的现象有关。如细观尺度也可能落在厘米至米的范围，因此统计细观损伤力学可能有相当宽的应用领域。从细观尺度研究推进剂破裂问题，就需认识推进剂细观物理组织的性质，此时不能忽略细观非均匀性。尺度划分导致的结果必然是认识方法和研究方法的差别。因此，涉及各种尺度间关系的演化问题无法仅局限于一个尺度内解决，需要对系统的构成部分性质有较清楚的认识，了解其在外载荷作用下的力学响应。由此，依据一个较低层次水平的结构特征解释较高层次水平的行为的方法成为演化研究的有效途径