复合固体推进剂裂尖复合型变形场和约束场分析.pdf

《复合固体推进剂裂尖复合型变形场和约束场分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2011年第1期上海航天AEROSPACESHANGHAI文章编号：1006—1630(2011)01-0037一03复合固体推进剂裂尖复合型变形场和约束场分析张亚，强洪夫(第二炮兵工程学院，陕西西安710025)摘要：用有限元法分析了不同I一Ⅱ复合型裂端的变形场和约束场(裂端形状改变能和应力三雏度水平R，)分布。结果表明：复合型裂端变形为不对称的相反变形，符合钝化一锐化模型。I一Ⅱ复合加栽时裂纹尖端出现负约束区域(该区R，

2、裂纹在钝化区内某处危险点开始萌生，并与应力三雏度最大位置处产生的空穴或孔洞聚合向前扩展。关键词：复合固体推进刺；变形场；形状改变能；应力三维度中图分类号：TJ55f0334文献标志码：AFiniteElementAnalysisOnDeformationandReStraintFieldofaMixedModeCrackinCompositeSolidPrope¨antZHANGYa，QIANGHong—fu(TheSecondArtilleryEngineeringAcademy，Xi’anShaanXi710025，China)Abstr扯t：Finiteelementmet

3、hodwasemployedtoanalyzedifferentI一Ⅱmixed-modecrackfrontdeformationandrestraintfield(cracktipstraindistortionenergyandstresstriaxiaIR。)inthispaper，lt’sshowedthatanoppositekindsofdeformationwouldoccuratthecracktipofamixedmodecrack，andthedeformationmodelofcrackwassharpening—blunting．Withanincrea

4、singofmodeⅡloadingcomponent，thenegativeregionofrestraintfield(R<0)wouldexistatcracktipandbecomelarge，butthemaximumrestraintlevel(R，眦。)wasdecreased，andmovedaroundcrackfrontclockwise．TheR。蛳wasalittledistanceawayfromcrackfront，CrackunderI一Ⅱmixedmodeloadingdeflecteditsoriginaldirectionwouldinitia

5、teinsomedangerousplacewhichwasinthebluntregion，thengrowthbycoalescewithvoidorcavitycreatedintheR，呲。region．Keywords：Composites01idpropellant；Deformationfield；Straindistortionenergy；StresstriaxialO引言固体火箭发动机中的推进剂药柱既作为燃料同时又是发动机结构的组成部分。在固体火箭发动机的生产、贮存、运输和使用过程中固体推进剂承受各种载荷，推进剂药柱中可能出现裂纹。药柱中裂纹的存在不仅对火箭发

6、动机结构完整性产生影响而且会导致发动机内产生不可预测的内弹道性能。文献[1]对I型裂纹扩展特性进行了研究，获得了应力强收稿日期：2008—12一08l修回日期{2009一03一04基金项目：国家教育部NEcT和国家重大基础研究发展计划(61338)作者简介：张亚(1983一)，男，博士生，主要研究方向为强度理论和计算力学。度因子与裂纹扩展速率的幂率关系，证明了SCHA—PERY的理论‘2

7、。文献[3]对I型裂纹的断裂韧性进行了测试，研究了推进剂试件形状、试件尺寸和裂纹初始尺寸对裂纹扩展速率及对I

8、缶界应力强度因子的影响，分析了温度、速率或环境压强对推进剂断裂行为的影响，讨论了预损

9、伤或累积损伤对推进剂断裂行为的影响。文献[4～6]用实验和断裂准则对I一Ⅱ复合型裂纹进行了研究，结果表明可用相应的断裂准则对裂纹扩展方向进行简单预测，但缺乏对复合型裂纹扩展机理的研究阴JJ。对复合型断裂理论的研究及断裂准则的建立，裂纹前端的复合型变形场和约束场的研究是先决条件。为此，本文对其行为进行了研究。上海航天AEROSPACESHANGHAI2011年第l期1计算模型文献[9]的计算证明采用单边裂纹(SENT)试件几乎不能消除高宽比^／训对应力强度相关因子的影响，而采用^／