复合固体推进剂细观力学模型研究

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1、第24卷第5期计算机仿真2007年5月文意编号:1∞6俨9348(2007)05-ω，21-04复合固体推进剂细观力学模型研究史佩李高春李某2(1海雪在航空工程学院训练部，山东烟台264001;2海率航空工程学院飞行苦苦工程系，山东烟台264∞1)摘要:为了建立复合阁体推进剂的细观力学模型，首f婆的问题是建立一个能够真实描述推进剂细观形态结构的颗粒填充模裂。文中将推进剂辛苦作是颗粒Èj~在体组成的复合材料，详细地给出了应用分子动力学生成推进剂果真较填充模型的方法，得到了推进剂颗粒在基体小随机分布的颗粒填充模型。在此基础上，采用细观有限元方法

2、进行了分析，获得了推进剂颗粒与主主体内的应力分布情况。研究表明:分子动力学方法可以有效地处成推进剂的细观颗粒填充模裂，在此葱础上进行的细观力学分析可以有效地考虑回体推进剂细观结构对其力学性能的影响。关键诩:复合闭体推进翔U;分子动力学方法;细观形态;数值模拟中图分3挂号:TJ765.4+3文献栋识码:日MicromechanicalModelsforCompositePropellant122SHIPei,LIGao-chun,LIHao(1.TrainingDepartmentofNA凹，YantaiShandong264001,Chìn

3、a;2.DepartmentofAircraftEngineering,NAEI,YantaiShandong却4001,Chìna)ABSTRACT:lnordertodevelopthemicromechanicalmodelofpropellant,characteristicsoftheheterogeneousmi翩crostructureareveryimportant.11thispapertherandomdistributionpackingmodelsoffillerinthebinderofcompos•itepro

4、pellantweregeneratedbyregardingthepropellanlasacompositeoffillerandbinder.ηlegenerationpr制!essisbasedontheMolecularDynamics(MD)method.Thegeneratedpackingmodelswerethenanalyzedbyfiniteelementmethodandthestressdistributionindifferentconstituentsofcompositepropellantwasobtain

5、ed.TheresultsshowedthattheMDmethodcangeneratethemicrostructureofpropellanteffectivelyandthemicromechanicalanalysiscanconsidertheeffectofmicTOi电tructureonthemechanicalpropertiesofpropeUant.KEYWORDS:Composìtepropellant;Moleculardynamicsmethod;Micromechanicalmorphology;Numeri

6、calsimula•tlOn1号l曹填充模型。由于推进剂内部细观结构难以通过常规试验方推进剂作为一种工程材料，在航空航天中得到广眨的应法观测，通常借用数值方法进行模拟。目前，常用两类颗粒用。以往有关推进剂的研究大多基于对推进剂材料宏观性填充算法方法生成颗粒填充模珉，一是分子动力学模拟方能的认识，其主要特点是将推进刑理想化为均脆的粘弹性材法，二是Monte-carlo方法。分子动力学方法自Lubachev料[1][2][3]这种简化尽管在一定程度上满足工程结构分析的sky[9][刚首先提出以后，由于其适用性比较强，得到迅速发需要，但难以用这种

7、方法分析推进剂细观组成对推进剂力学展。Knot[IIJ成功地将这一方法m.用到复合阳体推进剂系统性能的影响。实际上，推进剂的力学性能与推进剂的细观形中，建立了四体推进剂的颗粒填充模型。Kochevets川在此态结构有非常密切的联系，推进剂颗粒的大小、形状对推进基础上进行了优化。本文借用上述分子动力学方法生成了剂力学性能有很大的影响。目前，国外已经开始注意到从推不同体积分散的颗粒填充模型，并在此基础上进行了细观有进剂细观居吹出发研究推进刑力学性能的许多特点，并进行限元方法分析，给出了推进剂的细观结构以及数值模拟结了…些探索[列问[6][7][

8、8J果。为了分析推进剂细观结构对推进剂力学性能的影响，首要的问题是建立一个能够真实描述推进剂形态结构的颗粒，2基*原理分子动力学算法的葱本思想是:首先，采用了Monte口arlo