基于分子链演化的NEPE推进剂基体超弹本构模型

作     者：刘俊 梁爽 刘向阳 郜婕 LIU Jun;LIANG Shuang;LIU Xiang-yang;GAO Jie

作者机构：华中科技大学航空航天学院湖北武汉430070 北京理工大学宇航学院北京100081 中国航天科技集团有限公司四院四十一所陕西西安710025 

出 版 物：《含能材料》 (Chinese Journal of Energetic Materials)

年 卷 期：2024年第32卷第5期

页      面：518-527页

核心收录：

学科分类：082604[工学-军事化学与烟火技术] 08[工学] 0826[工学-兵器科学与技术] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主　　题：推进剂基体 超弹性 本构模型 物理机制 分子动力学 高分子链密度 

摘      要：为了揭示硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂基体内高分子链结构演化与超弹性力学行为间的构效关系,采用多尺度方法,对复杂变形状态下NEPE推进剂基体内的高分子链演化过程及其表征模型进行了研究。首先,在基体黏合剂、固化剂和增塑剂等组分微观模型的基础上,通过对基体体系的分子动力学模拟,发展了描述复杂变形状态下交联链和自由链构形演化的动力学模型。随后,基于统计力学理论对系统自由能中交联链和自由链演化的贡献进行了定量表征,并建立了考虑高分子链交联、缠结效应的超弹本构模型。最后,结合NEPE推进剂基体胶片准静态拉伸实验数据对本构模型进行了验证。结果表明,相较于经典Arruda-Boyce超弹本构模型,基于物理机制的本构模型中本构参数具有真实的物理意义,可以通过物化实验进行参数标定,能较好地预测复杂变形状态下的基体超弹性行为,从而为推进剂基体力学性能的调控和组分优化提供模型支持。