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“固体发动机药柱结构完整性”专栏导语

固体火箭技术 2024年第4期47卷 456-457页

作者：申志彬不详

固体发动机是各类导弹武器和火箭的常用动力装置之一。近年来,新型高性能固体发动机研制提出了高装填分数、宽温适应性和强界面粘接性能等苛刻要求。在制造、运输、贮存、维护、使用等全寿命周期过程中,固体发动机会受到温度载荷、振动... 详细信息

固体发动机是各类导弹武器和火箭的常用动力装置之一。近年来,新型高性能固体发动机研制提出了高装填分数、宽温适应性和强界面粘接性能等苛刻要求。在制造、运输、贮存、维护、使用等全寿命周期过程中,固体发动机会受到温度载荷、振动载荷。

关键词：振动载荷固体发动机全寿命周期温度载荷苛刻要求结构完整性适应性

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预制缺陷柱壳结构的等效裂纹分析方法

国防科技大学学报 2014年第5期36卷 155-161页

作者：申志彬张维星国防科技大学航天科学与工程学院湖南长沙410073

针对传统有限元法在分析预制缺陷柱壳时出现的应力/应变计算精度不足、无法有效指导工程实践的问题,提出了一种具有高冗余度的等效裂纹分析方法。将预制缺陷视作典型裂纹,基于奇异裂纹元法对其进行裂纹稳定性分析,并根据稳定性分析结果... 详细信息

针对传统有限元法在分析预制缺陷柱壳时出现的应力/应变计算精度不足、无法有效指导工程实践的问题,提出了一种具有高冗余度的等效裂纹分析方法。将预制缺陷视作典型裂纹,基于奇异裂纹元法对其进行裂纹稳定性分析,并根据稳定性分析结果来评估预制缺陷柱壳的结构完整性。通过该方法得到的分析结果具有比常规有限元分析更高的可靠性,对于导弹线式爆炸分离装置等工作环境恶劣、风险系数较高的预制缺陷柱壳结构而言,该方法有助于提升其设计的安全裕度,具有一定的工程实用性。

关键词：预制缺陷奇异裂纹元线式爆炸分离装置结构完整性等效裂纹分析

伞盘结构对大长径比发动机药柱结构完整性的影响

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国防科技大学学报 2017年第1期39卷 148-152页

作者：申志彬姜人伟职世君国防科技大学航天科学与工程学院湖南长沙410073 中国空空导弹研究院河南洛阳471000

为了提高大长径比发动机药柱结构完整性水平,基于三维黏弹性有限元法,计算某大长径比固体发动机在温度和内压荷载联合作用下的结构响应;研究伞盘结构及其位置对药柱最大Von Mises应变的影响规律;讨论当伞盘位于药柱中部时,伞盘最大Von M... 详细信息

为了提高大长径比发动机药柱结构完整性水平,基于三维黏弹性有限元法,计算某大长径比固体发动机在温度和内压荷载联合作用下的结构响应;研究伞盘结构及其位置对药柱最大Von Mises应变的影响规律;讨论当伞盘位于药柱中部时,伞盘最大Von Mises应变随伞盘宽度、深度以及顶部圆弧半径比的变化规律。结果表明,伞盘位于药柱中部时可以有效地降低大长径比药柱的最大Von Mises应变,增加伞盘宽度、深度或选取合适的半径比均可降低伞盘结构的最大Von Mises应变。所得结论可为固体发动机设计提供参考。

关键词：固体发动机大长径比药柱伞盘应力应变分析

基于推进剂复杂本构模型的药柱结构分析模块开发

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固体火箭技术 2014年第3期37卷 336-341,359页

作者：唐国金邓斌申志彬国防科技大学航天科学与工程学院长沙410073

为研究固体火箭发动机药柱的非线性粘弹性行为,基于商用有限元软件二次开发技术建立了一种新型药柱结构分析模块。针对一种考虑变泊松比、老化和损伤效应的三维热粘弹性本构模型,采用增量法对其进行了数值离散,导出了本构方程的增量形式... 详细信息

为研究固体火箭发动机药柱的非线性粘弹性行为,基于商用有限元软件二次开发技术建立了一种新型药柱结构分析模块。针对一种考虑变泊松比、老化和损伤效应的三维热粘弹性本构模型,采用增量法对其进行了数值离散,导出了本构方程的增量形式,并提出了相应的应力更新方法;基于***和Abaqus软件的二次开发技术,编写了相应的材料子程序,并开发了药柱结构分析模块;考虑本构模型的8种不同形式,先后采用该模块分析了某发动机药柱在全寿命周期过程的结构响应。结果表明,相比于传统线粘弹性本构模型,本文的粘弹性本构模型能更好地表征推进剂真实的力学行为,所开发的分析模块可用于实际型号固体发动机药柱结构分析与寿命预估。

关键词：本构模型老化损伤变泊松比二次开发药柱结构分析模块

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围压下固体推进剂的破坏机理分析

国防科技大学学报 2022年第6期44卷 6-13页

作者：张亮申志彬虞跨海河南科技大学土木工程学院河南洛阳471023 国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073

贴壁浇筑的固体发动机推进剂药柱在点火状态下处于三向围压状态,而环向承受拉应变,亟待对围压下推进剂的破坏机理展开研究。基于自研的围压加载试验系统,通过开展推进剂在不同围压、温度和应变率下的单轴拉伸试验来研究围压、温度和应... 详细信息

贴壁浇筑的固体发动机推进剂药柱在点火状态下处于三向围压状态,而环向承受拉应变,亟待对围压下推进剂的破坏机理展开研究。基于自研的围压加载试验系统,通过开展推进剂在不同围压、温度和应变率下的单轴拉伸试验来研究围压、温度和应变率的耦合作用对推进剂力学行为的影响。针对围压下推进剂的力学响应特征,通过细观力学仿真进一步研究围压下推进剂的破坏形式,同时借助电镜扫描试验分析推进剂试样断面的形貌特征,通过试验和仿真相结合的手段分析了围压下推进剂的破坏机理。研究结果表明,围压下推进剂的损伤界面显著减少,且随着围压载荷的逐渐增加,推进剂的损伤形式从以颗粒脱湿为主转变为以颗粒破碎为主。

关键词：固体推进剂围压细观模型电镜扫描破坏机理

采用扩展有限元法的线式爆炸分离装置裂纹扩展分析

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国防科技大学学报 2018年第3期40卷 135-141页

作者：张亮申志彬蒋纯志国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073 湘南学院电子信息与电气工程学院湖南郴州423000

为了提高线式爆炸分离装置的安全性,本研究基于扩展有限元法,通过创建二维和三维动态裂纹扩展模型,探索了线式爆炸分离装置在爆轰波作用过程中的动态裂纹扩展和止裂机理。研究表明,分离壳体的裂纹扩展路径独立于裂纹初始角度;不考虑载... 详细信息

为了提高线式爆炸分离装置的安全性,本研究基于扩展有限元法,通过创建二维和三维动态裂纹扩展模型,探索了线式爆炸分离装置在爆轰波作用过程中的动态裂纹扩展和止裂机理。研究表明,分离壳体的裂纹扩展路径独立于裂纹初始角度;不考虑载荷时序时,二维和三维动态裂纹扩展的主方向分别沿着分离壳体的径向和环向;考虑载荷时序时,受不同区域应力波的联合作用,三维裂纹沿环向扩展的同时会沿着轴向扩展,但裂纹的扩展均不会影响到止裂槽以外的结构。所提方法和相应结论可为线式爆炸分离装置设计提供参考。

关键词：线式爆炸分离装置动态裂纹扩展止裂扩展有限元法

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温度载荷下的药柱累积损伤分析

推进技术 2013年第2期34卷 280-284页

作者：邓斌杨东段静波申志彬国防科技大学航天科学与工程学院湖南长沙410073 陕西非金属材料工艺研究所陕西西安710025

为研究温度载荷下的药柱累积损伤规律,应用线性累积损伤理论,建立了固体推进剂热粘弹性累积损伤模型,并根据不同应力水平下的蠕变破坏试验数据,获得了累积损伤的表达式;对药柱进行了热粘弹性有限元计算,得到了药柱危险部位的最大Von Mi... 详细信息

为研究温度载荷下的药柱累积损伤规律,应用线性累积损伤理论,建立了固体推进剂热粘弹性累积损伤模型,并根据不同应力水平下的蠕变破坏试验数据,获得了累积损伤的表达式;对药柱进行了热粘弹性有限元计算,得到了药柱危险部位的最大Von Mises应力随温度的变化规律,并讨论了不同贮存温度对药柱累积损伤的影响,最后针对典型海区的不同贮存温度进行了药柱的累积损伤算例分析。结果表明,温度是影响药柱损伤的重要因素,在热应力较大时药柱损伤并不总是较大;温度、应力大小以及作用时间共同决定着药柱的累积损伤。

关键词：温度载荷热粘弹性时温等效因子累积损伤

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推进剂粘弹性泊松比测试的数字图像相关方法

固体火箭技术 2016年第4期39卷 513-518页

作者：申志彬邓斌潘兵国防科技大学航天科学与工程学院长沙410073 北京航空航天大学固体力学研究所北京100191

固体推进剂是典型的粘弹性材料,其泊松比是时间的函数,相关标准中基于接触式测量方法的结果将推进剂泊松比视为常数,影响了药柱结构完整性分析的精度。针对此问题,推导了粘弹性泊松比的松弛型定义,提出了一种基于数字图像相关方法的固... 详细信息

固体推进剂是典型的粘弹性材料,其泊松比是时间的函数,相关标准中基于接触式测量方法的结果将推进剂泊松比视为常数,影响了药柱结构完整性分析的精度。针对此问题,推导了粘弹性泊松比的松弛型定义,提出了一种基于数字图像相关方法的固体推进剂泊松比高精度测量方法,研制了相应的测试系统,并测量了某HTPB推进剂的粘弹性时变泊松比。评估试验显示该测试系统的应变测量精度可达20με,有效解决了推进剂泊松比千分位测不准的难题。结果表明,推进剂泊松比随松弛时间的增加而增加,具有明显的粘弹特性。所提方法可为粘弹性材料泊松比的高精度测量提供参考。

关键词：固体推进剂粘弹性泊松比数字图像相关方法

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考虑人工脱粘层接触效应的药柱粘弹性分析

固体火箭技术 2013年第3期36卷 338-341,352页

作者：岳健邓斌申志彬李道奎国防科技大学航天科学与工程学院长沙410073

考虑人工脱粘层的接触效应,以承受轴向过载的某型导弹二级固体发动机为例,应用有限元软件***/Marc对其药柱进行了粘弹性有限元分析。通过对比8种情况下药柱Von Mises应力/应变计算结果,探讨了动静态计算模式下接触效应对药柱应力/应变... 详细信息

考虑人工脱粘层的接触效应,以承受轴向过载的某型导弹二级固体发动机为例,应用有限元软件***/Marc对其药柱进行了粘弹性有限元分析。通过对比8种情况下药柱Von Mises应力/应变计算结果,探讨了动静态计算模式下接触效应对药柱应力/应变计算结果的影响,提出了一种判断是否需要考虑接触效应的方法。结果表明,考虑人工脱粘层接触效应的药柱Von Mises应力/应变结果要比忽略接触效应的结果偏大;采用动态模式对药柱结构完整性进行仿真比采用准静态的计算模式所得到的结果要偏大;采用动态模式对接触效应进行仿真的计算结果更合理。所得结论和分析方法可为固体发动机研制提供参考。

关键词：接触效应固体火箭发动机有限元法人工脱粘层粘弹性