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HTPB黏弹性微裂纹偏折扩展损伤本构模型

航空学报 2018年第9期39卷 129-137页

作者：顾志旭郑坚彭威支建庄陆军工程大学火炮工程系石家庄050003

为建立端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂的损伤本构模型,采用宏细观相结合的方法,将其细观损伤机理视为初始微裂纹偏折扩展的过程。首先,基于微裂纹稀疏估计理论,推导了Abdel-Tawab宏观本构方程中损伤映射张量的一般形式,其物理意义是将真实... 详细信息

为建立端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂的损伤本构模型,采用宏细观相结合的方法,将其细观损伤机理视为初始微裂纹偏折扩展的过程。首先,基于微裂纹稀疏估计理论,推导了Abdel-Tawab宏观本构方程中损伤映射张量的一般形式,其物理意义是将真实应力空间中各向异性材料的多轴加载,映射为等效应力空间中各向同性材料的更为复杂的多轴加载。其次,基于能量释放率和最大周向应力准则,分析了三维币形裂纹偏折扩展的情形,进一步采用两步等效法,将偏折扩展后的裂纹等效为币形裂纹。最后,基于Schapery裂纹模型,推导了微裂纹稳定扩展的速率方程。数值结果表明,建立的模型能够有效地反映材料损伤的应变率、温度依赖性和各向异性特征。

关键词：黏弹性微裂纹偏折扩展损伤映射张量裂纹扩展模型

基于不可逆热力学的宏细观粘弹性损伤本构模型

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推进技术 2018年第2期39卷 396-403页

作者：顾志旭郑坚彭威支建庄军械工程学院火炮工程系河北石家庄050003

为建立复合固体推进剂的损伤本构模型,基于不可逆热力学和叠加原理,通过引入宏观损伤效应张量,推导出一个通过有效应力表征损伤的蠕变型损伤本构方程。假设材料为初始各向同性,进一步引入细观标量损伤效应函数表征材料对称性的改变,进... 详细信息

为建立复合固体推进剂的损伤本构模型,基于不可逆热力学和叠加原理,通过引入宏观损伤效应张量,推导出一个通过有效应力表征损伤的蠕变型损伤本构方程。假设材料为初始各向同性,进一步引入细观标量损伤效应函数表征材料对称性的改变,进而得到由细观损伤效应函数表征宏观损伤效应张量的一般表达式。通过选取合适的细观损伤效应函数,文中建立的本构方程可以用于表征材料的正交各向异性损伤、横观各向同性损伤和各向同性损伤。最后,基于Schapery粘弹性微裂纹扩展模型,选取相对微裂纹密度为损伤内变量,建立了一个由损伤热力学对偶力表征的幂律型损伤演化方程。数值结果表明,建立的模型能够较好地反映材料损伤的率相关性和温度依赖性,具有良好的预测精度。

关键词：宏损伤效应张量细观损伤效应函数有效柔度微裂纹密度损伤演化

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基于分段老化模型的HTPB推进剂贮存寿命

含能材料 2016年第10期24卷 936-940页

作者：杜永强郑坚彭威张晓顾志旭军械工程学院河北石家庄050003

针对常用老化模型不能准确描述端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂贮存老化不同阶段特点的问题,提出了一种分段老化模型。对HTPB推进剂进行了高温加速寿命试验,以最大延伸率作为性能变化表征参数,将HTPB推进剂的老化机理分三个阶段进行了分析,... 详细信息

针对常用老化模型不能准确描述端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂贮存老化不同阶段特点的问题,提出了一种分段老化模型。对HTPB推进剂进行了高温加速寿命试验,以最大延伸率作为性能变化表征参数,将HTPB推进剂的老化机理分三个阶段进行了分析,并根据老化不同阶段的相关性分析结果,建立了分段老化模型。利用时温等效原理,得到了高温(60℃)加速老化和常温(25℃)有效贮存的时间转换关系,结合分段老化模型,预估HTPB推进剂在常温(25℃)条件下贮存寿命为11.60年。该模型的相关系数R>0.95,标准差R_(std)<0.015。

关键词：端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂高温加速寿命试验时温等效分段老化模型相关性分析

HTPB推进剂力学性能散布与确定变量相关性研究

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固体火箭技术 2015年第3期38卷 378-382页

作者：张晓郑坚彭威顾志旭军械工程学院石家庄050003

针对复合固体推进剂力学性能存在散布的问题,通过方差分析试验,研究了松弛模量和泊松比的散布与确定变量之间的相关性。建立了力学性能散布的方差分析模型,分析了散布的变化规律,并对导致变化的原因进行了讨论。结果表明,松弛模量的散... 详细信息

针对复合固体推进剂力学性能存在散布的问题,通过方差分析试验,研究了松弛模量和泊松比的散布与确定变量之间的相关性。建立了力学性能散布的方差分析模型,分析了散布的变化规律,并对导致变化的原因进行了讨论。结果表明,松弛模量的散布受温度和载荷作用时间影响显著;泊松比的散布在不同的应变阶段差异较大,结构损伤的不确定性是导致泊松比散布变大的主要原因;玻璃化转变及结构失效会引起力学性能的很大散布。

关键词： HTPB推进剂方差分析力学性能散布结构损伤松弛模量泊松比

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二维粘弹性不可压分析在扩展有限元中的实现

固体火箭技术 2013年第5期36卷 626-631页

作者：顾志旭郑坚彭威殷军辉军械工程学院火炮工程系石家庄050003

在常规有限元中,基于单位分解的思想,引入反映裂纹面位移间断的阶跃函数和裂尖局部特性的渐进函数,对裂纹局部区域的节点自由度进行加强,进而将基于Herrmann泛函建立的二维粘弹性不可压有限元法推广至了扩展有限元模式。这样在粘弹性(近... 详细信息

在常规有限元中,基于单位分解的思想,引入反映裂纹面位移间断的阶跃函数和裂尖局部特性的渐进函数,对裂纹局部区域的节点自由度进行加强,进而将基于Herrmann泛函建立的二维粘弹性不可压有限元法推广至了扩展有限元模式。这样在粘弹性(近似)不可压材料的断裂分析中,裂纹独立于有限元网格既便于处理又能保证计算准确度。详细推导了相应的公式,并对含单边裂纹的粘弹性不可压平板进行了分析。结果表明,该方法能方便有效地模拟粘弹性(近似)不可压材料的断裂问题,具有一定的应用前景。

关键词：扩展有限元粘弹性不可压裂纹

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固体发动机中轴对称界面端应力奇异性研究

固体火箭技术 2014年第4期37卷 510-515页

作者：顾志旭郑坚彭威殷军辉军械工程学院火炮工程系石家庄050003

从界面防护的角度出发,研究了温度载荷下固体发动机中弹性-粘弹性轴对称界面端的奇异应力场。依据对应原理,由弹性-弹性界面端的特征方程获得了弹性-粘弹性界面端的应力奇异性指数。根据应变匹配模型,推导了温度载荷下轴对称界面端中的... 详细信息

从界面防护的角度出发,研究了温度载荷下固体发动机中弹性-粘弹性轴对称界面端的奇异应力场。依据对应原理,由弹性-弹性界面端的特征方程获得了弹性-粘弹性界面端的应力奇异性指数。根据应变匹配模型,推导了温度载荷下轴对称界面端中的常应力项。针对现有的应力释放罩/推进剂界面端,分析了材料参数和结合角对其应力奇异性指数的影响规律,在不改变装药量的前提下,提出了弱奇异性或无奇异性界面端的设计。结果表明,自由边呈平角时界面端至多存在-0.1的弱奇异性,界面端应力集中水平显著降低。

关键词：固体发动机轴对称界面端奇异应力场常应力项

基于修正Arrhenius活化能方法的HTPB推进剂贮存寿命预估

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固体火箭技术 2017年第1期40卷 81-84,89页

作者：杜永强郑坚彭威张晓顾志旭军械工程学院石家庄050003

对HTPB推进剂高温加速寿命试验的老化起点进行了修正,并将Arrhenius方程中活化能与温度的函数关系修正为多项式形式。通过2种HTPB推进剂老化试验数据的回归结果得到修正活化能方法的老化模型,外推出25℃下的贮存寿命分别为12.8 a和11 a... 详细信息

对HTPB推进剂高温加速寿命试验的老化起点进行了修正,并将Arrhenius方程中活化能与温度的函数关系修正为多项式形式。通过2种HTPB推进剂老化试验数据的回归结果得到修正活化能方法的老化模型,外推出25℃下的贮存寿命分别为12.8 a和11 a,与常温外推试验数据相符,且误差小于传统Arrhenius方法。

关键词： HTPB推进剂活化能修正Arrhenius方程寿命预估

应力释放罩对固体发动机药柱结构完整性的影响

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固体火箭技术 2014年第1期37卷 57-62页

作者：顾志旭郑坚彭威殷军辉张晓军械工程学院火炮工程系石家庄050003

用有限元方法,分析了低温环境下应力释放罩的材料参数和结构参数对固体发动机药柱结构完整性的影响规律。结果表明,壳体/绝热层界面上存在由应力释放罩结构参数控制的驻点,界面应力与材料参数在驻点间呈交替的正负相关分布,调整结构和... 详细信息

用有限元方法,分析了低温环境下应力释放罩的材料参数和结构参数对固体发动机药柱结构完整性的影响规律。结果表明,壳体/绝热层界面上存在由应力释放罩结构参数控制的驻点,界面应力与材料参数在驻点间呈交替的正负相关分布,调整结构和材料参数,可改善界面应力水平。内孔中段表面危险点的最大VonMises应变对应力释放罩材料和结构参数不敏感。

关键词：固体发动机药柱应力释放罩材料参数结构参数界面应力驻点

有限元分段反演优化方法测试固体推进剂的泊松比

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固体火箭技术 2016年第4期39卷 519-523页

作者：张晓郑坚彭威顾志旭军械工程学院石家庄050003

提出了一种通过准确测量载荷响应,利用ABAQUS有限元软件,对推进剂相应状态下的泊松比进行分段反演的测试方法。基于反演优化原理,建立了迭代模型和误差分析模型;测试了某型固体推进剂应力松弛下的泊松比,给出了测试过程和结果,分析了测... 详细信息

提出了一种通过准确测量载荷响应,利用ABAQUS有限元软件,对推进剂相应状态下的泊松比进行分段反演的测试方法。基于反演优化原理,建立了迭代模型和误差分析模型;测试了某型固体推进剂应力松弛下的泊松比,给出了测试过程和结果,分析了测量误差;利用时温等效原理,获得了泊松比变化主曲线;反演结果与光学非接触测量结果进行了对比,得到了反演误差,进一步验证了测试方法的有效性。

关键词：固体推进剂有限元分段反演优化泊松比测试应力松弛主曲线