考慮預(yù)損傷和熱老化的復(fù)合固體推進劑力學(xué)性能研究.pdf

1、復(fù)合固體推進劑的力學(xué)性能嚴重影響著固體發(fā)動機的結(jié)構(gòu)完整性和貯存壽命。固體推進劑藥柱在生產(chǎn)、運輸和貯存過程會發(fā)生物理損傷和化學(xué)老化，因此，開展預(yù)損傷和熱老化條件下復(fù)合固體推進劑的力學(xué)性能研究對認識其貯存老化性能、預(yù)估其貯存壽命具有重要意義。
　　本文以端羥基聚丁二烯（HTPB）推進劑為研究對象，研究了預(yù)損傷和熱老化條件下 HTPB推進劑力學(xué)性能的老化規(guī)律，建立了包含老化溫度、老化時間和預(yù)損傷參數(shù)的HTPB推進劑老化模型，為固體發(fā)動機

2、結(jié)構(gòu)完整性分析和貯存壽命預(yù)估提供數(shù)據(jù)支撐。考慮固體推進劑藥柱實際載荷歷程，設(shè)計了推進劑預(yù)損傷和熱老化試驗方案。采用預(yù)應(yīng)變試驗和往復(fù)拉伸試驗?zāi)M推進劑的物理損傷，利用熱老化試驗?zāi)M推進劑的化學(xué)老化，通過單向拉伸試驗獲取推進劑強度、伸長率、模量等力學(xué)性能參數(shù)。開展了未老化未損傷條件下推進劑的單向拉伸試驗，得到了推進劑的初始力學(xué)性能參數(shù)。展了熱老化條件下推進劑的力學(xué)性能研究，建立熱老化條件下推進劑力學(xué)性能的老化模型。研究表明，初始模量、抗拉強

3、度和斷裂強度隨老化時間的增加呈現(xiàn)先增大后減小再增大的趨勢；最大伸長率和斷裂伸長率老化初期波動較大，老化后期隨老化時間的增加而減??；老化溫度越高，上述力學(xué)性能參數(shù)變化越明顯。開展了預(yù)應(yīng)變和熱老化條件下推進劑的力學(xué)性能研究，建立了推進劑預(yù)應(yīng)變-溫度雙因素老化模型。研究表明，預(yù)應(yīng)變使得推進劑的強度和伸長率減小，使得初始模量先減小后增大，隨著老化時間的增加，這種影響逐漸減弱，各力學(xué)性能參數(shù)的變化趨勢與常規(guī)熱老化條件下的趨勢一致，溫度是造成推進劑

4、老化的根本原因。利用4參數(shù)Prony模型和改進的Arrhenius方程建立了包含預(yù)應(yīng)變、老化溫度和老化時間的推進劑最大伸長率老化模型。開展了往復(fù)拉伸和熱老化條件下推進劑的力學(xué)性能研究，建立了推進劑損傷應(yīng)變-往復(fù)拉伸次數(shù)-溫度三因素老化模型。研究表明，損傷應(yīng)變和往復(fù)拉伸次數(shù)對推進劑強度影響顯著，但規(guī)律不明顯。損傷應(yīng)變使得推進劑伸長率先增大后減小，并且往復(fù)拉伸次數(shù)越多，影響越明顯。提出了推進劑力學(xué)性能變化的三因素老化模型，結(jié)合Prony級數(shù)