固體推進劑細觀力學與本構(gòu)關系研究.pdf

1、作為一種具有特定性能和是功能的含能復合材料，固體推進劑是運載火箭、洲際導彈以及戰(zhàn)術導彈等動力能源的關鍵材料，其性能特別是力學性能直接影響到戰(zhàn)略和戰(zhàn)術導彈的生存能力和作戰(zhàn)效能。因此開展固體推進劑細觀力學行為研究，探索固體推進劑損傷、破壞及失效機理，建立固體推進劑的本構(gòu)關系，對新一代固體推進劑的研發(fā)具有重要的意義。本文以一種固體推進劑為主要研究對象，分別從細觀力學和本構(gòu)關系兩方面研究該固體推進劑的力學行為： 1、采用原位拉伸掃描電鏡

2、裝置對固體推進劑進行原位拉伸實驗，觀察固體推進劑的細觀損傷和拉伸破壞機理，分析固體推進劑中的初始損傷、固體顆粒體積含量和粒度大小對其細觀結(jié)構(gòu)演化的影響。 2、原位拉伸實驗的結(jié)果表明： 固體推進劑的初始損傷主要有三種表現(xiàn)形式：(1)破碎的晶粒，主要表現(xiàn)為AP晶粒的破碎；(2)微裂紋和空穴，主要發(fā)生在基體中；(3)粘結(jié)劑的包裹不全，主要表現(xiàn)為HMX和大顆粒的AP粒子與粘結(jié)劑的界面脫濕。其中固體顆粒與粘結(jié)劑的界面脫濕這種初始損

3、傷形式對推進劑拉伸破壞的影響最大。并且固體顆粒含量越多、粒徑越大、界面初始脫濕程度越嚴重，對拉伸破壞的影響也就越大。 固體推進劑中的三種固體顆粒HMX、A1、AP體積含量和粒度大小對推進劑細觀結(jié)構(gòu)演化的影響各不相同，且它們在拉伸時的破壞方式也各不相同：(1)HMX粒子的破壞方式主要是固體顆粒與粘結(jié)劑的界面脫濕；(2)A1粒子的破壞方式主要是基體破壞或粘結(jié)劑的斷裂；(3)AP粒子的破壞方式是界面脫濕與粘結(jié)劑斷裂共存，但粘結(jié)劑的斷裂

4、占主導地位。 3、利用萬能材料試驗機對固體推進劑在常溫下進行了準靜態(tài)拉伸實驗，拉伸速率固定為10mm/min，根據(jù)實驗得到的結(jié)果及其應力應變響應特征，將Ramberg-Osgood模型在前人修正的基礎上繼續(xù)加以改進，并考慮到細觀力學實驗中觀察到的損傷，唯象地建立了該固體推進劑的本構(gòu)方程。通過Origin軟件擬合后發(fā)現(xiàn)，改進后的本構(gòu)模型能夠很好的描述該固體推進劑在常溫下、拉伸速率為10mm/min時的力學行為。 4、將原位