含缺陷固体火箭发动机推进剂断裂力学行为研究

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究的工程背景与意义

1．2 固体火箭发动机推进剂粘弹性断裂研究现状

1．3 本文主要研究内容

2 断裂力学理论及粘弹性材料数值仿真研究

2．1 断裂力学基础理论

2．1．1 应力强度因子理论

2．1．2 能量释放率G理论

2．1．3 COD理论

2．1．4 J积分理论

2．1．5 裂纹启裂迹线法

2．2 粘弹性材料断裂数值仿真研究

2．2．1 线性粘弹性本构关系

2．2．2 ANSYS中表示粘弹性属性的研究

2．2．3 ANSYS中裂纹尖端的建模及网格划分

2．2．4 ANSYS中断裂参量的计算和分析

2．3 本章小结

3 含缺陷HTPB固体火箭推进剂断裂试验的设计

3．1 应变率估计的数值仿真研究

3．2 测试方法的建立

3．2．1 裂纹破坏强度准则的建立方法

3．2．2 裂纹J积分测试方法的建立

3．2．3 裂纹启裂临界J积分Jc测试方法的建立

3．2．4 J积分阻力曲线测试方法的建立

3．3 测试试样及夹具设计

3．3．1 静态拉伸材料力学性能试样的设计

3．3．2 动态拉伸材料力学性能试样的设计

3．3．3 内部裂纹J积分测试试样的设计

3．3．4 裂纹扩展试样的设计

3．3．5 界面裂纹撕裂J积分测试试样的设计

3．3．6 剪切断裂J积分测试试样的设计

3．3．7 脱粘性能测试试样的设计

3．4 试验装置及设备

3．4．1 试验加载装置

3．4．2 高速显微摄像装置

3．5 实际试验装置的ANSYS数值仿真

3．5．1 有限元分析一般过程

3．5．2 基本求解过程

3．5．3 整体试验装置拉伸应力场和位移场的ANSYS数值仿真

3．5．4 整体试验装置应力-应变关系的ANSYS数值仿真

3．5．5 含裂纹拉伸试样ANSYS数值仿真

3．6 本章小结

4 含单边裂纹的HTPB固体火箭推进剂拉伸试样启裂J积分实验研究

4．1 材料力学性能的离散性摸底实验

4．2 启裂临界J积分JC计算方法及离散性处理

4．3 测试试样及测试步骤

4．4 启裂J积分测试结果分析

4．4．1 裂纹尖端钝化现象研究

4．4．2 试验曲线及裂纹启裂点的观测

4．4．3 Jc的计算结果

4．5 本章小结

5 含单边裂纹的HTPB固体火箭推进剂拉伸试样裂纹扩展及J积分阻力曲线实验研究

5．1 J积分阻力曲线的测量及计算方法研究

5．1．1 裂纹扩展量的测量方法研究

5．1．2 J积分阻力曲线的计算方法及离散性处理

5．1．3 固体推进剂材料延性断裂韧度Jc的测定方法

5．2 裂纹扩展及J积分阻力曲线的测试结果分析

5．2．1 裂纹扩展现象及扩展速率研究

5．2．2 裂纹损伤机理及对裂纹扩展的影响研究

5．2．3 裂纹钝化线研究

5．2．4 J积分阻力曲线计算结果

5．2．5 HTPB固体推进剂表面裂纹JIc研究

5．3 本章小结

6 含双边裂纹的HTPB固体火箭推进剂界面脱粘试样启裂J积分实验研究

6．1 界面裂纹启裂J积分测试工作

6．1．1 试验装置及设备

6．1．2 界面裂纹预制方法

6．2 界面裂纹启裂J积分测试结果分析

6．2．1 载荷-位移试验曲线

6．2．2 界面裂纹扩展现象研究

6．2．3 Jc的计算结果

6．3 本章小结

7 结论与展望

7．1 主要结论

7．2 展望

致谢

参考文献

附录