HTPB推进剂三点弯曲过程试验与数值模拟

• 作者: 伍鹏 李高春 王鑫
• 来源期刊: 含能材料
• 学科: 工学
• 关键词: HTPB推进剂 三点弯曲 裂纹尖端 损伤过程 子模型
• 年，卷（期）: 2020,（6）
• 页码范围: 514-521
• 页数: 8页
• 分类号: TJ76
• 语种: 中文
• DOI: 10.11943/CJEM2019187

摘要

为了研究端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂三点弯曲过程裂纹尖端细观损伤特点，采用扫描电镜对裂纹尖端动态损伤过程进行了观察。建立了基于子模型的推进剂三点弯曲多尺度模型，实现了三点弯曲试件宏观变形和裂纹尖端细观损伤的有效计算，并从试验和数值模拟两个角度分析了裂纹尖端损伤过程。结果表明：推进剂三点弯曲裂纹尖端损伤过程先是裂尖颗粒与基体脱湿，在裂纹尖端附近形成损伤区，随压缩位移的增加，不同颗粒脱湿引起的微裂纹与裂尖汇聚，使裂纹向前扩展；压缩过程中，由于裂纹尖端两端的拉伸作用使裂尖发生钝化。压缩位移从0增加至1.2 mm，裂纹张开位移从0增加至84.1 μm，并且随压缩位移的增加，其增加的速率也增大；数值模拟结果与试验结果吻合良好。建立的基于子模型的多尺度数值模型可以有效模拟推进剂三点弯曲试验宏观变形以及裂纹尖端细观损伤过程，为开展推进剂宏细观损伤过程分析提供了一种新方法。