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极端低温环境下HTPB推进剂力学性能试验: 2025年; 为研究固体推进剂在极端低温环境下的力学性能和失效机制,采用自研的宽温-围压加载试验系统,开展了三组元端羟基聚丁二烯推进剂在不同温度、围压值以及高应变率条件下的单轴拉伸试验,并对断口形貌进行了电镜扫描观测,分析了温度、拉伸速率及围压值对推进剂力学性能影响规律,探讨了推进剂在不同工况下的损伤破坏机理。结果表明:拉伸速率增大、围压值增大及温度降低时,推进剂脱湿点伸长率降低,脱湿点前移,推进剂内部发生脱湿存在围压和应变率阈值,超过该阈值时,推进剂更易发生脱湿行为。低温状态下,推进剂最大伸长率对高拉伸速率变化更为敏感,其最大抗拉强度和最大伸长率均随着围压值的增大而呈增大趋势,在-55℃、10 MPa、4 200 mm/min极端拉伸工况下最大伸长率为28.8%,仍具有良好的力学性能。该推进剂破坏形式随着温度的降低和拉伸速率的提高,表现为脱湿损伤、基体断裂和颗粒开裂三种模式综合作用。; 孙海涛杨庚袁杰红申志彬申志彬; 关键词：端羟基聚丁二烯推进剂力学性能围压

铝含量对HTPB推进剂点火燃烧特性的影响: 2025年; 为降低固体推进剂的特征信号,在保持配方总固体质量分数为84%的情况下,铝粉质量分数由16%逐步减少到4%,进行激光点火燃烧试验和凝相燃烧产物分析,得到了金属铝含量对推进剂燃烧特性的影响规律。结果表明,随着铝含量的逐步减少,丁羟复合固体推进剂整体燃烧稳定性减弱、火焰震荡幅度增大、点火延迟时间增大、线性燃烧时间变长、燃烧温度降低。随着铝含量的减少,燃面处的铝团聚由常规的“熔融铝团聚球”逐渐向“薄片状”发展,经超声后进行粒度分析可知大颗粒团聚体的尺度和数量均呈减少趋势。且燃烧效率随着铝含量的增加呈现先增后降的趋势,在铝粉质量分数8%时最佳,燃烧效率高达88.1%。; 谢佩霓廖雪钦张文科高欢欢刘建忠; 关键词：RDX HTPB推进剂

拉伸速率对HTPB推进剂并行流变框架模型的影响: 2025年; 为分析四组元HTPB推进剂不同拉伸速率组合对并行流变框架模型的精度影响,基于并行流变框架建立了推进剂的非线性黏弹性本构模型;通过对不同拉伸速率实验进行组合构建了本构模型,得到相应的模型参数。将有限元模型和数值计算结果与实验结果进行对比,将不同速率组别构建的本构模型误差进行了对比分析。结果表明当采用高速率与低速率组别相结合的方式即可精确建立本构模型,无须进行中间速率的大量实验。且高速率推进剂拉伸实验的速率可以截至3 000 mm/min,无须再增加速率。此分析为简化推进剂材料实验提供了合理建议,提高了实验效率。同时,为快速预测推进剂材料的力学性能开辟了一条有效途径。; 周仕明徐一航李道奎申志彬; 关键词：HTPB推进剂拉伸速率

基于J积分的HTPB推进剂温度相关断裂韧性仿真研究: 2025年; 针对含药柱裂纹的固体火箭发动机在其服役期间,药柱裂纹是否发生力学扩展的问题,本文基于HTPB推进剂材料,使用考虑“零时间”及三参数WLF方程的热-粘弹本构模型对单边缺口试件的拉伸过程进行仿真,并在J积分的计算中考虑了粘弹性材料的蠕变耗散能,通过与试验结果的对比,验证了理论模型的准确性。研究结果表明,针对单边缺口拉伸(SENT)试件,在使用UMAT子程序计算J积分时,需要考虑粘弹性材料的蠕变耗散能,之后便能够取得较为精确的计算结果;同时在使用了本文的本构模型后,对于宏观载荷位移曲线的平均计算误差相较于经典热-粘弹本构模型减小了10.32%;对于裂纹尖端局部J积分计算,误差减小了15.44%;对于临界断裂韧性JIC的计算,误差减小了3.58%。; 王庭钰陈雄许进升黄薇王金东; 关键词：HTPB推进剂 J积分有限元法

HTPB推进剂拉压不对称黏弹塑性本构模型: 2025年; 为了研究HTPB推进剂拉伸、压缩蠕变变化规律,设计并分别开展了1 000 s拉伸、1 000 s压缩与28 d拉伸蠕变试验;同时,引入圣维南体与拉压不对称因子,建立了考虑拉压不对称的推进剂黏弹塑性本构模型;通过拟合与分析本构方程中的参数,得到了该方程的适用范围。结果表明:推进剂蠕变变形行为受应力水平影响较大;同一应力水平下,拉伸蠕变的黏弹性变形大小约为压缩蠕变的1.62倍;压缩屈服应力为拉伸屈服应力的3.82倍。因此,拉压不对称黏弹塑性本构模型可以较好地表征低应力水平下推进剂蠕变的响应行为。所得结论和研究方法为固体发动机结构完整性分析与贮存寿命评估提供了参考依据。; 邓旷威李海阳申志彬; 关键词：HTPB推进剂蠕变本构模型黏弹塑性

HTPB推进剂药浆及成品安全性能影响因素的灰色关联分析: 2025年; 研究端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂的固体组分因素、燃速性能与其药浆及成品的撞击感度、摩擦感度和静电火花感度之间的关联性,对于固体推进剂的安全生产与性能优化具有重要意义。本研究基于灰色关联分析方法,计算了HTPB推进剂的固体组分因素(铝(Al)含量、高氯酸铵(AP)含量、黑索今(RDX)含量及总固体组分占总质量的比例(固含量,S))及燃速与推进剂药浆及成品不同感度之间的灰色关联度,并确定了各感度的主要影响因素。研究结果表明,AP含量是影响HTPB推进剂药浆撞击感度和静电火花感度的主要因素,而RDX含量对药浆摩擦感度的影响最为显著。在HTPB推进剂成品感度的关联性方面,Al含量是撞击感度的关键影响因素,燃速和固含量分别是HTPB推进剂成品摩擦感度和静电火花感度的主要影响因素。; 王斐王天帅张维海张维海刘晋湘; 关键词：端羟基聚丁二烯推进剂安全性能灰色关联分析燃速

温度和加载速率影响下HTPB推进剂细微观损伤及机理分析: 2025年; 为了探究HTPB固体推进剂在不同温度和加载速率下的细微观损伤和演化机理,通过高精度扫描电子显微镜采集原位拉伸过程中推进剂细观形貌演化图像,并采用数字图像相关方法进行图像分析以获取局部应变场演化规律;同时,重构HTPB/AP界面层,并借助全原子分子动力学获取不同加载条件下微观分子构型和分子体系能量演变规律。结果表明,常温低速加载状态下,界面层分子链为适应变形而不断重排,致使分子间距减小,非键能增大,加之基底牵引力的作用,引发黏附性破坏,使得细观局部高应变区域萌生,并沿界面向两端扩展;低温抑制了基体分子链的运动,使得微观界面内聚破坏应力峰值迅速上升,损伤位移减小为20Å左右,空隙率削减且分子链活性削弱,相对强化了基体的力学性能,抑制了细观孔隙的扩展,削减了屈服阶段长度,使得推进剂最大延伸率减小为0.46;高加载速率放大了应变滞后效应,使得微观HTPB/AP界面由黏附性破坏转变为黏聚性破坏,破坏临界应力值和临界分离位移同时增大,且基体在AP基底的残留导致细观孔隙由沿界面层扩展转变为向基体扩展,致使推进剂在延伸率达到0.45时逐渐形成贯通式裂纹。; 李永强李高春林明亮; 关键词：固体推进剂数字图像处理分子动力学

不同温度条件下三组元HTPB推进剂细观脱湿行为实验及数值模拟: 2025年; 开展了宽温域单轴拉伸条件下HTPB推进剂的原位微CT细观结构表征实验,分析了在-20℃、20℃、50℃3种温度环境中推进剂的细观脱湿损伤行为,并基于HTPB推进剂的细观组分体积占比构建了三维细观代表体积单元模型,分析了模型在不同温度和不同应变率条件下的应力-应变关系和脱湿率-应变关系。结果发现,HTPB推进剂在低温环境下(-20℃)脱湿更为严重,推进剂试件断裂时填料/基体界面脱湿率达到了30%,而孔隙率仅为6%。通过数值模拟发现推进剂在低温及高应变率条件下脱湿更为严重,对推进剂力学性能带来了极大的劣化。经实验和仿真结果对比,本研究所构造的数值模型能够有效预测推进剂的脱湿损伤行为及宏观力学性能。; 邹子杰强洪夫王哲君王学仁李世奇李易依; 关键词：HTPB推进剂细观结构力学性能

HTPB推进剂蠕变试验及长期蠕变性能研究: 2024年; 为研究HTPB推进剂蠕变性能及长期贮存的力学性能,在常温下对HTPB推进剂进行了应力水平分别为0.15 MPa、0.2 MPa、0.25 MPa、0.3 MPa和0.35 MPa的单轴拉伸蠕变试验,利用广义Kelvin蠕变模型拟合蠕变模型参数,分析了加载应力对蠕变的加速作用,利用时间-应力等效原理得到了HTPB推进剂的0.15 MPa蠕变柔量主曲线,并将预测曲线与试验曲线进行验证。结果表明,二阶广义Kelvin模型对各组蠕变数据拟合结果与试验曲线吻合,推导得到蠕变柔量主曲线的蠕变时间达到10^(4.77)s,为试验时间的49倍,可以用于预测推进剂的长期蠕变行为及实际应用。; 吴轩黄薇许进升郑健周长省董军超; 关键词：HTPB推进剂蠕变模型

用于HTPB推进剂浆料的静态混合管数值模拟: 2024年; 端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂中固化剂和黏合剂的充分混合对推进剂性能至关重要,SK型静态混合管能实现高黏度流体的充分混合。采用Minilab微型双螺杆流变仪测量了推进剂浆料的黏切曲线。通过计算流体力学对应用于HTPB推进剂药浆的SK型静态混合管进行了数值模拟,分析了SK型静态混合管的入口流速、元件个数和元件长径比与压降和混合效果之间的关系。数值模拟表明,压降与入口流速成正比,与元件个数线性相关,45%以上的阻力损失都集中在混合管用于挤出成型的出口喷嘴处。8个混合单元可完成99.9%的混合,12个混合单元可完成99.99%的混合。长径比减小时,径向上的二次流加剧。长径比从0.5增加到1.25,可以在加强混合的同时降低能耗。; 郭骐瑞任丽媛陈康黄翔宇马卫华肖乐勤周伟良; 关键词：数值模拟计算流体力学非牛顿流体

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