固体推进剂力学性能和本构模型的研究进展

王哲君, 强洪夫, 王广, 常新龙

(第二炮兵工程大学, 陕西 西安 710025)

1 引 言

固体火箭发动机(SRM)药柱在制造、贮存、运输、点火和飞行过程中,要承受热应力、冲击、振动、加速度和点火压力等载荷的作用。这些载荷会使药柱内部产生应力和应变,如果超过其力学性能的允许范围,将会造成药柱的破裂、变形和药柱及壳体粘结界面的脱粘,从而导致SRM工作性能严重恶化,甚至整个发动机炸毁[1]。由此可见,SRM的结构可靠性很大程度上受到药柱结构完整性的影响。而固体推进剂力学性能和本构模型的研究是开展药柱结构完整性分析的基础。固体推进剂的力学性能明显受到外界温度、加载应变率和加载方式的影响[2],因此,进行不同加载条件下固体推进剂力学性能和本构模型的研究对于指导药柱的结构设计和确保SRM的正常工作等具有重要的意义。

固体推进剂的力学性能研究以实验研究为基础,重点是分析不同加载条件下的曲线特性和获取关键性力学性能参数,并讨论这些参数随加载条件的变化规律,最后,通过数据分析和本构模型的构建对更广加载范围内固体推进剂的力学性能进行预测。目前,国内外的研究者已经基于各种实验装置和测试方法对固体推进剂的力学性能开展了较为广泛的研究,并构建了相应的本构模型,但是,由于固体推进剂力学性能的复杂性,已经开展的有关研究与实际需求还存在较大的差距。因此,本文从力学性能的实验测试方法、力学性能参数的确定以及本构模型的构建三个方面对固体推进剂力学性能和本构模型的研究进展进行归纳和总结,并就研究中存在的不足进行讨论和分析。……