基于SEM与数字图像相关的固体发动机黏接界面细观损伤过程分析

伍 鹏，李高春，韩永恒，刘 磊，王 鑫，王哲君

(1.海军航空大学，山东 烟台 264000； 2.火箭军工程大学，陕西 西安 710025)

引 言

固体火箭发动机的黏接界面包括推进剂、衬层、绝热层，各层之间力学属性差异较大。并且由于推进剂内部颗粒填充的原因，导致应力分布不均，易在某些关键部位萌生细观损伤。细观损伤不断演化容易形成宏观损伤使黏接界面失效，最终影响发动机的工作过程[1-3]，因此黏接界面细观损伤过程一直是人们关注的重点。邱欣[4]对黏接试件进行了原位拉伸试验，发现黏接试件拉伸过程的载荷-位移曲线“双峰”特征，认为“双峰”分别对应界面处颗粒的脱湿与基体断裂两个过程，并采用改进的并联Maxwell元件模型模拟了界面断裂行为。杨明[5]采用扫描电镜(SEM)获得了原位拉伸过程下黏接界面细观形貌演化过程图像，分析了界面处颗粒脱湿尺寸与外界拉伸应变之间的关系。通过建立黏接界面的细观数值模型，对黏接界面开展数值模拟研究，可以较好地再现黏接界面细观损伤过程。李高春等[6]建立了黏接界面的细观数值模型，得到了黏接界面受到不同外界拉伸应变大小时界面的应力-应变分布。王广[7]通过微CT图像重构了推进剂/颗粒细观填充结构，根据该结构建立了黏接界面细观模型，分析了不同老化时间下推进剂/衬层黏接界面的脱粘过程。数值模拟可以获得外界拉伸过程黏接界面的应力-应变演化规律，但存在一定局限性。上述文献建立的黏接界面细观模型，只考虑了黏接界面推进剂内部颗粒的脱湿，没有考虑基体的损伤过程，因此还需进一步研究。……