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基于光滑粒子流体动力学方法的液滴蒸发问题数值模拟研究 认领
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作者 汪杜豆 +1 位作者 石超 陈福振 《推进技术》 EI CAS 北大核心 2021年第2期382-394,共13页
基于光滑粒子流体动力学方法(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH),开展了SPH新算法在蒸发燃烧领域的研究。建立了适用于SPH方法的蒸发数值模型,推导了基于傅立叶热传导公式和菲克扩散定律的SPH离散方程;借鉴VOF方法(Volume of Fluid... 基于光滑粒子流体动力学方法(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH),开展了SPH新算法在蒸发燃烧领域的研究。建立了适用于SPH方法的蒸发数值模型,推导了基于傅立叶热传导公式和菲克扩散定律的SPH离散方程;借鉴VOF方法(Volume of Fluid)的思想,提出了SPH粒子的液相质量分数的概念,以有效表征蒸发过程中的相变问题。采用SPH方法对高温环境中单个液滴的蒸发过程进行数值模拟,结果符合D2定律,与理论模型相一致;在强迫对流环境中,液滴的蒸发过程受到对流作用及表面张力的影响,蒸发速率加快;进一步对双液滴在静止、对流环境中的蒸发过程进行数值模拟研究。结果表明,液滴的间距、滴径对多个液滴的蒸发过程影响至关重要,液滴间距至少在两倍的液滴直径以上,相互之间的影响才可以近似忽略。通过本文研究,拓宽了SPH方法在蒸发相变领域的应用范围,研究结果也能够为进一步的燃烧问题研究奠定基础。 展开更多
关键词 液滴 蒸发 光滑粒子流体动力学 SPH粒子液相质量分数 D2定律
轴编炭/炭复合材料组分材料的微细观热结构特性分析 认领
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作者 朱昭君 王哲君 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期996-1006,共11页
为研究轴编炭/炭(C/C)复合材料组分材料的微细观热结构特性,开展了复合材料和组分材料纤维束的微细观形貌表征实验。推导立方体单胞和正六棱柱单胞温度周期性边界条件的表达式,建立了组分材料纤维束的代表性体积单元(RVE)计算模型;以均... 为研究轴编炭/炭(C/C)复合材料组分材料的微细观热结构特性,开展了复合材料和组分材料纤维束的微细观形貌表征实验。推导立方体单胞和正六棱柱单胞温度周期性边界条件的表达式,建立了组分材料纤维束的代表性体积单元(RVE)计算模型;以均匀化理论和周期性边界条件为基础,在各向同性材料计算模型上验证了所提预测等效热结构参数方法的正确性;研究轴编C/C复合材料纤维束不同类型RVE模型的热结构特性,与实验数据进行了对比分析。结果表明:利用扫描电镜可以得到轴编C/C复合材料和组分材料纤维束的微细观形貌特征,纤维单丝在纤维束内是随机任意分布的状态;通过提出的预测等效热结构参数方法分析了纤维束不同RVE模型的计算精度,该方法也同样适合于其他复合材料等效热结构性能的计算;纤维束RVE模型等效热结构参数在横向满足各向同性的性质。 展开更多
关键词 轴编炭/炭复合材料 热结构特性 代表性体积单元 微细观尺度 周期性边界条件
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4D炭/炭复合材料的微观热结构特性分析 认领
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作者 朱昭君 +1 位作者 王学仁 王哲君 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2020年第4期203-209,共7页
为了研究轴编炭/炭(C/C)复合材料的微观热结构特性,开展了C/C复合材料的微观特征的表征实验。基体和界面存在孔隙和裂纹,可以等效为椭球形状;以均匀化理论为基础,推导了六面体单胞周期性边界条件的表达式,建立了组分材料基体和界面的代... 为了研究轴编炭/炭(C/C)复合材料的微观热结构特性,开展了C/C复合材料的微观特征的表征实验。基体和界面存在孔隙和裂纹,可以等效为椭球形状;以均匀化理论为基础,推导了六面体单胞周期性边界条件的表达式,建立了组分材料基体和界面的代表性体积单元(RVE)计算模型,并计算和分析轴编C/C复合材料组分材料基体和界面的等效热结构特性。结果表明:随着孔隙率的增大,基体和界面的等效热导率降低,等效热膨胀系数减小,孔隙率对等效热膨胀系数的影响作用明显。 展开更多
关键词 轴编C/C复合材料 热结构特性 代表性体积单元 微观尺度 孔隙率
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低温动态准双轴拉伸加载下HTPB推进剂的热老化性能 认领
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作者 刘畅 王哲君 +2 位作者 徐卫昌 韩奎侠 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期353-361,共9页
为分析热老化后三组元端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂在低温动态准双轴加载下的性能,开展了不同热加速老化时间、不同温度和应变率条件下推进剂的准双轴拉伸力学性能试验及扫描电镜(SEM)观察试验。试验结果表明:热加速老化前后,推进剂的拉... 为分析热老化后三组元端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂在低温动态准双轴加载下的性能,开展了不同热加速老化时间、不同温度和应变率条件下推进剂的准双轴拉伸力学性能试验及扫描电镜(SEM)观察试验。试验结果表明:热加速老化前后,推进剂的拉伸曲线趋势、力学性能变化规律及细观损伤形式保持一致,改进型非线性模型能够更好地描述1~100 s-1应变率范围内典型力学性能参数随热老化时间的非线性变化关系。随温度降低,老化后推进剂的断面形貌由"脱湿"变为AP颗粒断裂,热老化、低温以及高应变率载荷的叠加使得推进剂的细观损伤变得更加严重,但准双轴拉伸时损伤程度相比单轴拉伸时有所减弱。热老化32 d、74 d和98 d后-50℃、14.29 s-1加载条件下的最大伸长率分别为未老化时室温、0.40 s-1条件下数值的28.79%、27.58%和25.63%,该参数定义可为分析长期贮存后战术导弹SRM药柱在低温点火条件下结构完整性失效的准则提供数据支持。 展开更多
关键词 低温 动态加载 热加速老化 固体推进剂 准双轴拉伸
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SRM装药界面力学性能研究进展 认领
5
作者 乔栋 王哲君 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2020年第9期13-18,共6页
从力学性能的实验测试方法、界面破坏过程数值模拟以及界面破坏理论3个方面,综述了SRM装药界面力学性能的研究进展:目前研究中的难点是动态加载条件下SRM装药界面力学性能的实验测试方法,可以借鉴针对复合固体推进剂的中高应变率的实验... 从力学性能的实验测试方法、界面破坏过程数值模拟以及界面破坏理论3个方面,综述了SRM装药界面力学性能的研究进展:目前研究中的难点是动态加载条件下SRM装药界面力学性能的实验测试方法,可以借鉴针对复合固体推进剂的中高应变率的实验测试方法;低温条件下对SRM装药界面力学性能实验开展极少,可以借鉴针对其他非金属材料粘接试件的低温力学实验研究方法;装药界面数值模拟研究与实际需求还存在较大的差距,将成为今后研究的重点;当前急需一种高效且准确的模型参数获取方法,可以基于内聚力模型做进一步扩展。 展开更多
关键词 SRM 装药界面 力学性能 实验测试方法 数值模拟 界面破坏理论
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面向一体化计算的整体式液体冲压发动机建模及性能评估 认领
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作者 韩永恒 李高春 +3 位作者 李旭 王哲君 谢丽宽 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期597-610,共14页
为发展冲压发动机性能工程预估方法,建立了面向一体化计算的整体式液体冲压发动机性能计算模型,并使其兼容基团贡献算法,提高了拓展性。利用模型分析了冲压发动机在攻角0°~6°、高度0~18 km、马赫数2.0~3.5、余气系数1.0~2.9... 为发展冲压发动机性能工程预估方法,建立了面向一体化计算的整体式液体冲压发动机性能计算模型,并使其兼容基团贡献算法,提高了拓展性。利用模型分析了冲压发动机在攻角0°~6°、高度0~18 km、马赫数2.0~3.5、余气系数1.0~2.9范围工况多维度连续变化下,比冲、推力系数和燃油质量流量的速度-高度特性、高度-节流特性、节流-速度特性以及攻角特性。研究结果表明:性能计算模型可在一体化计算条件下、基团贡献算法允许范围内,不依赖试验数据对冲压发动机性能预估,计算结果与技术参考值相比相对误差均小于14%。推力系数和比冲具有基本一致的速度-高度特性和相似的高度-节流特性,受燃气组分影响,推力系数和比冲的节流-速度特性差异明显。燃油质量流量的变化规律不同于比冲和推力系数,在进入平流层后呈现折缓趋势,而呈现连续性,速度越大、高度越低、余气系数越小,燃油质量流量越高,反之则越小。引入攻角以后,攻角越大,比冲和推力系数越低,进气道起动马赫数越高;攻角-起动马赫数曲线小范围内近似线性,攻角超过5.6°非线性加剧。 展开更多
关键词 一体化计算 整体式液体冲压发动机 比冲 推力系数 燃油质量流量
复合固体推进剂细观力学研究进展 认领
7
作者 王稼祥 王哲君 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期788-798,共11页
复合固体推进剂的宏观力学性能与其细观组分密切相关。从细观结构的实验研究、细观力学的解析分析方法、细观模型的建立以及细观因素对宏观力学性能的影响四方面,对复合固体推进剂的细观力学研究进展进行了综述,并在此基础上提出了当前... 复合固体推进剂的宏观力学性能与其细观组分密切相关。从细观结构的实验研究、细观力学的解析分析方法、细观模型的建立以及细观因素对宏观力学性能的影响四方面,对复合固体推进剂的细观力学研究进展进行了综述,并在此基础上提出了当前研究中存在的不足和需要进一步研究的重点。分析认为,实现动态加载复杂应力条件下的细观结构观测是难点,重点在于细观尺度下复合固体推进剂结构参数和变形程度的测定,针对该问题可借鉴其他颗粒增强复合材料细观结构的测试方法,将数字图像技术应用于细观结构图像处理;考虑细观各相的协同效应和增强相的分布与结构是解析分析的难点,提出基于微观力学对颗粒增强复合材料的强度和刚度进行分析,将分析结果返回细观模型,建立统一的多尺度分析框架;在细观模型建立方面,重点在于实现RVE的高效真实重构,提出基于细观图像识别与Abaqus/Python二次开发建立复合固体推进剂的细观结构模型;在数值模拟方面,应重点研究构建率相关界面损伤本构,实现复杂加载条件下的全域损伤分析。 展开更多
关键词 复合固体推进剂 细观尺度 代表性体积单元 损伤机理 内聚力模型
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固体火箭发动机结构健康监测技术研究进展 认领 被引量:2
8
作者 耿标 +1 位作者 王广 段磊光 《飞航导弹》 北大核心 2020年第6期92-96,共5页
对基于固体火箭发动机的结构健康监测技术进行了概述。从被动监测系统与主动监测系统两个角度,分析了各类技术手段的特点、应用前景。介绍了压电阻抗法的原理、应用方向以及发展趋势,并对基于压电阻抗法的固体推进剂老化研究的意义以及... 对基于固体火箭发动机的结构健康监测技术进行了概述。从被动监测系统与主动监测系统两个角度,分析了各类技术手段的特点、应用前景。介绍了压电阻抗法的原理、应用方向以及发展趋势,并对基于压电阻抗法的固体推进剂老化研究的意义以及发展趋势进行了综述。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 被动监测系统 主动监测系统 压电阻抗法
压电阻抗法表征固体推进剂老化的研究 认领
9
作者 段磊光 王广 +1 位作者 王学仁 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期2598-2605,共8页
为了更好地得到压电阻抗法(EMI, Electro-mechanical impedance)监测固体推进剂老化规律并从物理特性上对其科学性、可靠性及有效性进行验证,采用理论推导分析方法将压电阻抗电学性能参数与动态力学性能参数进行联系;对热老化HTPB推进... 为了更好地得到压电阻抗法(EMI, Electro-mechanical impedance)监测固体推进剂老化规律并从物理特性上对其科学性、可靠性及有效性进行验证,采用理论推导分析方法将压电阻抗电学性能参数与动态力学性能参数进行联系;对热老化HTPB推进剂进行EMI试验及动态热机械分析(DMA,Dynamic thermomechanical analysis)测试,并根据结果分析进行验证。结果表明:压电阻抗电学性能与动态力学性能能够通过动态模量与导纳之间的关系以及电压电流滞后角与力学损耗角之间的关系进行联系;热老化HTPB推进剂在不同测试频率下力学损耗因子tanδ温度谱峰值随老化的变化规律一致,均随热老化时间的延长而降低;电压电流滞后角正切值tanβ能够很好反映HTPB推进剂的老化,共振频率处的滞后角正切值tanβ随热老化时间的延长而降低,并且与损耗因子tanδ峰值呈现出明显的线性关系。 展开更多
关键词 压电阻抗法 固体推进剂 热老化 机械阻抗 动态热机械分析 动态力学性能
SPH方法在宽速域岩石侵彻问题中的应用 认领
10
作者 张国星 +1 位作者 王广 黄拳章 《高压物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期172-180,共9页
采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法对花岗岩靶板受碰撞侵彻的大应变、高应变率变形问题进行了数值模拟。为了描述弹目材料的非线性变形及破坏特性,对花岗岩靶板引入了Holmquist-Johnson-Cook(HJC)本构模型及损伤模型,对弹体引入含损伤的J... 采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法对花岗岩靶板受碰撞侵彻的大应变、高应变率变形问题进行了数值模拟。为了描述弹目材料的非线性变形及破坏特性,对花岗岩靶板引入了Holmquist-Johnson-Cook(HJC)本构模型及损伤模型,对弹体引入含损伤的Johnson-Cook(J-C)本构方程和Grüneisen状态方程,靶板与弹体均离散成拉格朗日粒子。通过自编程序仿真计算0~4 m/s的着靶速度下花岗岩靶板的三维侵彻过程,对比分析了钢珠在不同弹体条件下的侵彻结果,在固体侵彻、半流体侵彻和流体侵彻的区域内拟合了侵彻深度随着靶速度的变化曲线。数值计算结果显示,侵彻深度随着靶速度的增加在固体侵彻区间(v0<1421 m=s)呈现递增趋势,在半流体侵彻区间(1421 m=s≤v0≤1700 m=s)呈现递减趋势,在流体侵彻区间(v0>1700 m=s)呈现递增趋势并逐渐趋于平滑,达到峰值。 展开更多
关键词 弹体 侵彻 花岗岩 光滑粒子流体动力学方法
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压电阻抗技术监测固体推进剂老化研究 认领 被引量:1
11
作者 段磊光 王广 +3 位作者 王学仁 张守诚 肖黎 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1912-1920,共9页
为了进一步研究表面粘贴式的主动传感技术——压电阻抗技术(EMI, Electro-Mechanical Impedance)监测固体推进剂的老化,构建了基于线粘弹杆结构的一维机电耦合模型,根据粘弹性波的理论与边界条件进行分析,建立一种线粘弹结构动态模量与... 为了进一步研究表面粘贴式的主动传感技术——压电阻抗技术(EMI, Electro-Mechanical Impedance)监测固体推进剂的老化,构建了基于线粘弹杆结构的一维机电耦合模型,根据粘弹性波的理论与边界条件进行分析,建立一种线粘弹结构动态模量与其机械阻抗的表征关系,并对构建的机电耦合阻抗模型进行了数值计算及试验验证。针对HTPB固体推进剂开展高温热加速老化试验及压电主动激励试验,根据监测所得导纳频谱并通过提取结构机械阻抗进行分析,结果表明:压电陶瓷片与推进剂结构在高频机电耦合运动时(300kHz,280kHz)有明显的共振现象,结构固有频率高于机电耦合共振频率,并且在200kHz~400kHz频段与700kHz~900kHz频段内,结构机械阻抗频谱峰值会因固体推进剂的热老化时间增长而降低,且与热老化时间之间满足线性关系。由此可见,压电阻抗法能够与固体推进剂在力学性能上建立表征关系,通过得到固体推进剂结构机械阻抗能够监测其老化损伤。 展开更多
关键词 固体推进剂 压电阻抗法 机械阻抗 动态模量 老化
基于微CT技术的丁羟推进剂脱湿定量表征方法研究 认领 被引量:2
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作者 刘新国 刘佩进 +1 位作者 张勇 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1162-1168,共7页
为定量表征丁羟推进剂单轴拉伸过程中的脱湿演化过程,设计了一种兼顾宏观力学性能测试与细观结构微CT表征的新型哑铃型试件,利用单轴拉伸过程中原位微CT扫描试验,获取推进剂内部平均灰度值与平均孔隙率随拉伸应变的变化规律。结果表明:... 为定量表征丁羟推进剂单轴拉伸过程中的脱湿演化过程,设计了一种兼顾宏观力学性能测试与细观结构微CT表征的新型哑铃型试件,利用单轴拉伸过程中原位微CT扫描试验,获取推进剂内部平均灰度值与平均孔隙率随拉伸应变的变化规律。结果表明:随着拉伸过程应变的增加,受脱湿损伤与拉伸变形双重因素的影响,丁羟推进剂的平均灰度值逐渐下降,且下降速率呈现先增后减再增的变化趋势;平均孔隙率经历初始孔隙膨胀时的较小增幅、新增脱湿损伤时的突然增加、脱湿逐步发展时的平稳增长、以及脱湿诱发裂纹贯通时的再次突然增加等四个阶段。可见,平均灰度值和孔隙率均与丁羟推进剂的细观结构及宏观力学性能变化密切相关,两者均可定量表征丁羟推进剂脱湿损伤。相比较灰度值而言,孔隙率统计可以更有效地反映丁羟推进剂内部脱湿损伤形成与发展的演化过程,故其更适合其脱湿损失的定量表征。 展开更多
关键词 微CT扫描 丁羟固体推进剂 脱湿 灰度值 孔隙率 定量表征
钢箱内部爆炸破坏的SPH 数值模拟 认领
13
作者 孙新亚 +1 位作者 王广 黄拳章 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期22-30,共9页
随着恐怖袭击的不断演化,船舶、桥梁等以钢箱为主要支撑的战略性结构逐渐成为恐怖袭击和敌方军事打击的重要目标。本文中采用光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics, SPH)方法对钢箱内部爆炸过程进行了数值模拟,对比实验... 随着恐怖袭击的不断演化,船舶、桥梁等以钢箱为主要支撑的战略性结构逐渐成为恐怖袭击和敌方军事打击的重要目标。本文中采用光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics, SPH)方法对钢箱内部爆炸过程进行了数值模拟,对比实验,分析了钢箱内部爆炸时钢箱表面的变形过程,得到了钢箱表面挠度值的变化趋势、不同时刻钢箱表面压强和von Mises 应力的分布情况、钢箱表面中心点处速度和压强的变化趋势,验证了 SPH 方法在模拟钢箱内部爆炸问题上的有效性。通过进一步数值模拟,探讨了钢箱内部不同位置爆炸时钢箱的破坏形式和损伤程度,结果表明:炸药在钢箱内部角隅处爆炸时,钢箱的损伤程度最严重;炸药在钢箱内部正中心爆炸时,钢箱的损伤程度最轻。 展开更多
关键词 钢箱 内部爆炸 光滑粒子流体动力学 von MISES 应力 变形
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混凝土薄板侵彻贯穿问题的SPH数值模拟 认领
14
作者 孙新亚 +1 位作者 王广 陈福振 《高压物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期67-76,共10页
随着混凝土结构强度的不断提高,越来越多的防护工事选择混凝土作为主要建筑材料。在光滑粒子流体动力学方法的基础上,提出了TCK-HJC复合本构模型,对锥形弹刚性侵彻过程中混凝土薄板的变形损伤进行数值模拟,采用拟流体模型处理失效的混... 随着混凝土结构强度的不断提高,越来越多的防护工事选择混凝土作为主要建筑材料。在光滑粒子流体动力学方法的基础上,提出了TCK-HJC复合本构模型,对锥形弹刚性侵彻过程中混凝土薄板的变形损伤进行数值模拟,采用拟流体模型处理失效的混凝土碎片,分析了不同侵彻角(0°,60°)下锥形弹侵彻混凝土薄板的变形过程,得到了薄板的压力分布以及失效混凝土碎片的飞散角度,并与实验进行对比。结果表明,数值模拟方法是合理的,为进一步研究脆性材料的力学性能奠定了技术基础。 展开更多
关键词 混凝土 TCK-HJC 复合本构模型 光滑粒子流体动力学方法 脆性材料
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低温动态加载下三组元HTPB复合固体推进剂的失效判据 认领
15
作者 王哲君 +1 位作者 王广 耿标 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期274-281,I0004共9页
基于三组元端羟基聚丁二烯(HTPB)复合固体推进剂在不同热加速老化时间(0,32,74,98d)和不同加载温度(-50,-40,-30,-20,25℃)以及不同应变率(0.40,4.00,14.29,42.86,63s^-1)条件下的单轴和准双轴拉伸力学性能实验以及细观损伤观测实验,分... 基于三组元端羟基聚丁二烯(HTPB)复合固体推进剂在不同热加速老化时间(0,32,74,98d)和不同加载温度(-50,-40,-30,-20,25℃)以及不同应变率(0.40,4.00,14.29,42.86,63s^-1)条件下的单轴和准双轴拉伸力学性能实验以及细观损伤观测实验,分析了加载条件对推进剂初始弹性模量,强度和最大伸长率的影响规律,确定了单轴和准双轴拉伸加载下推进剂的失效判据。结果表明:动态单轴加载下推进剂易因拉伸应力作用而失效,且热老化后推进剂抵抗破坏的能力降低,拉伸时的最大伸长率可选为失效判据。其次,拉压强度比更能反映推进剂的动态单轴拉压差异性,室温和低温条件下,其数值分别接近于0.4和0.2~0.3。动态准双轴拉伸加载下,推进剂的最大伸长率较单轴加载时明显降低,降低的幅度随热老化时间增长而增大,且温度越低,降低越明显。未老化推进剂在准双轴拉伸加载下的最大伸长率约为单轴拉伸条件下数值的60%~85%,而老化后约为40%~60%。低温高应变率条件下,最大伸长率不受应力状态和应变率变化的影响。动态双轴拉伸条件下的最大伸长率可选为相应加载下推进剂的失效判据以及点火建压条件下战术导弹固体火箭发动机(SRM)药柱结构完整性分析的判据,其数值可结合主曲线和老化模型确定。 展开更多
关键词 端羟基聚丁二烯(HTPB)复合固体推进剂 失效判据 低温 动态加载 热加速老化
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基于均匀化理论的4D轴编C/C复合材料的细观力学性能预测 认领 被引量:2
16
作者 朱昭君 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期92-97,104共7页
为实现4D轴编C/C复合材料细观力学性能的预测,首先针对4D轴编C/C复合材料的结构特点,建立了其代表性体积单元;然后利用均匀化理论和周期性边界条件为理论基础,编写了一般周期性边界条件子程序作为位移边界条件,分析讨论了代表性体积单... 为实现4D轴编C/C复合材料细观力学性能的预测,首先针对4D轴编C/C复合材料的结构特点,建立了其代表性体积单元;然后利用均匀化理论和周期性边界条件为理论基础,编写了一般周期性边界条件子程序作为位移边界条件,分析讨论了代表性体积单元的变形特征、应变分布特征,获得了等效刚度矩阵;同时与编写的周期性边界条件子程序作为位移边界条件情况下的计算结果和已有实验结果分别进行了对比。研究结果表明,随着界面强度的增加,一般周期性边界条件预测的材料力学性能相比周期性边界条件预测情况下的误差小,更接近实验数值,从而验证了编写的一般周期性边界条件子程序的有效性和正确性,并进一步得出了代表性体积单元参数对材料力学性能的影响规律,得到了一些有一定指导意义的结果。 展开更多
关键词 均匀化理论 4D轴编C/C复合材料 一般周期性边界条件 代表性体积单元
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固体火箭发动机喉衬用轴编C/C复合材料的细观热结构特性分析 认领
17
作者 朱昭君 王哲君 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1651-1658,共8页
为研究固体火箭发动机喉衬用轴编C/C复合材料的细观热结构特性,以组分材料之间界面分析为基础,完成热结构参数的实验测定与基于代表性体积单元的等效热物理参数的预测,得出轴编C/C复合材料的等效热膨胀系数与等效热导率系数。分析表明:... 为研究固体火箭发动机喉衬用轴编C/C复合材料的细观热结构特性,以组分材料之间界面分析为基础,完成热结构参数的实验测定与基于代表性体积单元的等效热物理参数的预测,得出轴编C/C复合材料的等效热膨胀系数与等效热导率系数。分析表明:基于代表性体积单元程序温度周期性边界条件的应用,可以较精确预测复合材料等效热膨胀系数和等效热传导率;得出了组分材料界面相对等效热结构参数的影响,组分材料界面相采用一定厚度的单元模拟更加接近实验数据;讨论了等效热膨胀系数和等效热导率随编织参数的变化规律。 展开更多
关键词 轴编C/C复合材料 热结构特性 界面 温度周期性边界条件 代表性体积单元 热膨胀系数 热导率
固体火箭发动机喉衬用轴编C/C复合材料的烧蚀及热结构特性研究进展 认领
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作者 朱昭君 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期721-731,共11页
固体火箭发动机喉衬用轴编C/C复合材料的工作环境面临高温、高压、高速燃气流和大量凝聚相颗粒的烧蚀和冲刷,对材料的抗烧蚀性能和热结构特性要求十分严格。因此,从烧蚀实验和热结构特性实验研究、热结构特性预测与气体-颗粒两相流数值... 固体火箭发动机喉衬用轴编C/C复合材料的工作环境面临高温、高压、高速燃气流和大量凝聚相颗粒的烧蚀和冲刷,对材料的抗烧蚀性能和热结构特性要求十分严格。因此,从烧蚀实验和热结构特性实验研究、热结构特性预测与气体-颗粒两相流数值模拟三个方面,论述了轴编C/C复合材料的烧蚀及热结构特性研究进展。总结讨论了实现真实烧蚀工作环境的模拟和影响烧蚀实验参数的控制是高温烧蚀实验的难点,对于铝颗粒添加下工况的烧蚀实验和在细观尺度下热结构特性参数的测定实验是重点;提出从实验件类型、实验系统设计和对比有无铝颗粒添加下的工况进行烧蚀实验;提出采用一种热稳定性材料取代界面的实验方案进行热结构特性参数的测定实验。在热结构特性研究的细观尺度方面,组分材料之间的界面对热结构特性的影响有待深入研究,提出在代表性体积单元模型的基础上引入温度的周期性边界条件来实现热结构参数的预测。在气粒两相流数值模拟方面,发动机内不同相之间相互耦合作用以及对轴编C/C复合材料的机械侵蚀是数值模拟研究的难点,提出使用SDPH-FVM耦合的方法去解决内流场燃烧流动的问题,进一步可用来揭示内流场燃烧流动机理。 展开更多
关键词 轴编C/C复合材料 烧蚀实验 代表性体积单元 温度周期性边界条件 气体-颗粒两相流 细观尺度
固体推进剂药柱局部夹杂应力场分析的边界元法 认领
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作者 黄拳章 陈健 +3 位作者 王学仁 岳春国 李爱华 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期275-281,307共8页
夹杂、孔隙、脱粘和裂纹是固体推进剂药柱常见的缺陷形式,为获得缺陷附近精确的应力、应变场,可靠评估固体火箭发动机药柱的结构完整性,给出了求解夹杂和孔隙局部应力场的边界元法以及粘弹性时域问题的边界元迭代算法。首先将固体颗粒... 夹杂、孔隙、脱粘和裂纹是固体推进剂药柱常见的缺陷形式,为获得缺陷附近精确的应力、应变场,可靠评估固体火箭发动机药柱的结构完整性,给出了求解夹杂和孔隙局部应力场的边界元法以及粘弹性时域问题的边界元迭代算法。首先将固体颗粒和孔隙抽象为夹杂,则固体推进剂药柱的受力问题实质为多连通域粘弹性力学边值问题,但由于夹杂界面位移和面力同时未知而导致该问题不能定解,然后根据夹杂域的边界积分方程和材料的本构关系建立了夹杂与基体界面面力与位移的关联矩阵,并将其作为整个多连通域问题的定解条件,最终使问题定解。通过含单个圆形弹性夹杂平面应变问题和圆筒固体火箭发动机平面应变问题的经典算例验证了该方法的正确性,数值结果表明,边界元法在局部夹杂应力场分析中具有较大的优势和潜力。 展开更多
关键词 边界元法 粘弹性 局部应力 夹杂
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固体火箭发动机人工脱粘技术研究进展 认领
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作者 王学仁 王广 +2 位作者 段磊光 杜莹 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期334-339,共6页
针对固体火箭发动机人工脱粘技术,将其研究进展分为结构设计与优化、结构破坏机理、试验技术及数值仿真研究,发现在人工脱粘结构局部设计和数值仿真计算方面已取得一定的研究进展,但在有关人工脱粘前缘处脱粘机理和试验方法等方面还缺... 针对固体火箭发动机人工脱粘技术,将其研究进展分为结构设计与优化、结构破坏机理、试验技术及数值仿真研究,发现在人工脱粘结构局部设计和数值仿真计算方面已取得一定的研究进展,但在有关人工脱粘前缘处脱粘机理和试验方法等方面还缺乏系统性的研究,人工脱粘结构的表征研究和实际工况差距还较大,人工脱粘结构模拟表征和破坏机理是高压强大型固体火箭发动机需要关注的关键技术。综合人工脱粘结构模拟表征、宏细观失效机理、数值模拟、失效准则、结构完整性分析与多因素优化设计以及全尺寸试验验证技术,是未来固体火箭发动机解决人工脱粘问题的发展途径。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 人工脱粘 模拟表征 破坏机理
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