雙基推進劑高應變率型本構模型的實驗研究①

王蓬勃，王政時，鞠玉濤，孫朝翔，許進升

(南京理工大學機械工程學院，南京 210094)

0 引言

火箭增程是現代炮彈遠程化發展的主要技術途徑之一。彈丸在發射過程中，增程發動機需要承受大于15 000 gn［1］高過載沖擊載荷作用，建立火箭發動機藥柱在該載荷作用下的結構完整性分析方法，必須首先分析和研究推進劑在沖擊載荷作用下的高應變率力學響應特征，建立起描述這一力學規律的本構模型。

高聚物在沖擊載荷下和準靜態下的力學有較大區別［2－3］。目前，在聚碳酸酯、乙烯基酯樹脂和炭環氧復合材料等材料領域，開展了大量高應變率下的力學特征及本構模型的研究［4－6］，朱-王-唐(ZWT)非線性粘彈性本構方程，可描述高聚物在粘彈性變形范圍內的材料力學性能，已用在熱塑性塑料、有機玻璃、混凝土［7］及陶瓷［8］等材料中。人們發現，該模型能較好地描述應變率為10－4～103s－1范圍內的力學行為。

在推進劑方面，目前國內外開展了HTPB復合固體推進劑和NEPE推進劑的相關研究［9－10］。但針對雙基類型的推進劑尚未見相關報道，而目前在沖擊載荷作用下藥柱結構完整性分析中，所用準靜態下的線粘彈性本構模型［11］勢必造成計算誤差大，不能反映藥柱的真實力學特征。

本文就是在這一背景下，針對增程火箭常用的雙基推進劑在高應變率下的力學特征開展研究，把朱-王-唐本構模型用在雙基推進劑，建立起能描述這一力學規律的材料本構模型，為增程火箭發動機設計提供理論依據。……