含裂紋固體推進(jìn)劑試件抗拉強(qiáng)度的預(yù)估

龍 兵，常新龍，方鵬亞，張有宏

（第二炮兵工程大學(xué)，陜西西安710025）

引 言

固體推進(jìn)劑在生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用過程中會受到固化降溫、振動和沖擊等載荷作用，可能產(chǎn)生氣穴、空洞和裂紋等缺陷。含有缺陷的發(fā)動機(jī)藥柱在彈射或點(diǎn)火增壓時，結(jié)構(gòu)應(yīng)力或燃?xì)鈮毫Φ纫讓?dǎo)致裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展，結(jié)果使發(fā)動機(jī)發(fā)生穿火、爆轟等嚴(yán)重事故。因此，研究含裂紋推進(jìn)劑結(jié)構(gòu)的斷裂力學(xué)性能，對固體火箭發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)完整性分析及壽命預(yù)估具有重要意義［1］。

C T Liu［2］基于斷裂力學(xué)方法建立了一種預(yù)測復(fù)合固體推進(jìn)劑等效臨界初始裂紋長度的模型，所預(yù)測的等效初始裂紋尺寸可用于建立決定顆粒復(fù)合材料結(jié)構(gòu)可靠性的檢驗(yàn)準(zhǔn)則。C D Bencher等［3］通過中間穿透型平板裂紋試件開展固體推進(jìn)劑斷裂試驗(yàn)，研究了固體推進(jìn)劑的微結(jié)構(gòu)損傷和斷裂過程。周廣盼［4］采用多試樣法和J積分法，進(jìn)行了HTPB固體推進(jìn)劑的斷裂試驗(yàn)，確定了推進(jìn)劑的起裂點(diǎn)，并測定了其J積分值。史佩等［5］利用連續(xù)損傷力學(xué)理論并耦合線性累積損傷建立含損傷變量的本構(gòu)模型，模擬計(jì)算了復(fù)合固體推進(jìn)劑的本構(gòu)關(guān)系，為研究推進(jìn)劑力學(xué)性能變化提供了一種有效方法。石增強(qiáng)等［6］基于Dugdale模型建立了復(fù)合固體推進(jìn)劑雙參數(shù)斷裂準(zhǔn)則，并以此預(yù)測了含單邊裂紋推進(jìn)劑試件的破壞力。Rao等［7］利用固有缺陷模型得到推進(jìn)劑的失效評估圖，進(jìn)行了推進(jìn)劑緊湊拉伸斷裂試驗(yàn)，確定斷裂參數(shù)并預(yù)估了緊湊拉伸試件的斷裂強(qiáng)度。……