NEPE推进剂固化降温过程残余应力应变分析

1

作者 周东谟 谢旭源 +2 位作者 王瑞民 刘向阳 惠步青 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期193-203,共11页

为研究硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂药柱固化与降温过程中残余应力/应变的形成机制,基于ABAQUS有限元软件对推进剂在固化与降温过程中的温度场、固化度场和应力/应变场进行数值分析。结果表明,NEPE推进剂药柱在50℃高温固化过程中,药柱... 为研究硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂药柱固化与降温过程中残余应力/应变的形成机制,基于ABAQUS有限元软件对推进剂在固化与降温过程中的温度场、固化度场和应力/应变场进行数值分析。结果表明,NEPE推进剂药柱在50℃高温固化过程中,药柱内部存在温度梯度与固化速率梯度,药柱截面中心位置温度与固化速率较高,但在固化完成时内部固化度趋于一致,药柱内部的温差不会影响药柱最终的残余应力和残余应变;NEPE推进剂药柱在固化与降温2个阶段中,总残余应力/应变基本符合应力/应变叠加原理,药柱的残余应力/应变主要由固化收缩应力/应变与降温过程产生热应力/应变构成,总残余应力在这两阶段占比分别约为20%与80%,总残余应变占比分别约为30%与70%;本方法获得的残余应力/应变与传统采用温度折算方法计算结果分布趋势基本一致,但计算结果整体偏小。 展开更多

关键词 硝酸酯增塑聚醚(nepe)推进剂 温度场 固化度场 固化降温 残余应力

在线阅读 下载PDF 职称材料

NEPE推进剂固化交联的流变学研究 被引量：16

2

作者 张伟 樊学忠 +3 位作者 陈永铎 谢五喜 刘子如 蔚红建 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期1230-1234,共5页

采用动态流变学方法研究了硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂的固化历程.结果表明,推进剂固化初期(黏流态)的储能模量(G′)和损耗模量(G″)随时间增加缓慢增大,G′<G″;固化中期推进剂药浆形成凝胶,G′和G″显著提高,且G′逐渐接近并超过G... 采用动态流变学方法研究了硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂的固化历程.结果表明,推进剂固化初期(黏流态)的储能模量(G′)和损耗模量(G″)随时间增加缓慢增大,G′<G″;固化中期推进剂药浆形成凝胶,G′和G″显著提高,且G′逐渐接近并超过G″;固化末期(黏弹态)的G′和G″随时间增大而趋于稳定,G′(～106Pa)明显大于G″(～105Pa).温度升高推进剂的凝胶时间(tgel)缩短,但推进剂在凝胶点和固化结束时的储能模量G′gel(622～781 Pa)和G′∞(831.1×103～868.3×103Pa)的变化不大.推进剂在固化初期(反应控制阶段)符合一级反应动力学关系,推进剂的固化过程符合Hsich动力学模型,由反应速率常数(kc)、凝胶时间(tgel)和特征松弛时间(τ)得到推进剂的表观反应活化能ΔEc,ΔEg和ΔEτ分别为129.6,122.1和120.6 kJ/mol. 展开更多

关键词 硝酸酯增塑聚醚推进剂 流变学 固化 交联反应 模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

NEPE推进剂中硝酸酯扩散的分子动力学模拟及实验研究 被引量：7

3

作者 屈蓓 潘清 +3 位作者 唐秋凡 齐晓飞 蔚红建 李吉祯 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期278-284,共7页

针对硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂中硝酸酯迁移扩散影响装药服役寿命的问题,采用分子动力学模拟与液相色谱实验相结合,开展硝酸酯(NG/BTTN)在NEPE推进剂中扩散机理及扩散系数的理论计算研究,并探讨了温度对NG和BTTN在NEPE推进剂中扩散行... 针对硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂中硝酸酯迁移扩散影响装药服役寿命的问题,采用分子动力学模拟与液相色谱实验相结合,开展硝酸酯(NG/BTTN)在NEPE推进剂中扩散机理及扩散系数的理论计算研究,并探讨了温度对NG和BTTN在NEPE推进剂中扩散行为的影响。结果表明,NG/PEG体系中NG分子的空间位置对初始位置的偏离程度相比于BTTN/PEG体系中BTTN分子较大,且BTTN分子在两个温度条件下的扩散系数均小于NG分子;实验计算的NG和BTTN在55℃和65℃下扩散系数的数量级与分子动力学模拟计算结果相同,通过模拟计算得到两种温度下NG分子在共混体系中的扩散系数分别为3.42×10-13 m2/s(65℃)和4.81×10-14 m2/s(55℃),BTTN分子在共混体系中的扩散系数分别为2.93×10-13 m2/s(65℃)和4.25×10-14 m2/s(55℃);随温度升高,硝酸酯分子的扩散系数增大,即迁移性增大,这与分子动力学模拟结果一致。 展开更多

关键词 硝酸酯增塑聚醚推进剂 nepe推进剂 硝酸酯 扩散系数 分子动力学模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

铝粉粒度和含量对NEPE推进剂燃烧产物颗粒阻尼的影响 被引量：3

4

作者 胡翔 张林 +3 位作者 唐泉 李伟 廖海东 庞爱民 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期550-556,共7页

为研究铝粉粒度和含量对NEPE推进剂燃烧产物颗粒阻尼的影响,采用密闭弹燃烧法收集了NEPE推进剂的凝相燃烧产物并开展粒度分析,根据Culick线性颗粒阻尼理论计算了燃烧产物对声不稳定燃烧的颗粒阻尼。结果表明,铝粉的粒度和含量均显著影响... 为研究铝粉粒度和含量对NEPE推进剂燃烧产物颗粒阻尼的影响,采用密闭弹燃烧法收集了NEPE推进剂的凝相燃烧产物并开展粒度分析,根据Culick线性颗粒阻尼理论计算了燃烧产物对声不稳定燃烧的颗粒阻尼。结果表明,铝粉的粒度和含量均显著影响NEPE推进剂燃烧产物对声不稳定燃烧的颗粒阻尼,主要是由于铝粉粒度和含量影响了凝相燃烧产物的粒度分布。对一定频率声不稳定燃烧,凝相燃烧产物中粒径处于[1/2D_(opt),2D_(opt)](D_(opt)为最佳颗粒粒径)区间的颗粒质量分数越高,燃烧产物的颗粒阻尼效率系数越大,产生的颗粒阻尼越大。燃烧产物中凝相燃烧产物的质量分数是决定颗粒阻尼大小的因素之一,与推进剂中铝粉含量呈正相关。 展开更多

关键词 硝酸酯增塑聚醚(nepe)推进剂 铝粉 燃烧产物 颗粒阻尼

在线阅读 下载PDF 职称材料

NEPE推进剂燃烧性能研究 被引量：6

5

作者 刘云飞 姚维尚 +1 位作者 李晓萌 谭惠民 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 2003年第4期30-32,共3页

NEPE高能固体推进剂因其优良的综合性能具有十分良好的应用前景。通过调整氧化剂含量、种类及含能增塑剂用量,对NEPE推进剂的燃烧速度和燃速压力指数进行了调节,燃速在9.3～11.6mm/s(7.0MPa)范围内可调,燃速压力指数由0.61降为0.54。

关键词 固体推进剂 nepe 燃烧性能 压力指数

在线阅读 下载PDF 职称材料

ADN/GUDN双氧化剂对NEPE固体推进剂燃烧性能的影响（英文） 被引量：3

6

作者 李军强 庞维强 +4 位作者 王可 肖立群 胥会祥 樊学忠 张崇民 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期297-303,I0005,共8页

设计并制备了含N?脒基脲二硝酰胺盐(GUDN)和二硝酰胺铵(ADN)的硝酸酯增塑聚醚(NEPE)固体推进剂样品,测试了推进剂的燃烧性能(燃速和压强指数)、燃烧火焰结构和燃烧波温度分布,并与不含GUDN和ADN的推进剂性能进行对比。结果表明,GUDN/AD... 设计并制备了含N?脒基脲二硝酰胺盐(GUDN)和二硝酰胺铵(ADN)的硝酸酯增塑聚醚(NEPE)固体推进剂样品,测试了推进剂的燃烧性能(燃速和压强指数)、燃烧火焰结构和燃烧波温度分布,并与不含GUDN和ADN的推进剂性能进行对比。结果表明,GUDN/ADN双氧化剂对NEPE推进剂的燃烧性能有明显的影响,推进剂配方中添加ADN可提高推进剂的燃速和压强指数,含15%、20%和22.5%的ADN替换高氯酸铵(AP)可使推进剂在7.0MPa下的燃速提高25.30%、36.76%和47.69%,GUDN使推进剂在7.0 MPa下的燃速降低18.97%,而压强指数在1～15 MPa提高12.04%,而且在不同压力下含双氧化剂的NEPE推进剂的燃烧火焰结构呈多火焰结构,而且火焰的亮度随着压强的增大而变亮。 展开更多

关键词 硝酸酯增塑聚醚(nepe)固体推进剂 二硝酰胺铵(ADN) 燃烧性能 热分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

NEPE推进剂热安全性的尺寸效应 被引量：8

7

作者 秦沛文 赵孝彬 +4 位作者 李军 秦超 程立国 苏晶 关红波 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期84-88,94,共6页

为了解NEPE推进剂热安全性的尺寸效应,在不同温度下对不同尺寸的NEPE推进剂药柱进行了热爆炸试验,测得其热爆炸延滞期,并计算得到不同尺寸NEPE推进剂药柱在90、100、110、120℃下的热分解反应速率;通过在药柱内部布置热电偶监测了尺寸为... 为了解NEPE推进剂热安全性的尺寸效应,在不同温度下对不同尺寸的NEPE推进剂药柱进行了热爆炸试验,测得其热爆炸延滞期,并计算得到不同尺寸NEPE推进剂药柱在90、100、110、120℃下的热分解反应速率;通过在药柱内部布置热电偶监测了尺寸为Ф100mm×100mm和Ф150mm×150mm药柱在90℃和100℃环境温度下的内部温度变化。结果表明,当温度高于76.2℃时,NEPE推进剂药柱的尺寸越大,反应速率常数越大;活化能与药柱的比表面积呈线性相关,比表面积越小,活化能越大,当NEPE推进剂药柱的比表面积小于0.02mm-1时,活化能(Ea)为179.3kJ/mol,指前因子(A)为4.62×1019s-1。硝酸酯增塑剂的存在是NEPE推进剂在200℃以下发生热爆炸的主要原因。 展开更多

关键词 nepe推进剂 热安全性 尺寸效应 热爆炸延滞期 热爆炸试验 硝酸酯增塑剂

在线阅读 下载PDF 职称材料

NEPE推进剂无损型贮存寿命预估 被引量：5

8

作者 孔令泽 董可海 +2 位作者 唐岩辉 赖帅光 曲彦宇 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期163-170,共8页

为了实现对硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂药柱贮存寿命进行预估时的测量无损性,通过对施加10%定压缩应变的NEPE推进剂进行高温热加速老化实验、气体含量监测实验、单向拉伸力学性能实验,基于相关性分析和寿命预估模型,提出了一种以特征气... 为了实现对硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂药柱贮存寿命进行预估时的测量无损性,通过对施加10%定压缩应变的NEPE推进剂进行高温热加速老化实验、气体含量监测实验、单向拉伸力学性能实验,基于相关性分析和寿命预估模型,提出了一种以特征气体含量变化为基础数据的无损型寿命预估模型。结果表明,NEPE推进剂贮存老化过程中,CO气体释放量最大,不同温度条件下的释放量均达到1300 mg以上,且其和NO气体均呈现老化初期释放量增长缓慢,后期迅速增加的规律,HCl气体释放量在老化初期和后期增长较快,老化中期增长较慢;老化初期最大抗拉强度σm和最大延伸率ε_(m)小幅增大,老化中期前者小幅震荡,后者逐渐增大,老化后期两者均急剧减小;不同温度条件下CO气体释放量与最大抗拉强度关联度值最大,为0.93~0.95,且两者存在单一相关性;基于传统老化寿命预估模型和改进的老化寿命预估模型,建立了四种NEPE推进剂寿命预估方法,通过相关性系数比较和预估结果分析,得出以CO气体释放量作为预估参数的改进型寿命预估模型的相关性系数最大,寿命预估结果最为有效。 展开更多

关键词 硝酸酯增塑聚醚(nepe)推进剂 寿命预估 无损 特征气体

在线阅读 下载PDF 职称材料

固体发动机药柱低温点火开裂失效的跨尺度分析 被引量：3

9

作者 王贵军 周涛 +2 位作者 吴艳青 侯晓 黄风雷 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期142-151,共10页

为了准确预测推进剂装药在低温点火过程中是否发生开裂,提出了一种全局⁃局部单向收缩耦合的跨尺度分析方法。针对高能硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂,开展低温中应变率单轴拉伸试验,获取了推进剂的典型失效模式。结果表明,基于发展的推进... 为了准确预测推进剂装药在低温点火过程中是否发生开裂,提出了一种全局⁃局部单向收缩耦合的跨尺度分析方法。针对高能硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂,开展低温中应变率单轴拉伸试验,获取了推进剂的典型失效模式。结果表明,基于发展的推进剂非线性粘弹性本构模型,实现了固体发动机药柱低温点火的宏观结构分析,获取了推进剂药柱结构危险点的位置;同时建立了考虑颗粒与基体界面脱湿和颗粒断裂的细观颗粒填充模型,进一步将宏观结构分析结果作用于相应的细观代表性体积单元(RVE)上。最后,建立推进剂细观失效准则,表明在低温点火条件下药柱结构完整性满足要求。收缩跨尺度分析方法可作为预测药柱在低温点火过程中开裂行为的有效手段。 展开更多

关键词 硝酸酯增塑聚醚(nepe)推进剂 低温点火 跨尺度分析 颗粒与基体界面脱湿 药柱开裂

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于内聚力法则的高能硝酸酯增塑聚醚推进剂开裂过程细观模型 被引量：10

10

作者 侯宇菲 许进升 +1 位作者 古勇军 周长省 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期2206-2215,共10页

为从细观角度研究高能硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂的破坏机理,采用分子动力学算法生成细观颗粒填充模型,利用Python脚本语言在颗粒与基体界面及基体内部嵌入零厚度粘结单元。针对NEPE推进剂延展性失效特点,基于多项式内聚力法则建立一... 为从细观角度研究高能硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂的破坏机理,采用分子动力学算法生成细观颗粒填充模型,利用Python脚本语言在颗粒与基体界面及基体内部嵌入零厚度粘结单元。针对NEPE推进剂延展性失效特点,基于多项式内聚力法则建立一种多项式-梯形内聚力法则,并进行子程序VUMAT开发。对比考虑颗粒与基体界面脱湿及基体失效的数值模拟结果发现,NEPE推进剂颗粒与基体界面脱湿引起基体内部形成孔洞,孔洞周围形成的高应力区是导致推进剂开裂的关键。实验验证得知,多项式-梯形内聚力法则较双线性内聚力法则和多项式内聚力法则能更准确地描述推进剂的失效过程。 展开更多

关键词 高能硝酸酯增塑聚醚推进剂 零厚度粘结单元 多项式-梯形内聚力法则 颗粒与基体界面脱湿 基体失效 数值模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

复合固体推进剂颗粒填充模型及其统计特性分析 被引量：5

11

作者 颜小婷 夏智勋 +1 位作者 那旭东 沙本尚 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期61-71,共11页

复合固体推进剂属于高填充比颗粒类复合材料,氧化剂和金属颗粒在基体中的随机分布使其在细观尺度具有非均质的特点。从细观尺度研究固体推进剂燃烧及力学性能时,必须考虑颗粒级配、空间分布和种类等因素的影响。采用分子动力学方法,以... 复合固体推进剂属于高填充比颗粒类复合材料,氧化剂和金属颗粒在基体中的随机分布使其在细观尺度具有非均质的特点。从细观尺度研究固体推进剂燃烧及力学性能时,必须考虑颗粒级配、空间分布和种类等因素的影响。采用分子动力学方法,以硝酸酯增塑聚醚高能复合固体推进剂为研究对象,将固体颗粒模型化为球形,生成其在基体内随机分布的颗粒填充模型。利用Monte-Carlo算法模拟计算颗粒填充模型细观结构的两点概率函数,并研究了颗粒填充体积分数、尺寸与级配等参数对其的影响规律。从统计意义上给出具有各态历经性、统计均匀性和各向同性特点的颗粒填充构型最小周期性代表体元尺寸,可有效减小后续研究的计算量,节约计算成本。所构建的推进剂细观几何构型及对最小周期性代表体元尺寸的计算为后续开展复合固体推进剂细观尺度燃烧、燃面处铝团聚及力学性能数值研究奠定了基础。 展开更多

关键词 硝酸酯增塑聚醚 固体推进剂 细观结构 分子动力学算法 两点相关函数 MONTE-CARLO方法

在线阅读 下载PDF 职称材料

PEG/N-100中增塑剂扩散性能的微观与介观模拟 被引量：3

12

作者 陈思彤 董可海 +3 位作者 王鑫 裴立冠 孔令泽 夏成 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期740-748,共9页

为探究含能钝感增塑剂三羟甲基乙烷三硝酸酯(TMETN)在硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂黏合剂中的扩散性能,采用分子模拟(MD)法比较了硝化甘油(NG)、1,2,4-丁三醇三硝酸酯(BTTN)及TMETN在聚乙二醇/固化剂(PEG/N-100)中的扩散系数、分析了扩... 为探究含能钝感增塑剂三羟甲基乙烷三硝酸酯(TMETN)在硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂黏合剂中的扩散性能,采用分子模拟(MD)法比较了硝化甘油(NG)、1,2,4-丁三醇三硝酸酯(BTTN)及TMETN在聚乙二醇/固化剂(PEG/N-100)中的扩散系数、分析了扩散机理,并讨论了温度及增塑比对TMETN扩散性能的影响。结果表明:增塑剂扩散系数的大小顺序为NG>BTTN>TMETN,这说明TMETN的扩散能力较弱;从微观角度分析扩散的机理为:增塑剂与预聚体的分子间相互作用越强、体系的自由体积分数越小、增塑剂分子的尺寸越大,则增塑剂越难发生扩散;在三种增塑体系中,TMETN与PEG/N-100的结合能力最强、原子间氢键作用最强、该体系中PEG/N-100的自聚集能力最弱,且TMETN分子尺寸最大,故而TMETN最难发生扩散;随着温度升高,TMETN扩散系数的增加先缓慢后剧烈,这与高温加速老化的规律保持一致,分析温度对扩散机理的影响为:高温使原子间氢键作用峰值减小、位置后移,即增塑剂与黏合剂的相互作用减弱,并且体系的自由体积分数也变大;随着增塑比的增加(2.5、2.8、3),TMETN扩散系数减小,介观研究表明体系的相容性变好是其中的原因之一。 展开更多

关键词 硝酸酯增塑聚醚(nepe)推进剂 增塑剂 三羟甲基乙烷三硝酸酯(TMETN) 扩散系数 分子模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料