含电磁敏感铁丝推进剂的制备及其燃烧性能研究

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作者 杨猛 张旭 +5 位作者 王明明 王宏元 张英佳 段艳娟 黄佐华 汤成龙 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第6期42-51,共10页

针对固体推进剂燃烧智能调控难及燃烧机制不明的问题,将铁丝嵌入丁羟体系制备电磁敏感推进剂,获得燃烧特性数据并揭示燃烧调控机制。首先,筛选出电磁激励下升温较快的铁丝作为电磁敏感材料,采用化学平衡计算程序对嵌入铁丝的推进剂能量... 针对固体推进剂燃烧智能调控难及燃烧机制不明的问题,将铁丝嵌入丁羟体系制备电磁敏感推进剂,获得燃烧特性数据并揭示燃烧调控机制。首先,筛选出电磁激励下升温较快的铁丝作为电磁敏感材料,采用化学平衡计算程序对嵌入铁丝的推进剂能量进行模拟;然后,利用可视化燃烧实验平台和材料试验机,开展燃烧及力学性能实验;最后,结合电磁场模拟,阐释了电磁激励下嵌入铁丝推进剂的燃烧速度调控机制。实验结果表明:随着嵌入铁丝直径的增加,推进剂固相成分增加,理论比冲下降,密度增大且燃烧速度先增加后降低;嵌入0.4mm直径铁丝推进剂的最大抗拉强度为0.714MPa,在电磁激励下的燃烧速度为6.10mm/s,较无电磁激励下相同推进剂的燃烧速度增加2.65倍,较未嵌入铁丝的推进剂增加5.26倍;含铁丝推进剂在电磁激励下受到高温燃气、铝/含铁氧化物燃烧放热及电磁场的共同作用,温度升高更快,未燃推进剂预热区温度更高,导致其燃烧速度增加更快。该研究可为电磁敏感推进剂设计及燃烧调控提供实验支撑和理论依据。 展开更多

关键词 电磁敏感推进剂 铁丝 电磁激励 燃烧速度 高温燃气

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HTPB推进剂热加速老化压力环境力学性能研究

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作者 秦鹏举 张翔宇 +1 位作者 吴秋 曹军 《推进技术》 北大核心 2025年第6期203-210,共8页

为了探讨HTPB推进剂老化后的力学性能与老化温度、老化时间的关系,通过热加速老化试验,对四个老化温度(50℃,60℃,65℃和70℃)、不同老化时间、常压(0.1 MPa)和高压(6.0 MPa)下推进剂的力学性能进行了研究。结果表明以最大伸长率为老化... 为了探讨HTPB推进剂老化后的力学性能与老化温度、老化时间的关系,通过热加速老化试验,对四个老化温度(50℃,60℃,65℃和70℃)、不同老化时间、常压(0.1 MPa)和高压(6.0 MPa)下推进剂的力学性能进行了研究。结果表明以最大伸长率为老化敏感参数,推进剂老化后常压和高压下的老化模型都更符合线性关系,常压下的老化活化能为92.81 kJ/mol、高压下的老化活化能为54.61 kJ/mol;以某药柱工作内压下的最大应变8.2%为临界点,该推进剂预估寿命为27.43年。 展开更多

关键词 HTPB推进剂 热老化 压力环境 力学性能 老化模型 老化活化能

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HTPB推进剂装药工艺研究及力学性能预测 被引量：1

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作者 秦鹏举 侯晓 +4 位作者 张翔宇 程吉明 宋学宇 程书 杨琨 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期176-186,共11页

固体发动机药柱成型过程中,制造工艺对推进剂力学性能有很大影响,通过对130组推进剂装药工艺参数及其力学性能研究,确定了装药过程的工艺参数波动情况;基于多元线性回归分析方法,获得了影响推进剂力学性能的关键工艺参数;以关键工艺参... 固体发动机药柱成型过程中,制造工艺对推进剂力学性能有很大影响,通过对130组推进剂装药工艺参数及其力学性能研究,确定了装药过程的工艺参数波动情况;基于多元线性回归分析方法,获得了影响推进剂力学性能的关键工艺参数;以关键工艺参数为输入,建立了BP神经网络并对推进剂的力学性能进行预测。研究结果表明,16个工艺参数对推进剂力学性能有不同程度的影响,其中固化参数、混合时间、混合温度、硫化时间、混合物相对湿度、混合压强等6个关键工艺参数对推进剂常温的力学性能有显著影响;以关键工艺参数及对应推进剂力学性能为依据,建立BP神经网络能够准确地对推进剂的力学性能进行预测,最大抗拉强度的平均误差为4.08%,最大伸长率的平均误差为3.54%。 展开更多

关键词 HTPB推进剂 力学性能 关键工艺 神经网络 性能预测

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基于体积膨胀的固体推进剂粘弹性泊松比测量方法 被引量：1

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作者 刘长猛 杨轩 +3 位作者 李念瑄 王旭 吴敏 张镇国 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期433-438,共6页

基于体积膨胀原理研制了一种固体推进剂粘弹性泊松比测量系统,实现了固体推进剂试件级的粘弹性泊松比实时快捷测量,粘弹性泊松比测量数值的有效位数达到3位,可以为固体发动机精细化设计提供有力支撑。采用该系统开展了应变率及配方对HTP... 基于体积膨胀原理研制了一种固体推进剂粘弹性泊松比测量系统,实现了固体推进剂试件级的粘弹性泊松比实时快捷测量,粘弹性泊松比测量数值的有效位数达到3位,可以为固体发动机精细化设计提供有力支撑。采用该系统开展了应变率及配方对HTPB推进剂粘弹性泊松比的影响规律试验研究。结果表明,HTPB推进剂的粘弹性泊松比随应变增加,呈现非线性降低的特征,且与应变率及配方具有明显的相关性,应变率越大,其粘弹性泊松比下降的越剧烈,也表明其内部的“脱湿”损伤越剧烈,同时配方中的大颗粒AP的含量越高,其内部“脱湿”越容易发生,粘弹性泊松比越容易下降。 展开更多

关键词 HTPB推进剂 泊松比 应变率 体积膨胀率 实时测量系统

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一种考虑颗粒表面形貌的固体推进剂细观模型构建方法 被引量：1

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作者 袁嵩 蒋秋梅 +1 位作者 张镇国 翁琳 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期535-540,共6页

为研究颗粒形貌对固体推进剂细观力学响应的影响规律,提出了一种考虑颗粒复杂形貌的固体推进剂细观模型构建方法。将Voronoi结构与Abaqus二次开发相结合,通过对Voronoi晶胞进行随机缩放、体积修正等处理,可以快速生成圆形/球形、多边形... 为研究颗粒形貌对固体推进剂细观力学响应的影响规律,提出了一种考虑颗粒复杂形貌的固体推进剂细观模型构建方法。将Voronoi结构与Abaqus二次开发相结合,通过对Voronoi晶胞进行随机缩放、体积修正等处理,可以快速生成圆形/球形、多边形/多面体的二维/三维细观模型,多边形/凸多面体状态的填充比理论上可以达到1。数值仿真实例表明,应变大于10%之后,多边形颗粒的界面损伤发展逐步快于圆形颗粒,验证了该方法的有效性,可为固体推进剂多尺度精细化研究提供有益参考。 展开更多

关键词 固体推进剂 RVE模型 多面体 表面形貌 Voronoi结构

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基于光纤测试技术的固体发动机壳体卡环接头复杂结构受力分析 被引量：2

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作者 肖佳琳 刘浩 刘鎏 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期621-628,共8页

针对固体火箭发动机壳体卡环接头复杂部位应力-应变分析问题,为解决因卡环接头结构特殊导致在复杂部位无法布设应变片或测量效果不理想的难题,采用光纤传感器对卡环接头结构进行局部应变测量并与有限元仿真结果、传统应变片测量结果进... 针对固体火箭发动机壳体卡环接头复杂部位应力-应变分析问题,为解决因卡环接头结构特殊导致在复杂部位无法布设应变片或测量效果不理想的难题,采用光纤传感器对卡环接头结构进行局部应变测量并与有限元仿真结果、传统应变片测量结果进行对比。结果表明,与仿真结果对比测量误差不超过8.2%,与传统应变片测量结果对比误差不超过6%。光纤传感器测量法解决了卡环接头结构复杂隐蔽部位应变测量难题,揭示了卡环结构接头的应力-应变状态,为发动机故障的检测及预示提供基础。 展开更多

关键词 固体火箭发动机 卡环接头 应变分析 光纤传感器

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固体火箭发动机复合材料燃烧室外压稳定性研究

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作者 王健儒 王莹 +3 位作者 刘凯 敖麟 檀叶 张爱华 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期923-929,共7页

为了研究固体火箭发动机的外压承载能力,采用非线性有限元分析方法,对未填充药柱复合材料壳体、带药燃烧室的外压承载能力进行了仿真分析,并采用试验方法对仿真结果进行校验。研究结果表明,带药燃烧室的外压承载能力明显高于未填充药柱... 为了研究固体火箭发动机的外压承载能力,采用非线性有限元分析方法,对未填充药柱复合材料壳体、带药燃烧室的外压承载能力进行了仿真分析,并采用试验方法对仿真结果进行校验。研究结果表明,带药燃烧室的外压承载能力明显高于未填充药柱的复合材料壳体,药柱对燃烧室的承载能力有增强效果。此外,燃烧室内部充压能够有效提高其外压承载能力,且内部压强与燃烧室外压承载能力几乎呈线性关系。同时,还发现对于环槽加中孔药型,当药柱模量较低时,筒段为外压承载的薄弱部位,药柱模量增加有利于提高燃烧室失稳外压临界值;但是当药柱模量增加至一定程度时,封头由于环槽部位药柱肉厚较薄而转变为新的薄弱部位,药柱模量增加燃烧室失稳外压临界值并不增加。 展开更多

关键词 固体火箭发动机 燃烧室 复合材料壳体 外压稳定性

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基于NSGA-Ⅱ的固体火箭发动机壳体不同开口比封头补强优化 被引量：2

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作者 张骞 刘浩 +5 位作者 刘宏浩 牟星 吴世俊 丁文辉 张桂明 祖磊 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期573-582,共10页

封头补强工艺作为壳体封头承载能力提升的典型手段,其补强工艺参数对不同开口比壳体补强后应力水平、壳体质量的影响规律不明晰。为此,构建了?300 mm壳体分析模型,并结合径向基函数(RBF)神经网络分析方法拟合优化变量与优化目标间的映... 封头补强工艺作为壳体封头承载能力提升的典型手段,其补强工艺参数对不同开口比壳体补强后应力水平、壳体质量的影响规律不明晰。为此,构建了?300 mm壳体分析模型,并结合径向基函数(RBF)神经网络分析方法拟合优化变量与优化目标间的映射关联,开展了补强角度、补强层数、补强区域对应力响应水平的影响规律研究。最后,基于非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)获得了最优开口比以及使壳体特性系数达到最大的最优补强参数。结果表明,优化后壳体的特性系数比未补强壳体提高16.28%,比未优化的编织布补强壳体提高6.53%。研究成果可以为不同开口比壳体补强工艺参数的选定提供理论依据。 展开更多

关键词 固体火箭发动机 复合材料壳体 不同开口比 封头 补强优化 渐进损伤

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T800碳纤维缠绕燃烧室壳体封头补强优化

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作者 张佳晨 康剑飞 +5 位作者 高佳乐 荣俊杰 丁文辉 校金友 文立华 郑昌军 《固体火箭技术》 北大核心 2025年第3期486-494,共9页

燃烧室壳体的性能直接影响固体火箭发动机的整体性能水平,现有的壳体封头补强方法主要依赖于工程经验,限制了壳体爆破压强和特性系数的进一步提升。针对该问题,以T800碳纤维缠绕壳体作为研究对象,建立了?480 mm壳体参数化模型,深入分析... 燃烧室壳体的性能直接影响固体火箭发动机的整体性能水平,现有的壳体封头补强方法主要依赖于工程经验,限制了壳体爆破压强和特性系数的进一步提升。针对该问题,以T800碳纤维缠绕壳体作为研究对象,建立了?480 mm壳体参数化模型,深入分析了壳体的内压承载性能和薄弱区域,并结合随机森林方法和参数化模型构建了壳体封头补强代理模型,拟合了补强层参数和壳体特性系数之间的映射关系;最后,基于粒子群优化算法获得了壳体封头最优补强参数。结果表明,经过补强处理后,壳体的爆破压强比原先提高了6.9%,壳体特性系数提升了3.9%,壳体爆破位置从原先的后封头转移至筒身段,提升了壳体结构的整体性能。 展开更多

关键词 纤维缠绕燃烧室壳体 T800碳纤维 封头补强 参数化模型 仿真分析 粒子群优化

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基于格心型有限体积法的喷管热应力分析

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作者 马源 董瑞 +4 位作者 陈晨 谭志城 梁冰 陈亚楼 明平剑 《固体火箭技术》 北大核心 2025年第2期299-309,共11页

基于格心型有限体积法(CC-FVM),以位移作为求解变量,建立CC-FVM弹性方程求解方法;针对非线性接触问题,采用位移插值方法计算接触穿透量,根据罚函数法和库伦摩擦模型,推导出法向应力和摩擦力的计算方法,计算得出接触应力和界面摩擦力;采... 基于格心型有限体积法(CC-FVM),以位移作为求解变量,建立CC-FVM弹性方程求解方法;针对非线性接触问题,采用位移插值方法计算接触穿透量,根据罚函数法和库伦摩擦模型,推导出法向应力和摩擦力的计算方法,计算得出接触应力和界面摩擦力;采用迭代方法实现非线性问题求解,并通过二维滑块和三维滑块算例验证了新接触应力计算方法的正确性。基于该方法,对某复合材料喷管进行冷态和热负荷工况的应力和接触应力分析,分析温度载荷对喷管应力分布的影响,计算得出喷管的应力分布和接触应力的集中区域,并提出了降低喷管内部接触应力的措施。结果表明,金属层和隔热层在收敛段几何折角处接触应力最大,正常工况下喷管最大应力位于固定层与螺栓连接的倒几何折角处,小于材料极限强度,热负荷使得喷管固定层的应力增大37.5%,非金属层应力增大40%;喷管部件连接处的平滑处理可有效降低这些区域的接触应力。 展开更多

关键词 有限体积法 固体火箭发动机 喷管 接触应力 弹性力学

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颗粒团聚分布的复合材料数值模型 被引量：1

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作者 翁琳 吴爱中 +1 位作者 张镇国 吴军梅 《精密成形工程》 北大核心 2024年第4期79-86,共8页

目的提出颗粒团聚分布的数值模型参数化建模方法,以高效建立颗粒有序分布的复合材料微观构型。方法以颗粒尺寸、颗粒团聚区域的半径以及团聚区域局部体积分数和整体体积分数的比值作为表征颗粒团聚结构的基本建模控制参数,首先建立了圆... 目的提出颗粒团聚分布的数值模型参数化建模方法,以高效建立颗粒有序分布的复合材料微观构型。方法以颗粒尺寸、颗粒团聚区域的半径以及团聚区域局部体积分数和整体体积分数的比值作为表征颗粒团聚结构的基本建模控制参数,首先建立了圆形/球形区域内的Voronoi多胞元结构,其次编写基于Python语言的接口程序,根据角点坐标和几何拓扑关系将多胞元结构导入有限元软件中,并对每个胞元按团聚区域局部体积分数进行缩放,形成了圆形/球形区域的颗粒团簇,最后使用随机顺序吸附算法将团聚颗粒在代表单元内周期性随机投放,生成了颗粒团聚分布的复合材料二维/三维微观构型。结果使用不同控制参数进行数值建模测试,生成一个颗粒数目在1000以内的二维/三维颗粒团聚微观构型仅需要数分钟,验证了本文方法的有效性。使用二维模型对单轴拉伸进行数值模拟,结果表明,材料宏观塑性随着颗粒团聚程度的增大而降低。结论本文建模方法可以为复合材料结构设计提供有效的数值仿真支撑。 展开更多

关键词 复合材料 颗粒团聚 Voronoi结构 有限元方法 力学性能

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高温下平纹编织碳/酚醛复合材料等效热导率的理论预测及分析

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作者 王一帆 王秋雨 +3 位作者 曹涛锋 陈晨 陈磊 陶文铨 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期667-674,共8页

高温下平纹编织碳/酚醛复合材料的热学性能研究是一个难点。根据材料的微观结构演变及热解机理,将三相周期性立方消融模型与现有的两相复合材料模型相结合,构建了平纹编织碳/酚醛复合材料热导率的理论预测模型。综合考虑酚醛基体孔隙率... 高温下平纹编织碳/酚醛复合材料的热学性能研究是一个难点。根据材料的微观结构演变及热解机理,将三相周期性立方消融模型与现有的两相复合材料模型相结合,构建了平纹编织碳/酚醛复合材料热导率的理论预测模型。综合考虑酚醛基体孔隙率、增强碳纤维体积分数以及温度等因素,研究了酚醛和碳纤维材料、基于微观特征体积单元的碳纱线以及基于介观特征体积单元的平纹编织碳/酚醛复合材料在高温下热导率的动态响应,并对材料热导率的各向异性进行了分析。随着纱线含量的增加,碳/酚醛复合材料在平行织面和垂直织面上的热导率都会增加,并且平行织面方向的热导率比垂直织面方向大4~10倍。所建模型可以用于预测高温下酚醛材料及碳纤维材料、碳纱线和平纹织物复合材料的等效热导率。 展开更多

关键词 平纹编织 碳/酚醛复合材料 高温热导率

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