固体发动机药柱粘结试件的三维应力分析

推进剂／衬层／绝热层矩形粘结试件已作为随发动机测试试件，用于监控药柱最薄弱的推进剂／衬层界面粘结质量。由于试件较厚，又材料具有粘弹特性，因此应对它进行三维粘弹性有限元分析。本文分析了推进剂／衬层界面附近的应力分布情况，并给出试件启裂点有效应力与拉伸平均应力之比的集中系数，供药柱结构完整性分析人员使用     

定速拉伸的固体推进剂双轴板条的应力分析

对固体推进剂双轴板条试件进行了有限元分析，并考虑了粘弹性对应力结果的影响，分析结果表明，双轴板条试件中心域为平面应变状态，与发动机药柱中部内孔表面相似，并给出了计算杨氏模量所需的修正系数。     

筒状大长度固体药柱在内压载荷下的响应

本文研究不可压缩的粘弹性圆筒，在轴对称的平面应变条件下承受内压的问题，粘弹性材料采用分数阶导数模型。并用分数阶导数模型拟合固体推进剂松弛模量曲线，用Ｌａｐｌａｃｅ变换和其反变换计算了固体火箭发动机筒段在点火内压建立过程中的位移和应力，得到它们随位置和时间变化的曲线。     

长期贮存的固体火箭发动机药柱的温度应力分析

分析了固体火箭发动机药柱在长期贮存过程中，由于温度载荷谱的变化所引起的力学响应，基于粘弹性积分蠕变型本构关系，推导出了能分析粘弹结构热载荷的有限元模型，并用它分析了梁、厚壁圆筒与真实固体火箭发动机的热应力问题。     

轴向过载下固体推进剂药柱变形研究

采用Φ315试验发动机,对某新型推进剂翼槽型药柱进行了10g,20g,30g和35g的轴向过载离心实验,测量了药柱前端面靠近内孔处测点的位移;并运用三维线性粘弹性有限元模型,对离心实验过程进行了数值模拟,以确定固体推进剂药柱在轴向过载作用下的变形问题。结果表明,计算值与实验结果符合较好,证实了粘弹性有限元模型适用于过载条件下药柱变形的研究。     

固体火箭发动机寿命预估的一种考虑

利用弹性－粘弹性对应原理，分析长期贮存固体推进剂药柱由环境温度变化引起的热应力，计算药柱损伤，并对发动机寿命进行预估。理论分析和算法具有普遍性，可供工程设计参考。     

固体药柱的大变形分析

采用物质描述法，选择初始构形作为参考构形，导出以Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ应力和Ｇｒｅｅｎ应变表示的粘弹性大变形本构关系和有限元方程，利用ＴｏｔａｌＬａｇｒａｎｇｉａｎ增量法进行求解，取得了满意的结果。     

Viscoelastic behaviour of pumpkin balloons

The lobes of the NASA ULDB pumpkin-shaped super-pressure balloons are made of a thin polymeric film that shows considerable time-dependent behaviour. A nonlinear viscoelastic model based on experimental measurements has been recently established for this film. This paper presents a simulation of the viscoelastic behaviour of ULDB balloons with the finite element software ABAQUS. First, the standard viscoelastic modelling capabilities available in ABAQUS are examined, but are found of limited accuracy even for the case of simple uniaxial creep tests on ULDB films. Then, a nonlinear viscoelastic constitutive model is implemented by means of a user-defined subroutine. This approach is verified by means of biaxial creep experiments on pressurized cylinders and is found to be accurate provided that the film anisotropy is also included in the model. A preliminary set of predictions for a single lobe of a ULDB is presented at the end of the paper. It indicates that time-dependent effects in a balloon structure can lead to significant stress redistribution and large increases in the transverse strains in the lobes.     

含损伤粘弹性本构及其在有限元分析中的实现

为研究固体发动机药柱的损伤粘弹性行为,针对一种耦合损伤的三维非线性粘弹性本构模型,采用积分算法对其进行了数值离散,导出了本构方程的增量有限元形式.针对该增量型本构方程对应的非线性方程组,建立了采用Newton-Raphson迭代法求解的应力更新方法,并基于Abaqus软件和Fortran语言开发了相应材料本构子程序,最后应用算例对所设计数值方法及程序进行了验证与分析.结果表明,本文有限元解与对应解析解吻合良好,保持了很高的精度,所设计方法及程序有效,可应用于实际型号发动机药柱损伤结构分析.     

推进剂药浆混合均匀性研究

用Ｈａａｋｅ流变仪研究了高固体含量丁羟推进剂的混合均匀性,提出了用复合粘度和复合模量作混合均匀性表征参数的评价方法。研究结果表明,高固体含量丁羟三组元配方的预混阶段需１５ｍｉｎ～２０ｍｉｎ快速混合,总预混时间以３０ｍｉｎ～３５ｍｉｎ为宜。