复合固体推进剂等效力学性能VCFEM细观预示方法

根据固体推进剂的细观结构特征,采用等圆最优装载方式生成代表性体积单元(Representative Volume Element,RVE)模型,并结合Voronoi单元有限元方法(Voronoi Cell Finite Element Method,VCFEM)和均匀化方法,发展了一种可预示固体推进剂等效力学性能的数值分析方法,从而得到体分比和组分材料对等效模量和等效泊松比的影响规律。为证明该方法的有效性,设计一个对称数值模型,通过对该方法和传统有限元方法的节点位移结果的比较,发现两者之间的相对误差小于5%,且VCFEM用少量单元就完成了分析,提高了计算效率。通过对不同细观结构下推进剂RVE模型的计算,发现随着夹杂体分比的增大,夹杂的颗粒增强效应越明显,基体材料的变化比夹杂材料对等效力学性能有着更加显著的影响。     

固体推进剂装药结构完整性分析的研究进展

装药结构完整性分析已成为制约固体火箭发动机研制水平的瓶颈问题之一,基于粘弹性力学理论,综述归纳了固体推进剂装药结构完整性分析的研究现状,重点介绍了药形结构、材料性能、载荷形式和老化贮存4个因素对推进剂结构完整性的影响,分别指出各个因素在固体推进剂结构完整性研究中取得的成就、存在的问题以及未来的发展方向,以期为后续药柱及...     

非壅塞固体火箭冲压发动机及其贫氧推进剂

研究了非壅塞固体火箭冲压发动机的工作特性。研制出了能量高、燃速高、燃速压强指数高、低压燃烧性能好的铝镁贫氧推进剂配方。采用连管式试验与数值分析相结合的方法 ,对非壅塞固体火箭冲压发动机性能进行了系统的研究     

复合固体推进剂蠕变分析研究进展

从宏细观尺度通过实验测试、本构模型以及机理对复合固体推进剂的蠕变性能进行了分析,并总结了当前研究中的不足、解决方案以及需要进一步开展的研究.分析表明,蠕变加载过程中的恒定应力控制是目前研究中的难点,可以借鉴其他粘弹性材料的蠕变测试方法进行研究;固体推进剂蠕变过程中不同阶段的蠕变细观结构变化的观测方法虽然比较缺乏,但可以...     

某种固体推进剂点火增长仿真模型研究

采用三项式点火增长模型描述固体推进剂,进行不同高度下的落锤仿真,并修改模型参数使推进剂药片钝化,进行相同高度下的落锤仿真.仿真中落锤的高度根据固体推进剂的特性落高试验测得的感度值而确定.仿真结果和特性落高试验结果一致,落锤从一定高度下落撞击推进剂,推进剂恰好爆炸.且推进剂参数钝化后无法爆炸,证明该参数为控制推进剂的敏感...     

长期贮存的固体发动机药柱脱粘界面裂纹分析

为了分析长期贮存的固体导弹发动机药柱脱粘层界面裂纹在燃气内压和轴向过载联合作用下的扩展情况,建立了发动机药柱在包覆层与推进剂之间脱粘的三维有限元计算模型,并于脱粘界面的裂纹尖端设置三维奇异裂纹元,模拟脱粘界面裂纹扩展。在包覆层与推进剂之间设置不同深度脱粘,计算了在燃气内压和轴向过载联合作用下不同贮存期、不同深度的界面裂纹尖端的应力强度因子,得到了界面裂纹应力强度因子随贮存时间、脱粘深度的变化规律,对长期贮存的固体发动机脱粘界面裂纹的扩展进行了分析。     

复合固体推进剂本构模型研究进展及发展趋势

复合固体推进剂作为固体火箭发动机的重要能量来源,其力学性能一直是工程领域所关注的重点。聚焦推进剂力学性能表征中的宏观本构模型和细观力学模型,系统梳理了两类模型的发展脉络,明确了模型之间的差异,指出了各种模型的适用条件,分析了现阶段宏、细观力学模型在推进剂力学性能表征中的困难和挑战。以跨尺度力学模型为代表的力学模型的提出,将助力推进剂力学性能表征问题的解决。未来推进剂力学表征建模中的关键是复杂条件下试验研究,重点是发展高精度与高性能的多尺度数值计算方法,以及将以人工智能技术为代表的数据驱动技术融入模型创新中。     

围压下固体推进剂的破坏机理分析

贴壁浇筑的固体发动机推进剂药柱在点火状态下处于三向围压状态,而环向承受拉应变,亟待对围压下推进剂的破坏机理展开研究。基于自研的围压加载试验系统,通过开展推进剂在不同围压、温度和应变率下的单轴拉伸试验来研究围压、温度和应变率的耦合作用对推进剂力学行为的影响。针对围压下推进剂的力学响应特征,通过细观力学仿真进一步研究围压下推进剂的破坏形式,同时借助电镜扫描试验分析推进剂试样断面的形貌特征,通过试验和仿真相结合的手段分析了围压下推进剂的破坏机理。研究结果表明,围压下推进剂的损伤界面显著减少,且随着围压载荷的逐渐增加,推进剂的损伤形式从以颗粒脱湿为主转变为以颗粒破碎为主。     

复合固体推进剂颗粒填充模型及其统计特性分析

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...     

固体推进剂黏弹性本构模型及其有限元应用研究

基于时温等效原理和WLF方程建立推进剂黏弹性泊松比主曲线方程,进而建立考虑时间温度相关泊松比的推进剂本构模型。基于增量有限元方法,采用完全显式积分算法推导增量形式的黏弹性本构方程。根据MSC. Marc用户子程序编程规则,确定本构模型对应的一致切线刚度矩阵从而实现本构模型的有限元应用。先后通过固化降温以及点火增压工况,分别采用黏弹性泊松比以及弹性泊松比对药柱结构进行应力应变力学响应分析,并对比不同类型泊松比对应力应变场的影响。研究方法和结果可为发动机药柱的精细结构完整性分析提供参考。     

偶联剂在固体推进剂填料改性中的应用研究

本文采用硅烷类和钛酸酯类偶联剂对固体推进剂中的硝酸铵填料进行表面改性。改性后的硝酸铵接触角增大,表面张力降低且具有明显的疏水性。并证实偶联剂可以增强填料与粘结体系之间的界面相互作用。     

Recent advances in catalytic combustion of AP-based composite solid propellants

Composite solid propellants (CSPs) have widely been used as main energy source for propelling the rockets in both space and military applications. Internal ballistic parameters of rockets like characteristic exhaust velocity, specific impulse, thrust, burning rate etc., are measured to assess and control the performance of rocket motors. The burn rate of solid propellants has been considered as most vital parameter for design of solid rocket motors to meet specific mission requirements. The burning rate of solid propellants can be tailored by using different constituents, extent of oxidizer loading and its particle size and more commonly by incorporating suitable combustion catalysts. Various metal oxides (MOs), complexes, metal powders and metal alloys have shown positive catalytic behaviour during the com-bustion of CSPs. These are usually solid-state catalysts that play multiple roles in combustion of CSPs such as reduction in activation energy, enhancement of rate of reaction, modification of sequences in reaction-phase, influence on condensed-phase combustion and participation in combustion process in gas-phase reactions. The application of nanoscale catalysts in CSPs has increased considerably in recent past due to their superior catalytic properties as compared to their bulk-sized counterparts. A large surface-to-volume ratio and quantum size effect of nanocatalysts are considered to be plausible reasons for improving the combustion characteristics of propellants. Several efforts have been made to produce nanoscale combustion catalysts for advanced propellant formulations to improve their energetics. The work done so far is largely scattered. In this review, an effort has been made to introduce various combustion catalysts having at least a metallic entity. Recent developments of nanoscale combustion catalysts with their specific merits are discussed. The combustion chemistry of a typical CSP is briefly discussed for providing a better understanding on role of combustion catalysts in burning rate enhancement. Available information on different types of combustion nanocatalysts is also presented with critical comments.     

利用化学键能评估火箭推进剂的能量特性

本文介绍利用化学键能评估火箭推进剂的能量特性的方法     

油库安全事故致因机理及安全评价方法研究

首先基于油库安全和事故状态分析,将油库安全事故的影响因素分为人的行为、物的状态、管理和环境四个要素,提出油库安全事故致因新模式,即两种安全模式和一种事故致因模式,以从源头上控制油库事故的发生。其次,依据致因模式,建立了油库安全状况评价指标体系,包括人员、装(设)备、材料、环境、方法,有助于评判油库安全状况。最后,依据安全事故新模式和安全评价指标体系,提出了油库安全保障体系,包括安全教育、安全技术培训、安全法规、安全监督、安全预案与救援、安全设施建设等体系。     

燃烧室-喷管流场数值解

本文用时间相关法计算了固体火箭发动机燃烧室─喷管亚跨声速流场数值解,控制方程用ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ二步显格式：边界点参数用物理边界条件和参考平面上的特征方程计算。计算表明,达到收敛的数值积分步数比纯喷管的跨声速计算要多得多。虽然喷管壁上和轴线上的马赫数分布与纯喷管计算类似,但喷管中的等马赫线分布与纯喷管计算的结果［３］相差较远。     

图像匹配技术在建筑火灾倒塌预警研究中的应用

对火灾中建筑物的倒塌时间进行预测,从而提前发出报警信号,可以有效避免人员伤亡,减少财产损失。为了解决预警中存在的问题,我们采用了基于图像相关匹配的非接触测量方法。介绍了这种方法的原理和实现过程,并通过实验验证了其中算法是可行的。     

坦克炮控伺服系统未知摩擦的自适应补偿控制

摩擦的存在导致坦克炮控系统出现低速爬行等现象,使系统性能变差。针对该系统,提出未知摩擦的自适应补偿控制。更具一般性的未知摩擦及系统的参数不确定性使得对摩擦的自适应补偿变的非常困难。在控制器设计中,通过精确估计摩擦及系统中的未知参数、观测摩擦内动态对其进行补偿,从而避免了由于简单地把摩擦看成外界扰动进行补偿所造成的系统性能的损失。同时全面考虑了系统的不确定性和外界扰动,使得控制器有较强的抗干扰性。     

三合一建筑消防新问题及对策

近年来,随着市场经济的不断发展,个体、私营经济因其投资少、成本低、规模小、工艺简单而逐渐成为政府鼓励和支持的经济类型,但它所带来的＂三合一＂建筑因形式的变化产生新的消防安全隐患,已经成为当前群死群伤恶性火灾的＂重灾区＂。就＂三合一＂建筑存在的新的消防安全问题及整治难点为内容进行分析,并提出几点对策。