初始缺陷对复合固体推进剂力学性能影响的数值研究

封涛^1,2，许进升¹，韩龙³，陈雄¹，周长省¹

1. 南京理工大学机械工程学院2. 上海机电工程研究所3. 上海船舶电子设备研究所

摘 要：为了研究复合固体推进剂中初始缺陷对其力学性能的影响,基于分子动力学算法生成了复合固体推进剂的细观颗粒填充模型,在颗粒/基体界面处设置粘接单元,并引入双线型内聚力模型描述界面层的力学响应,基于ABAQUS有限元数值计算平台研究了颗粒破碎、初始界面脱粘及微孔洞这些初始缺陷对推进剂损伤力学性能的影响规律。通过比较仿真应力-应变曲线,发现初始缺陷的存在严重劣化了推进剂的力学性能,具体表现为拉伸强度降低了40%,初始模量降低了40%。研究指出,颗粒/基体界面粘接性能对推进剂力学性能的影响最为显著,提高界面粘接性能可以大幅提高推进剂的力学性能,研究可为改善复合固体推进剂的配方研制及生产工艺提供一定的指导。

关键词：复合固体推进剂;细观模型;内聚力模型;初始缺陷;有限元方法;