论文部分内容阅读
粘接界面是固体发动机结构中的薄弱环节,其力学行为直接影响着发动机的结构完整性和贮存寿命。立式贮存方式和新一代NEPE推进剂的应用对发动机粘接界面的力学性能提出了严峻挑战。如何对固体发动机粘接界面的力学行为进行准确描述和分析一直是研究者的关注重点。本文建立了适用于固体发动机绝热层/推进剂粘接界面I型、II型脱粘分析的PPR内聚力模型,设计了合理的界面脱粘试验,采用反演优化方法对粘接界面力学模型参数进行识别,开展了典型载荷下发动机粘接界面的脱粘分析。主要研究内容如下:基于ABAQUS的二次开发UEL子程序,建立了二维PPR内聚力单元。对比分析了双线性和PPR内聚力模型的损伤演化机理,基于ABAQUS的UEL对二维PPR内聚力单元进行了二次开发;将所开发PPR内聚力单元应用于双悬臂梁和单搭接结构两种典型的界面单元的静力学计算,分析了PPR内聚力模型8个特征参数对结构响应的影响,验证了所开发PPR内聚力单元的正确性。设计了绝热层/推进剂粘接界面Ⅰ型脱粘试验,建立了适用于固体发动机绝热层/推进剂粘接界面Ⅰ型脱粘分析的PPR内聚力模型。从绝热层/推进剂粘接界面Ⅰ型脱粘行为出发,设计了双悬臂夹层梁试验;利用PPR内聚力模型,建立了粘接界面Ⅰ型脱粘分析的有限元计算模型;通过反演优化方法将试验与仿真分析结合,获取适用于Ⅰ型脱粘的PPR内聚力模型参数;考虑固化降温和交变温两类典型载荷工况,对某发动机绝热层/推进剂粘接界面Ⅰ型脱粘力学行为进行了分析。设计了绝热层/推进剂粘接界面Ⅱ型脱粘试验,建立了适用于固体发动机绝热层/推进剂粘接界面Ⅱ型脱粘分析的PPR内聚力模型。从绝热层/推进剂粘接界面Ⅱ型脱粘行为出发,设计了单搭接试验;利用PPR内聚力模型,建立了粘接界面Ⅱ型脱粘分析的有限元计算模型;通过反演优化方法将试验与仿真分析结合,获取了适用于Ⅱ型脱粘的PPR内聚力模型参数;考虑重力和波浪两类典型载荷作用,对某立式贮存发动机绝热层/推进剂粘接界面Ⅱ型脱粘力学行为进行了分析。本文研究成果可为考虑粘接界面I型、II型脱粘的固体发动机精细结构完整性分析提供参考,为研发和使用部门对固体发动机进行可靠性分析和贮存寿命预估提供技术支撑,具有重要的工程价值和广阔的应用前景。