固体火箭发动机装药/包覆层粘接性能试验研究
关键词 推进剂/包覆层界面 粘接强度 断裂能 双悬臂梁 裂纹萌发与扩展
毕业论文设计说明书外文摘要
Title Experimental study on the bonding property of
propellant/coating layer in solid rocket motors
Abstract
The interfacial debonding of the propellant/coating is one of the main forms in which rocket motor structural integrity can fail.The mode-I fracture of HTPB propellant/coating was studied by double cantilever and uniaxial tensile test.It was observed that the presence of the crack tip contains fibers and empty crazing damage area.Local craze initiation、surface thickening and micro fiber fracture caused the crack initiation and propagation.The typical failure modes including adhesive interface cohesive failure, interface failure and mixed failure.The effect of crack tip plasticity and passivation is modified by the concept of effective crack length,and more accurate access to fracture energy.The relationship of the fracture energy and the bond strength with the loading rate is also obtained.
Keywords Propellant/coating layer interface, Crack initiation and propagation,
Fracture energy, Double cantilever beam, Adhesive strength
目 次
1 绪论 1
1.1 研究的目的及意义 1
1.2 界面粘接性能研究现状 1
1.3 本文研究内容 3
2 固体推进剂的界面粘接性能 4
2.1 粘结界面的基本理论 4
2.2 粘接性能参数 5
2.3 计算方法 9
3 实验试样设计 10
3.1 断裂试样的确定 10
3.2 试样形状与尺寸的确定 12
4 实验内容 16
4.1 实验准备和实验过程 16
4.2 实验数据处理 18
4.3 实验结果及分析 18
4.4 断裂性能参数 23
致 谢 27
参考文献 28
1 绪论
1.1 研究的目的及意义
火箭发动机技术是航空航天、军事应用的关键技术之一。火箭发动机是通过自身携带的氧化剂和燃烧剂燃烧膨胀，高温燃气通过彭管喷出从而产生前进的推力。火箭发动机根据装药的形态分为固体火箭发动机和液体火箭发动机。顾名思义，固体火箭发动机装药为固体推进剂，是由韧性基质和随机分布的刚性颗粒混合而成的颗粒增强复合材料，其具有较高的弹性模量、强度和韧性等优点。而且固体火箭发动机相对于液体发动机来说具有结构简单、质量较轻、性能稳定、经济性好等特点，因此被广泛用于火箭和战术战略导弹中[1]。
固体火箭发动机的装药在生产、贮存、运输过程中，容易受到应力集中和材料损伤的影响，装药界面可能会出现微裂纹和空穴等缺陷。这些缺陷不断扩大和发展会造成粘结界面脱粘，从而影响固体火箭发动机的正常工作和整体战术性能。在国内外的军事研究和使用中，出现过多次火箭发动机的爆炸、失效等事故。事故发生原因多种，包括整体设计问题，材料强度问题，内外弹道优化问题，装药结构与燃烧等问题。而近年来随着各项科技的不断发展，火箭弹整体的优化设计得到了改善，但对其装药的完整性和界面的稳定性的设计还存在很多问题。根据相关的数据统计，国外失效和发生故障的发动机中，有三分之一是因界面脱粘造成的[2]。