固體推進劑損傷多尺度模擬

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 概述 1
1.2 固體推進劑 2
1.3 分子動力學研究進展 3
1.3.1 固體推進劑分子動力學模擬 4
1.3.2 分子動力學方法在固體推進劑中的應用 8
1.3.3 分子動力學方法在單體炸藥中的應用 18
1.3.4 分子動力學方法在混合炸藥中的應用 19
1.3.5 分子動力學方法在高分子材料中的應用 28
1.4 推進劑的宏細觀損傷研究進展 34
1.4.1 推進劑損傷實驗研究 34
1.4.2 推進劑損傷數(shù)值模擬研究 39
1.5 復合固體推進劑本構(gòu)模型研究進展 44
參考文獻 46
第2章 固體推進劑分子動力學數(shù)值模擬 56
2.1 概述 56
2.2 計算方法 56
2.2.1 力場的選擇 56
2.2.2 物理建模過程 57
2.2.3 分子動力學模擬細節(jié) 69
2.2.4 靜態(tài)力學性能計算原理 69
2.2.5 PPESK/ε-CL-20性能模擬計算 70
2.2.6 介觀動力學模擬 71
2.2.7 共晶含能材料分子動力學模擬 71
2.2.8 樣品制備及試驗測試 74
2.3 微觀動力學模擬 75
2.3.1 GAP/不同增塑劑共混體系 75
2.3.2 NC/TMETN體系 78
2.3.3 NC/DIANP體系 80
2.3.4 NC/NG體系 84
2.3.5 NC/DNTF體系 99
2.3.6 NC/Bu-NENA體系 102
2.3.7 NC/PEG體系 107
2.3.8 HTPE/不同增塑劑體系 112
2.3.9 CL-20/含能黏結(jié)劑體系 116
2.3.10 PPESK/ε-CL-20復合體系 122
2.3.11 含氟聚合物包覆鋁粉體系 126
2.3.12 PEG與鋁顆粒體系 130
2.4 介觀動力學模擬 133
2.4.1 NC/增塑劑體系相互作用參數(shù) 133
2.4.2 分子的高斯鏈結(jié)構(gòu) 134
2.4.3 增塑劑種類對體系相結(jié)構(gòu)的影響 135
2.4.4 增塑劑含量對體系相結(jié)構(gòu)的影響 137
2.4.5 溫度對體系相結(jié)構(gòu)的影響 138
2.4.6 NC/TMETN介觀分子動力學模擬 139
2.5 共晶含能材料分子動力學模擬 140
2.5.1 CL-20/HMX共晶 140
2.5.2 CL-20/FOX-7共晶 151
2.5.3 CL-20/TATB共晶 155
2.5.4 HMX/FOX-7共晶 159
參考文獻 164
第3章 復合固體推進劑變形損傷過程研究 170
3.1 概述 170
3.2 推進劑單軸拉伸實驗 170
3.2.1 實驗方法 170
3.2.2 實驗結(jié)果及分析 171
3.3 推進劑斷口掃描電鏡觀測 177
3.3.1 實驗設(shè)備 177
3.3.2 斷口形貌分析 177
3.4 原位拉伸動態(tài)觀測實驗 180
3.4.1 實驗方案 180
3.4.2 實驗結(jié)果及分析 181
3.5 裂紋尖端損傷擴展過程觀測 187
3.5.1 實驗方案 187
3.5.2 損傷擴展過程分析 189
參考文獻 191
第4章 基于數(shù)字圖像相關(guān)方法的細觀破壞定量表征 192
4.1 概述 192
4.2 數(shù)字圖像相關(guān)方法基本理論 192
4.3 數(shù)字圖像相關(guān)方法計算機實現(xiàn) 193
4.4 非線性優(yōu)化 197
4.4.1 初始化 197
4.4.2 高斯-牛頓非線性迭代*小二乘法 198
4.4.3 前向加性高斯-牛頓法 199
4.5 推進劑數(shù)字圖像相關(guān)方法分析過程 202
4.5.1 計算區(qū)域設(shè)置 202
4.5.2 大變形處理方法 203
4.6 推進劑變化破壞過程定量表征 203
4.6.1 拉伸過程的DIC結(jié)果分析 203
4.6.2 裂紋擴展過程的DIC結(jié)果分析 206
參考文獻 209
第5章 推進劑宏細觀數(shù)值模擬及驗證 211
5.1 概述 211
5.2 基于子模型的宏細觀數(shù)值模擬方法 211
5.2.1 非線性有限元方程 211
5.2.2 界面單元及本構(gòu)模型 213
5.3 計算模型及參數(shù) 217
5.3.1 計算模型 217
5.3.2 材料屬性及參數(shù) 223
5.4 宏細觀數(shù)值模擬結(jié)果及驗證 226
5.4.1 應力-應變分析 226
5.4.2 界面脫濕分析 227
5.4.3 實驗與數(shù)值結(jié)果對比 228
參考文獻 228
第6章 基于損傷的復合推進劑黏超彈本構(gòu)模型 231
6.1 概述 231
6.2 復合推進劑宏觀力學特性 231
6.2.1 黏彈特性 231
6.2.2 非線性 236
6.3 基于損傷的非線性黏超彈本構(gòu)模型 239
6.3.1 黏超彈本構(gòu)模型 239
6.3.2 黏超彈本構(gòu)參數(shù)的實驗獲取 246
6.3.3 損傷黏超彈本構(gòu)模型 252
6.3.4 損傷內(nèi)變量的選擇和損傷函數(shù)的實驗確定 254
6.4 本構(gòu)模型的數(shù)值算法和驗證計算 260
6.4.1 小變形下線黏彈性本構(gòu)方程數(shù)值算法 260
6.4.2 有限變形下黏超彈性本構(gòu)方程的數(shù)值算法 264
6.4.3 基于損傷的黏超彈性本構(gòu)方程的數(shù)值算法 268
6.4.4 本構(gòu)模型的仿真驗證 271
6.5 小結(jié) 279
參考文獻 279
第7章 固體推進劑數(shù)值模擬的發(fā)展與趨勢 282
7.1 概述 282
7.2 固體推進劑多尺度模擬發(fā)展 282
7.3 對發(fā)展固體推進劑數(shù)值模擬的思考與建議 284
參考文獻 285