封涛
- 作品数：8 被引量：19H指数：3
- 供职机构：南京理工大学机械工程学院更多>>
- 发文基金：江苏省自然科学基金国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金更多>>
- 相关领域：航空宇航科学技术兵器科学与技术冶金工程更多>>
- 含初始缺陷的复合固体推进剂力学性能被引量：3
- 2018年
- 为研究含初始界面缺陷的复合固体推进剂力学性能,基于周期性假设和分子动力学算法构建复合固体推进剂细观结构模型,在高氯酸铵(ammonium perchlorate,AP)颗粒与端羟基聚丁二烯(hydroxyl-terminated polybutadiene,HTPB)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。通过相应算法实现对界面缺陷单元的自定义,基于商业有限元软件ABAQUS数值计算存在初始界面缺陷的推进剂的宏观力学响应,其应力-应变云图表明缺陷界面处会更早达到损伤条件发生脱粘,缺陷的存在会加速推进剂的断裂失效的进程。通过对比不同界面缺陷含量的仿真结果,发现界面缺陷降低了推进剂的力学性能,缺陷含量越高则力学性能下降越明显,推进剂的初始模量及抗拉强度随缺陷含量的增加呈指数下降的趋势。
- 封涛许进升韩龙陈雄周长省
- 关键词：复合固体推进剂有限元仿真
- 复合固体推进剂颗粒/基体界面参数反演优化被引量：5
- 2018年
- 为确定复合固体推进剂中AP(ammonium perchlorate)颗粒与HTPB(hydroxyl-terminated polybutadiene)基体界面的力学性能参数,通过单轴拉伸试验获得了定制推进剂的应力-应变曲线。基于分子动力学方法生成了不同配方的复合固体推进剂细观填充模型,并在颗粒与基体界面处设置粘接单元,引入双线型内聚力模型描述界面的力学响应。通过Hooke-Jeeves算法对界面内聚力模型参数进行反演分析,得到了优化后的界面参数数值。为弥补传统反演分析法存在的不足,提出了一种考虑颗粒/基体界面力学性能随颗粒粒径变化的分步优化反演的方法,分别用上述方法与传统反演分析法对含级配推进剂的宏观力学行为进行仿真预测,结果显示:与传统方法相比,提出的方法具有更高的精确度,更适合用于对复合固体推进剂脱湿过程的研究。
- 封涛许进升陈雄周长省
- 关键词：复合固体推进剂单轴拉伸试验有限元仿真
- 考虑初始缺陷的HTPB推进剂粘超弹本构模型被引量：2
- 2018年
- 为研究端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂存在初始缺陷对其宏观力学性能的影响,对定制的不同界面缺陷含量的HTPB推进剂开展了多步松弛和单轴拉伸试验。获得了HTPB推进剂的平衡响应曲线和拉伸曲线。采用Ogden模型拟合了不含缺陷的HTPB推进剂的平衡响应曲线,引入应变率参数M来描述HTPB推进剂单轴拉伸曲线的率相关特性。通过该曲线拟合,得到了不含缺陷的HTPB推进剂的粘超弹本构模型参数。考虑了缺陷的影响,通过引入初始缺陷损伤因子f,构建了含初始界面缺陷的HTPB推进剂的粘超弹本构模型,分步拟合得到了所有模型参数。最后,用本研究所建模型预测了单轴拉伸载荷下的HTPB推进剂的宏观力学性能,结果表明,预测结果与试验结果一致,二者最大偏差仅为4.4%,验证了模型的可靠性。
- 封涛许进升许进升韩龙陈雄陈雄
- 关键词：单轴拉伸试验
- 考虑初始界面缺陷的复合固体推进剂力学性能研究被引量：3
- 2018年
- 为研究复合固体推进剂初始缺陷对其宏观力学性能的影响,通过单轴等速拉伸实验得到了不同界面缺陷含量推进剂的工程应力-应变曲线。比较发现,推进剂的初始模量和拉伸强度随缺陷含量的增高呈指数下降的趋势。构建了含界面缺陷推进剂的细观模型,定义了缺陷界面的力学响应,数值模拟了推进剂在单轴拉伸载荷下的力学响应。将仿真结果与实验结果进行对比,二者变化趋势一致,误差范围在7.5%之内,说明文中所用方法能为含缺陷的复合固体推进剂的研究提供指导。
- 封涛许进升李昊周长省
- 关键词：复合固体推进剂有限元仿真
- 复合固体推进剂细观结构建模及脱黏过程数值模拟被引量：6
- 2018年
- 为研究复合固体推进剂损伤演化规律,基于分子动力学颗粒填充算法构建了HTPB(hydroxylterminated polybutadiene)推进剂细观结构模型,通过在AP(ammonium perchlorate)颗粒/HTPB基体界面处引入黏接接触替代传统的黏接单元,并基于Hooke-Jeeves的参数优化算法反演得到颗粒/基体界面处内聚力模型参数,利用双线性和自定义指数型损伤内聚力模型模拟了AP颗粒和HTPB基体黏接界面处损伤的萌生、发展、聚合直至宏观裂纹破坏的过程。通过数值仿真与实验结果对比发现,指数型损伤内聚力模型比双线性模型能更准确描述推进剂单轴拉伸过程中颗粒与HTPB基体界面间脱黏过程。最后对比了多阶段加载实验结果与仿真结果曲线,发现两者变化趋势基本一致,最大偏差仅为10%,验证了所建细观模型的可靠性及反演所得界面参数的准确性。
- 封涛郑健许进升韩龙康娜
- 关键词：复合固体推进剂
- 细观结构对HTPB推进剂力学性能影响的数值研究被引量：2
- 2018年
- 为研究HTPB推进剂细观结构组成对其力学性能的影响,基于分子动力学算法生成了HTPB推进剂的细观颗粒填充模型,并引入双线性内聚力模型来描述颗粒/基体界面处粘结单元的力学响应。通过数值计算得到了不同配方HTPB推进剂单轴拉伸的应力云图和应力应变曲线。比较发现,在受载过程中RDX颗粒/基体界面几乎不发生脱粘,随着RDX含量的增加,推进剂的初始模量显著降低,但拉伸强度几乎不变。结论对HTPB推进剂配方的优化设计具有一定的参考价值。
- 封涛许进升许进升陈雄陈雄
- 关键词：HTPB推进剂细观结构力学性能有限元模拟
- 考虑细观脱湿损伤的NEPE推进剂粘弹性本构模型研究被引量：3
- 2017年
- 为了描述NEPE(Nitrate Ester Plasticized Polyether Propellant)复合固体推进剂的非线性粘弹性力学行为,基于粘弹性脱湿准则及所建立的粘弹性时间-损伤等效原理,将颗粒脱湿所造成的材料损伤以折算时间的形式引入至线性粘弹性本构关系中,从而建立起可考虑细观颗粒脱湿影响的NEPE复合固体推进剂非线性粘弹性本构模型。通过定制配方NEPE材料在不同温度(-50,-35,-20,0,20,35及50°C)、不同应变水平(5%,10%,15%,20%,25%以及30%)的应力松弛试验及单轴拉伸试验,结合反演技术,获取了本构模型参数。最后利用Matlab软件平台实现了本构模型对于NEPE单轴拉伸力学行为的数值预测,数值计算结果与试验曲线较为吻合,预测数值与试验值差值在15%以内,说明所建本构模型能够较好地描述NEPE推进剂在一定应变率范围内(3.333×10-4~0.1s-1)的粘弹性力学行为,为预测具有复杂细观结构的复合固体推进剂的宏观力学行为提供了一条较为简单便利的实现方式。
- 韩龙许进升封涛周长省
- 关键词：粘弹性
- 初始缺陷对复合固体推进剂力学性能影响的数值研究被引量：1
- 2018年
- 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。
- 封涛许进升许进升陈雄陈雄
- 关键词：复合固体推进剂细观模型有限元方法
