固體推進(jìn)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(jìn)劑 2
1.3 分子動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)展 3
1.3.1 固體推進(jìn)劑分子動(dòng)力學(xué)模擬 4
1.3.2 分子動(dòng)力學(xué)方法在固體推進(jìn)劑中的應(yīng)用 8
1.3.3 分子動(dòng)力學(xué)方法在單體炸藥中的應(yīng)用 18
1.3.4 分子動(dòng)力學(xué)方法在混合炸藥中的應(yīng)用 19
1.3.5 分子動(dòng)力學(xué)方法在高分子材料中的應(yīng)用 28
1.4 推進(jìn)劑的宏細(xì)觀損傷研究進(jìn)展 34
1.4.1 推進(jìn)劑損傷實(shí)驗(yàn)研究 34
1.4.2 推進(jìn)劑損傷數(shù)值模擬研究 39
1.5 復(fù)合固體推進(jìn)劑本構(gòu)模型研究進(jìn)展 44
參考文獻(xiàn) 46
第2章 固體推進(jìn)劑分子動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬 56
2.1 概述 56
2.2 計(jì)算方法 56
2.2.1 力場(chǎng)的選擇 56
2.2.2 物理建模過程 57
2.2.3 分子動(dòng)力學(xué)模擬細(xì)節(jié) 69
2.2.4 靜態(tài)力學(xué)性能計(jì)算原理 69
2.2.5 PPESK/ε-CL-20性能模擬計(jì)算 70
2.2.6 介觀動(dòng)力學(xué)模擬 71
2.2.7 共晶含能材料分子動(dòng)力學(xué)模擬 71
2.2.8 樣品制備及試驗(yàn)測(cè)試 74
2.3 微觀動(dòng)力學(xué)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(fù)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(dòng)力學(xué)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(duì)體系相結(jié)構(gòu)的影響 135
2.4.4 增塑劑含量對(duì)體系相結(jié)構(gòu)的影響 137
2.4.5 溫度對(duì)體系相結(jié)構(gòu)的影響 138
2.4.6 NC/TMETN介觀分子動(dòng)力學(xué)模擬 139
2.5 共晶含能材料分子動(dòng)力學(xué)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(xiàn) 164
第3章 復(fù)合固體推進(jìn)劑變形損傷過程研究 170
3.1 概述 170
3.2 推進(jìn)劑單軸拉伸實(shí)驗(yàn) 170
3.2.1 實(shí)驗(yàn)方法 170
3.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 171
3.3 推進(jìn)劑斷口掃描電鏡觀測(cè) 177
3.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 177
3.3.2 斷口形貌分析 177
3.4 原位拉伸動(dòng)態(tài)觀測(cè)實(shí)驗(yàn) 180
3.4.1 實(shí)驗(yàn)方案 180
3.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 181
3.5 裂紋尖端損傷擴(kuò)展過程觀測(cè) 187
3.5.1 實(shí)驗(yàn)方案 187
3.5.2 損傷擴(kuò)展過程分析 189
參考文獻(xiàn) 191
第4章 基于數(shù)字圖像相關(guān)方法的細(xì)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(jì)算機(jī)實(shí)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(jìn)劑數(shù)字圖像相關(guān)方法分析過程 202
4.5.1 計(jì)算區(qū)域設(shè)置 202
4.5.2 大變形處理方法 203
4.6 推進(jìn)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(kuò)展過程的DIC結(jié)果分析 206
參考文獻(xiàn) 209
第5章 推進(jìn)劑宏細(xì)觀數(shù)值模擬及驗(yàn)證 211
5.1 概述 211
5.2 基于子模型的宏細(xì)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(jì)算模型及參數(shù) 217
5.3.1 計(jì)算模型 217
5.3.2 材料屬性及參數(shù) 223
5.4 宏細(xì)觀數(shù)值模擬結(jié)果及驗(yàn)證 226
5.4.1 應(yīng)力-應(yīng)變分析 226
5.4.2 界面脫濕分析 227
5.4.3 實(shí)驗(yàn)與數(shù)值結(jié)果對(duì)比 228
參考文獻(xiàn) 228
第6章 基于損傷的復(fù)合推進(jìn)劑黏超彈本構(gòu)模型 231
6.1 概述 231
6.2 復(fù)合推進(jìn)劑宏觀力學(xué)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)確定 254
6.4 本構(gòu)模型的數(shù)值算法和驗(yàn)證計(jì)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(yàn)證 271
6.5 小結(jié) 279
參考文獻(xiàn) 279
第7章 固體推進(jìn)劑數(shù)值模擬的發(fā)展與趨勢(shì) 282
7.1 概述 282
7.2 固體推進(jìn)劑多尺度模擬發(fā)展 282
7.3 對(duì)發(fā)展固體推進(jìn)劑數(shù)值模擬的思考與建議 284
參考文獻(xiàn) 285