兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (12): 4517-4529.doi: 10.12382/bgxb.2023.1001
收稿日期:
2023-10-12
上线日期:
2024-01-12
通讯作者:
基金资助:
DONG Liying1, TAN Xianglong2, WU Yanqing1,*(), YANG Kun1
Received:
2023-10-12
Online:
2024-01-12
摘要:
高能低易损固体推进剂力学模型参数的准确性对其宏观力学响应预测具有重要的意义,为解耦标定固体推进剂黏弹塑性损伤模型参数,提出一种基于试验的模型参数标定方法。采用万能试验机和分离式霍普金森压杆装置开展准静态和动态试验,标定GAP/RDX/TEGDN(GRT)固体推进剂黏弹塑性损伤参数,分析其宽应变率下的力学性能和损伤机理。试验结果表明:GRT推进剂的力学行为表现出明显的应变率依赖性,随拉伸速率(1~1000mm/min)的增加,抗拉强度和延伸率分别提高75%和43.33%;随准静态压缩应变率(0.001~1s-1)的增加,屈服强度提高16.67%;随动态压缩应变率(2100~4100s-1)的增加,屈服强度提高72.98%;材料的断裂应变与应力状态相关,断裂应变随应力三轴度(η取值为0.33~0.74)增大而减小了36.36%。根据GRT推进剂细观表征得出准静态拉伸下以界面脱粘为主的破坏机制,准静态压缩和动态压缩下以颗粒破碎为主的破坏机制。在此基础上,通过准静态和动态压缩试验标定Plastic-Kinematic本构模型参数,应力松弛试验标定Prony级数参数,缺口试验和准静态拉伸试验标定断裂损伤模型参数,所提方法能够更精准地标定模型参数,为推进剂宏观力学性能预测分析提供支撑。
中图分类号:
董理赢, 谭向龙, 吴艳青, 杨昆. 新型GAP/RDX/TEGDN推进剂宽应变率下的力学性能及模型参数标定[J]. 兵工学报, 2024, 45(12): 4517-4529.
DONG Liying, TAN Xianglong, WU Yanqing, YANG Kun. Mechanical Properties and Model Parameter Calibration of a Novel GAP/RDX/TEGDN Propellant at Wide Range of Strain Rate[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(12): 4517-4529.
组分 | AP | RDX | Al | GAP | TEGDN | 其他 |
---|---|---|---|---|---|---|
百分比/% | 45 | 10 | 19.5 | 12 | 12 | 1.5 |
表1 GRT推进剂配方
Table 1 GRT propellant formulation
组分 | AP | RDX | Al | GAP | TEGDN | 其他 |
---|---|---|---|---|---|---|
百分比/% | 45 | 10 | 19.5 | 12 | 12 | 1.5 |
σ0/MPa | h/MPa |
---|---|
0.2104 | 2.8728 |
表2 GRT推进剂参数拟合结果
Table 2 Parameter fitting results of GRT propellant
σ0/MPa | h/MPa |
---|---|
0.2104 | 2.8728 |
C/s-1 | P |
---|---|
146.4857 | 1.2089 |
表3 GRT推进剂的Cowper-Symonds模型参数
Table 3 Cowper-Symonds model parameters of GRT propellant
C/s-1 | P |
---|---|
146.4857 | 1.2089 |
E1/MPa | E2/MPa | E3/MPa | E4/MPa | E∞/MPa |
---|---|---|---|---|
0.2565 | 0.1135 | 0.1068 | 0.0816 | 0.7475 |
τ1/s | τ2/s | τ3/s | τ4/s | τ∞/s |
1.4320 | 16.6848 | 183.0524 | 1354.4140 | ∞ |
表4 GRT推进剂的松弛模量和松弛时间
Table 4 Relaxation modulus and relaxation time of GRT propellant
E1/MPa | E2/MPa | E3/MPa | E4/MPa | E∞/MPa |
---|---|---|---|---|
0.2565 | 0.1135 | 0.1068 | 0.0816 | 0.7475 |
τ1/s | τ2/s | τ3/s | τ4/s | τ∞/s |
1.4320 | 16.6848 | 183.0524 | 1354.4140 | ∞ |
D1 | D2 | D3 | D4 | D5 |
---|---|---|---|---|
0.2072 | 2.6936 | -9.1985 | 0.1064 | 0 |
表5 GRT推进剂的断裂损伤参数
Table 5 Fracture damage parameters of GRT propellant
D1 | D2 | D3 | D4 | D5 |
---|---|---|---|---|
0.2072 | 2.6936 | -9.1985 | 0.1064 | 0 |
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