兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (7): 240778-.doi: 10.12382/bgxb.2024.0778
王冉1, 张益铭1, 郭松林1, 王灏森1, 王宁飞1, 武毅1,2,*()
收稿日期:
2024-09-04
上线日期:
2025-08-12
通讯作者:
WANG Ran1, ZHANG Yiming1, GUO Songlin1, WANG Haosen1, WANG Ningfei1, WU Yi1,2,*()
Received:
2024-09-04
Online:
2025-08-12
摘要:
含有裂纹缺陷的固体推进剂在服役周期内受到冲击波载荷影响易引发裂纹扩展,严重影响固体推进剂的结构完整性。为探究端羟基聚丁二烯推进剂在不同冲击波强度下的动态力学响应和缺陷损伤演化行为,采用激波管装置,结合纹影成像和3D-DIC技术,在0.3~0.9MPa的压力范围内,对无裂纹缺陷推进剂试样及含十字裂纹缺陷推进剂试样进行了冲击波加载实验,捕捉了推进剂的动态变形及损伤演化过程。结果表明,无裂纹缺陷试样变形呈抛物线形状,试样变形随冲击压力增大而增大。不同裂纹缺陷深度试样在0.9MPa冲击压力下,呈现出不同程度的裂纹扩展,多重冲击会叠加损伤,临界失效裂纹深度比例为50%~75%。残样分析显示基体裂纹、颗粒脱粘和颗粒断裂是惰性推进剂主要的失效机制。该结果对评估点火冲击条件下固体火箭发动机的结构完整性具有一定的参考价值。
王冉, 张益铭, 郭松林, 王灏森, 王宁飞, 武毅. 冲击波载荷下含裂纹复合固体推进剂动态响应及损伤演化[J]. 兵工学报, 2025, 46(7): 240778-.
WANG Ran, ZHANG Yiming, GUO Songlin, WANG Haosen, WANG Ningfei, WU Yi. Dynamic Response and Damage Evolution of Cracked Composite Solid Propellants under Shock Wave Loading[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(7): 240778-.
组分 | 真实HTPB | 惰性HTPB |
---|---|---|
HTPB | 10 | 21 |
AP | 53 | |
Al | 14 | 21 |
CaCO3 | 23 | |
K2SO4 | 30 | |
RDX | 20 | |
其他 | 3 | 5 |
表 1 HTPB推进剂组分质量分数
Table 1 HTPB formula mass fraction %
组分 | 真实HTPB | 惰性HTPB |
---|---|---|
HTPB | 10 | 21 |
AP | 53 | |
Al | 14 | 21 |
CaCO3 | 23 | |
K2SO4 | 30 | |
RDX | 20 | |
其他 | 3 | 5 |
工况 | 冲击压力/MPa | 冲击速度/(m·s-1) | 损伤深度/mm |
---|---|---|---|
Z-3 | 0.3 | 477.4 | 0 |
Z-5 | 0.5 | 519.5 | 0 |
Z-6 | 0.6 | 532.1 | 0 |
Z-9 | 0.9 | 582.2 | 0 |
D-2.5 | 0.9 | 582.2 | 2.5 |
D-5 | 0.9 | 582.2 | 5.0 |
D-7.5 | 0.9 | 582.2 | 7.5 |
D-10 | 0.9 | 582.2 | 10 |
表2 试验工况
Table 2 Experimental conditions
工况 | 冲击压力/MPa | 冲击速度/(m·s-1) | 损伤深度/mm |
---|---|---|---|
Z-3 | 0.3 | 477.4 | 0 |
Z-5 | 0.5 | 519.5 | 0 |
Z-6 | 0.6 | 532.1 | 0 |
Z-9 | 0.9 | 582.2 | 0 |
D-2.5 | 0.9 | 582.2 | 2.5 |
D-5 | 0.9 | 582.2 | 5.0 |
D-7.5 | 0.9 | 582.2 | 7.5 |
D-10 | 0.9 | 582.2 | 10 |
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