[发明专利]一种基于CMDB推进剂损伤过程的推进剂力学预测方法

说明书

本发明公开的一种基于组分的CMDB推进剂力学预估方法，属于固体推进剂领域。本发明实现方法如下：基于适用于CMDB推进剂中应变率下的累计损伤特性的Schapery损伤演化模型；获取Schapery含损伤粘弹性本构模型中材料的松弛模量E(t)数据，确定材料松弛模量的方程形式及参数，即实现材料松弛模量参数辨识；计算不同应变率下的伪应变ε^R数据和软化函数C(S)，并给出新的软化函数C(S)，将软化函数C(S)代入Schapery含损伤粘弹性本构模型，得到含有软化函数C(S)的Schapery含损伤粘弹性本构模型；检验所述模型预测结果与实验结果的一致性；将检验后的模型应用于CMDB推进剂相关应用领域，实现对CMDB推进剂损伤力学特性的预估，解决CMDB推进剂相关应用领域工程问题。

技术领域

本发明涉及一种基于CMDB推进剂损伤过程的推进剂力学预测方法，尤其涉及宽应变率下的力学性能预测方法，适用于CMDB推进剂高过载下力学仿真领域，属于固体推进剂结构完整性性能领域。

背景技术

CMDB(composite modified double base)推进剂的应力应变曲线特征与HTPB具有很大不同，不适合再采用Prony级数表示的线性粘弹性本构方程进行描述。动态加载下，CMDB推进剂的应力应变曲线具有明显的屈服点。此时，CMDB推进剂发生大变形，内部产生了脱湿、颗粒破碎、基体断裂、微裂纹、微孔洞等损伤，导致其力学性能从线性转为非线性。通常可以采用损伤变量及其演化来描述这种非线性。通过引入伪应变的概念，Schapery[Schapery R A.Analysis of damage growth in particulate composites using awork potential[J].Composites Engineering,1991,1(3):167–182.]和Park[Park S W,Schapery R A.A viscoelastic constitutive model for particulate compositeswith growing damage[J].International Journal of Solids and Structures,1997,34(8):931–947]基于不可逆热力学和损伤力学构建了含损伤的非线性粘弹性本构模型，并广泛应用于固体推进剂的力学性能表征。孟红磊[55]基于Schapery本构引入了累积损伤模型并应用于CMDB推进剂，许进升[54]则将Schapery本构应用于HTPB推进剂的热粘弹性表征。

综上所述，Schapery本构模型在固体推进剂的力学性能表征方面有着较好的应用，但仍然缺乏在CMDB推进剂中应变率下的损伤应用研究。

发明内容

本发明公开的一种基于CMDB推进剂损伤过程的推进剂力学预测方法要解决的技术问题是：提供一种描述CMDB推进剂损伤特性的方法，能够实现对CMDB推进剂粘弹性力学行为的预估，尤其适用于高过载下CMDB推进剂粘弹性力学行为的预估。本发明具有成本低、方向性强、灵活性高等优点。

所述高过载环境包括的炮射环境、

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种基于组分的CMDB推进剂力学预估方法，基于适用于CMDB推进剂中应变率下的累计损伤特性的Schapery损伤演化模型。获取Schapery含损伤粘弹性本构模型中材料的松弛模量E(t)数据，确定材料松弛模量的方程形式及参数，即实现材料松弛模量参数辨识。计算不同应变率下的伪应变ε^R数据和软化函数C(S)，并给出新的软化函数C(S)，将软化函数C(S)代入Schapery含损伤粘弹性本构模型，得到含有软化函数C(S)的Schapery含损伤粘弹性本构模型。检验所述模型预测结果与实验结果的一致性。将检验后的模型应用于CMDB推进剂相关应用领域，实现对CMDB推进剂损伤力学特性的预估，解决CMDB推进剂相关应用领域工程问题。

本发明公开的一种基于CMDB推进剂损伤过程的推进剂力学预测方法，包括如下步骤：