2.SHPB 实验系统工作原理 8

2.1 霍普金森压杆实验系统、基本原理与数据处理 8

2.1.1 SHPB 实验系统和基本原理 8

2.1.2 霍普金森压杆试验数据处理方法 9

2.2 SHPB 技术方面存在的主要问题 12

2.3 本章小结 14

3.复合改性双基推进剂力学性能测试 15

3.1 材料和样品的制备 15

3.2 准静态压缩实验 15

3.3 动态压缩实验 16

3.4 实验结果和数据处理 17

3.4.1 准静态压缩实验结果 17

3.4.2 动态压缩实验结果 20

3.5 推进剂力学性能的率相关性分析 23

3.6 本章小结 26

4 复合改性双基推进剂朱-王-唐本构模型研究 27

4.1 朱-王-唐本构模型 27

4.2 模型参数拟合方法 28

4.3 本构模型的拟合及验证 29

4.4 本章小结 32

结论 34

致谢 35

参考文献 36

1.绪论

1.1 研究背景、目的和意义

随着当代兵器系统对于固体火箭发动机的技术发展水平要求愈来愈高，不仅 需要固体火箭发动机的装药结构可以承受自身质量等其他因素带来的静载荷，也 需要其能够承受点火瞬间压力的冲击、温度循环、颠簸时的震动和高过载等动态 载荷。当这些载荷对固体推进剂产生作用，药柱除了需要承受静态载荷和低应变 率的加载过程，同时也会受到较高应变率加载的影响，此时复合推进剂的力学行 为与他本身的应变率具有明显的率相关性，其在各种应变率载荷下的力学性能响 应具有很大不同。在药柱设计过程中的错误就会通过动载荷对其产生的作用使药 柱产生孔隙、裂纹和破坏，更有甚者改变推进剂的燃烧面积导致固体火箭发动机 的工作失效。这时，就需要我们针对不同应变率下复合推进剂的力学行为进行研 究，有利于我们获得固体火箭发动机在这些动态加载情况下更准确的受力情况， 同时也可以得到确切的理论基础来支持今后对固体火箭发动机装药结构完整性 的设计过程。相关研究人员已经使用了多种理论和方法对不同环境条件下固体推 进剂的应力和应变相关性进行了研究讨论，为今后处于冲击载荷作用下的固体火 箭发动机装药结构完整性的研究奠定了基础。文献综述

推进剂高应变率力学特性的实验方法是近年来许多相关研究人员存眷的研 究方向，这是因为工程评估和装药设计过程愈来愈需要对推进剂材料的动态和静 态力学行为给出合理和精确的本构模型。因为相应的实验技术目前并不是很成熟， 关于推进剂材料的动态力学特性的研究当前正因为缺乏得到实验结果的可信程 度受到挑战。分离式霍普金森压杆（SHPB）实验是在对固体推进剂动态力学特 性研究时所采用的普遍实验方法。SHPB 实验系统可以给出材料在高速加载过程 中全部范围的应力-应变曲线，这对建立精确可靠的本构模型是十分重要的。分 离式霍普金森压杆实验技术可以精确地测量出材料在应变率（102~104 s-1）下的 工程应力-应变曲线，是研究推进剂材料动态力学性能可靠性最高的实验方法。