三元乙丙材料粘超弹本构模型研究

利用等速拉伸和拉伸-回复实验研究三元乙丙（EPDM）包覆层材料的力学特性,提出采用有限变形条件下的超弹本构模型及线粘弹性本构理论相结合的方法建立一种粘超弹本构模型,在此基础上进一步研究模型参数的获取方法。研究结果表明：该材料具有典型的超弹性力学行为特征,并呈现出明显的率相关效应;所建立的粘超弹本构模型能够较好地描述该材料的单轴力学行为,在一定程度上可对使用该包覆层材料的固体火箭发动机的结构完整性分析提供理论参考。     

丁羟包覆层力学特性及本构模型研究

包履层是固体火箭发动机装药的重要组成部分,其力学行为影响着装药结构的完整性。为研究丁羟橡胶包覆层的拉伸力学性能,采用单轴拉伸实验方法拟合获取了Neo-Hookean、Yeoh、Mooney-Rivlin及Ogden超弹性本构模型的本构参数,对比分析了各模型对丁羟橡胶包覆层的适用性和精度。结果表明:丁羟橡胶包覆层具有显著的超弹特性,Neo-Hookean模型难以预示有限变形下丁羟包覆层的非线性特性,Yeoh模型可反映较大应变时的力学行为,而Mooney-Rivlin和Ogden模型可准确描述丁羟包覆层的力学特性,可应用于药柱/包覆层结构完整性的分析。     

高温下砂岩动态力学特性研究

为研究高温下岩石的动态力学特性,组建了高温霍普金森压杆(SHPB)试验系统。并对处于不同温度等级（室温25～1 000 ℃）下的砂岩试件进行单轴动态压缩试验,研究了不同等级高温作用下砂岩峰值应力、峰值应变和弹性模量的变化规律。研究表明：砂岩动态力学特性的变化规律在100 ℃和200 ℃前后均发生了明显变化;200 ℃后砂岩峰值应力、弹性模量降低、峰值应变迅速增大;在高于600℃温度作用下砂岩动态力学特性较室温状态发生显著劣化。从材料的微观结构特征角度对高温下砂岩动态力学特性进行分析发现,不同温度等级高温对砂岩破坏的微观机理并不相同。研究成果可以为分析地下工程围岩在高温下的动态力学响应提供参考。     

Mg/Cu共晶反应钎焊微观组织及力学特性分析

采用共晶反应钎焊连接工艺对Mg/Cu异种材料进行连接,研究不同温度对接头微观组织及力学特性的影响。采用扫描电镜对焊接接头的微观组织进行研究,采用拉伸试验机研究接头的力学特性。研究表明：在焊接温度为500 ℃,焊接接头强度最高,最高抗拉强度为54 MPa,断口呈现脆性断裂特性。     

LLM-105基耐热传爆药的制备及热分解性质

为提高LLM-105的耐热性能,采用溶液水悬浮法,以EPDM为粘接剂,制备了LLM-105/EPDM耐热传爆药。通过测试接触角、计算表面能验证了EPDM能够包覆LLM-105。采用SEM对包覆前后样品的形貌进行了表征,并对其热分解特陛进行了测试和分析。结果表明:造型粉表面形貌得到了明显改善,原料LLM-105的粒度与激光粒度仪测试结果基本一致;EPDM在一定程度上可降低LLM-105的热感度;与传统传爆药相比,LLM-105/EPDM具有更加优异的耐热性能和热稳定性。     

影响纳米铝粉活性的壳层因素的TG-DSC研究

采用TG-DSC研究不同包覆壳层厚度、不同壳层种类纳米铝粉的热性能,并对影响纳米铝粉活性的壳层因素作了深入分析。结果表明:同一粒径的纳米铝粉,包覆层越厚,氧化前的质量损失比例越大,氧化增加的质量分数越小,10%和30%高聚物包覆的50 nm铝粉在520~800℃增加的质量23.5%和17.4%,而5%和10%高聚物包覆的100 nm铝粉则增加质量42.5%和36.5%;50 nm铝粉在熔点前的能量释放速率最快,达到最大氧化速率时的温度远低于100 nm铝粉,二者为550℃和590℃,但其活性低于100 nm铝粉。纳米铝粉经高聚物包覆后经185℃热解处理能显著降低壳层厚度,并提高纳米铝粉样品的热性能。     

影响纳米铝粉活性的壳层因素的TG-DSC研究

采用TG-DSC研究不同包覆壳层厚度、不同壳层种类纳米铝粉的热性能,并对影响纳米铝粉活性的壳层因素作了深入分析。结果表明：同一粒径的纳米铝粉,包覆层越厚,氧化前的质量损失比例越大,氧化增加的质量分数越小,10%和30%高聚物包覆的50 nm铝粉在520~800℃增加的质量23.5%和17.4%,而5%和10%高聚物包覆的100 nm铝粉则增加质量42.5%和36.5%;50 nm铝粉在熔点前的能量释放速率最快,达到最大氧化速率时的温度远低于100 nm铝粉,二者为550℃和590℃,但其活性低于100 nm铝粉。纳米铝粉经高聚物包覆后经185℃热解处理能显著降低壳层厚度,并提高纳米铝粉样品的热性能。     

基于红外光谱的固体火箭推进剂包覆层半固化状态判定

文中以固体火箭推进剂包覆层材料——端羟基聚丁二烯(HTPB)为研究对象,试图得到判定其半固化状态的方法。首先,用红外光谱仪获取包覆层不同固化时间的红外谱图;然后用经验模态分解方法(EMD)结合阈值处理对光谱进行数据处理;最后选取谱图中合适的特征基团与参比基团,分析其透光率比值在包覆层固化过程中的变化规律,得出实验结果。结果表明固化温度为20℃时,透过率比1.42～1.54为半固化状态,固化温度为60℃时,透过率比2.32～2.41为半固化状态。     

含能材料的损伤本构模型研究进展

主要从宏观力学现象和微观统计力学两个角度介绍了国内外含能材料损伤力学模型的发展现状。通过比较各模型的描述观点和应用范围,认为需要建立多尺度分析模型,系统研究各种形式加载条件下含能材料的损伤演化规律及关联性,才能建立更合理的本构模型描述含能材料的力学行为。     

火炮身管内膛表面材料强度退化机理研究

火炮射击过程中身管在热、力、化学等因素作用下平均每发射弹会产生微米级的内径扩大，是造成身管寿命终止的主要原因，研究内膛表面材料性能变化对揭示身管寿命机理具有重要意义。通过分析某寿命终止155 mm口径身管内膛表面材料组织和性能，获得了身管不同部位内膛表面材料组织形貌、厚度及力学性能。结合身管温度梯度分析及烧蚀模拟试验，揭示了身管内膛表面材料性能退化机理及其与射弹发数关系。研究结果表明：身管寿命初期，在火药燃气作用下内膛表面材料相变形成硬化层，硬化层厚度与火药燃气温度及作用时间相关；身管烧蚀磨损发生在硬化层表面，硬化层常温下硬度和强度比基体高1倍，呈现硬脆特征，高温下硬度和强度迅速下降，在弹带摩擦及气流冲刷下造成身管内径扩大。     

含笼型八苯基硅倍半氧烷的三苑乙丙橡肢绝热层材料研究

将笼形八苯基硅倍半氧烷(OPS)应用于三元乙丙橡胶(EPDM)绝热材料,测定了EPDMl OPS绝热材料的力学性能、线烧蚀率、烟雾和密度等主要性能。结果表明,用OPS取代部分聚磷酸铵( APP)的EPDM绝热材料的线烧蚀率、烟雾和密度均明显降低,力学性能也有提高。     

基于旋转三角形模型的负泊松比蜂窝材料面内动态压溃行为数值模拟

为提升蜂窝材料的动态力学性能,在旋转三角形变形构型基础上,针对不同旋转角建立了对应的蜂窝结构模型。利用这些蜂窝模型通过有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA数值模拟了不同旋转角的蜂窝在冲击载荷作用下的面内动态压溃行为;同时考虑冲击速度的影响,研究了旋转角和冲击速度对其变形模式以及平台应力的影响规律,并对比分析了旋转三角形蜂窝的吸能特性。结果表明：旋转三角形蜂窝的变形过程一般可分为旋转变形和坍塌变形两个阶段,其应力-应变曲线具有“两段式应力平台”特征,且表现出明显的动态拉胀效应;当旋转角增大或冲击速度提高到某个临界值后,其应力-应变曲线只具有一个平台段,动态拉胀效应逐渐减弱;在不同冲击速度下,通过与相对密度相同的正六边形蜂窝相比较,旋转三角形蜂窝具有更好的能量吸收能力。     

烧结温度、配比及粒径对Al-Teflon准静压反应的影响

为确定烧结温度、材料配比及粒径对铝-特氟龙(Al-Teflon)准静压反应现象的影响,利用万能实验机对Al-Teflon进行了准静态压缩试验。得到了烧结温度、配比及粒径影响下试件的应力应变曲线及反应率数据。利用扫描电子显微镜(SEM)进行了微观形貌分析。结果表明,烧结温度、材料配比及粒径均影响材料的力学特性,改变了材料的形变及裂纹形成模式,进而影响准静压起始反应的激发;同时,材料配比影响反应完全度,当材料配比偏离化学平衡配比时,出现不完全反应现象;而随粒径减小,反应烈度及反应速率增加。Al-Teflon能够发生准静压反应的材料-工艺范围为:烧结温度320~370℃,Al质量分数16%~36%,Al粉粒径小于12~14μm。     

含钨活性材料动态压缩力学性能

为了研究活性材料的动态压缩力学性能,利用分离式霍普金森压杆（SHPB）对材料进行单轴压缩加载,获得了材料在不同应变率下的应力-应变曲线。将应力时程曲线和高速摄影拍摄结果对比,得到材料的屈服应力和临界反应应力。基于修正后的Johnson-Cook本构模型拟合材料参数,代入有限元计算软件LS-DYNA,计算结果和实验结果吻合较好,表明获得的模型参数可以较好地反映该材料的力学性能。     

石墨烯基材料对含能材料性能影响的研究进展

从石墨烯基材料的制备出发,系统综述了其对含能材料的热分解性能、燃烧性能、力学性能和安全性能的影响、以及掺杂石墨烯用于爆炸物检测方面的研究。石墨烯基材料在促进单质含能组分热分解和提升复合含能材料应用性能等方面表现出了较好的应用前景。对石墨烯基材料在含能材料领域中的发展方向和趋势进行了梳理,指出以下几点是今后研究的重点方向:石墨烯及其衍生物负载纳米级金属催化剂的制备及结合方式的探究;在功能化或氧化石墨烯表面接枝含能官能团,制备含能纳米石墨烯基材料;石墨烯基材料提升含能材料性能的作用机理研究。     

钨锆合金的动态力学特性研究

采用分离式霍普金森压杆（SHPB）实验技术,在不同的冲击载荷条件下,对钨锆合金（52.6/47.4）的动态压缩性能进行实验研究,获取该材料在发生反应与不反应情况下的应力-应变曲线,并分析该材料的冲击响应特性。结果表明：钨锆合金是一种典型的弹脆性含能结构材料,在冲击压缩过程中会出现中应变率（＜500 s-1）脆性断裂（未反应）和高应变率（＞1 000 s-1）冲击反应两种状态。     

耐高温对位芳纶纸基材料增强工艺的研究

对位芳纶纸基材料因其分子链刚性结构以及纤维表面化学惰性导致其力学性能较差,即使通过环氧树脂增强,其综合性能仍然不能达到航空航天等耐高温结构材料的要求。为了获得优异力学性能和耐高温性能的纸基材料,高强,高模及耐高温树脂聚酰亚胺作为增强树脂被采用,而其制品的力学性能受到成型加工工艺的影响。采用100℃预固化,250℃,20MPa热压成型的工艺将获得最佳力学性能,其裂断长达到8350m。通过DSC及TGA分析,其玻璃化转变温度及初始分解温度分别为275、550℃,有望作为航空航天等领域耐高温结构材料使用。     

激光辅助冷喷涂Cu颗粒撞击45钢的数值模拟

采用有限元分析软件ANSYS Multiphysics /LS-DYNA模块,选取Johnson-Cook材料模型与双线性各向同性硬化材料模型,建立了激光辅助冷喷涂三维模型,并通过这两种材料模型模拟了不同入射速度和沉积点温度条件下,Cu颗粒撞击45钢基体的沉积过程,分析了速度、沉积点温度对沉积颗粒变形行为的影响。结果表明：常温下颗粒撞击速度为800 m/s和基体预热温度850 ℃、 颗粒速度为500 m/s时,Cu颗粒都能有效沉积到45钢基体上;两种模型都能用于预测激光辅助冷喷涂工艺参数。     

等温淬火球铁热处理工艺参数的优化方法

等温淬火球铁(ADI)作为性能可设计材料,其热处理工艺参数的优化设计是开发性能优良的ADI材料的关键.在不改变热处理生产条件的基础上,采用不同的等温淬火温度和时间,分别制作出不同力学性能检测数据的各种试样,并将实验数据用于建立热处理工艺参数与力学性能的模糊减法聚类函数模型.以抗拉强度、冲击韧度、硬度等力学性能为用户需求...