野戰火箭發動機結構完整性評估數值方法

第1章 緒論
1.1 火箭發動機的結構特點
1.1.1 固體火箭發動機
1.1.2 野戰火箭發動機
1.1.3 複合固體推進劑
1.2 固體火箭發動機的結構完整性評估
1.3 固體火箭發動機結構完整性評估進展
參考文獻

第2章 黏彈性基本理論
2.1 黏彈性概述
2.2 黏彈性力學行為
2.2.1 蠕變
2.2.2 回復
2.2.3 應力鬆弛
2.3 線黏彈性本構關係
2.3.1 黏彈性模型表述
2.3.2 黏彈性積分型本構關係
2.4 高聚物的黏彈性力學性能及時溫等效原理
2.4.1 高聚物力學性能的溫度依賴性
2.4.2 時間-溫度等效原理及WLF方程
參考文獻

第3章 固體推進劑黏彈性增量有限元方法
3.1 基於Burgers模型的黏彈性增量有限元方法
3.1.1 Burgers模型的增量型本構關係
3.1.2 有限元方程
3.2 基於Boltzmann原理的黏彈性增量有限元方法
3.2.1 Boltzmann疊加原理和積分型本構方程
3.2.2 有限元方程
3.3 不可壓縮或近似不可壓縮黏彈性增量有限元方法
3.3.1 不可壓縮或近似不可壓縮黏彈性材料的本構方程
3.3.2 有限元方程
3.4 固體推進劑力學性能測試
3.4.1 固體推進劑應力鬆弛模量的試驗測量
3.4.2 應力鬆弛模量的Prony級數擬合
3.4.3 Burgers模型參數的獲取
參考文獻

第4章 野戰火箭發動機結構完整性評估判據
4.1 固體推進劑藥柱破壞分析
4.1.1 推進劑藥柱破壞性能
4.1.2 固體推進劑破壞準則
4.2 火箭彈發動機失效模式及失效判據
4.2.1 無缺陷火箭彈發動機結構完整性破壞的主要模式及判據
4.2.2 含缺陷火箭彈發動機結構完整性破壞的主要模式及判據
參考文獻

第5章 無缺陷火箭彈發動機結構完整性評估
5.1 火箭彈發動機三維有限元模型的建立
5.1.1 火箭彈發動機的幾何構型
5.1.2 建立發動機藥柱三維有限元模型的方法
5.1.3 計算基本假設
5.2 火箭彈發動機結構完整性分析的載荷及邊界條件
5.2.1 溫度載荷
5.2.2 點火發射時的燃氣內壓載荷
5.2.3 軸向加速度載荷
5.2.4 複合載荷
5.2.5 邊界條件處理
5.3 複合載荷作用下火箭彈發動機結構完整性評估
5.3.1 高溫、常溫和低溫點火發射時發動機位移場
5.3.2 高溫、常溫和低溫點火發射時發動機應力場
5.3.3 高溫、常溫和低溫點火發射時發動機應變場
5.4 材料特性對火箭彈發動機結構完整性的影響
5.4.1 溫度載荷作用下材料性能參數對結構完整性的影響
5.4.2 內壓載荷作用下材料性能參數對結構完整性的影響
5.5 基於結構完整性的藥型改進與設計
5.5.1 溫度載荷下人工脫黏層最佳深度的獲取方法
5.5.2 低溫環境下火箭彈發動機藥柱傘盤結構設計
參考文獻

第6章 含典型缺陷的火箭彈發動機結構完整性評估
6.1 含裂紋體的有限元方法
6.1.1 內嵌裂紋尖端的裂紋元
6.1.2 含裂紋黏彈性體的有限元方法
6.1.3 裂紋J積分的有限元計算方法
6.2 發動機藥柱表面裂紋對結構完整性的影響
6.2.1 發動機藥柱前翼槽表面裂紋
6.2.2 發動機藥柱傘盤頂端表面裂紋
6.2.3 發動機藥柱圓柱段中部表面裂紋
6.2.4 發動機藥柱後翼槽表面裂紋
6.3 藥柱介面脫黏裂紋對結構完整性的影響
6.3.1 發動機藥柱含介面脫黏裂紋的有限元計算模型
6.3.2 發動機前包覆層與推進劑介面脫黏裂紋擴展趨勢分析
6.3.3 發動機後包覆層與推進劑介面脫黏裂紋穩定性分析
6.4 其他典型缺陷對藥柱結構完整性的影響
6.4.1 藥柱表面劃傷對結構完整性的影響
6.4.2 藥柱含內聚空洞對結構完整性的影響
6.5 發動機藥柱裂紋J積分計算及穩定性評估
6.5.1 發動機藥柱前翼槽底部裂紋的穩定性評估
6.5.2 發動機藥柱傘盤裂紋的穩定性評估
6.5.3 發動機藥柱圓柱段中部裂紋的穩定性評估
6.5.4 發動機藥柱前人工脫黏層裂紋的穩定性評估
參考文獻

第7章 自由裝填式火箭彈發動機結構完整性評估
7.1 計算模型
7.2 載荷工況
7.3 複合載荷作用下自由裝填式火箭發動機的結構完整性評估
7.3.1 發動機點火發射時藥柱位移場
7.3.2 發動機點火發射時藥柱von Mises應力場
7.3.3 發動機點火發射時藥柱von Mises應變場
7.3.4 點火壓力對發動機結構完整性的影響
參考文獻

第8章 野戰火箭發動機噴管結構完整性評估
8.1 噴管溫度和傳熱分析
8.1.1 燃氣的溫度和壓強分佈
8.1.2 燃氣和噴管內壁的傳熱
8.1.3 計算分析單位制
8.2 計算模型
8.2.1 計算基本假設
8.2.2 有限元計算模型
8.2.3 載荷工況
8.2.4 材料力學性能參數
8.2.5 噴管熱分析和結構分析評估準則
8.3 噴管溫度場計算與分析
8.3.1 發動機點火工作10s時噴管的溫度場
8.3.2 發動機點火工作20s時噴管的溫度場
8.3.3 發動機點火工作240s時噴管的溫度場
8.4 噴管在溫度和燃氣壓力作用結構完整性評估
8.4.1 發動機點火工作10s時噴管的變形和應力
8.4.2 發動機點火工作20s時噴管的變形和應力
8.4.3 發動機點火工作240s時噴管的變形和應力
參考文獻

第9章 火箭彈發動機數值模擬實現
9.1 MSC.Nastran在黏彈性分析中的應用
9.1.1 創建幾何模型
9.1.2 劃分有限元網格
9.1.3 賦予邊界條件及載荷工況
9.1.4 定義材料屬性
9.1.5 定義單元特性
9.1.6 定義分析類型提交MSC.Nastran求解
9.1.7 查看分析結果及資料獲取
9.2 MSC.Marc在黏彈性分析中的應用
9.2.1 創建幾何模型及有限元計算模型
9.2.2 賦予邊界條件及載荷工況
9.2.3 定義材料屬性
9.2.4 設置求解載荷工況
9.2.5 定義單元特性
9.2.6 提交MSC.Marc求解
9.2.7 查看分析結果及資料獲取
9.3 MSC.Nastran與MSC.Marc結合求解裂紋J積分
參考文獻