检索结果-内蒙古大学图书馆

国防科技大学学报 2025年第1期47卷 1-22页

作者：徐一航李道奎周仕明国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073 空天任务智能规划与仿真湖南省重点实验室湖南长沙410073

复合固体推进剂作为固体火箭发动机的重要能量来源,其力学性能一直是工程领域所关注的重点。聚焦推进剂力学性能表征中的宏观本构模型和细观力学模型,系统梳理了两类模型的发展脉络,明确了模型之间的差异,指出了各种模型的适用条件,分... 详细信息

复合固体推进剂作为固体火箭发动机的重要能量来源,其力学性能一直是工程领域所关注的重点。聚焦推进剂力学性能表征中的宏观本构模型和细观力学模型,系统梳理了两类模型的发展脉络,明确了模型之间的差异,指出了各种模型的适用条件,分析了现阶段宏、细观力学模型在推进剂力学性能表征中的困难和挑战。以跨尺度力学模型为代表的力学模型的提出,将助力推进剂力学性能表征问题的解决。未来推进剂力学表征建模中的关键是复杂条件下试验研究,重点是发展高精度与高性能的多尺度数值计算方法,以及将以人工智能技术为代表的数据驱动技术融入模型创新中。

关键词：复合固体推进剂宏观本构模型细观模型黏弹性模型

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HTPB推进剂拉压不对称黏弹塑性本构模型

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国防科技大学学报 2025年第1期47卷 51-58页

作者：邓旷威李海阳申志彬国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073 空天任务智能规划与仿真湖南省重点实验室湖南长沙410073

为了研究HTPB推进剂拉伸、压缩蠕变变化规律,设计并分别开展了1 000 s拉伸、1 000 s压缩与28 d拉伸蠕变试验;同时,引入圣维南体与拉压不对称因子,建立了考虑拉压不对称的推进剂黏弹塑性本构模型;通过拟合与分析本构方程中的参数,得到了... 详细信息

为了研究HTPB推进剂拉伸、压缩蠕变变化规律,设计并分别开展了1 000 s拉伸、1 000 s压缩与28 d拉伸蠕变试验;同时,引入圣维南体与拉压不对称因子,建立了考虑拉压不对称的推进剂黏弹塑性本构模型;通过拟合与分析本构方程中的参数,得到了该方程的适用范围。结果表明:推进剂蠕变变形行为受应力水平影响较大;同一应力水平下,拉伸蠕变的黏弹性变形大小约为压缩蠕变的1.62倍;压缩屈服应力为拉伸屈服应力的3.82倍。因此,拉压不对称黏弹塑性本构模型可以较好地表征低应力水平下推进剂蠕变的响应行为。所得结论和研究方法为固体发动机结构完整性分析与贮存寿命评估提供了参考依据。

关键词： HTPB推进剂蠕变拉压不对称本构模型黏弹塑性

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拉伸速率对HTPB推进剂并行流变框架模型的影响

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国防科技大学学报 2025年第1期47卷 42-50页

作者：周仕明徐一航李道奎申志彬国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073 空天任务智能规划与仿真湖南省重点实验室湖南长沙410073

为分析四组元HTPB推进剂不同拉伸速率组合对并行流变框架模型的精度影响,基于并行流变框架建立了推进剂的非线性黏弹性本构模型;通过对不同拉伸速率实验进行组合构建了本构模型,得到相应的模型参数。将有限元模型和数值计算结果与实验... 详细信息

为分析四组元HTPB推进剂不同拉伸速率组合对并行流变框架模型的精度影响,基于并行流变框架建立了推进剂的非线性黏弹性本构模型;通过对不同拉伸速率实验进行组合构建了本构模型,得到相应的模型参数。将有限元模型和数值计算结果与实验结果进行对比,将不同速率组别构建的本构模型误差进行了对比分析。结果表明当采用高速率与低速率组别相结合的方式即可精确建立本构模型,无须进行中间速率的大量实验。且高速率推进剂拉伸实验的速率可以截至3 000 mm/min,无须再增加速率。此分析为简化推进剂材料实验提供了合理建议,提高了实验效率。同时,为快速预测推进剂材料的力学性能开辟了一条有效途径。

关键词： HTPB推进剂并行流变框架拉伸速率快速预测

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热环境下多种材料圆柱壳动特性畸变相似研究

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力学学报 2025年第3期57卷 627-643页

作者：杜东海周利霖李道奎陈晨廖一寰国防科技大学空天科学学院长沙410073 空天任务智能规划与仿真湖南省重点实验室长沙410073

受试验条件和成本限制,大尺寸圆柱壳的热振动测试依赖于缩比模型试验.然而,各种先进复合材料在圆柱壳上的应用,导致传统缩比模型设计面临厚度和材料特性无法缩尺的相似畸变难题.对此,文章首次面向多种复合材料,对热环境下圆柱壳的动特... 详细信息

受试验条件和成本限制,大尺寸圆柱壳的热振动测试依赖于缩比模型试验.然而,各种先进复合材料在圆柱壳上的应用,导致传统缩比模型设计面临厚度和材料特性无法缩尺的相似畸变难题.对此,文章首次面向多种复合材料,对热环境下圆柱壳的动特性畸变相似进行研究.分析了复合材料导致的相似畸变因素,基于作者近期提出的能量相似修正法(ESCM)对各向同性材料、层合复合材料、传统功能梯度材料(FGM)、夹层功能梯度材料和功能梯度碳纳米管增强材料(FG-CNTRCs)等进行了动特性相似的适用性分析,推导了多种材料的固有频率相似关系,改进了能量相似修正法的应用,使其适用范围从单一的各向同性材料拓展为诸多类型的复合材料,最后建立了通用相似畸变模型.利用相似关系设计缩比模型,通过数值算例对多种材料的固有频率相似关系进行了验证.结果表明,所建立通用相似畸变模型是准确的,能够适用于各种先进复合材料的圆柱壳热振动缩比模型试验;基于ESCM设计的畸变相似模型中,原型与模型的壁厚、材料及温度条件等均保持一致时,动特性相似关系不受材料对象的影响.研究成果可为将来各种大尺寸新材料圆柱壳在缩比模型试验中的设计和评估提供技术支撑.

关键词：热环境圆柱壳复合材料缩比模型畸变相似

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NEPE固体推进剂的低频疲劳特性

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国防科技大学学报 2025年第1期47卷 31-41页

作者：张文沁张大鹏雷勇军申志彬吴凡几国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073 空天任务智能规划与仿真湖南省重点实验室湖南长沙410073 火箭军工程大学陕西西安710025

为研究低频疲劳加载下硝酸酯增塑聚醚(nitrate ester plasticized polyether, NEPE)固体推进剂的损伤演化过程,获得疲劳加载历史对NEPE固体推进剂拉伸力学性能的影响规律,基于电子万能试验机开展了NEPE固体推进剂低频疲劳试验和定应变... 详细信息

为研究低频疲劳加载下硝酸酯增塑聚醚(nitrate ester plasticized polyether, NEPE)固体推进剂的损伤演化过程,获得疲劳加载历史对NEPE固体推进剂拉伸力学性能的影响规律,基于电子万能试验机开展了NEPE固体推进剂低频疲劳试验和定应变率单轴拉伸试验,并结合疲劳加载后试件的细观形貌图与试验曲线,进一步分析微细观结构损伤对NEPE固体推进剂宏观力学行为的作用机理。结果表明,低频疲劳载荷会使NEPE固体推进剂基体出现微裂纹,使其基体/颗粒界面出现空穴,进而产生不可忽视的应力软化行为与残余应变;疲劳加载过程中及疲劳加载后,NEPE固体推进剂宏观力学性能的衰减均与最大加载应变呈指数函数关系;低频疲劳载荷所造成的部分微观损伤可恢复,其余疲劳损伤能提升分子链取向重排能力,使材料出现疲劳强化现象。

关键词： NEPE推进剂低频疲劳试验疲劳损伤演化微细观损伤

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基于A*算法的摄动Lambert同伦迭代方法

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航空学报 2025年第4期46卷 188-199页

作者：谢聪杨震梁彦刚国防科技大学空天科学学院长沙410073 国防科技大学空天任务智能规划与仿真湖南省重点实验室长沙410073

摄动Lambert问题是航天器交会对接、在轨维修等任务的基础问题。由于摄动Lambert问题没有解析解,仅能通过迭代计算得出数值解,因此现有方法主要针对迭代收敛性与计算效率进行改进。在现有同伦迭代的基础上,引入通用图搜索A*算法思想,提... 详细信息

摄动Lambert问题是航天器交会对接、在轨维修等任务的基础问题。由于摄动Lambert问题没有解析解,仅能通过迭代计算得出数值解,因此现有方法主要针对迭代收敛性与计算效率进行改进。在现有同伦迭代的基础上,引入通用图搜索A*算法思想,提出了剪枝同伦迭代方法。首先,将当前末位置偏差到初速度增益的状态转移矩阵梯度方向与目标方向结合得到迭代方向,设计了基于A*算法的同伦映射;其次,基于泰勒展开设计了线性摄动矩阵,实现了对末位置发散路径的剪枝,解决了牛顿打靶法、拟线性化等传统方法无法排除初速度发散的无效迭代问题。仿真结果表明,本方法在保证获得最优解的同时较现有同伦法提升25%以上的计算效率,具有更大的收敛范围;同时本方法具有良好的初值收敛特性,地月三体系统轨道转移案例较拟线性化方法提升30%以上计算效率。

关键词：摄动Lambert问题同伦迭代法轨道转移 A*算法三体问题

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预紧力变化对包带装置轴向连接刚度影响机理分析

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国防科技大学学报 2025年第1期47卷 113-125页

作者：于宝石雷勇军江涛李昊张大鹏国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073 空天任务智能规划与仿真湖南省重点实验室湖南长沙410073 上海宇航系统工程研究所上海201109

为精准计算包带装置的非线性承载能力,通过包带装置各组件间力学行为的分析,提出了一种考虑预紧力变化的装置轴向连接刚度计算方法;建立了考虑结构非线性的精细化有限元模型,并通过拉伸试验验证了有限元模型的准确性。结合有限元模型修... 详细信息

为精准计算包带装置的非线性承载能力,通过包带装置各组件间力学行为的分析,提出了一种考虑预紧力变化的装置轴向连接刚度计算方法;建立了考虑结构非线性的精细化有限元模型,并通过拉伸试验验证了有限元模型的准确性。结合有限元模型修正了装置连接刚度的理论计算,基于所建的有限元与理论模型,揭示了包带预紧力分布、变化及初始预紧载荷对装置强度及连接刚度的影响机理。结果表明:刚度计算理论模型可以准确计算装置的轴向连接刚度并预测连接失效载荷,具有重要的工程应用价值。

关键词：包带装置轴向连接刚度刚度试验包带预紧力

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手性Kelvin点阵结构设计及抗冲击性能研究

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振动与冲击 2025年第6期44卷 74-81页

作者：续凯旋李恩奇周仕明李道奎国防科技大学空天科学学院长沙410073 空天任务智能规划与仿真湖南省重点实验室长沙410073 北京空间飞行器总体设计部北京100094

手性点阵结构具有轻质化、高比刚度、高比强度等优点,同时具有较好的抗冲击性能。首先,在Kelvin单胞结构基础上基于旋转杆件手性结构的变形机理设计了手性Kelvin单胞结构;其次,通过冲击试验对比分析了手性对结构抗冲击性能的影响并对结... 详细信息

手性点阵结构具有轻质化、高比刚度、高比强度等优点,同时具有较好的抗冲击性能。首先,在Kelvin单胞结构基础上基于旋转杆件手性结构的变形机理设计了手性Kelvin单胞结构;其次,通过冲击试验对比分析了手性对结构抗冲击性能的影响并对结构抗冲击性能提升的原理进行了揭示;最后,研究了拓扑结构参数对结构抗冲击特性的影响。结果表明:引入手性后结构的冲击应力峰值和平台应力指标有较大幅度提升,冲击应变能小幅度下降;手性Kelvin结构通过减小结构刚度和提高结构变形整体性的方式提升结构抗冲击性能;中心结构直径是影响结构抗冲击性能的主要因素,中等水平的中心结构直径和连接杆角度可以使手性Kelvin结构具有最好的抗冲击性能。研究拓展了三维手性点阵结构的构型范围,为手性Kelvin结构的参数化设计、力学分析以及在抗冲击方向的应用提供了参考。

关键词：三维手性结构点阵结构冲击试验冲击响应

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极端低温环境下HTPB推进剂力学性能试验

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国防科技大学学报 2025年第1期47卷 23-30页

作者：孙海涛杨庚袁杰红申志彬霍亮国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073 空天任务智能规划与仿真湖南省重点实验室湖南长沙410073 内蒙动力机械研究所内蒙古呼和浩特010010

为研究固体推进剂在极端低温环境下的力学性能和失效机制,采用自研的宽温-围压加载试验系统,开展了三组元端羟基聚丁二烯推进剂在不同温度、围压值以及高应变率条件下的单轴拉伸试验,并对断口形貌进行了电镜扫描观测,分析了温度、拉伸... 详细信息

为研究固体推进剂在极端低温环境下的力学性能和失效机制,采用自研的宽温-围压加载试验系统,开展了三组元端羟基聚丁二烯推进剂在不同温度、围压值以及高应变率条件下的单轴拉伸试验,并对断口形貌进行了电镜扫描观测,分析了温度、拉伸速率及围压值对推进剂力学性能影响规律,探讨了推进剂在不同工况下的损伤破坏机理。结果表明:拉伸速率增大、围压值增大及温度降低时,推进剂脱湿点伸长率降低,脱湿点前移,推进剂内部发生脱湿存在围压和应变率阈值,超过该阈值时,推进剂更易发生脱湿行为。低温状态下,推进剂最大伸长率对高拉伸速率变化更为敏感,其最大抗拉强度和最大伸长率均随着围压值的增大而呈增大趋势,在-55℃、10 MPa、4 200 mm/min极端拉伸工况下最大伸长率为28.8%,仍具有良好的力学性能。该推进剂破坏形式随着温度的降低和拉伸速率的提高,表现为脱湿损伤、基体断裂和颗粒开裂三种模式综合作用。

关键词：端羟基聚丁二烯推进剂力学性能极端低温围压

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固体发动机药柱加压固化残余应力应变产生与释放机理解析

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航空学报 2025年

作者：魏嘉于宝石张大鹏申志彬雷勇军国防科技大学空天科学学院空天任务智能规划与仿真湖南省重点实验室火箭军工程大学

为探究加压固化工艺下固体发动机药柱固化残余应力应变的产生与释放机理，基于黏弹性理论、有限差分法和增量法，建立了考虑固化降温过程中热-化-力多物理场耦合的理论模型，揭示了药柱固化残余应力应变的组成、分布和演化规律，获得了... 详细信息

为探究加压固化工艺下固体发动机药柱固化残余应力应变的产生与释放机理，基于黏弹性理论、有限差分法和增量法，建立了考虑固化降温过程中热-化-力多物理场耦合的理论模型，揭示了药柱固化残余应力应变的组成、分布和演化规律，获得了药柱温度、固化度与固化残余应力应变之间的映射关系，并进一步优化了药柱固化残余应力应变的释放路径。结果表明，药柱固化残余应力应变主要由固化阶段热膨胀和固化收缩以及降温阶段冷却收缩三部分累积造成，其分别引起的固化残余应力占比约为5%、12%和83%，固化残余应变占比约为-1%、24%和77%。降温阶段随着药柱内部温度降低，固化残余应力应变线性增大。采用理论模型计算得到了加压固化工艺的最佳压力载荷，其与壳体环向弹性模量呈线性关系。相较于常规加压固化工艺，基于固化响应组成和演化规律优化的工艺路径，可以使固化降温过程中的最大固化残余应力应变平均降低65.5%左右。

关键词：加压固化固体发动机热-化-力耦合固化残余应力应变产生与释放机理

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