底排推进剂纤维增强机理及其在发射过程中动态响应特性研究

Aiming at the structural integrity problem that the AP/HTPB base bleed propellant was easily broken during the launch process, this paper presents a method with the short fiber as a modifying agent to improve the mechanical properties of the base bleed propellant. Firstly fiber-matrix bond behavior is assessed through single fiber pullout experiment investigations and mechanical analyses, and then the Lattice Discrete Particle Model for the fiber reinforced AP/HTPB base bleed propellant is built. Through static and dynamic mechanical experiments, the damage constitutive model of the fiber reinforced AP/HTPB base bleed propellant is built considering the effect of strain rate and temperature. The dynamic response characteristics of this propellant during the launch process are analyzed using numerical simulation. And the damage producing mechanism under those complex loads is studied. These studies can enrich the connotation of the drag reduction mechanism. It also can provide a theoretical basis and technical reference for the design of the next generation of base bleed projectile.

针对我国AP/HTPB底排推进剂在发射过程中常出现的碎药、掉药等结构完整性不足的问题，提出一种利用短切纤维作为改性剂改善底排推进剂力学性能的方法。本项目采用理论分析、数值仿真和实验研究相结合的方法，通过纤维拉拔实验，研究纤维-基体之间的粘结作用力关系，建立纤维增强AP/HTPB底排推进剂的离散质点单元模型；通过动静态拉伸、压缩实验，建立考虑应变率效应、温度效应的纤维增强底排推进剂含损伤本构模型；利用Mars数值仿真软件研究纤维增强底排推进剂在发射过程中复杂载荷作用下的动态响应，并分析其损伤产生机理，给出新型纤维增强底排推进剂在膛内和出炮口时不发生失效的材料强度条件。纤维增强AP/HTPB底排推进剂的研究将丰富我国底排减阻理论，为我国新一代底部排气弹设计提供理论依据和技术参考。

针对我国AP/HTPB底排推进剂在发射过程中常出现的碎药、掉药等结构完整性不足的问题 ，提出一种利用短切纤维作为改性剂改善底排推进剂力学性能的方法。本项目采用理论分析、数值仿真和实验研究相结合的方法，通过纤维拉拔实验，研究纤维-基体之间的粘结作用力关系，建立了纤维增强AP/HTPB底排推进剂的离散质点单元模型；通过动静态拉伸、压缩实验，完成了不同纤维对力学性能的影响分析、AP/HTPB底排推进剂与纤维增强AP/HTPB底排推进剂力学性能实验研究，建立考虑应变率效应、温度效应的纤维增强底排推进剂含损伤本构模型；利用Mars数值仿真软件研究纤维增强底排推进剂在发射过程中复杂载荷作用下的动态响应，并分析其损伤产生机理，给出新型纤维增强底排推进剂在膛内和出炮口时不发生失效的材料强度条件。纤维增强AP/HTP B底排推进剂的研究将丰富我国底排减阻理论，为我国新一代底部排气弹设计提供理论依据和技术参考。