固体推进剂低温点火结构完整性数值模拟

摘要

固体火箭推进剂低温点火瞬间,低温和高速加载的点火压力载荷可能会导致推进剂结构完整性发生破坏。针对目前低温点火冲击试验方案设计存在不足的问题,本文利用Abaqus有限元分析软件对一种Ф25~37 mm内孔装药形式的低温点火冲击试验试件进行了数值仿真研究,定量获得了该端羟基聚丁二烯(hydroxyl terminated polybutadiene,HTPB)固体推进剂试件结构完整性不被破坏的最大内压极限值和肉厚系数对推进剂等效应力应变的分布影响。研究结果表明,在-40℃和10 MPa的低温点火试验工况下该固体推进剂结构完整性不会被破坏,与试验结论一致;当内压增加至42.2 MPa时推进剂表面等效应力超过抗拉强度,推进剂结构完整性损坏;同一工况下,推进剂表面等效应力应变随着肉厚系数增大而增加,其值为2.6时,推进剂表面等效应力因超过其抗拉强度,结构完整性损坏。本文研究方法和结果可为相关试验方案的优化设计提供指导。