HTPB分子式是由金屬燃料鋁粉、高鋁酸銨、高分子粘合劑烯(hydroxy-terminatedpolybutadiene,HTPB分子式)等組成的非均相混和物,具有粘度低、力學(xué)性能優(yōu)良、能量較高、危險等級低、燃速調(diào)節(jié)范圍寬、制工藝簡單和研制技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn),在國內(nèi)外得到廣泛的應(yīng)用在微觀結(jié)構(gòu)上AP和Al顆粒呈分散相分布,HTPB分子式粘合劑為連續(xù)相,固體顆粒與粘合劑的黏結(jié)狀況是影響固體推進(jìn)劑力學(xué)性能的關(guān)鍵因素。當(dāng)推進(jìn)劑受到一定載荷作用時很容易出現(xiàn)“脫濕”現(xiàn)象,這對推進(jìn)劑的力學(xué)性能、燃燒性能和儲存性能十分不利,對黏結(jié)狀況起決定作用的是粘合劑連續(xù)相與固體顆粒填料之間的界面行為。

因此研究粘合劑與固體顆粒之間的相互作用情況,從理論上揭示宏觀力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系就成為一個迫切需要研究的課題。近幾年采用量子力學(xué)和分子力學(xué)的方法模擬計算**或高分子材料的論著已較多。

廣義虎克定律是材料應(yīng)力應(yīng)變的最一般關(guān)系,即應(yīng)力用應(yīng)變的線性組合表示,組合系數(shù)Cij是6×6 彈性系數(shù)矩陣元,彈性常數(shù)Cij是表征晶體對外力的一種反應(yīng)能力。原則上講,材料的所有力學(xué)性質(zhì)均可從它的彈性系數(shù)矩陣導(dǎo)出。由于彈性應(yīng)變能的存在,即使極端各向異性體也滿足Cij=Cji,即獨(dú)立的彈性常數(shù)只有21個。對于各向同性體,僅有2個獨(dú)立的彈性常數(shù),故用兩個拉梅系數(shù)即可求出各模量和泊松比。考察HTPB分子式/Al的彈性系數(shù)矩陣結(jié)果如表1所示。由表1可見,除對角元素Cii和C12、C21共8個矩陣元外,其余各值很小,多數(shù)接近為0,可見所模擬的HTPB分子式/Al近似為正交各向異性彈性體,其中C11、C22很大,說明產(chǎn)生同樣的形變需承受很大的應(yīng)力;而其他的系數(shù)較小,表明HTPB分子式/Al結(jié)構(gòu)具有明顯的各向異性。可以采用柯西壓(C12-C44)作為判斷物質(zhì)的延展性、脆性的標(biāo)準(zhǔn),一般來講,對于延展性材料,柯西壓取正值,反之脆性材料取負(fù)值。由表1可以看出,HTPB分子式與不同鋁晶面構(gòu)成的層狀模型,屬于脆性材料,隨溫度升高,大部分柯西壓有升高的趨勢,反映其隨溫度升更富延展性而脆性降低。

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