含能材料三维粘弹性本构模型有限元应用方法技术

技术编号:41801165 阅读:18 留言:0更新日期:2024-06-24 20:23
本发明专利技术公开了一种含能材料三维粘弹性本构模型有限元应用方法,提出了考虑围压效应的损伤演化模型,构建起了考虑围压效应的三维非线性粘弹性本构模型,推导了应力增量形式和一致切刚度矩阵,并基于有限元软件二次开发接口,编写了用户子程序,发展了本构模型相应的有限元应用方法,提出了模型参数识别和验证方法;通过该发明专利技术能够描述含能材料在不同围压和应变率条件下的非线性响应,可以为点火增压载荷下固体火箭发动机装药结构完整性精细化分析提供理论基础和实现手段,实现对点火增压载荷下固体火箭发动机药柱的精细化分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及含能材料本构模型数值应用,尤其涉及一种含能材料三维粘弹性本构模型有限元应用方法


技术介绍

1、含能材料装药作为固体火箭发动机的关键部件,其结构完整性严重影响着发动机的使用可靠性,成为限制发动机技术进一步发展的瓶颈问题之一。发动机在点火增压过程中,燃气内压瞬间增大,受点火压强的动态冲击,药柱表面易产生微裂纹等缺陷,导致药柱结构完整性问题日益突出。为了准确模拟含能材料药柱在点火增压载荷条件下的结构力学响应,首先要建立准确的描述含能材料复杂力学性能的本构模型。

2、目前,含能材料的本构模型大都是建立在标准大气压环境下,忽略了燃气环境造成的围压环境对于含能材料药柱力学性能的影响。含能材料属于典型的粘弹性材料,其力学性能与围压条件密切相关。在围压环境下,含能材料极限力学表现和破坏模式等都与标准大气压下存在较大差别。同时,以往建立的本构模型都集中于一维形式,无法应用到复杂的装药结构力学分析中。因此,亟需建立考虑围压效应的含能材料三维粘弹性本构模型。

3、现阶段,现有的仿真工具中尚未具备考虑围压效应的含能材料的本构模型的功能,难以本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.含能材料三维粘弹性本构模型有限元应用方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的含能材料三维粘弹性本构模型有限元应用方法,其特征在于,在步骤S1中,建立考虑围压效应的含能材料含损伤三维非线性粘弹性本构模型包括式(1)~(5),具体如下:

3.根据权利要求1所述的含能材料三维粘弹性本构模型有限元应用方法,其特征在于,在步骤S2中,将应力张量和应变张量分解为偏量部分和球部分,包含式(6)~(7),具体如下:

4.根据权利要求1所述的含能材料三维粘弹性本构模型有限元应用方法,其特征在于,在步骤S3中,含能材料三维粘弹性本构模型增量形式包括式...

【技术特征摘要】

1.含能材料三维粘弹性本构模型有限元应用方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的含能材料三维粘弹性本构模型有限元应用方法,其特征在于,在步骤s1中,建立考虑围压效应的含能材料含损伤三维非线性粘弹性本构模型包括式(1)~(5),具体如下:

3.根据权利要求1所述的含能材料三维粘弹性本构模型有限元应用方法,其特征在于,在步骤s2中,将应力张量和应变张量分解为偏量部分和球部分,包含式(6)~(7),具体如下:

4.根据权利要求1所述的含能材料三维粘弹性本构模型有限元应用方法,其特征在于,在步骤s3中,含能材料三维粘弹性本构模型增量形式包括式(14)~(16),具体如下:

5.根据权利要求1所述的含能材料三维粘弹性本构模型有限元应用方法,其特征在于,在步骤s4中,一致切线刚度矩阵表达式具体如下:

6.根据权利要求1所述的含能材料三维粘弹性本构模型有限元应用方法,其特征在于,在...

【专利技术属性】
技术研发人员:李辉靳凡李潘范志庚王天忠
申请(专利权)人:中国工程物理研究院总体工程研究所
类型:发明
国别省市:

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