喉襯是構成固體火箭發(fā)動機噴管的最小通道,維持著發(fā)動機燃燒室的預定工作壓強,使燃氣由亞音速變?yōu)槌曀?從而產生推力的關鍵部件。C/C復合材料由于較好的熱力學性能,廣泛應用于大型固體火箭發(fā)動機喉襯結構,但是由于對該材料復雜的非均質特性認識不足,長期以來一直缺乏適合的本構模型,導致仿真結果誤差較大。本文從工程實際出發(fā),以C/C復合材料的Jones-Nelson本構模型為基礎,對固體火箭發(fā)動機喉襯進行了熱結構研究。第二章總結了近年來國內外針對C/C復合材料力學性能的實驗方法,研究了C/C復合材料力學性能實驗的試樣設計,實驗數據采樣方法,異常數據處理方法,數據統(tǒng)計評估方法等內容,結合國內復合材料實驗條件,完成了C/C復合材料軸向、0°方向和90°方向的拉伸、壓縮以及剪切的力學性能測試,獲得了較為準確的材料力學性能。實驗結果表明,C/C復合材料具有顯著的各向異性、拉壓雙模量且存在損傷演化的特性,并為后續(xù)Jones-Nelson本構模型的建立提供數據支持。第三章從材料的編織特性出發(fā),進而分析證明其滿足正交各向異性本構模型。再以C/C復合材料力學性能實驗中單軸力學性能數據為基礎,通過回歸擬合得到了該材...

【文章頁數】：94 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國內外研究現狀
        1.2.1 C/C復合材料力學性能實驗研究現狀
        1.2.2 C/C復合材料力學性能及本構模型研究現狀
        1.2.3 固體火箭發(fā)動機喉襯熱結構研究現狀
    1.3 本文主要研究內容與技術路線
        1.3.1 主要研究內容
        1.3.2 技術路線
2 C/C復合材料力學性能實驗研究
    2.1 概述
    2.2 美國軍用標準MIL-HDBK-17復合材料手冊
        2.2.1 概述
        2.2.2 手冊的主要目標與內容
        2.2.3 手冊的優(yōu)點
    2.3 C/C復合材料力學性能實驗方法研究
        2.3.1 實驗方法研究概述
        2.3.2 實驗取樣方法
        2.3.3 異常數據處理方法
        2.3.4 數據統(tǒng)計評估方法
    2.4 C/C復合材料力學性能實驗
        2.4.1 實驗內容
        2.4.2 實驗儀器簡介
        2.4.3 試件設計
        2.4.4 數據處理
        2.4.5 實驗結果與分析
    2.5 多向編織C/C復合材料力學性能分析
        2.5.1 材料力學性能各向異性分析
        2.5.2 材料拉壓雙模量性能分析
        2.5.3 材料損傷演化分析
    2.6 小結
3 C/C復合材料Jones-Nelson本構模型研究
    3.1 引言
    3.2 C/C復合材料的本構模型
        3.2.1 C/C復合材料的空間結構
        3.2.2 C/C復合材料本構關系的研究
    3.3 Jones-Nelson本構模型研究
        3.3.1 Jones-Nelson本構模型簡介
        3.3.2 Jones-Nelson本構模型優(yōu)點
    3.4 Jones-Nelson本構模型的擴充理論
    3.5 Jones-Nelson本構模型的加權柔度修正模型
    3.6 Jones-Nelson本構模型參數的數值解法
    3.7 小結
4 基于Jones-Nelson本構模型的固體火箭發(fā)動機喉襯熱結構研究
    4.1 引言
    4.2 噴管組件熱傳遞數學模型
    4.3 噴管組件熱傳導有限元模型
    4.4 固體火箭發(fā)動機喉襯熱結構對比實驗
    4.5 固體火箭發(fā)動機喉襯熱結構計算
        4.5.1 有限元模型
        4.5.2 計算方法
        4.5.3 初始條件和邊界條件
        4.5.4 溫度場計算結果及對比實驗結果
        4.5.5 應變場計算結果及對比實驗結果
    4.6 小結
5 結論和展望
    5.1 結論
    5.2 全文主要創(chuàng)新點
    5.3 研究展望
致謝
參考文獻
附錄 1
攻讀學位期間取得的研究成果



本文編號：3936450