[发明专利]一种宽应变率宽温域的复合推进剂压缩力学本构方法

权利要求书

1.一种宽应变率宽温域的复合推进剂压缩力学本构方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一、通过查询固体推进剂宽应变率力学数据库，或对复合推进剂进行不同温度下宽应变率的单轴压缩实验，获取复合推进剂宽应变率宽温域的压缩力学数据；建立参考温度下宽泛应变率的分段Prony本构模型，并通过实验数据的拟合确定所述分段Prony本构模型中参数E_∞、E_i、θ_i；

步骤二、将步骤一参考温度下某一应变下的应力作为参考应力，计算其它温度对应的应变率和应变条件下的相对应力值；

步骤三、根据步骤二分析不同应变率下相对应力随温度的变化，建立相对应力与温度的指数函数关系表达式并通过拟合步骤二计算得到的相对应力值，确定f(T)中的参数；

f(T)中的指数项采用如下形式：

其中：T表示任意温度，T₀表示参考温度，单位均为℃，C₁、C₂为待定参数；

步骤四、利用步骤一建立的参考温度下的分段Prony本构模型与步骤三建立的f(T)的乘积作为宽应变率宽温域的压缩力学本构模型；ε表示应变，为实验应变率；

步骤五、利用所述步骤四建立的宽应变率宽温域条件下的压缩力学本构模型，实现对复合推进剂宽应变率、宽温域下压缩力学行为的预测，解决相关技术问题。

2.如权利要求1所述的一种宽应变率宽温域的复合推进剂压缩力学本构方法，其特征在于：步骤一实现方法为，

基于Boltzmann叠加原理的单积分型线性粘弹性本构模型为

其中：σ表示应力，ε表示应变，E(t)为松弛模量；

松弛模量表达式为Prony级数的形式

其中：表示平衡模量，E_i为各阶模量，θ_i为各阶松弛时间；

利用宽应变率单轴压缩实验数据代替静态松弛实验数据进行Prony本构模型的参数辨识，对于单轴压缩实验，

其中：为实验应变率；

参考温度下的Prony本构模型表达为：

由于适用于低、中应变率的Prony本构模型在高应变率下的适用性较差，因此需要使用分段式Prony本构模型；所述低应变率的范围指应变率量级小于10⁰s^-1的应变率范围；所述中应变率的范围指应变率量级处于10⁰s^-1～10²s^-1的应变率范围；所述高应变率的范围指应变率量级大于10²s^-1的应变率范围；

通过对宽应变率单轴压缩实验数据的拟合，确立参考温度下宽泛应变率的Prony本构模型中各参数E_∞、E_i、θ_i的值。

3.如权利要求1所述的一种宽应变率宽温域的复合推进剂压缩力学本构方法，其特征在于：步骤二实现方法为，

将参考温度下某一应变率和某一应变下的应力作为参考应力计算其它温度下同一应变率和应变下的应力与的比值，该比值即其它温度对应的应变率和应变条件下的相对应力。

4.如权利要求1所述的一种宽应变率宽温域的复合推进剂压缩力学本构方法，其特征在于：步骤四实现方法为，

由于不同应变值对相对应力影响小至忽略，所以任一温度下的应力-应变曲线通过同一应变率下参考曲线与相对应力乘积表示，进而建立宽应变率宽温域条件下的压缩力学本构模型。

5.如权利要求1所述的一种宽应变率宽温域的复合推进剂压缩力学本构方法，其特征在于：步骤三所述的相对应力与温度的指数函数关系表达式为，

6.如权利要求1所述的一种宽应变率宽温域的复合推进剂压缩力学本构方法，其特征在于：步骤一所述的获取复合推进剂宽应变率宽温域的压缩力学数据，通过查询固体推进剂宽应变率力学数据库，或对复合推进剂进行不同温度下宽应变率的单轴压缩实验获得。

7.如权利要求1所述的一种宽应变率宽温域的复合推进剂压缩力学本构方法，其特征在于：所述的解决相关技术问题包括为高过载工况下复合推进剂装药结构设计提供理论依据、提高药柱结构完整性的计算精度，从而提高高过载下发动机的安全性。