低温高应变率条件下htpb推进剂拉伸力学性能研究

为研究固体推进剂在低温高应变率条件下的力学性能，通过单轴拉伸实验和扫描电镜(sem)断面观察，分别获取了htpb推进剂在温度范围为-40～25℃及0.4～14.29s-1应变率下的应力-应变曲线和拉伸断面形貌。结果表明，htpb推进剂的力学性能具有明显的温度和应变率效应。随温度降低和应变率升高，应力-应变曲线特性变得更加复杂，断面形貌基本上呈现“脱湿”越困难、颗粒断裂越明显的规律，低温和高应变率的“耦合”作用使得推进剂的损伤变得更加严重。初始弹性模量[e]和最大拉伸应力[σm]随温度的降低和应变率的升高而逐渐增加，且均与应变率具有相对较好的线性对数关系。低温和高应变率的“耦合”作用，使得-40℃及14.29s-1条件下的初始弹性模量和最大拉伸应力分别为25℃及0.4s-1条件下数值的1.6倍和3.2倍。与模量和强度相比，应变的规律性较复杂，其值随温度的升高而增加，且在常温下随应变率的升高而增加，但在低温下随应变率的升高而降低。通过双因素方差分析表明，低温高应变率条件下，温度和应变率均对最大拉伸应力有更显著的影响，同时温度较应变率对最大拉伸应力影响更加明显，而对模量则较弱。基于时温等效原理，得到了低温高应变率条件下htpb推进剂的拉伸力学性能主曲线，该主曲线较大地拓宽了对推进剂力学性能的预测范围。