固体发动机药柱结构固化残余应力分析与控制技术

doi:10.7527/S1000-6893.2024.31083

Abstract

Abstract:

A certain residual stress will accumulate during the curing and cooling process of Solid Rocket Motor （SRM） grain， which will affect the structural integrity of the SRM. Therefore， it is of great significance to analyze the Cure-induced Residual Stress （CRS） of the propellant grain and explore effective control methods for ensuring the reliability of space vehicles and the safety of weapons and equipment. In this paper， the research progress on the generation mechanism， release method， detection technique and inversion prediction of the CRS of propellant grain is reviewed. This paper summarizes the current status and shortcomings of the structural integrity research of SRM， considering the CRS of propellant grain， as well as the development of its control methods and engineering applications. Based on the formation causes and release mechanism of the CRS and the release mechanisms in propellant grain structures， corresponding control methods and ideas for engineering application development are proposed. The analysis shows that the co-design method combining curing process control and structural configuration optimization can effectively control the CRS of the propellant grain， and establishing a standard test system is the key to validate the control method.

Key words: solid rocket motor, cure-induced residual stress, structural integrity, mechanical properties testing, process design method

CLC Number:

V214.4

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研究方法	优点	缺点	参考文献
等效零应力温度的热力耦合有限元模型	模型简单，无需测定推进剂固化相关的物性参数	无法反映装药CRS的形成历程，存在一定的等效折算误差	［22］
固化度相关的弹性-黏弹性分段拼接有限元模型	需要试验测量的材料物性参数较少，适用于工程近似计算	未考虑固化阶段推进剂的黏弹性效应	［23］
固化度相关的固化-降温一体化有限元模型	可适用于整个固化过程，考虑了推进剂黏弹性力学参数随固化度的变化	不能精准计算固化反应的推进剂的体积收缩与反应放热，需开展一定的材料物性参数测定试验	［23］
热-化-力耦合有限元模型	可反映不同推进剂固化反应体积收缩率差异	严重依赖材料物性参数测定试验	［1，3，19］

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Review on analysis and control technology of curing residual stress in solid motor propellants

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