Page 31 - 《含能之美》2019封面论文
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                为进一步定量分析温度和应变率对未老化 HTPB                          老化不再对该参数的变化产生明显影响，其数值最终
            推进剂拉压力学性能差异性的影响，利用双因素方差                              稳定在 10% 左右。其次，随温度降低和应变率升高，
                                                                 最 大 伸 长 率 ε
            分析方法，选取 5 个温度（-50，-40，-30，-20，25 ℃）                              umt  随 热 老 化 时 间 的 变 化 关 系 变 得 更 复
                                           -1
            和 3 组应变率（0.40，4.00，14.29 s ）条件下推进剂的                  杂。室温条件下（图 1a），该参数与热老化时间之间均
            拉 压 模 量 比（E /E ）和 拉 压 强 度 比（σ      umt  /σ ）进 行 分    满足线性关系。但低温-40 ℃条件下（图 1b），除在低
                             uc
                          ut
                                                   uc
                                                                             -1                   -1
            析。取显著水平为 0.05，得到方差分析结果的 F 值如                         应变率 0.40 s 和最高应变率 42.86 s 加载时以外，该
            表 2 所示。由表 2 可知，与拉压模量比和拉压强度比                          参数随热老化时间的变化关系满足非线性特性，且在
            相对应的温度 F 值都要大于应变率的 F 值，这说明单轴                         热加速老化 32 d 时降低速率最大。
            加载条件下 HTPB 推进剂的拉压力学性能差异性更容
            易受温度的影响。其次，温度和应变率对单轴拉压强
            度比的 F 值都大于 F      crit 值，温度对单轴拉压模量比的 F
            值大于 F   crit  值，这说明温度和应变率对 HTPB 推进剂拉

            压强度比都有比较明显的影响，而只有温度的变化对
            拉压模量比有比较明显的影响。同时，与拉压强度比
            相对应的温度和应变率 F 值都要大于与拉压模量比相
            对应的 F 值。因此，单轴加载条件下 HTPB 推进剂拉压
            力学性能的差异性更主要地体现在强度上，可选择强
                                                                                     a.  25 ℃
            度比作为低温 1~100 s 内单轴加载下未老化 HTPB
                                 -1
            推进剂拉压力学性能差异性分析的特征值。
            表 2  未老化 HTPB 推进剂的单轴力学性能参数比的方差分析

            F 值
            Table 2  F values of variance analysis on the ratio of uniaxial
            mechanical parameters for unaged HTPB propellant
                        influencing  F value for the  F value for the
             F crit     factors      ratio E /E uc  ratio σ umt /σ uc
                                         ut
             3.8378     temperature  8.4314     25.1077
             4.4590     strain rate  4.0805      5.3466
                                                                                    b.  -40 ℃
             Note： F crit is the critical value for statistics of F.
                                                                 图 1  HTPB 推进剂的最大伸长率和热老化时间关系
            2.3  热加速老化影响分析                                       Fig.1  The dependence of the maximum strain of HTPB pro‑
            2.3.1  最大伸长率                                         pellant on the thermal aging time

                低温动态加载下，HTPB 推进剂仍更容易因为拉                              上述变化规律与实验条件下 HTPB 推进剂内部细
            伸应力作用而发生破坏，需重点确定热加速老化后推                              观结构的失效机理密切相关。一方面，热加速老化时，
            进剂在低温动态单轴拉伸加载下的失效判据。张兴                               推进剂基体粘合剂网络结构的氧化交联占主导地位；
              ［26］
            高    指出，热加速老化后 HTPB 复合固体推进剂的单                        另一方面，热加速老化后推进剂的细观损伤程度较未
            轴拉伸初始弹性模量 E 和最大抗拉强度 σ                   umt  总体上     老化时增大，如图 2 所示。该图为老化前后推进剂在
                                 ut
            升高，而最大伸长率 ε         umt 降低。因此，本研究选择 ε         umt    低温不同应变率条件下的单轴拉伸断面电镜扫面图
            为 对 象 进 行 分 析 。 室 温 和 低 温 - 40 ℃ 不 同 应 变 率           片，由该图可知，未老化推进剂在低温低应变率加载
                                     -1
           （0.40，4.00，14.29，42.86 s ）条件下，热加速老化后                  时，其细观损伤形式主要是少量 AP 颗粒断裂（图 2a），
            HTPB 推进剂的最大伸长率随老化时间的变化关系如                            随 应 变 率 升 高 ，推 进 剂 内 部 AP 颗 粒 断 裂 数 量 增 大
            图 1 所示，其中热加速老化时间分别为 0，32，74，98 d。                   （图 2b）。而老化后 HTPB 推进剂在低温低应变率条件
            由该图可知，最大伸长率 ε           umt  随热老化时间的增加而              下的细观损伤形式不仅存在 AP 颗粒断裂，还包括填充

            不断降低，但随温度的持续降低和应变率的不断升高，                             颗粒发生的’脱湿‚现象（图 2c 所示）。上述两方面的

                                                                                           www.energetic-materials.org.cn
            Chinese Journal of Energetic Materials，Vol.27, No.4, 2019（274-281）  含能材料
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