[发明专利]一种推进剂细观力学性能研究方法

说明书

本发明公开了一种推进剂细观力学性能研究方法，属于细观力学技术领域，方法包括：利用分子动力学方法，构建推进剂细观颗粒填充模型；利用网格划分工具，对所述推进剂细观颗粒填充模型进行多边形网格划分，获取推进剂细观多边形网格模型；设计推进剂弹性颗粒刚度和粘弹性基体刚度计算方案；基于所述推进剂细观多边形网格模型，结合所述推进剂弹性颗粒刚度和粘弹性基体刚度计算方案，对推进剂进行应力松弛仿真测试，实现推进剂细观力学性能研究。该方法能够高效地应对推进剂复杂的细观几何模型，实现推进剂细观力学性能研究。

技术领域

本发明涉及一种推进剂细观力学性能研究方法，属于细观力学技术领域。

背景技术

固体导弹高装填、长寿命以及大射程的发展方向对固体推进剂的力学性能提出了更高的要求。

当前，固体推进剂的研制还是采用半经验半理论的研究方法，难以开展推进剂力学性能的定制研发。另一方面，推进剂细观力学性能预示方法为推进剂的组分设计提供了研究思路。但是，传统的有限元方法在处理推进剂的细观力学性能预示方面需要花费大量的时间进行网格划分，并且难以得到很好的网格划分效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种推进剂细观力学性能研究方法，能够高效地应对推进剂复杂的细观几何模型，实现推进剂细观力学性能研究。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种推进剂细观力学性能研究方法，包括：

利用分子动力学方法，构建推进剂细观颗粒填充模型；

利用网格划分工具，对所述推进剂细观颗粒填充模型进行多边形网格划分，获取推进剂细观多边形网格模型；

计算推进剂弹性颗粒刚度和粘弹性基体刚度；

基于所述推进剂细观多边形网格模型，结合所述推进剂弹性颗粒刚度和粘弹性基体刚度，对推进剂进行应力松弛仿真测试，实现推进剂细观力学性能研究。

进一步的，利用分子动力学方法，构建推进剂细观颗粒填充模型包括：

根据推进剂的体分比，确定推进剂颗粒的数量N；

在推进剂细观尺寸的坐标范围内，撒下N个初始半径为0的颗粒；

使各所述颗粒以预设定的速度增长，直到其半径增长到设计值为止，以构成推进剂细观颗粒填充模型。

进一步的，以所述推进剂细观颗粒填充模型的中心为原点，构建空间直角坐标系，各所述颗粒的无量纲坐标范围为[-1,1]，设第i个颗粒的边界顶点坐标为η_i，若η_i1，则令η_i＝η_i-2，若η_i-1，则令η_i＝η_i+2。

进一步的，利用网格划分工具，对所述推进剂细观颗粒填充模型进行多边形网格划分，获取推进剂细观多边形网格模型包括：

将所述推进剂细观颗粒填充模型由二维拉伸至三维，获取三维几何模型；

采用ANASYS fluent meshing网格划分工具，对所述三维几何模型进行多边形网格划分；

对经过多边形网格划分的三维几何模型进行多面体表面信息提取，获取推进剂细观多边形网格模型。

进一步的，计算推进剂弹性颗粒刚度和粘弹性基体刚度包括：

定义一个从虚单元空间到单元多项式空间的映射算子；

利用所述映射算子，获取基函数和单元刚度矩阵的表达式；

根据所述基函数和单元刚度矩阵的表达式，计算推进剂弹性颗粒刚度和粘弹性基体刚度。