Добірка наукової літератури з теми "Propergols composites"

Les propergols solides composites sont des élastomères fortement chargés utilisés comme combustibles solides dans les moteurs fusées. Ces matériaux, endommagea¬bles, présentent un comportement viscoélastique non linéaire. Les phénomènes physiques d'endommagement entrainent une dissipation d'énergie. Nous avons caractérisé la dégradation du matériau en cherchant à évaluer cette énergie dissipée. Pour différents types d'essais traction uniaxiale, cisaillement simple, cisaillement pur et traction équibiaxiale et de nombreuses conditions expérimentales, nous avons montré que la densité d'énergie dissipée dans les phénomènes d'endommagement pouvait représenter l'état d'avancement vers la ruine. A rupture, pour un type de sollicitation dans des conditions expérimentales données, la densité d'énergie dissipée en endommagement atteint une valeur critique, indépendante du chemin de chargement. Nous avons proposé une loi de dommage et un critère de rupture multiaxial. Le dommage est essentiellement lié à la déformation du matériau. Pour le propergol étudié, les phénomènes physiques d'endommagement se résument à de la décohésion entre les charges et la matrice.

Les propergols solides composites sont des élastomères fortement chargés utilisés comme combustibles solides dans les moteurs fusées. Ces matériaux, endommagea¬bles, présentent un comportement viscoélastique non linéaire. Les phénomènes physiques d'endommagement entrainent une dissipation d'énergie. Nous avons caractérisé la dégradation du matériau en cherchant à évaluer cette énergie dissipée. Pour différents types d'essais traction uniaxiale, cisaillement simple, cisaillement pur et traction équibiaxiale et de nombreuses conditions expérimentales, nous avons montré que la densité d'énergie dissipée dans les phénomènes d'endommagement pouvait représenter l'état d'avancement vers la ruine. A rupture, pour un type de sollicitation dans des conditions expérimentales données, la densité d'énergie dissipée en endommagement atteint une valeur critique, indépendante du chemin de chargement. Nous avons proposé une loi de dommage et un critère de rupture multiaxial. Le dommage est essentiellement lié à la déformation du matériau. Pour le propergol étudié, les phénomènes physiques d'endommagement se résument à de la décohésion entre les charges et la matrice.

Le but de ce travail était d'améliorer les propriétés mécaniques et le comportement en combustion de propergols solides. L'encapsulation d'hydrocarbure de densité élevée a été étudiée afin d'obtenir des charges de haute densité énergétique. Le cahier des charges était très rigoureux, notamment en ce qui concerne les taux d'azote et d'oxygène ; mais nous avons pu obtenir des microbilles correspondant à toutes les spécifications, exception faite de l'exsudation à 60°C qui reste trop élevée. Les paramètres importants ont été isolés et un mécanisme réactionnel proposé. L'amélioration des propriétés mécaniques de la matrice a été étudiée du point de vue de la modification de surface de particules styréniques et ce, selon deux procédés. Le but était la génération en surface de fonctions hydroxyles ou carboxyles susceptibles d'interagir avec les diisocyanates réticulant la matrice élastomère. Selon le premier procédé, le dimère d'acrylate de tertiobutyle a été greffé par voie radicalaire puis les chaînes ainsi obtenues ont été hydrolysées ou transestérifiées avec de l'éthylène glycol. Le second procédé était fondé sur l'adsorption de copolymère bloc polystyrène-polyoxyde d'éthylène dont la première séquence devait assurer la compatibilité avec le coeur alors que la seconde avait pour but d'apporter les fonctions hydroxyles souhaitées. Apres comparaison des deux procédés avant et après traitement, les deux se sont avérés efficaces

Des essais de traction rapide (20 m/s) sont réalisés pour déterminer les propriétés mécaniques de matériaux énergertiques cristallins. Une analyse fractographique des faciès et des profils de rupture est entreprise dans le but de caractériser les mécanismes de rupture. Des moyens expérimentaux tels que l'analyseur d'images numériques vicom, Le banc macrophotographique, le microscope électronique a balayage, la camera vidéo ont été utilises. Grâce a une analyse statistique des résultats de mesure des contraintes (essais de traction dynamique) et des paramètres microstructuraux (analyse fractographique), on étudie l'influence de ces paramètres microstructuraux sur le comportement a la rupture de propergols et d'explosifs composites
Tests of Quick traction (20m/s) are achieved to determine the mechanical properties of cristal energetic materials. A fractographic analysis of the aspects and of the sections of rupture is undertaken in order to characterize the mechanisms of rupture. Experimental means such as the Vicom analyser of numerical images, the macrophotographic bench, the scanning electron microscope, the video camera have been used. Thanks to a statistical analysis of measure results of the constraints (tests of dynamical traction) and of microstructural parameters (fractal analysis), we study the influence of those microstructural parameters on the behaviour to the rupture of propergols and compound explosives

Une approche énergétique globale de l'amorçage de la rupture d'un milieu dissipatif est proposée pour décrire le comportement d'un explosif solide. Du fait de l'importante hétérogénéité de la structure, la dispersion expérimentale ne permet pas l'évaluation des paramètres de l'équation WLF caractéristique de l'évolution d'une propriété visco-élastique avec la température. Toutefois des valeurs indiquées dans la littérature permettent d'unifier les résultats en utilisant le principe de superposition. Finalement un intérêt particulier est porté à une analyse des différentes procédures de détermination de JC. Pour les élastomères ce paramètre représente l'énergie de déchirement et il est montré que la théorie généralisée en permet une détermination pratique. En conclusion une procédure originale de détermination de JC qui identifie clairement les effets dus à la géométrie des échantillons dans le comportement global à rupture est proposée

Ce travail de thèse vise à identifier les mécanismes par lesquels la fraction volumique de charges, la distribution de tailles des charges, le comportement mécanique du liant et les propriétés d’adhésion liant/charge des propergols composites influent sur le comportement mécanique jusqu’à rupture de ces matériaux. Des calculs de microstructures 2D par éléments finis sont mis en œuvre pour caractériser qualitativement l’évolution de la microstructure du composite au cours d’une sollicitation de traction uniaxiale à faible vitesse de déformation. Ils prennent notamment en compte un modèle de zone cohésive pour représenter la décohésion à l’interface liant/charge et un critère original de ruine de la microstructure. Les résultats numériques sont favorablement comparés aux tendances obtenues expérimentalement sur propergols composites industriels et modèles. Par ailleurs, une validation de l’approche qualitative précédente est conduite en effectuant une confrontation quantitative du comportement mécanique et de la variation volumique d’un composite modèle, obtenus par simulation de microstructures 3D et par caractérisations expérimentales. Enfin, la tenue du propergol dans un assemblage propergol/lieur soumis à un test de pelage est étudiée expérimentalement
This work aims at understanding the relationship between solid propellants particles volume fraction, particles size distribution, binder mechanical properties and binder/particles bonding with the mechanical behavior up to failure of these materials. Finite elements analyses on 2D microstructures are performed in order to qualitatively characterize the microstructure evolution throughout uniaxial tensile loading at small strain rate. These simulations account for the binder/particles debonding with a cohesive zone model and implement an original failure criterion. Simulation and experimental results are consistent. Besides, a quantitative comparison between simulations on 3D microstructures and experimental data is drawn in order to validate the above qualitative results. It is performed on a model composite and compares both the mechanical behavior and the volume variations. At last, the propellant failure during a peeling test of the liner/propellant structure is studied experimentally

Thèse (M.Eng.) -- Université du Québec à Chicoutimi, programme extensionné à l'Université du Québec à Rimouski, 2003.
Bibliogr.: f. 107-112. Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Employés dans les moteurs fusée civiles et militaires, les propergols composites sont caractérisés par une structure hétérogène au niveau microscopique. Ils sont constitués principalement de particules oxydantes insérées au sein d’une matrice de polymère, appelée liant. Le liant maintient l’intégralité structurelle du propergol, et fournit par sa pyrolyse des gaz dont la combustion est responsable de la majorité du dégagement de chaleur dans la flamme. Les produits de combustion des particules oxydantes permettent l’oxydation du fuel généré par la pyrolyse du liant.Le perchlorate d'ammonium (PA) est un oxydant largement utilisé dans les propergols composites, principalement en association avec un liant polymère tel que le polybutadiène hydroxytéléchélique (PBHT). Les propergols nouvelle génération pourraient inclure des nitramines dans leur composition, telles que l'hexogène (RDX), en remplacement partiel du PA pour certaines fins spécifiques. En particulier, la réduction de la quantité de PA contenue dans le propergol permet de limiter la formation d'une traîné visible à l'échappement du moteur, réduisant la signature du véhicule.Dans cette thèse, nous proposons de revisiter les études menées sur la combustion des propergols PA/PBHT classiques, ainsi que de caractériser l'effet de l'inclusion du RDX dans leur composition.A cette fin, une première partie de la thèse est dédiée à la mise en place de modèles de combustion pour les ingrédients considérés: PA, mélange PA/PBHT homogénéisé, et RDX.Un mécanisme de cinétique chimique est mis au point, capable de représenter les processus chimiques caractéristiques de la combustion de l'ensemble de ces matériaux énergétique. Pour chaque ingrédient, un modèle de décomposition en phase condensée est par ailleurs formulé, pour être associé au mécanisme cinétique. Des simulations unidimensionnels sont alors réalisées en approche couplée flamme/solide, afin de valider l’ensemble sur les données expérimentales disponibles.De part leur structure hétérogène, l'étude de la combustion d'un propergol composite nécessite l'utilisation de méthodes numériques multidimensionnelles. Une seconde partie de la thèse est donc dédiée au développement et à la validation d’un code de calcul 2D, permettant la simulation de la combustion d’une particule oxydante entourée d'une couche de liant, en configuration axisymmétrique.Dans une dernière partie, les modèles de combustion mis au point sont utilisés conjointement avec le code de calcul développé afin d’étudier l’effet de l’inclusion du RDX dans un propergol PA/PBHT classique. Pour la première fois, la structure de la flamme produite par un propergol PA/PBHT/RDX est obtenue et caractérisée. Une étude est menée sur l'effet de la pression et de la taille des grains de RDX sur la régression du propergol, mettante en évidence l’existence de différents régimes de combustion. Des recommandations sont faites afin d'optimiser les performances de ce type de composition
Used in civil and military rocket engines, composite propellants are characterized by a heterogeneous structure at the microscopic level. They consist mainly of oxidizer particles embedded in a polymer matrix known as the binder. The binder maintains the structural integrity of the propellant, and produces via its pyrolysis gases whose combustion is responsible for most of the heat release within the flame. The combustion products of the oxdizer particles oxidize the fuel generated by the binder.Ammonium perchlorate (AP) is a widely used oxidizing agent in composite propellants, mainly in association with a polymer binder such as hydroxytelechelic polybutadiene (HTPB). Next-generation propellants could include nitramines in their composition, such as hexogen (RDX), as a partial replacement for AP for certain specific purposes. In particular, reducing the amount of AP contained in the propellant can limit the formation of a visible trail at the engine exhaust, reducing the vehicle's signature.In this thesis, we propose to revisit the studies carried out on the combustion of conventional AP/HTPB propellants, and to characterize the effect of RDX inclusion in their composition.To this end, the first part of the thesis is dedicated to the development of combustion models for the ingredients under consideration: AP, homogenized AP/HTPB blend, and RDX.A chemical kinetics mechanism is assembled, capable of representing the chemical processes characteristic of the combustion of all these energetic materials. For each ingredient, a condensed-phase decomposition model is also formulated, to be associated with the kinetic mechanism. One-dimensional simulations are then carried out using a coupled flame/solid approach, in order to validate the whole on available experimental data.Due to their heterogeneous structure, the study of composite propellant combustion requires the use of multidimensional numerical methods. A second part of the thesis is therefore dedicated to the development and validation of a 2D calculation code, enabling the simulation of the combustion of an oxidizer particle surrounded by a layer of binder, in an axisymmetric configuration.In a final section, the combustion models and the computational code are used in conjunction to study the effect of RDX inclusion in a conventional AP/HTPB propellant. For the first time, the flame structure produced by such AP/HTPB/RDX propellant is obtained and characterized. The effect of pressure and RDX particle size on propellant regression is investigated, demonstrating the existence of different combustion regimes. Recommendations are made for optimizing the performance of this type of composition