Caracterização do comportamento mecanico do propelente solido composito como material estrutural

Autor: Morais, Ana Marlene Freitas de
Přispěvatelé: Bittencourt, Edison, 1941, Mei, Lúcia Helena Innocentini, Oliveira, Wagner dos Santos, Hage Junior, Elias, Lourenço, Vera Lucia, Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Quimica, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
DOI: 10.47749/t/unicamp.2000.199291
Popis: Orientador: Edison Bittencourt Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica Resumo: O propelente sólido compósito é um material que além de ser a fonte de energia propulsiva de um motor foguete, é seu componente estrutural básico. Sua integridade estrutural deve ser mantida durante a fabricação, estocagem, ignição e vôo. Essas fases podem durar desde milisegundos.a anos e submetem o propelente a várias condições de tensão ou deformação que se excedidas de sua capacidade podem iniciar uma trinca ou fratura e levar à um aumento da superfície de queima do propelente e conseqüentemente à explosão do motor foguete. O propelente é uma mistura altamente carregada de um oxidante sólido numa matriz polimérica. O teor de sólidos pode ser de até 88% em peso e deve apresentar excelente nível de adesão à matriz, conferindo as propriedades mecânicas que assegurem a integridade do propelente, que apresenta uma resposta viscoelástica não linear às tensões impostas. A caracterização do comportamento mecânico do propelente foi realizada através de ensaio de resistência à tração uniaxial até à ruptura, análise dinâmico-mecânica e relaxação de tensão. Utilizando o conceito de que tempo e temperatura são equivalentes e a equação WLF (Willians, Landel e Ferry), realizou-se ensaios à várias temperaturas elaborando-se as curvas mestre do propelente que o caracterizam para qualquer situação. Complementando sua caracterização foi construído o envelope de falha do propelente. Essa tese contribui na apresentação dos métodos de caracterização através das curvas mestre obtidas para o módulo. A forma de comparação entre o módulo obtido por relaxação de tensão e o módulo obtido por tração é útil para se obter dados de uma das técnicas através da outra quando conveniente, ou para expandir os resultados aos domínios de tempo que um dos métodos não alcance. É uma caracterização pioneira do propelente sólido compósito utilizado no Veículo lançador de Satélites. (VLS), que fornece dados essenciais para se avaliar o comportamento mecânico do propelente desde a. ignição até a Blocagem permitida o projeto de um motor foguete que opere seguramente sem falhas catastróficas Abstract: Composite solid propellant is the unique material that is the source of propulsive energy and basic structural component. The structural integrity of a rocket motor must be kept during manufacturing, storage, ignition and flight. These steps .can last from mille seconds (ignition). to several years (storage) and the propellant grain is subject to several types of stress and strain that, if. greater than its capacity, may lead to a flaw or fracture, that increases the burning Burface of the propellant and causes. an. explosion. of the rocket motor. The propellant is -a mixture of a high content of solids suspended in a polymeric matrix. The solids' s content in weight can reach up to. 88% and should have a god level. of adhesion to the polymeric binder, promoting mechanical properties that would confer the structural i-integrity of the propellant. The response of the propellant to the imposed loads are nonlinear viscoelastic. The characterization of the propellant's mechanical behaviour was done with. uniaxi-al tensile test until rupture, dynamic mechanical analysis and stress relaxation's experiments. With the WLF equation and the superposition of time-temperature's concept, the results at several temperatures could. be superposed in a master curve that characterizes the propellant at any situation. The failure envelop_ is presented. toa, as a form of complementary characterization. The most important contribution of this thesis is the presentation of methods of characterization by using the module' B .master. curves. . Correlation. of the Young' s . modulus with the relaxation's modulus was made and can be useful to obtain. the results of one from the other -ar to extend the results to periods of time not covered by one of the methods. The results are. the first characterization. of a VLS' s composite solid propellant, and provides essential data to calculate the mechanical behaviour of the propellant from igniticm to storage, and them a project of a rocket motor that operates. safely, without catastrophic failures feasible Doutorado Ciência e Tecnologia de Materiais Doutor em Engenharia Química
Databáze: OpenAIRE
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