韩 波，鞠玉涛，许进升，周长省

（南京理工大学 机械工程学院，南京210094）

固体火箭发动机装药在生产、运输和使用过程中会承受到各种复杂载荷的作用，在这些载荷作用下装药表面可能会产生微裂纹，裂纹的萌生和发展会影响发动机内弹道性能和发动机的使用安全性，因此建立推进剂裂纹扩展过程的数值仿真方法十分重要.目前国内针对推进剂断裂过程的数值仿真尚不能准确模拟裂纹扩展过程中的应力分布、裂纹走向和裂纹终止问题.目前模拟材料裂纹扩展过程有虚拟裂纹闭合技术（VCCT）、扩展有限元法（XFEM）和粘聚区模型（CZM）等多种方法.VCCT需要事先设定材料的裂纹扩展路径，后两者可以模拟裂纹走向未知情况下的裂纹扩展问题.CZM是一种基于能量平衡和材料损伤的裂纹扩展模型，裂纹在扩展过程中裂尖材料产生损伤，其力学性能下降，当裂纹消耗能量等于裂纹扩展能时，裂尖材料失效扩展.裂尖材料的损伤避免了裂尖应力的奇异性.国外自20世纪90年代开始在粘聚区模型方面开展了大量的研究工作，国内相关学者近几年也开始展开相应的研究工作[1，2].本文使用粘聚区模型建立复合固体推进剂裂纹开裂过程的物理和数学模型，并结合ABAQUS用户自定义单元开发技术实现对复合固体推进剂裂纹扩展过程的数值仿真，以期为推进剂装药结构完整性及安全性分析提供理论支持.

1 物理数学模型

1.1 粘聚区本构模型

粘聚区模型的提……