姜 薇，许红卫，霍世慧

(液体火箭发动机技术重点实验室,陕西 西安 710100)

0 引言

金属膜片阀广泛应用于轨姿控发动机推进剂供应系统中，具有重要功能。为了精确控制膜片的破裂压力和部位，需要预先在膜片上加工一定几何形状的刻痕，常见的刻痕几何形式主要有单铰，双铰以及辐射等几种。通常，膜片无刻痕面直接与推进剂接触，膜片在液体或气体压力作用下向下游鼓起，预制的刻痕面受拉，刻痕(裂纹)张开。刻痕膜片受到横向压力和弯曲变形作用，属于I、II型混合模式的裂纹问题。此外，刻痕膜片材料一般选用铝、铜、钛等韧性金属，其断裂过程会伴随着大变形和大范围屈服，塑性区尺寸大于断裂过程区尺寸和结构特征尺寸(膜片剩余厚度)，属于韧性断裂研究范畴。膜片阀的开启应具有高度的可靠性，然而现有的设计方法中，无法考虑膜片受压变形后，刻痕附近复杂的应力状态及变形模式，将其简单地处理为纯剪切载荷下的破裂过程进行估算，常常不能得到准确的膜片破裂压力。实际生产中依靠大量的抽样爆破试验来保证同批次产品具有稳定合格的破裂压力。解决该问题的一个切实可行的方法是对刻痕膜片结构的韧性裂纹扩展机理进行深入研究，发展能够准确计算破裂压力、合理模拟刻痕膜片断裂过程的数值分析方法，深入研究膜片破裂压力对材料性能、剩余厚度、刻痕几何形状等因素的依赖性。

本文以某轨姿……