HTPB分子式是由金屬燃料鋁粉、高鋁酸銨、高分子粘合劑烯(hydroxy-terminatedpolybutadiene,HTPB分子式)等組成的非均相混和物,具有粘度低、力學性能優良、能量較高、危險等級低、燃速調節范圍寬、制工藝簡單和研制技術成熟等優點,在國內外得到廣泛的應用在微觀結構上AP和Al顆粒呈分散相分布,HTPB分子式粘合劑為連續相,固體顆粒與粘合劑的黏結狀況是影響固體推進劑力學性能的關鍵因素。當推進劑受到一定載荷作用時很容易出現“脫濕”現象,這對推進劑的力學性能、燃燒性能和儲存性能十分不利,對黏結狀況起決定作用的是粘合劑連續相與固體顆粒填料之間的界面行為。

因此研究粘合劑與固體顆粒之間的相互作用情況,從理論上揭示宏觀力學性能和微觀結構之間的關系就成為一個迫切需要研究的課題。近幾年采用量子力學和分子力學的方法模擬計算**或高分子材料的論著已較多。

廣義虎克定律是材料應力應變的最一般關系,即應力用應變的線性組合表示,組合系數Cij是6×6 彈性系數矩陣元,彈性常數Cij是表征晶體對外力的一種反應能力。原則上講,材料的所有力學性質均可從它的彈性系數矩陣導出。由于彈性應變能的存在,即使極端各向異性體也滿足Cij=Cji,即獨立的彈性常數只有21個。對于各向同性體,僅有2個獨立的彈性常數,故用兩個拉梅系數即可求出各模量和泊松比。考察HTPB分子式/Al的彈性系數矩陣結果如表1所示。由表1可見,除對角元素Cii和C12、C21共8個矩陣元外,其余各值很小,多數接近為0,可見所模擬的HTPB分子式/Al近似為正交各向異性彈性體,其中C11、C22很大,說明產生同樣的形變需承受很大的應力;而其他的系數較小,表明HTPB分子式/Al結構具有明顯的各向異性。可以采用柯西壓(C12-C44)作為判斷物質的延展性、脆性的標準,一般來講,對于延展性材料,柯西壓取正值,反之脆性材料取負值。由表1可以看出,HTPB分子式與不同鋁晶面構成的層狀模型,屬于脆性材料,隨溫度升高,大部分柯西壓有升高的趨勢,反映其隨溫度升更富延展性而脆性降低。

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