Analysis of Thermo Chemically Decomposing Composites for Rocket Thermal Insulators

로켓 방화벽용 열경화성 복합재의 거동해석

A theory for time-dependent, high temperature ablation of poroelastic carbon composite insulators is applied using finite element methods to determine material properties from experimental data. The theory contains important revisions to that in Lee, Salamon and Sullivan[1] by making a sharp distinction between Biots constants and permeability and setting both to analytical functions of porosity. The finite element program and material modeling has been modified to (1) more closely adhere to porous-material theory, (2) include a newly discovered analytical simplification and (3) refine the material property descriptions. Application to experimental problems and comparisons with data permit determination of Biots constants and permeability and their evolution with respect to matrix decomposition and clearly show how material parameters affect the material response, e.g., amplitude and the location of peaks with respect to temperature. In particular, the response is very sensitive to permeability and dominated by it.

다공성 카본 페놀릭 복합재의 재료상수를 실험데이터로부터 결정하기 위하여 시간의존 이론과 유한요소법을 적용하였다. 이 이론은 Biot 의 상수와 투과율 사이의 관계를 다공성의 함수로 사용하여 기존의 Lee, Salamon, Sullivan[1］의 논문을 수정하였다. 수정된 유한요소 프로그램과 재료의 모델링은 (1) 다공성 재료 이론에 더 충실하고 (2) 새롭게 발견된 해석적 단순함을 포함하고 (3) 재료의 성질을 더욱 정확하게 기술하였다. 실험 데이터에 대한 적용과 비교는 어떻게 재료의 파라미터들이 재료의 응답 즉 온도에 따르는 압력의 크기와 최대치의 위치 지배되는지 명백하게 나타낸다. 특별히 응답이 투과율에 매우 민감하게 나타났다.