Abstract
A crack in a solid propellant increases the area of burning surface, which leads to excessive burning that causes motor failure. Therefore, it is necessary to evaluate fracture toughness of solid propellants. However, it is very difficult to measure fracture toughness of solid propellants because of the nonlinear mechanical behavior. In this study, evaluation of fracture toughness on a solid propellant was carried out under the assumption that the solid propellant is a linear viscoelastic material. Actual displacements from fracture toughness tests using CCT specimens were converted into pseudo-elastic displacements by using stress relaxation characteristics and fracture toughness was evaluated using ASTM E399 standard. Also, effects of test temperature and speed on the fracture toughness were considered.
고체추진제 내부의 균열은 연소면적을 증가시키기 때문에 과연소를 발생시키며 로켓의 기능을 상실하거나 파손되는 문제로 이어질 수 있다. 따라서 고체추진제의 설계에서 균열진전에 대한 저항력인 파괴인성의 평가가 요구된다. 하지만 고체추진제의 특성상 복잡하고 심한 비선형 거동을 나타내기 때문에 파괴인성을 측정하는 데에는 많은 어려움이 있다. 본 연구에서는 고체추진제를 선형점탄성 재료로 가정하여 파괴인성을 평가하였다. CCT(Center-cracked Tension) 시험편을 이용한 파괴인성시험을 수행하였으며 점탄성재료에서 나타나는 응력완화현상을 이용한 가상탄성변위를 계산하여 ASTM E399 규격을 통해 파괴인성을 평가하였다. 또한 파괴인성에 대한 시험온도, 시험 속도의 영향에 대한 결과를 고찰하였다.
