專利名稱：固體推進(jìn)劑單向拉伸抗拉強(qiáng)度主曲線的快速檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航天用然料性能快速定量評(píng)價(jià)方法，它利用固體推進(jìn)劑動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量主曲線計(jì)算單向拉伸抗拉強(qiáng)度主曲線，特別是一種固體推進(jìn)劑單向拉伸抗拉強(qiáng)度主曲線的快速檢測方法。
背景技術(shù)：
在航天發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，為了對(duì)固體推進(jìn)劑進(jìn)行藥柱結(jié)構(gòu)完整性分析，需要獲取固體推進(jìn)劑的應(yīng)力松弛模量主曲線、單向拉伸抗拉強(qiáng)度主曲線等靜態(tài)力學(xué)參數(shù)，通常所采用的方法是靜態(tài)力學(xué)分析法，利用大型材料試驗(yàn)機(jī)來實(shí)現(xiàn)，這一檢測過程存在有耗費(fèi)時(shí)間、消耗樣本和試驗(yàn)成本高的缺陷。而采用動(dòng)態(tài)力學(xué)分析法進(jìn)行測試，具有檢測過程短、消耗樣本少、試驗(yàn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。就固體推進(jìn)劑而言，對(duì)于動(dòng)態(tài)力學(xué)與靜態(tài)力學(xué)之間的關(guān)系、利用動(dòng)態(tài)復(fù)模量求靜態(tài)力學(xué)參數(shù)中的應(yīng)力松弛模量的近似轉(zhuǎn)換公式等一類問題，人們還在探索之中。中國“固體火箭技術(shù)”期刊2006年第三期報(bào)道了文獻(xiàn)“固體推進(jìn)劑貯存壽命非破壞性評(píng)估方法一動(dòng)態(tài)力學(xué)性能主曲線監(jiān)測法”，該文獻(xiàn)分析了固體推進(jìn)劑動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量主曲線與應(yīng)力松弛模量主曲線和單向拉伸抗拉強(qiáng)度主曲線的對(duì)應(yīng)關(guān)系，提出了動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量主曲線與應(yīng)力松弛模量存在一常數(shù)差關(guān)系。中國“兵工學(xué)報(bào)”期刊1995年第三期報(bào)道了文獻(xiàn)“應(yīng)力松弛模量與動(dòng)態(tài)復(fù)模量轉(zhuǎn)換計(jì)算的工程方法”，該文獻(xiàn)提出了動(dòng)態(tài)復(fù)模量主曲線與應(yīng)力松弛模量主曲線應(yīng)當(dāng)相差關(guān)于加載時(shí)間的函數(shù)項(xiàng)，而不是常數(shù)項(xiàng)。中國“推進(jìn)技術(shù)”期刊2010年第五期報(bào)道了文獻(xiàn)“固體推進(jìn)劑動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量主曲線計(jì)算應(yīng)力松弛模量研究”，該文獻(xiàn)分析了利用一維線性粘彈性理論中的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量與應(yīng)力松弛模量的關(guān)系，導(dǎo)出了利用固體推進(jìn)劑動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量主曲線計(jì)算和修正應(yīng)力松弛模量主曲線的數(shù)值方法。以上文獻(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量主曲線與應(yīng)力松弛模量主曲線之間的關(guān)系進(jìn)行了探索，但是都沒有涉及到利用動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量主曲線估算靜態(tài)力學(xué)參數(shù)即單向拉伸抗拉強(qiáng)度主曲線的具體方法。單向拉伸抗拉強(qiáng)度主曲線是一個(gè)重要數(shù)據(jù)，它能夠判斷發(fā)動(dòng)機(jī)在給定載荷作用下，是否能夠滿足固體推進(jìn)劑的結(jié)構(gòu)完整性要求。因此，針對(duì)目前廣泛應(yīng)用的固體推進(jìn)劑，有必要開發(fā)出一種實(shí)用的通過動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量主曲線計(jì)算單向拉伸抗拉強(qiáng)度主曲線的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供固體推進(jìn)劑單向拉伸抗拉強(qiáng)度主曲線的快速檢測方法。它利用固體推進(jìn)劑動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量主曲線計(jì)算單向拉伸抗拉強(qiáng)度主曲線，能夠有效地分析固體推進(jìn)劑動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量主曲線與單向拉伸抗拉強(qiáng)度主曲線的數(shù)值關(guān)系，通過對(duì)固體推進(jìn)劑動(dòng)態(tài)力學(xué)參數(shù)的檢測得出其靜態(tài)力學(xué)參數(shù)，即通過對(duì)固體推進(jìn)動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量主曲線的檢測得出單向拉伸抗拉強(qiáng)度主曲線。本發(fā)明的技術(shù)方案是:設(shè)計(jì)一種固體推進(jìn)劑單向拉伸抗拉強(qiáng)度主曲線的快速檢測方法，它利用固體推進(jìn)劑動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量主曲線計(jì)算單向拉伸抗拉強(qiáng)度主曲線，包括以下八個(gè)步驟:步驟一，分析動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量與設(shè)定動(dòng)態(tài)頻率的關(guān)系:利用動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀，測量固體推進(jìn)劑樣品的一系列設(shè)定溫度、設(shè)定動(dòng)態(tài)頻率下的儲(chǔ)能模量E丨(ω)，根據(jù)時(shí)-溫等效原理，疊加得到參考溫度Ts下的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量主曲線，獲得E ' (ω) - ω關(guān)系曲線；步驟二，計(jì)算應(yīng)力松弛模量與設(shè)定溫度的關(guān)系:利用材料試驗(yàn)機(jī)，按中國航天工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QJ 2487-1993“復(fù)合固體推進(jìn)劑單向拉伸應(yīng)力松弛模量及其主曲線測定方法”的要求，對(duì)固體推進(jìn)劑樣品的應(yīng)力松弛模量主曲線進(jìn)行檢測，獲得E(t) - t關(guān)系曲線；步驟三，繪制動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量主曲線和應(yīng)力松弛模量主曲線的差值圖:根據(jù)公
式
權(quán)利要求
1.一種固體推進(jìn)劑單向拉伸抗拉強(qiáng)度主曲線的快速檢測方法，它利用固體推進(jìn)劑動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量主曲線計(jì)算單向拉伸抗拉強(qiáng)度主曲線，其特征在于，包括以下八個(gè)步驟: 步驟一，分析動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量與設(shè)定動(dòng)態(tài)頻率的關(guān)系:利用動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀，測量固體推進(jìn)劑樣品的一系列設(shè)定溫度、設(shè)定動(dòng)態(tài)頻率下的儲(chǔ)能模量E丨(ω)，根據(jù)時(shí)-溫等效原理，疊加得到參考溫度Ts下的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量主曲線，獲得E ' (ω) - ω關(guān)系曲線； 步驟二，計(jì)算應(yīng)力松弛模量與設(shè)定溫度的關(guān)系:利用材料試驗(yàn)機(jī)，按中國航天工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QJ 2487-1993 “復(fù)合固體推進(jìn)劑單向拉伸應(yīng)力松弛模量及其主曲線測定方法”的要求，對(duì)固體推進(jìn)劑樣品的應(yīng)力松弛模量主曲線進(jìn)行檢測，獲得E(t) - t關(guān)系曲線； 步驟三，繪制動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量主曲線和應(yīng)力松弛模量主曲線的差值圖:根據(jù)公式 =—，可以得知時(shí)間t和動(dòng)態(tài)頻率ω的關(guān)系，將動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量主曲線和應(yīng)力松弛 πω模量主曲線繪制于同一 坐標(biāo)系中，得出兩條曲線的差值隨t變化，即求出公式IgE ’(ω) -1gE (t) =a+bX Clgt 中的 a, b, c 值； 步驟四，檢測單向拉伸抗拉強(qiáng)度σ 1:在設(shè)定溫度和設(shè)定拉伸速度下，檢測出固體推進(jìn)劑樣品的單向拉伸抗拉強(qiáng)度σ 1值，設(shè)定參考溫度可以選取T1 = 20+273=293Κ，設(shè)定拉伸速度可以選取V=100mm/min ； 步驟五，獲取動(dòng)態(tài)頻率ω值:假設(shè)固體推進(jìn)劑樣品動(dòng)態(tài)頻率ω與相應(yīng)溫度下的固體推進(jìn)劑樣品單向拉伸時(shí)的應(yīng)變速率R相等，根據(jù)公式 = R = |，其中I為固體推進(jìn)劑樣品長度，得出步驟四中設(shè)定拉伸速度V=100mm/min時(shí)對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)頻率ω值； 步驟六，獲取動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量值:根據(jù)E ' (ω) - ω關(guān)系曲線，利用步驟五中的動(dòng)態(tài)頻率ω值，求出設(shè)定溫度和設(shè)定拉伸速度下的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量，設(shè)定溫度可以從_50°C 70°C中選取一個(gè)，設(shè)定拉伸速度可從0.5 500mm/min中選取一個(gè)。02:根據(jù)公式 ,—’1/2=^.，將儲(chǔ)能IlUJ °211模量E ’ (ω)、時(shí)間t、動(dòng)態(tài)頻率ω和a，b，c值分別代入公式，得出步驟六中選取的設(shè)定溫度和設(shè)定拉伸速度下的單向拉伸抗拉強(qiáng)度值σ 2 ； 步驟八，繪制單向拉伸抗拉強(qiáng)度主曲線圖:重復(fù)以上步驟五、步驟六、步驟七，得出一系列設(shè)定溫度和設(shè)定拉伸速度下的單向拉伸抗拉強(qiáng)度值，以單向拉伸抗拉強(qiáng)度值作縱坐標(biāo)，動(dòng)態(tài)頻率ω作橫坐標(biāo)，作出單向拉伸抗拉強(qiáng)度主曲線圖。
全文摘要
本發(fā)明涉及航天然料性能快速定量評(píng)價(jià)方法，是一種固體推進(jìn)劑單向拉伸抗拉強(qiáng)度主曲線的快速檢測方法。它有八個(gè)步驟分析動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量與設(shè)定頻率的關(guān)系，計(jì)算應(yīng)力松弛模量與設(shè)定溫度的關(guān)系，繪制動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量主曲線和應(yīng)力松弛模量主曲線的差值圖，檢測單向拉伸抗拉強(qiáng)度，獲取動(dòng)態(tài)頻率值，獲取動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量值，獲取單向拉伸抗拉強(qiáng)度值，繪制單向拉伸抗拉強(qiáng)度主曲線圖。通過測定固體推進(jìn)劑動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量主曲線和應(yīng)力松弛模量主曲線，根據(jù)相應(yīng)公式，得到在任意溫度和任意拉速下的動(dòng)態(tài)抗拉強(qiáng)度值和單向拉伸抗拉強(qiáng)度主曲線。它廣泛適用于固體推進(jìn)劑然料性能的快速檢測，并且具有檢測過程短、消耗樣本少、試驗(yàn)成本低和數(shù)據(jù)重復(fù)性好的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N3/08GK103217335SQ201210386330
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者王小英, 尹欣梅, 汪越, 代志龍, 宋會(huì)彬, 潘新洲, 王彥 申請(qǐng)人:湖北航天化學(xué)技術(shù)研究所