專利名稱：固體推進劑單向拉伸抗拉強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價方法，它利用固體推進劑動態(tài)儲能模量主曲線計算單向拉伸抗拉強度主曲線，特別是一種固體推進劑單向拉伸抗拉強度主曲線的快速檢測方法。
背景技術(shù)：
在航天發(fā)動機領(lǐng)域，為了對固體推進劑進行藥柱結(jié)構(gòu)完整性分析，需要獲取固體推進劑的應(yīng)力松弛模量主曲線、單向拉伸抗拉強度主曲線等靜態(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，利用大型材料試驗機來實現(xiàn)，這一檢測過程存在有耗費時間、消耗樣本和試驗成本高的缺陷。而采用動態(tài)力學(xué)分析法進行測試，具有檢測過程短、消耗樣本少、試驗成本低的優(yōu)點。就固體推進劑而言，對于動態(tài)力學(xué)與靜態(tài)力學(xué)之間的關(guān)系、利用動態(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年第三期報道了文獻“固體推進劑貯存壽命非破壞性評估方法一動態(tài)力學(xué)性能主曲線監(jiān)測法”，該文獻分析了固體推進劑動態(tài)儲能模量主曲線與應(yīng)力松弛模量主曲線和單向拉伸抗拉強度主曲線的對應(yīng)關(guān)系，提出了動態(tài)儲能模量主曲線與應(yīng)力松弛模量存在一常數(shù)差關(guān)系。中國“兵工學(xué)報”期刊1995年第三期報道了文獻“應(yīng)力松弛模量與動態(tài)復(fù)模量轉(zhuǎn)換計算的工程方法”，該文獻提出了動態(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)于加載時間的函數(shù)項，而不是常數(shù)項。中國“推進技術(shù)”期刊2010年第五期報道了文獻“固體推進劑動態(tài)儲能模量主曲線計算應(yīng)力松弛模量研究”，該文獻分析了利用一維線性粘彈性理論中的動態(tài)儲能模量與應(yīng)力松弛模量的關(guān)系，導(dǎo)出了利用固體推進劑動態(tài)儲能模量主曲線計算和修正應(yīng)力松弛模量主曲線的數(shù)值方法。以上文獻對動態(tài)儲能模量主曲線與應(yīng)力松弛模量主曲線之間的關(guān)系進行了探索，但是都沒有涉及到利用動態(tài)儲能模量主曲線估算靜態(tài)力學(xué)參數(shù)即單向拉伸抗拉強度主曲線的具體方法。單向拉伸抗拉強度主曲線是一個重要數(shù)據(jù)，它能夠判斷發(fā)動機在給定載荷作用下，是否能夠滿足固體推進劑的結(jié)構(gòu)完整性要求。因此，針對目前廣泛應(yīng)用的固體推進劑，有必要開發(fā)出一種實用的通過動態(tài)儲能模量主曲線計算單向拉伸抗拉強度主曲線的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供固體推進劑單向拉伸抗拉強度主曲線的快速檢測方法。它利用固體推進劑動態(tài)儲能模量主曲線計算單向拉伸抗拉強度主曲線，能夠有效地分析固體推進劑動態(tài)儲能模量主曲線與單向拉伸抗拉強度主曲線的數(shù)值關(guān)系，通過對固體推進劑動態(tài)力學(xué)參數(shù)的檢測得出其靜態(tài)力學(xué)參數(shù)，即通過對固體推進動態(tài)儲能模量主曲線的檢測得出單向拉伸抗拉強度主曲線。本發(fā)明的技術(shù)方案是:設(shè)計一種固體推進劑單向拉伸抗拉強度主曲線的快速檢測方法，它利用固體推進劑動態(tài)儲能模量主曲線計算單向拉伸抗拉強度主曲線，包括以下八個步驟:步驟一，分析動態(tài)儲能模量與設(shè)定動態(tài)頻率的關(guān)系:利用動態(tài)力學(xué)分析儀，測量固體推進劑樣品的一系列設(shè)定溫度、設(shè)定動態(tài)頻率下的儲能模量E丨(ω)，根據(jù)時-溫等效原理，疊加得到參考溫度Ts下的動態(tài)儲能模量主曲線，獲得E ' (ω) - ω關(guān)系曲線；步驟二，計算應(yīng)力松弛模量與設(shè)定溫度的關(guān)系:利用材料試驗機，按中國航天工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QJ 2487-1993“復(fù)合固體推進劑單向拉伸應(yīng)力松弛模量及其主曲線測定方法”的要求，對固體推進劑樣品的應(yīng)力松弛模量主曲線進行檢測，獲得E(t) - t關(guān)系曲線；步驟三，繪制動態(tài)儲能模量主曲線和應(yīng)力松弛模量主曲線的差值圖:根據(jù)公
式
權(quán)利要求
1.一種固體推進劑單向拉伸抗拉強度主曲線的快速檢測方法，它利用固體推進劑動態(tài)儲能模量主曲線計算單向拉伸抗拉強度主曲線，其特征在于，包括以下八個步驟: 步驟一，分析動態(tài)儲能模量與設(shè)定動態(tài)頻率的關(guān)系:利用動態(tài)力學(xué)分析儀，測量固體推進劑樣品的一系列設(shè)定溫度、設(shè)定動態(tài)頻率下的儲能模量E丨(ω)，根據(jù)時-溫等效原理，疊加得到參考溫度Ts下的動態(tài)儲能模量主曲線，獲得E ' (ω) - ω關(guān)系曲線； 步驟二，計算應(yīng)力松弛模量與設(shè)定溫度的關(guān)系:利用材料試驗機，按中國航天工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QJ 2487-1993 “復(fù)合固體推進劑單向拉伸應(yīng)力松弛模量及其主曲線測定方法”的要求，對固體推進劑樣品的應(yīng)力松弛模量主曲線進行檢測，獲得E(t) - t關(guān)系曲線； 步驟三，繪制動態(tài)儲能模量主曲線和應(yīng)力松弛模量主曲線的差值圖:根據(jù)公式 =—，可以得知時間t和動態(tài)頻率ω的關(guān)系，將動態(tài)儲能模量主曲線和應(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，檢測出固體推進劑樣品的單向拉伸抗拉強度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，獲取動態(tài)頻率ω值:假設(shè)固體推進劑樣品動態(tài)頻率ω與相應(yīng)溫度下的固體推進劑樣品單向拉伸時的應(yīng)變速率R相等，根據(jù)公式 = R = |，其中I為固體推進劑樣品長度，得出步驟四中設(shè)定拉伸速度V=100mm/min時對應(yīng)的動態(tài)頻率ω值； 步驟六，獲取動態(tài)儲能模量值:根據(jù)E ' (ω) - ω關(guān)系曲線，利用步驟五中的動態(tài)頻率ω值，求出設(shè)定溫度和設(shè)定拉伸速度下的動態(tài)儲能模量，設(shè)定溫度可以從_50°C 70°C中選取一個，設(shè)定拉伸速度可從0.5 500mm/min中選取一個。02:根據(jù)公式 ,—’1/2=^.，將儲能IlUJ °211模量E ’ (ω)、時間t、動態(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度值σ 2 ； 步驟八，繪制單向拉伸抗拉強度主曲線圖: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度值，以單向拉伸抗拉強度值作縱坐標(biāo)，動態(tài)頻率ω作橫坐標(biāo)，作出單向拉伸抗拉強度主曲線圖。
全文摘要
本發(fā)明涉及航天然料性能快速定量評價方法，是一種固體推進劑單向拉伸抗拉強度主曲線的快速檢測方法。它有八個步驟分析動態(tài)儲能模量與設(shè)定頻率的關(guān)系，計算應(yīng)力松弛模量與設(shè)定溫度的關(guān)系，繪制動態(tài)儲能模量主曲線和應(yīng)力松弛模量主曲線的差值圖，檢測單向拉伸抗拉強度，獲取動態(tài)頻率值，獲取動態(tài)儲能模量值，獲取單向拉伸抗拉強度值，繪制單向拉伸抗拉強度主曲線圖。通過測定固體推進劑動態(tài)儲能模量主曲線和應(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態(tài)抗拉強度值和單向拉伸抗拉強度主曲線。它廣泛適用于固體推進劑然料性能的快速檢測，并且具有檢測過程短、消耗樣本少、試驗成本低和數(shù)據(jù)重復(fù)性好的優(yōu)點。
文檔編號G01N3/08GK103217335SQ201210386330
公開日2013年7月24日 申請日期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, 宋會彬, 潘新洲, 王彥 申請人:湖北航天化學(xué)技術(shù)研究所