The invention discloses a method for constructing viscoelastic Poisson's ratio strain rate principal curve of solid propellant, which includes designing unidirectional constant-speed tensile test scheme, collecting surface information, calculating viscoelastic Poisson's ratio of solid propellant, drawing isothermal curve family, calculating translation, outputting viscoelastic Poisson's ratio strain rate principal curve data points of solid propellant, and fitting viscoelastic Poisson's ratio strain rate data points of solid propellant. Sex Poisson's ratio strain rate principal curve and other eight steps. Compared with the prior art, the method for constructing the principal curve of viscoelastic Poisson's ratio strain rate of solid propellant provided by the invention realizes the non-contact measurement of viscoelastic Poisson's ratio of solid propellant at different target temperature points and different target tension rates, avoids the influence of additional stiffness in the measurement process on the measurement results of Poisson's ratio, and has small error and high accuracy.
【技术实现步骤摘要】
一种固体推进剂粘弹性泊松比-应变率主曲线构造方法
本专利技术涉及固体发动机
,尤其是一种固体推进剂粘弹性泊松比应变率主曲线构造方法。
技术介绍
固体推进剂是典型的粘弹性材料,其粘弹性泊松比是固体发动机结构完整性分析的重要输入参数。在分析固体发动机药柱结构完整性时,只有在已知了推进剂泊松比的前提下才能正确计算药柱处于某种状态时其内部各处产生的应力和应变,进而再根据破坏判据评估在相应状态下是否发生破坏。由于推进剂的粘弹特性,其泊松比实际上是一个与时间、温度、加载速率密切相关的粘弹性材料参数。目前针对固体推进剂粘弹性泊松比的测量方法主要可以分为接触式测量和非接触式测量。由于推进剂模量低、易变形,接触式测量方法会给推进剂的被测区域带来附加刚度,从而导致较大的测量误差。现有的非接触式测量方法主要有应变电测法和引伸计法。应变电测法是使用应变片来测量试样表面被测区域的纵向应变和横向应变并通过二者之比计算泊松比。这种方法适用于金属材料的泊松比测量,由于粘弹性材料模量较低,如果将应变片粘贴在粘弹性材料上测量其变形会因应变片给材料带来局部附加刚度而引起不必要的局部变形,导致较大的测量误差。引伸计测量法则是利用引伸计测量试样两点之间的变形获取被测区域的纵向应变和横向应变,然后根据二者之比计算泊松比。该方法虽然原理简单且易实现,但是在将引伸计固定在推进剂试样上的时候,引伸计的夹持力和自身重力会增加推进剂被测区域的附加刚度,引起附加变形,给测量引入了不必要的误差。
技术实现思路
本专利技术提供一种固体推进剂粘弹性泊松比应变率主曲线构造方法,用于克服现有技术中存在测量过程中的附加刚 ...
【技术保护点】
1.一种固体推进剂粘弹性泊松比应变率主曲线构造方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)设计对固体推进试样在不同目标温度点、不同目标拉伸速率下进行单向定速拉伸试验方案,以获得不同目标温度点和不同目标拉伸速率下单向定速拉伸试验过程中固体推进剂的表面信息;(2)根据步骤(1)设计的试验方案进行不同目标温度点和不同目标拉伸速率下单向定速拉伸试验过程中固体推进剂表面信息的采集;(3)对步骤(2)采集到的固体推进剂试样表面信息进行处理,计算出不同目标温度点及其对应的每种目标拉伸速率下的固体推进剂粘弹性泊松比;(4)利用折合变量的处理方法将拉伸速率转化为lgR,R表示应变率的数值,绘制固体推进剂粘弹性泊松比随lgR变化的等温曲线族;(5)在步骤(4)获得的等温曲线族中选定一条温度曲线的温度作为绘制泊松比应变率主曲线的参考温度点,之后求解等温曲线族中其他各条温度曲线平移到所述参考温度应变率主曲线的平移量lgαT,αT表示温度转换因子;(6)计算折合应变率
【技术特征摘要】
1.一种固体推进剂粘弹性泊松比应变率主曲线构造方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)设计对固体推进试样在不同目标温度点、不同目标拉伸速率下进行单向定速拉伸试验方案,以获得不同目标温度点和不同目标拉伸速率下单向定速拉伸试验过程中固体推进剂的表面信息;(2)根据步骤(1)设计的试验方案进行不同目标温度点和不同目标拉伸速率下单向定速拉伸试验过程中固体推进剂表面信息的采集;(3)对步骤(2)采集到的固体推进剂试样表面信息进行处理,计算出不同目标温度点及其对应的每种目标拉伸速率下的固体推进剂粘弹性泊松比;(4)利用折合变量的处理方法将拉伸速率转化为lgR,R表示应变率的数值,绘制固体推进剂粘弹性泊松比随lgR变化的等温曲线族;(5)在步骤(4)获得的等温曲线族中选定一条温度曲线的温度作为绘制泊松比应变率主曲线的参考温度点,之后求解等温曲线族中其他各条温度曲线平移到所述参考温度应变率主曲线的平移量lgαT,αT表示温度转换因子;(6)计算折合应变率输出固体推进剂粘弹性泊松比应变率主曲线数据点,R表示应变率的数值,αT表示温度转换因子;(7)将步骤(6)得到的固体推进剂粘弹性泊松比应变率主曲线数据点拟合成步骤(5)所选参考温度下的固体推进剂粘弹性泊松比应变率主曲线。2.如权利要求1所述的一种固体推进剂粘弹性泊松比应变率主曲线构造方法,其特征在于,所述步骤(1)中,所述试验方案为:选定60℃、40℃、25℃、-20℃、-30℃5个目标温度点,每个所述目标温度点对应2mm/min、100mm/min、200mm/min、500mm/min4种目标拉伸速率,共进行20组试验,其中每组试验设置3个平行固体推进剂试样。3.如权利要求1所述的一种固体推进剂粘弹性泊松比应变率主曲线构造方法,其特征在于,所述步骤(2)中,所述表面信息采集的具体步骤包括:S21:将标记好的固体推进剂试样安装到测量系统试验机的固体推进剂拉伸专用夹具内,关闭所述试验机上高低温试验箱的门,恒温至少1h,以保证固体推进剂试样温度稳定在目标温度点;S22:安放相机并调整好相机的位置,打开用来排除环境光影响的蓝色环形光源,使所述相机通过高低温试验箱的玻璃窗口能够采集到清晰的固体推进剂试样图像信息,设置相机连续采集控制参数帧率和时长;S23:根据所述步骤(1)设计的试验方案,在试验机上编辑相应的试验程序;S24:试验机以0.1mm/min的速度给固体推进剂试样施加预紧,然后分别以目标拉伸速率将固体推进剂试样拉伸至断裂,相机自动采集该过程中固体推进剂试样的系列图像信息。4.如权利要求3所述的一种固体推进剂粘弹性泊松比应变率主曲线构造方法,其特征在于,所述帧率和时长,具体为:对于2mm/min的目标拉伸速率,采集帧率设置为0.2FPS,采集时间为1500s;对于100mm/min的目标拉伸速率,采集帧率设置为10FPS,采集时间为30s;对于200mm/min的目标拉伸速率,采集帧率设置为20FPS,采集时间为15s;对于500mm/min的目标拉伸速率,采集帧率设置为50FPS,采集时间为6s。5.如权利要求1所述的一种固体推进剂粘弹性泊松比应变率主曲线构造方法...
【专利技术属性】
技术研发人员:申志彬,吕轩,郭宇,崔辉如,李奕飞,
申请(专利权)人:中国人民解放军国防科技大学,
类型:发明
国别省市:湖南,43
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