本发明专利技术的用于核电新燃料运输容器聚氨酯泡沫填充材料使用寿命预测的快速试验方法，包括步骤1、截取聚氨酯泡沫试样，对试样进行垂直随机振动试验，并进行数据采集；步骤2、将步骤1采集到的数据进行快速傅里叶变换，并绘制散点图；步骤3、对步骤2得到的散点图进行线性拟合，若未达到一定的拟合优度，则重复步骤1、步骤2；步骤4、基于隔振理论，定义聚氨酯泡沫材料的寿命终点；步骤5、基于步骤3得到的拟合直线，计算出达到步骤4得到的寿命终点需要的振动时间，根据转换关系得到材料的使用寿命；本发明专利技术创造性地根据共振频率的变化预测材料的使用寿命，可以快速地给出寿命预测结论；可用于聚氨酯泡沫填充材料在实际服役工况的可靠性评估。沫填充材料在实际服役工况的可靠性评估。沫填充材料在实际服役工况的可靠性评估。
【技术实现步骤摘要】
一种用于核电新燃料运输容器硬质聚氨酯泡沫填充材料使用寿命预测的快速试验方法
[0001]本专利技术涉及核电设备材料检测
，具体涉及一种用于核电新燃料运输容器硬质聚氨酯泡沫填充材料使用寿命预测的快速试验方法，尤其涉及一种用于核电新燃料运输容器硬质聚氨酯泡沫填充材料在公路运输工况下使用寿命预测的快速试验方法。
技术介绍
[0002]核电作为清洁能源，是绿色发展的必然选择，核电安全已成为当前国内外研究的焦点，其中核燃料是核电站正常运行的关键，每年都需要定期更换核燃料，其整个生命周期包括开采、研磨、转化、浓缩、制造、运输、装载、使用、卸载、临时储存、乏燃料后处理和最终处置。
[0003]相比于其他在固定地点进行且有标准程序的过程，核燃料在运输过程中面临着复杂的道路情况，并且有可能发生碰撞、倾倒等事故；因此，在核燃料运输容器中必须使用具有良好性能的硬质聚氨酯泡沫作为填充材料，以起到隔振、缓冲、阻燃、隔热等作用；
[0004]目前我国核电新燃料运输容器中使用的硬质聚氨酯泡沫产品的设计寿命为30年，且每年都要经历长距离运输，这对其性能稳定性提出了较高要求；为了避免核燃料在运输过程中发生泄漏，必须对硬质聚氨酯泡沫的寿命进行全面和准确的预测，以确保其安全性和可靠性。
[0005]硬质聚氨酯泡沫作为高分子材料，容易受到各种环境因素的影响，如温度、氧气、水分、机械载荷等，从而导致性能的退化；因此，需要根据实际的工况进行合理的试验设计，来预测硬质聚氨酯泡沫的使用寿命；
[0006]现有技术有传统的疲劳寿命预测，采用S
‑
N曲线方法对硬质聚氨酯泡沫的寿命进行预测，但是现有技术的该方法，需要进行大量的前期试验，预测寿命所花费的时间长；并且无法在运输工况下进行使用寿命的快速预测；
[0007]现有技术还基于热分析、长期热老化和紫外线老化试验对硬质聚氨酯泡沫寿命进行预测，基于热分析的寿命预测，对于数据的微小变化很敏感，可复现性差；基于长期热老化和紫外线老化试验的寿命预测，试验耗时较长、试验费用高；并且现有技术的试验无法考虑到机械载荷的影响，尤其是运输中的随机振动，无法准确预测运输工况下的寿命；这对于核燃料运输的安全性是不利的。
[0008]因此，本领域技术人员致力于开发一种用于核电新燃料运输容器硬质聚氨酯泡沫填充材料使用寿命预测的快速试验方法，旨在解决现有技术中存在的缺陷问题。
技术实现思路
[0009]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中，传统的疲劳寿命预测，采用S
‑
N曲线方法对硬质聚氨酯泡沫的寿命进行预测，需要进行大量的前期试验，预测寿命所花费的时间长，无法在运输工况下进行使用寿命的快速预测；基于热分析
的寿命预测，对于数据的微小变化很敏感，可复现性差；基于长期热老化和紫外线老化试验的寿命预测，试验耗时较长、试验费用高；并且现有技术的试验无法考虑到机械载荷的影响，尤其是运输中的随机振动，无法方便快速地给出运输工况下寿命预测的初步结论。
[0010]为实现上述目的，本专利技术一种用于核电新燃料运输容器硬质聚氨酯泡沫填充材料使用寿命预测的快速试验方法，包括如下步骤：
[0011]步骤1、截取硬质聚氨酯泡沫试样，对试样进行垂直随机振动试验，并进行数据采集；
[0012]步骤2、将步骤1采集到的数据进行快速傅里叶变换，并绘制散点图；
[0013]步骤3、对步骤2得到的散点图进行线性拟合，若未达到一定的拟合优度，则重复步骤1、步骤2；
[0014]步骤4、基于隔振理论，定义硬质聚氨酯泡沫材料的寿命终点；
[0015]步骤5、基于步骤3得到的拟合直线，计算出达到步骤4得到的寿命终点需要的振动时间，根据转换关系得到材料的使用寿命；
[0016]所述步骤1截取的硬质聚氨酯泡沫试样为长方体；
[0017]所述步骤1的垂直随机振动试验的试验氛围为空气，试验温度为室温；
[0018]所述步骤1的随机振动试验的持续时间为24小时，PSD曲线采用通用运输随机振动PSD曲线；
[0019]所述步骤1中，在随机振动试验的振动过程中，需要间隔恒定的时间进行数据采样，每次采样的持续时间也需一致；
[0020]所述步骤1采集的数据为加速度的时域信号；
[0021]步骤2、将步骤1采集到的数据进行快速傅里叶变换，并绘制共振频率与对应振动时间的散点图；
[0022]所述步骤2利用快速傅里叶变换，将步骤1采集到的加速度的时域信号变换为加速度的频域信号；
[0023]所述步骤2将记录材料达到最大加速度振幅时的频率作为对应采样时间点的共振频率，并绘制共振频率与对应振动时间的散点图；
[0024]步骤3、对步骤2得到的散点图进行线性拟合，若未达到一定的拟合优度，则重复步骤1、步骤2；
[0025]所述步骤3，是对步骤2绘制得到的散点图中的数据点进行线性拟合，所述步骤3所规定的拟合优度为0.8；
[0026]所述步骤3中得到的拟合直线，拟合直线的横坐标为振动时间，纵坐标为频率；
[0027]所述步骤3中，若进行线性拟合后，拟合优度未达到0.8，则需要重复执行步骤1和步骤2，直到拟合优度可以达到0.8；
[0028]步骤4、基于隔振理论，定义硬质聚氨酯泡沫材料的寿命终点；
[0029]所述步骤4是基于隔振理论的经典公式：
[0030][0031]上述公式中η是振动传递系数，当η小于1时表明材料起到了隔振的效果；β是阻尼
比，λ是外界激励频率和材料共振频率的比值；
[0032]所述步骤4中，由上式可见，当外界激励频率是材料的共振频率的倍以上时，材料可以发挥隔振作用；反之，当材料的共振频率的倍已经大于路面的截止频率时，材料就失去了隔振功能；
[0033]步骤5、基于步骤3得到的拟合直线，计算出达到步骤4得到的寿命终点需要的振动时间，根据转换关系得到材料的使用寿命；
[0034]所述步骤4定义的材料寿命终点为频率；当将步骤4定义的频率代入步骤3得到的拟合直线后，即可计算出达到步骤4得到的寿命终点需要的振动时间；
[0035]所述步骤5中，根据经验公式所述经验公式中K为试验时间估算常数，单位为km/min；t为时间，单位为min；S为距离，单位为km；
[0036]所述步骤5中，可以根据试验时间估算常数K；从而求出该振动时间所对应的实际运输距离，并结合材料在实际使用中单位时间内的运输里程，将振动时间转换为材料的使用寿命；
[0037]进一步地，所述步骤1截取的硬质聚氨酯泡沫试样的长、宽为(100
±
1)mm，高为(50
±
1)mm；
[0038]进一步地，所述步骤1中的PSD曲线是采用GB/T 4857.23
‑
2021中的通用运输随机振动PSD曲线；
[0039]进一步地，所述步骤1，在随机振动试验的振动过程中，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于核电新燃料运输容器硬质聚氨酯泡沫填充材料使用寿命预测的快速试验方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、截取硬质聚氨酯泡沫试样，对试样进行垂直随机振动试验，并进行数据采集；步骤2、将步骤1采集到的数据进行快速傅里叶变换，并绘制散点图；步骤3、对步骤2得到的散点图进行线性拟合，若未达到一定的拟合优度，则重复步骤1、步骤2；步骤4、基于隔振理论，定义硬质聚氨酯泡沫材料的寿命终点；步骤5、基于步骤3得到的拟合直线，计算出达到步骤4得到的寿命终点需要的振动时间，根据转换关系得到材料的使用寿命。2.如权利要求1所述的快速试验方法，其特征在于，所述步骤1截取的硬质聚氨酯泡沫试样为长方体；所述步骤1的垂直随机振动试验的试验氛围为空气，试验温度为室温；所述步骤1的随机振动试验的持续时间为24小时，PSD曲线采用通用运输随机振动PSD曲线；所述步骤1中，在随机振动试验的振动过程中，需要间隔恒定的时间进行数据采样，每次采样的持续时间也需一致；所述步骤1采集的数据为加速度的时域信号。3.如权利要求1所述的快速试验方法，其特征在于，所述步骤2利用快速傅里叶变换，将步骤1采集到的加速度的时域信号变换为加速度的频域信号；所述步骤2将记录材料达到最大加速度振幅时的频率作为对应采样时间点的共振频率，并绘制共振频率与对应振动时间的散点图。4.如权利要求1所述的快速试验方法，其特征在于，所述步骤3，是对步骤2绘制得到的散点图中的数据点进行线性拟合，所述步骤3所规定的拟合优度为0.8；所述步骤3中得到的拟合直线，拟合直线的横坐标为振动时间，纵坐标为频率；所述步骤3中，若进行线性拟合后，拟合优度未达到0.8，则需要重复执行步骤1和步骤2，直到拟合优度可以达到0...
【专利技术属性】
技术研发人员：龚嶷，帅明坤，程凡，杨振国，张鉴，李荣博，徐剑峰，潘捷，刘晓强，杨晓蕾，郭亮亮，郭爱华，徐雪莲，石秀强，
申请(专利权)人：上海仪器仪表自控系统检验测试所有限公司上海核工程研究设计院股份有限公司中海油常州涂料化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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