一种螺压双基系推进剂双轴压缩加载臂及力学测试方法技术

本发明专利技术公开了一种螺压双基系推进剂双轴压缩加载臂及力学测试方法，所述加载臂为由臂一

【技术实现步骤摘要】
一种螺压双基系推进剂双轴压缩加载臂及力学测试方法


[0001]本专利技术涉及一种螺压双基系推进剂双轴压缩加载臂及力学性能测试方法，适用于螺压双基系推进剂双轴压缩力学性能测试及表征

。

技术介绍

[0002]螺压双基系推进剂是我国固体推进剂的主要品种之一，其特点是工艺线自动化程度高
、
批量大
、
产品性能稳定性及一致性好，已广泛应用于海
、
陆
、
空和航空航天领域
。
然而在螺压推进剂装药贮存及使用过程中，由于外界载荷的多向性和复杂药柱型面的多样性，药柱处于复杂应力应变状态，可能是拉伸
、
压缩及剪切及其组合，因此当前采用单轴压缩试验作为推进剂力学性能研究和药柱燃面设计输入，难以真实反映药柱复杂应力状态
。
[0003]近年来，国内外在进行固体火箭发动机点火试车和导弹发射时，多次发生因螺压推进剂药柱结构完整性破坏而造成的发动机解体
、
爆炸等事故，造成了无法挽回的重大人员及财产损失
。
在固体火箭发动机点火建压过程中，固体推进剂药柱的受力状态复杂，会受到双轴拉伸
、
双轴压缩等多轴复杂应力作用
。
因此，为精准评估固体火箭发动机药柱的结构完整性，必须开展双轴压缩等复杂应力加载下固体推进剂的力学性能试验
。
[0004]目前大多研究主要针对浇铸复合推进剂开展了双轴压缩力学性能测试研究，但螺压双基系推进剂工艺很难实现十字形双轴压缩试样的制备，在螺压推进剂双轴压缩力学性能研究这块，始终处于空白
。
而螺压双基系推进剂是推进剂的重要品种，因此急需开展螺压双基系推进剂双轴压缩力学性能测试表征，以克服现有技术方法不足
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的缺陷或不足，本专利技术一方面提供了一种螺压双基系推进剂双轴压缩加载臂
。
[0006]为此，本专利技术所提供螺压双基系推进剂双轴压缩加载臂包括加载臂本体，所述加载臂本体包括臂一
、
臂二和臂三，且臂一
、
臂二和臂三连接成
Y
字型结构；
[0007]所述臂一用于连接加载试验机，臂二和臂三之间的夹角为
90
°
，臂一与臂二和臂一与臂三之间的夹角均为
135
°
；且臂二和臂三等长；
[0008]所述臂二和臂三均为多齿结构
。
[0009]可选的方案是，臂二和臂三相对侧面的长度方向边缘设有凸起结构
。
[0010]可选的方案是，多齿结构中齿与齿之间的间隙底部为圆弧结构
。
[0011]进一步的方案中，包括上加载臂和下加载臂；所述上加载臂采用上述加载臂的结构，所述下加载臂采用上述加载臂结构，且上加载臂和下加载臂通过各自的臂二和臂三上下对接，两者的臂二和臂三构成方形框架，该方形框架内的空间为待测样安装区域，同时，上加载臂臂二的多齿结构插入下加载臂臂二的多齿结构中，上加载臂臂三的多齿结构插入下加载臂壁三的多齿结构中
。
[0012]可选的方案是，所述待测试样为立方体结构，且立方体的其中两个相对于面为正
方形
。
[0013]可选的方案是，所述待测试样的尺寸为长
40mm
×
宽
40mm
×
厚
10mm
或长
20mm
×
宽
20mm
×
厚
10mm。
[0014]可选的方案是，所述下加载臂或上加载臂的多齿结构的各齿自由端连接
。
[0015]本专利技术同时提供了一种螺压双基系推进剂双轴压缩力学测试装置，包括力学性能试验机，所述力学性能试验机上安装有上述的加载臂
。
[0016]本专利技术另一方面提供一种螺压双基系推进剂双轴压缩力学测试方法，所述方法采用上述测试装置对待测试样进行测试；方法包括：
[0017](1)
制备测试样；
[0018](2)
将测试样置于于权利要求2或3所述的上下对接的上加载臂和下加载臂之间的待测样安装区域；将步骤组装好的上加载臂和下加载臂安装于力学加载试验机上；
[0019](3)
进行双轴压缩力学测试，力学性能试验机对上加载臂或下加载臂施加压力，施加压力的加载臂为运动加载臂，未施加压力的加载臂静止；之后采集运动加载臂的竖向位移
u
及加载力
F
，然后采用式
(1)
‑
(4)
计算测试样的真实应变
ε
true
和真实应力
σ
true
：
[0020][0021][0022]ε
true
＝
ln(1+
ε
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0023]σ
true
＝
σ
(1
‑
ε
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0024]式中：
[0025]σ
为名义应力；
[0026]ε
为名义应变；
[0027]A0为加载面的起始面积，单位为
mm2；
[0028]u
为运动加载臂的竖向位移，单位为
mm
；
[0029]l0为试样起始长度，单位为
mm。
[0030]可选的方案是，上述步骤
(3)
中在固定加载速度的前提下，对运动加载臂施加拉力，间隔时间采集运动加载臂的竖向位移
u
及加载力
F
，之后利用采用式
(1)
‑
(4)
计算各采样时间下的真实应变
ε
true
和真实应力
σ
true
；然后对多个采用时间下的真实应变
ε
true
和真实应力
σ
true
进行拟合得待测试样的应力－应变曲线
。
[0031]优选的方案是，所述取样方向与螺压双基推进剂螺旋挤压方向一致，且避开中心部位
。
[0032]本专利技术通过大量研究，突破了螺压双基系推进剂双轴压缩力学性能加载臂设计
、
推进剂试样的重复性试验等，保证了试验数据的有效性和可用性，通过设计专用加载臂，使得螺压双基系推进剂双轴压缩测试切实可行，方法步骤简单
、
使用效果好
、
试验周期短，为螺压双基系推进剂双轴压缩力学性能测试及表征
、
相对应配方研制带来了极大便利，有效解决了现有螺压双基系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种螺压双基系推进剂双轴压缩加载臂，其特征在于，所述加载臂包括加载臂本体，所述加载臂本体包括臂一
、
臂二和臂三，且臂一
、
臂二和臂三连接成
Y
字型结构；所述臂一用于连接加载试验机，臂二和臂三之间的夹角为
90
°
，臂一与臂二和臂一与臂三之间的夹角均为
135
°
；且臂二和臂三等长；所述臂二和臂三均为多齿结构
。2.
根据权利要求1所述的螺压双基系推进剂双轴压缩加载臂，其特征在于，臂二和臂三相对侧面的长度方向边缘设有凸起结构
。3.
根据权利要求1所述的螺压双基系推进剂双轴压缩加载臂，其特征在于，多齿结构中齿与齿之间的间隙底部为圆弧结构
。4.
根据权利要求1所述的螺压双基系推进剂双轴压缩加载臂，其特征在于，包括上加载臂和下加载臂；所述上加载臂采用权利要求1所述加载臂的结构，所述下加载臂采用权利要求1所述加载臂结构，且上加载臂和下加载臂通过各自的臂二和臂三上下对接，两者的臂二和臂三构成方形框架，该方形框架内的空间为待测样安装区域，同时，上加载臂臂二的多齿结构插入下加载臂臂二的多齿结构中，上加载臂臂三的多齿结构插入下加载臂壁三的多齿结构中
。5.
根据权利要求4所述的螺压双基系推进剂双轴压缩加载臂，其特征在于，所述待测试样为立方体结构，且立方体的其中两个相对于面为正方形
。6.
根据权利要求5所述的螺压双基系推进剂双轴压缩加载臂，其特征在于，所述待测试样的尺寸为长
40mm
×
宽
40mm
×
厚
10mm
或长
20mm
×
宽
20mm
×
厚
10mm。7.
根据权利要求4所述的螺压双基系推进剂双轴压缩加载臂，其特征在于，所述下加载臂或上加载臂的多齿结构的各齿自由端连接
。8.
一种螺压双基系推进剂双轴压缩力学测试装置，包括力学性能试验机，其特征在于，所述力学性能试验机上安装有权利要求4‑7任一权利要求所述的加载臂
。9.
一种螺压双基系推进剂双轴压缩力学测试方法，其特征在于，采用权利要求8所述测试装置对待测试样进行测试；方法包括：
(1)
制备测试样；

【专利技术属性】
技术研发人员：李猛，李智慧，李洋，刘萌，赵凤起，张洋，李恒，徐司雨，裴庆，姚二岗，姜菡雨，
申请(专利权)人：西安近代化学研究所，
类型：发明
国别省市：