一种螺压双基系推进剂双轴拉伸力学加载臂及测试方法技术

本发明专利技术公开了一种螺压双基系推进剂双轴拉伸力学加载臂及测试方法

【技术实现步骤摘要】
一种螺压双基系推进剂双轴拉伸力学加载臂及测试方法


[0001]本专利技术涉及一种螺压双基系推进剂双轴拉伸力学性能试验加载臂及测试方法，适用于螺压双基系推进剂双轴拉伸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
。
然而在螺压双基系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
、
剪切及其组合，因此当前采用单轴拉伸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
。
例如，在点火冲击载荷下，螺压双基系推进剂药柱的内孔表面通常是安全系数较低的部位，点火冲击时推进剂药柱内孔表面的受力状态近似为双轴受拉状态
。
因此，为有效分析螺压推进剂材料的断裂模式和机理，必须对双轴应力状态下推进剂的断裂行为和力学性能进行研究
。
[0003]目前大多研究主要针对浇铸复合推进剂开展了双轴拉伸力学性能测试研究，但螺压双基系推进剂工艺很难实现十字形双轴拉伸试样的制备，在螺压推进剂双轴拉伸力学性能研究这块，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拉伸力学性能测试表征，以克服现有技术方法不足
。

技术实现思路

[0004]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拉伸力学加载臂
。
[0005]为此，本专利技术所提供的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；
[0006]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，同时臂二远离臂一端部的端面为平面，且该平面端面与臂二长度方向的夹角为
45
°
；臂三远离臂一端部的端面为平面，且该平面端面与臂三长度方向的夹角为
45
°
。
[0007]可选的方案是，所述臂二和臂三相对的侧壁均设有凹槽
。
[0008]进一步的方案中，包括上加载臂和下加载臂，且上加载臂和下加载臂的结构相同，均采用上述加载臂的结构；
[0009]所述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正方形框架，该正方形框架内的空间为待测样安装区域
。
[0010]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
。
[0011]可选的方案是，所述待测试样的尺寸为长
40mm
×
宽
40mm
×
厚
10mm、
长
40mm
×
宽
40mm
×
厚
15mm
或长
40mm
×
宽
40mm
×
厚
8mm。
[0012]本专利技术同时提供了一种螺压双基系推进剂双轴拉伸力学测试装置，所提供的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
。
[0013]本专利技术另一方面提供了一种螺压双基系推进剂双轴拉伸力学测试方法
。
所提供的测试方法采用上述测试装置对待测试样进行测试；方法包括：
[0014](1)
制备测试样；
[0015](2)
将测试样固定于权利要求3或4所述的上下对接的上加载臂和下加载臂之间；将组装好的上加载臂和下加载臂安装于力学性能试验机上；
[0016](3)
进行双轴拉伸力学测试，力学性能试验机对上加载臂或下加载臂施加拉力，施加拉力的加载臂为运动加载臂，未施加拉力的加载臂静止；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
：
[0017][0018][0019]ε
true
＝
ln(1+
ε
)
ꢀꢀ
(3)
[0020]σ
true
＝
σ
(1+
ε
)
ꢀꢀꢀ
(4)
[0021]式中：
[0022]σ
为名义应力；
[0023]ε
为名义应变；
[0024]A0为加载面的起始面积，单位为
mm2；
[0025]u
为运动加载臂的竖向位移，单位为
mm
；
[0026]l0为试样起始长度，单位为
mm。
[0027]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
。
[0028]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
。
[0029]本专利技术通过对螺压双基系推进剂试样与加载臂进行匹配性设计，实现了螺压双基系推进剂双轴拉伸测试功能，其受力状态与点火建压等载荷下推进剂药柱内孔表面相似，能真实反映长期贮存后推进剂药柱在低温点火条件下的受力状态和失效行为，有助于对其结构完整性进行评判
。
[0030]本专利技术螺压双基系推进剂试样形状较复合推进剂十字形试验件更简单，且无需对螺压双基系推进剂进行专门雕刻
、
开槽等危险加工处理，降低了试样制备加工风险，有益于获得更好的试验结果
。
[0031]相较十字形试验夹具，本专利技术试验加载臂装配更简便，加工难度小，便于开展大量螺压双基系推进剂试样的双轴拉伸试验，为配方力学性能设计和装药设计提供支持，降低内孔型螺压推进剂装药研制成本，缩短研制周期，提高武器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种螺压双基系推进剂双轴拉伸力学加载臂，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，同时臂二远离臂一端部的端面为平面，且该平面端面与臂二长度方向的夹角为
45
°
；臂三远离臂一端部的端面为平面，且该平面端面与臂三长度方向的夹角为
45
°
。2.
根据权利要求1所述的螺压双基系推进剂双轴拉伸力学加载臂，其特征在于，所述臂二和臂三相对的侧壁均设有凹槽
。3.
根据权利要求1所述的螺压双基系推进剂双轴拉伸力学加载臂，其特征在于，包括上加载臂和下加载臂，且上加载臂和下加载臂的结构相同，均采用权利要求1或2所述加载臂的结构；所述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正方形框架，该正方形框架内的空间为待测样安装区域
。4.
根据权利要求3所述的螺压双基系推进剂双轴拉伸力学加载臂，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
。5.
根据权利要求4所述的螺压双基系推进剂双轴拉伸力学加载臂，其特征在于，所述待测试样的尺寸为长
40mm
×
宽
40mm
×
厚
10mm、
长
40mm
×
宽
40mm
×
厚
15mm
或长
40mm
×
宽
40mm
×
厚
8mm。6.
一种螺压双基系推进剂双轴拉伸力学测试装置，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3‑5任一权利要求所述的加载臂
。7.
一种螺压双基系推进剂双轴拉伸力学测试方法，其特征在于，采用权利要求6所述测试对待测试样进行测试；方法包括：
(1)<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李猛，李智慧，刘萌，李洋，赵凤起，李恒，张洋，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：