[發明專利]一種中應變率條件下復合推進劑應力應變測試方法

有效

• 申請號: 201410421465.4
• 申請日: 2014-08-25
• 公開（公告）號: CN104237018B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發明（設計）人: 李猛;趙鳳起;裴江峰;徐司雨;羅陽;裴慶;郝海霞;姚二崗;姜菡雨
• 申請（專利權）人: 西安近代化學研究所
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心11011
• 代理人: 梁勇

技術領域

本發明涉及一種復合推進劑的應力應變測試方法，具體涉及一種中應變率條件下復合推進劑的應力應變測試方法。

背景技術

抗過載復合推進劑裝藥設計需要建立合適的低、中、高寬泛應變率本構模型，并通過有限元的方法將此類模型應用到數值計算中，進而建立起適用于抗過載復合推進劑裝藥結構設計理論體系。確定粘彈性本構模型參數的實驗方法和裝置多種多樣，根據不同應變率范圍可以劃分為準靜態拉伸或壓縮實驗(應變率低于10^-1/s)、中應變率拉伸或壓縮實驗(1-100/s)和高應變率拉伸或壓縮實驗(10²-10⁴/s)。低應變率試驗裝置MTS試驗機、CSS系列實驗機等，高應變率條件下的分離式霍普金森桿技術(SHPB)，測量材料粘彈參數隨溫度和載荷頻率的變化關系的動態熱機分析儀(DMA)等。

然而當前中應變率范圍的試驗技術和試驗裝置相對來說還不夠成熟，應用不夠廣泛。美國阿克倫大學為探索材料在中應變率下力學行為，研究了一些中應變率拉伸試驗裝置和測試技術，其主要是對落錘沖擊拉伸實驗裝置進行改進，并研究了一些材料在中應變率下的力學行為，但對中應變率下固體推進劑的力學性能測試尚未見報道。國內對低、高應變率條件下試驗裝置和測試技術開展了大量的研究，但對中應變率條件下的測試方法沒有開展研究，對復合推進劑中應變率 范圍內的力學性能尚沒有關注，大量的推進劑材料本構模型也沒有考慮中應變率的影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種中應變率條件下復合推進劑應力應變測試方法，為抗過載復合固體推進劑裝藥研制提供參考。

為解決其技術問題，實現本發明目的技術方案包括如下步驟：

步驟一，將制備好復合推進劑試樣(Φ20×20mm)放入從動器盤中心位置處，按壓控制作動器面板下行到與試樣上表面靠近，再按壓面板微調裝置使作動器下行到與試樣上表面貼合，數采系統界面顯示壓力為零，記錄此時位移數值；按壓作動器面板使作動器上行3mm，預留伺服液壓測試系統作動器緩沖調整區，使圓柱形復合推進劑試樣(Φ20×20mm)與伺服液壓測試系統作動器間隔3mm，以達到加載試樣時所需的平穩速度；

步驟二，根據試驗應變率要求，計算作動器加載速度，加載速度按式計算，其中為試驗應變率，v為作動器加載速度，h為圓柱試樣長度；

步驟三，設定復合推進劑應變達50％時試驗停止，設置高速液壓伺服控制系統采集速度為1000點/s，為消除作動器預緊力對試驗結果影響，不設置預加載速度；

步驟四，數據采集系統獲得時間、位移、力的一一對應數據，并采用最小二乘法擬合出位移－時間、力－時間曲線；

步驟五，根據步驟四擬合出的位移－時間曲線，由式即可獲得應變－時間曲線，式中ε為試樣軸向應變，s為試樣高度，s'為試樣軸向位移改變量；根據步驟四擬合出的力－時間曲線，由式 即可獲得應力－時間曲線，式中σ為試樣軸向應力，F為試樣所受壓力，R為圓柱試樣半徑；

步驟六，根據式對步驟五所得應變－時間曲線進行求導，即可獲得應變率－時間曲線；

步驟七，根據步驟五所得應力－時間曲線、步驟六所得應變－時間時間，最小二乘法擬合出應力－應變曲線；

上述所描述的復合固體推進劑中應變率條件下應力應變實驗測試方法，其特征在于：步驟一中復合推進劑試樣為圓柱形(Φ20×20mm)，主要綜合考慮了設備及人員安全性和不同試樣尺寸的試驗結果；

上述所描述的復合固體推進劑中應變率條件下應力應變實驗測試方法，其特征在于：步驟一中伺服液壓測試系統作動器與復合推進劑試樣間隔3mm，主要是預留伺服液壓測試系統作動器緩沖調整區，以達到加載試樣時所需的平穩速度；

上述所描述的復合固體推進劑中應變率條件下應力應變實驗測試方法，其特征在于作動器加載時，要保證測試樣品放置處清潔，在作動器運動過程中，保證測試樣品周圍區域清潔；

上述所描述的復合固體推進劑中應變率條件下應力應變實驗測 試方法，其特征在于為減小復合固體推進劑試樣加工誤差，將方坯四周表面至少切除10mm后方可用作試樣，并按擠壓方向取樣，試樣在室溫干燥環境下存放；