[發明專利]一種固體發動機裝藥低溫應力等效加速試驗方法

有效

• 申請號: 201910327520.6
• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN110006653B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 張峰濤;彭松;沙寶林;池旭輝;楊根;趙程遠;曹蓉
• 申請（專利權）人: 湖北航天化學技術研究所
• 主分類號: G01M15/00
• 分類號: G01M15/00
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 張彩珍

1.一種固體發動機裝藥低溫應力等效加速試驗方法，其特征在于，它包括以下步驟：

S1、樣品制備：制備試驗所需的固體推進劑標準啞鈴型試樣和固體發動機裝藥和/或模擬型號裝藥的結構試驗器；

S2、高應變區域定應變斷裂試驗：采用步驟S1制備的固體推進劑標準啞鈴型試樣在20℃±5℃進行不同高應變水平下的定應變斷裂試驗，觀察并記錄試樣在不同高應變水平下的松弛斷裂時間τ_ε1；

S3、低應變區域熱力耦合加速老化試驗：采用步驟S1制備的固體推進劑標準啞鈴型試樣開展不同低應變水平的定應變高溫加速老化試驗，所述不同低應變水平值至少為3個；通過試驗結果分別獲得推進劑高溫下在不同低應變水平時力學性能的衰減速率κ_ε^T＝高溫；

所述固體推進劑高溫下力學性能的衰減速率κ_ε^T＝高溫由式(1)計算：

其中，κ_ε^T＝高溫為固體推進劑高溫下力學性能的衰減速率；P₀為固體推進劑在20℃時的初始力學性能；P_(t)為高溫老化試驗時間t時刻后固體推進劑的力學性能，通常高溫T的溫度范圍為40℃～70℃；所述力學性能為最大抗拉強度或伸長率；

然后依據高溫加速老化等當系數r_G^T＝高溫計算出20℃時不同低應力水平固體推進劑力學性能的衰減速率κ_ε^T＝20；

20℃時不同低應力水平固體推進劑力學性能的衰減速率κ_ε^T＝20由式(2)計算：

其中，r_G^T＝高溫為溫度T時固體推進劑的高溫加速老化等當系數，由行業標準QJ2328A-2005獲得；

根據上述獲得κ_ε^T＝20，通過式(3)計算20℃時固體推進劑在不同低應變水平的松弛斷裂時間τ_ε2：

其中，τ_ε2為20℃時固體推進劑在不同低應變水平的松弛斷裂時間，P_s為固體推進劑在20℃時力學性能設計要求的下限值；

S4、建立松弛斷裂時間模型：依據步驟S2和步驟S3試驗結果，采用唯像法建立了固體推進劑寬應變區域內松弛斷裂時間模型如式(4)所示，并進行模型參數的擬合：

其中，τ_ε為松弛斷裂時間，ε為應變水平，所述τ_ε和ε分別對應于步驟S2中獲得的τ_ε1和高應變水平值，以及步驟S3獲得τ_ε2和低應變水平值，為已知量；m、n為常數，w為應變載荷對松弛斷裂時間的影響因子，所述m、n、w的值通過所述步驟S2、S3的試驗數據擬合獲得；

S5、確定裝藥極限破壞溫度：采用S1制備的固體發動機裝藥和/或模擬型號裝藥的結構試驗器進行遞進式降溫試驗，當每個溫度點裝藥達到溫度平衡后觀察其結構是否完整，裝藥結構破壞時所對應的試驗溫度為極限破壞溫度T_min；

S6、確定低溫應力等效加速試驗溫度：低溫應力等效加速試驗溫度T_a高于步驟S5所得的極限破壞溫度T_min；

S7、確定裝藥危險部位持久應變載荷：分別測量固體發動機裝藥和/或模擬型號裝藥的結構試驗器在貯存溫度下危險部位的尺寸和低溫應力等效加速試驗溫度下危險部位的尺寸，然后利用式(5)分別計算出貯存溫度下固體發動機裝藥和/或模擬型號裝藥的結構試驗器的危險部位的持久應變和低溫應力等效加速試驗溫度下固體發動機裝藥和/或模擬型號裝藥的結構試驗器的危險部位的持久應變：

其中，ε_T為不同溫度下固體發動機裝藥和/或模擬型號裝藥的結構試驗器的危險部位的持久應變；δ_t為不同溫度下固體發動機裝藥和/或模擬型號裝藥的結構試驗器危險部位的尺寸，δ₀為固體發動機裝藥和/或模擬型號裝藥的結構試驗器危險部位固化時的尺寸；

S8、確定低溫應力等效加速試驗時間：將步驟S7確定的貯存溫度下固體發動機裝藥和/或模擬型號裝藥的結構試驗器的危險部位的持久應變和低溫應力等效加速試驗溫度下固體發動機裝藥和/或模擬型號裝藥的結構試驗器的危險部位的持久應變分別代入式(4)中計算出固體發動機裝藥和/或模擬型號裝藥的結構試驗器在貯存溫度下的預估斷裂時間τ_T＝貯存和低溫應力等效加速試驗溫度下的預估斷裂時間τ_T＝低溫，然后依次利用式(6)低溫應力加速系數r_D，再利用式(7)計算出低溫應力等效加速試驗時間t；

其中，t_期望為推進劑裝藥在貯存溫度下期望達到的貯存時間；

S9、開展低溫應力等效加速試驗：依據步驟S6確定的低溫應力等效加速試驗溫度T_a、步驟S8確定的低溫應力等效加速試驗時間t開展固體發動機裝藥和/或模擬型號裝藥的結構試驗器的低溫應力等效加速試驗；

S10、核定低溫應力等效加速試驗后裝藥結構完整性：低溫應力等效加速試驗結束后，通過X射線或CT或內窺鏡核定固體發動機裝藥和/或模擬型號裝藥的結構試驗器的結構完整性；

S11、評估長期貯存狀態裝藥的結構完整性：依據步驟S10中核定的低溫應力等效加速試驗后裝藥結構完整性結果，評估長期貯存狀態下裝藥的結構完整性，如果步驟S10中核定低溫應力等效加速試驗后裝藥結構完整未破壞，則表明裝藥在常溫下期望貯存時間內結構完整，反之則表明在常溫下期望貯存時間內結構不完整，出現破壞。