专利名称：固体推进剂单向拉伸抗拉强度主曲线的快速检测方法
技术领域：
本发明属于航天用然料性能快速定量评价方法，它利用固体推进剂动态储能模量主曲线计算单向拉伸抗拉强度主曲线，特别是一种固体推进剂单向拉伸抗拉强度主曲线的快速检测方法。
背景技术：
在航天发动机领域，为了对固体推进剂进行药柱结构完整性分析，需要获取固体推进剂的应力松弛模量主曲线、单向拉伸抗拉强度主曲线等静态力学参数，通常所采用的方法是静态力学分析法，利用大型材料试验机来实现，这一检测过程存在有耗费时间、消耗样本和试验成本高的缺陷。而采用动态力学分析法进行测试，具有检测过程短、消耗样本少、试验成本低的优点。就固体推进剂而言，对于动态力学与静态力学之间的关系、利用动态复模量求静态力学参数中的应力松弛模量的近似转换公式等一类问题，人们还在探索之中。中国“固体火箭技术”期刊2006年第三期报道了文献“固体推进剂贮存寿命非破坏性评估方法一动态力学性能主曲线监测法”，该文献分析了固体推进剂动态储能模量主曲线与应力松弛模量主曲线和单向拉伸抗拉强度主曲线的对应关系，提出了动态储能模量主曲线与应力松弛模量存在一常数差关系。中国“兵工学报”期刊1995年第三期报道了文献“应力松弛模量与动态复模量转换计算的工程方法”，该文献提出了动态复模量主曲线与应力松弛模量主曲线应当相差关于加载时间的函数项，而不是常数项。中国“推进技术”期刊2010年第五期报道了文献“固体推进剂动态储能模量主曲线计算应力松弛模量研究”，该文献分析了利用一维线性粘弹性理论中的动态储能模量与应力松弛模量的关系，导出了利用固体推进剂动态储能模量主曲线计算和修正应力松弛模量主曲线的数值方法。以上文献对动态储能模量主曲线与应力松弛模量主曲线之间的关系进行了探索，但是都没有涉及到利用动态储能模量主曲线估算静态力学参数即单向拉伸抗拉强度主曲线的具体方法。单向拉伸抗拉强度主曲线是一个重要数据，它能够判断发动机在给定载荷作用下，是否能够满足固体推进剂的结构完整性要求。因此，针对目前广泛应用的固体推进剂，有必要开发出一种实用的通过动态储能模量主曲线计算单向拉伸抗拉强度主曲线的方法。
发明内容
本发明的目的是要提供固体推进剂单向拉伸抗拉强度主曲线的快速检测方法。它利用固体推进剂动态储能模量主曲线计算单向拉伸抗拉强度主曲线，能够有效地分析固体推进剂动态储能模量主曲线与单向拉伸抗拉强度主曲线的数值关系，通过对固体推进剂动态力学参数的检测得出其静态力学参数，即通过对固体推进动态储能模量主曲线的检测得出单向拉伸抗拉强度主曲线。本发明的技术方案是:设计一种固体推进剂单向拉伸抗拉强度主曲线的快速检测方法，它利用固体推进剂动态储能模量主曲线计算单向拉伸抗拉强度主曲线，包括以下八个步骤:步骤一，分析动态储能模量与设定动态频率的关系:利用动态力学分析仪，测量固体推进剂样品的一系列设定温度、设定动态频率下的储能模量E丨(ω)，根据时-温等效原理，叠加得到参考温度Ts下的动态储能模量主曲线，获得E ' (ω) - ω关系曲线；步骤二，计算应力松弛模量与设定温度的关系:利用材料试验机，按中国航天工业标准QJ 2487-1993“复合固体推进剂单向拉伸应力松弛模量及其主曲线测定方法”的要求，对固体推进剂样品的应力松弛模量主曲线进行检测，获得E(t) - t关系曲线；步骤三，绘制动态储能模量主曲线和应力松弛模量主曲线的差值图:根据公
式
权利要求
1.一种固体推进剂单向拉伸抗拉强度主曲线的快速检测方法，它利用固体推进剂动态储能模量主曲线计算单向拉伸抗拉强度主曲线，其特征在于，包括以下八个步骤: 步骤一，分析动态储能模量与设定动态频率的关系:利用动态力学分析仪，测量固体推进剂样品的一系列设定温度、设定动态频率下的储能模量E丨(ω)，根据时-温等效原理，叠加得到参考温度Ts下的动态储能模量主曲线，获得E ' (ω) - ω关系曲线； 步骤二，计算应力松弛模量与设定温度的关系:利用材料试验机，按中国航天工业标准QJ 2487-1993 “复合固体推进剂单向拉伸应力松弛模量及其主曲线测定方法”的要求，对固体推进剂样品的应力松弛模量主曲线进行检测，获得E(t) - t关系曲线； 步骤三，绘制动态储能模量主曲线和应力松弛模量主曲线的差值图:根据公式 =—，可以得知时间t和动态频率ω的关系，将动态储能模量主曲线和应力松弛 πω模量主曲线绘制于同一 坐标系中，得出两条曲线的差值随t变化，即求出公式IgE ’(ω) -1gE (t) =a+bX Clgt 中的 a, b, c 值； 步骤四，检测单向拉伸抗拉强度σ 1:在设定温度和设定拉伸速度下，检测出固体推进剂样品的单向拉伸抗拉强度σ 1值，设定参考温度可以选取T1 = 20+273=293Κ，设定拉伸速度可以选取V=100mm/min ； 步骤五，获取动态频率ω值:假设固体推进剂样品动态频率ω与相应温度下的固体推进剂样品单向拉伸时的应变速率R相等，根据公式 = R = |，其中I为固体推进剂样品长度，得出步骤四中设定拉伸速度V=100mm/min时对应的动态频率ω值； 步骤六，获取动态储能模量值:根据E ' (ω) - ω关系曲线，利用步骤五中的动态频率ω值，求出设定温度和设定拉伸速度下的动态储能模量，设定温度可以从_50°C 70°C中选取一个，设定拉伸速度可从0.5 500mm/min中选取一个。02:根据公式 ,—’1/2=^.，将储能IlUJ °211模量E ’ (ω)、时间t、动态频率ω和a，b，c值分别代入公式，得出步骤六中选取的设定温度和设定拉伸速度下的单向拉伸抗拉强度值σ 2 ； 步骤八，绘制单向拉伸抗拉强度主曲线图:重复以上步骤五、步骤六、步骤七，得出一系列设定温度和设定拉伸速度下的单向拉伸抗拉强度值，以单向拉伸抗拉强度值作纵坐标，动态频率ω作横坐标，作出单向拉伸抗拉强度主曲线图。
全文摘要
本发明涉及航天然料性能快速定量评价方法，是一种固体推进剂单向拉伸抗拉强度主曲线的快速检测方法。它有八个步骤分析动态储能模量与设定频率的关系，计算应力松弛模量与设定温度的关系，绘制动态储能模量主曲线和应力松弛模量主曲线的差值图，检测单向拉伸抗拉强度，获取动态频率值，获取动态储能模量值，获取单向拉伸抗拉强度值，绘制单向拉伸抗拉强度主曲线图。通过测定固体推进剂动态储能模量主曲线和应力松弛模量主曲线，根据相应公式，得到在任意温度和任意拉速下的动态抗拉强度值和单向拉伸抗拉强度主曲线。它广泛适用于固体推进剂然料性能的快速检测，并且具有检测过程短、消耗样本少、试验成本低和数据重复性好的优点。
文档编号G01N3/08GK103217335SQ201210386330
公开日2013年7月24日 申请日期2012年10月12日 优先权日2012年10月12日
发明者王小英, 尹欣梅, 汪越, 代志龙, 宋会彬, 潘新洲, 王彦 申请人:湖北航天化学技术研究所