一種中應(yīng)變率條件下復(fù)合推進(jìn)劑應(yīng)力應(yīng)變測試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種中應(yīng)變率條件下復(fù)合固體推進(jìn)劑的應(yīng)力應(yīng)變實驗測試方法，該方法基于高速液壓伺服測試系統(tǒng)，固定作動器加載速度以保證試樣所需中應(yīng)變率，作動器與試樣間隔3mm緩沖以達(dá)到加載時所需的平穩(wěn)速度，圓柱形(Φ20×20mm)推進(jìn)劑試件在一定的加載速度下壓縮變形，測試獲得其時間、壓力及位移數(shù)據(jù)，通過數(shù)學(xué)處理獲得中應(yīng)變率條件下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線。該方法步驟簡單、設(shè)計合理且操作方便、使用效果好，有效解決了復(fù)合固體推進(jìn)劑中應(yīng)變率條件下應(yīng)力應(yīng)變測試難題，可降低抗過載復(fù)合固體推進(jìn)劑裝藥研制成本，縮短研制周期，提高武器系統(tǒng)發(fā)射可靠性。
【專利說明】一種中應(yīng)變率條件下復(fù)合推進(jìn)劑應(yīng)力應(yīng)變測試方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種復(fù)合推進(jìn)劑的應(yīng)力應(yīng)變測試方法，具體涉及一種中應(yīng)變率條件下 復(fù)合推進(jìn)劑的應(yīng)力應(yīng)變測試方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 抗過載復(fù)合推進(jìn)劑裝藥設(shè)計需要建立合適的低、中、高寬泛應(yīng)變率本構(gòu)模型，并通 過有限元的方法將此類模型應(yīng)用到數(shù)值計算中，進(jìn)而建立起適用于抗過載復(fù)合推進(jìn)劑裝藥 結(jié)構(gòu)設(shè)計理論體系。確定粘彈性本構(gòu)模型參數(shù)的實驗方法和裝置多種多樣，根據(jù)不同應(yīng)變 率范圍可以劃分為準(zhǔn)靜態(tài)拉伸或壓縮實驗（應(yīng)變率低于io_Vs)、中應(yīng)變率拉伸或壓縮實驗 (l-100/s)和高應(yīng)變率拉伸或壓縮實驗（IO 2-IOVs)。低應(yīng)變率試驗裝置MTS試驗機(jī)、CSS 系列實驗機(jī)等，高應(yīng)變率條件下的分離式霍普金森桿技術(shù)（SHPB)，測量材料粘彈參數(shù)隨溫 度和載荷頻率的變化關(guān)系的動態(tài)熱機(jī)分析儀（DMA)等。
[0003] 然而當(dāng)前中應(yīng)變率范圍的試驗技術(shù)和試驗裝置相對來說還不夠成熟，應(yīng)用不夠廣 泛。美國阿克倫大學(xué)為探索材料在中應(yīng)變率下力學(xué)行為，研究了一些中應(yīng)變率拉伸試驗裝 置和測試技術(shù)，其主要是對落錘沖擊拉伸實驗裝置進(jìn)行改進(jìn)，并研究了一些材料在中應(yīng)變 率下的力學(xué)行為，但對中應(yīng)變率下固體推進(jìn)劑的力學(xué)性能測試尚未見報道。國內(nèi)對低、高應(yīng) 變率條件下試驗裝置和測試技術(shù)開展了大量的研究，但對中應(yīng)變率條件下的測試方法沒有 開展研究，對復(fù)合推進(jìn)劑中應(yīng)變率范圍內(nèi)的力學(xué)性能尚沒有關(guān)注，大量的推進(jìn)劑材料本構(gòu) 模型也沒有考慮中應(yīng)變率的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種中應(yīng)變率條件下復(fù)合推進(jìn)劑應(yīng)力應(yīng)變測試方法，為抗 過載復(fù)合固體推進(jìn)劑裝藥研制提供參考。
[0005] 為解決其技術(shù)問題，實現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)方案包括如下步驟：
[0006] 步驟一，將制備好復(fù)合推進(jìn)劑試樣（Φ20Χ20πιπι)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(diào)裝置使作動器下行到與試樣上 表面貼合，數(shù)采系統(tǒng)界面顯示壓力為零，記錄此時位移數(shù)值；按壓作動器面板使作動器上行 3mm，預(yù)留伺服液壓測試系統(tǒng)作動器緩沖調(diào)整區(qū)，使圓柱形復(fù)合推進(jìn)劑試樣（Φ20Χ20πιπι) 與伺服液壓測試系統(tǒng)作動器間隔3mm，以達(dá)到加載試樣時所需的平穩(wěn)速度；
[0007] 步驟二，根據(jù)試驗應(yīng)變率要求，計算作動器加載速度，加載速度按式

【權(quán)利要求】
1. 一種中應(yīng)變率條件下復(fù)合固體推進(jìn)劑應(yīng)力應(yīng)變實驗測試方法，其特征在于，該測試 方法包括如下步驟： 步驟一，預(yù)留伺服液壓測試系統(tǒng)作動器緩沖調(diào)整區(qū)，使圓柱形復(fù)合推進(jìn)劑試樣 (Φ20X20mm)與伺服液壓測試系統(tǒng)作動器間隔3mm; 步驟二，根據(jù)^ = ^ = .....二1).. =f計算作動器加載速度，其中#為試驗應(yīng)變率，V為 at at η 作動器加載速度，h為圓柱試樣長度，t為時間； 步驟三，設(shè)定復(fù)合推進(jìn)劑應(yīng)變達(dá)50 %時試驗停止，設(shè)置伺服液壓控制系統(tǒng)采集速度為 1000點/s，不設(shè)置預(yù)加載速度； 步驟四，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得時間、位移、力的一一對應(yīng)數(shù)據(jù)，并采用最小二乘法擬合出 位移一時間、力一時間曲線； ip *_ ψ 步驟五，根據(jù)步驟四擬合出的位移一時間曲線，由式￡ =--即可獲得應(yīng)變一時間曲 S 線,式中ε為試樣軸向應(yīng)變，S為試樣高度，S'為試樣軸向位移改變量；根據(jù)步驟四擬合出 的力一時間曲線，由式C= 即可獲得應(yīng)力一時間曲線，式中σ為試樣軸向應(yīng)力，F(xiàn)為 試樣所受壓力，R為圓柱試樣半徑； 步驟六，根據(jù)式6心.)=^·對步驟五所得應(yīng)變一時間曲線進(jìn)行求導(dǎo)，即可獲得應(yīng)變 dt 率一時間曲線； 步驟七，根據(jù)步驟五所得應(yīng)力一時間曲線、步驟六所得應(yīng)變一時間時間，最小二乘法擬 合出應(yīng)力一應(yīng)變曲線。
【文檔編號】G01N3/12GK104237018SQ201410421465
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月25日
【發(fā)明者】李猛, 趙鳳起, 裴江峰, 徐司雨, 羅陽, 裴慶, 郝海霞, 姚二崗, 姜菡雨 申請人:西安近代化學(xué)研究所