[发明专利]固体推进剂单向拉伸抗拉强度主曲线的快速检测方法

说明书

所属技术领域

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---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＇(ω)，根据时-温等效原理，叠加得到参考温度T_s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lgE＇(ω)-lgE(t)=a+b×c^lgt中的a，b，c值； 

步骤四，检测单向拉伸抗拉强度σ₁：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σ₁值，设定参考温度可以选取T₁ = 20+273=293K，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 ，其中l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；