CN109507015A - 一种五工位固体推进剂常高温应力松弛试验装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种五工位固体推进剂常高温应力松弛试验装置，包括温控系统、形变调节系统、多通道载荷记录系统。温控系统主要结构为水夹套式恒温箱，内腔底表面设有基座，箱体上壁与基座对应位置开有五个通孔，箱体顶部设置一个圆形承载平台，用于安装上夹持件、负荷传感器、形变调节螺母、形变测量仪。形变调节系统由试样上、下夹持件、形变调节螺母，以及形变测量仪组成。多通道载荷记录仪用于同时记录、保存试验期间多个试样的负荷/时间曲线及数据。本发明提供的五工位固体推进剂常高温应力松弛试验装置实现了多个推进剂试样在室温～80℃环境中不同应变水平下长时间应力松弛试验。

Description

一种五工位固体推进剂常高温应力松弛试验装置和方法
技术领域
本发明涉及固体推进剂结构完整性及老化性能测试领域，特别涉及一种推进剂高温长时间应力松弛试验装置和试验方法。
背景技术
在固体火箭发动机中，推进剂承受着应力载荷、温度载荷等内应力，必然对推进剂的结构完整性和老化性能产生一定的影响，应力松弛性能作为复合固体推进剂一项重要的力学性能指标，对于考察高聚物或含能固体填料与高聚物之间的作用、推进剂药柱结构完整性等至关重要。
目前固体推进剂应力松弛试验多为在材料试验机上、常温环境下、单根试样、较短时间周期内等条件下进行，存在一定的局限性，无法同时进行不同初始应变条件下应力松弛对比试验，以及高温、长时间应力松弛试验。
发明内容
本发明针对上述存在的局限性，目的在于提供一种室温～高温(80℃)、5种不同初始应变条件下的固体推进剂长时间应力松弛试验装置。
本发明的技术方案是：提供一种五工位固体推进剂常高温应力松弛试验装置，包括温控系统、形变调节系统、多通道载荷记录系统。所述温控系统包括水夹套式恒温箱、基座、承载平台，用于试验温度的控制，连接件及负荷/应变调节测量仪器的安装和定位。所述形变调节系统包括上、下夹持件，形变调节螺母，以及形变测量仪，用于试样的夹持，初始形变调节、控制及测量。所述多通道载荷记录系统包括负荷传感器和多通道负荷记录仪，用于松弛松弛载荷的测量与记录。所述负荷传感器位于水夹套式恒温箱上方，下端连接上夹持件，上端连接形变调节螺母。
进一步地，所述水夹套式恒温箱底部设有五个基座，上部有5个通孔，基座与通孔一一竖直(垂直)对应，所述承载平台为圆形，位于恒温箱上部，并与恒温箱顶部存在一定的距离空间。
进一步地，所述基座为5个外螺纹结构，并配置定位螺母。
进一步地，所述下夹持件连接端为与基座匹配的内螺母结构，便于拆卸和角度调节。
进一步地，所述上夹持件通过螺杆依次与负荷传感器、形变调节螺母连接。
进一步地，所述形变调节螺母通过活动式夹头安装于承载平台上，为活套螺母结构，位置可调，以保持上、下夹持件竖直对应，防止试样扭转并确保其垂直度，五个形变调节螺母独立工作，调节、控制五个不同的初始应变值。
进一步地，所述形变测量仪由大量程百分表及支架组成，支架采用升降杆方式，用以调节不同初始形变值下百分表的位置。
进一步地，所述大量程百分表压头作用于螺杆上端，用于测量螺杆位置的变化。
进一步地，所述多通道载荷记录系统包括负荷传感器和多通道负荷记录仪，所述负荷传感器有5个，分别通过螺杆与上夹持件、形变调节螺母连接。所述负荷记录仪有5个载荷通道，分别与5个负荷传感器连接。
本发明的有益效果在于，提供多个试样同时试验，既大幅度节约了试验时间成本，提高了试验效率，且装置实现了长时间的应力松弛试验及试验数据的采集与记录。
附图说明
图1为本发明实施例提供的温控系统及形变调节系统结构示意图；
图2为本发明实施例提供的应力松弛试验装置示意图；
图3为本发明实施例提供的承载平台示意图。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
图1和图2为本发明一种五工位固体推进剂常高温应力松弛试验装置的结构示意图。如图1、图2所示，所述水夹套式恒温箱5箱体底部设有5个基座1，箱体顶部设有5个通孔6，通孔6位置与基座1对应，所述下夹持件2安装在基座1上。所述上夹持件4穿过通孔6，并与负荷传感器7连接，试样3安装于上夹持件4与下夹持件2之间。
所述承载平台9位于水夹套式恒温箱5箱体上部，由4根支柱支撑。所述形变调节螺母10安装于承载平台9上，所述负荷传感器7通过螺杆8连接于承载平台9上，圆形承载平台9为圆形，如图3所示。
所述大量程百分表12通过支架11安装于承载平台9上，所述支架11结构为升降杆式，用于调节大量程百分表12位置及测量区域。大量程百分表12表头作用于螺杆8上，用以测量螺杆8的位置变化。
具体试验操作过程为：按图1所示及上述说明，连接试验装置，待水夹套式恒温箱5温度达到设定温度时，安装好试样3，开启多通道负荷记录仪13电源并运行，旋转形变调节螺母10，带动螺杆8、负荷传感器7、上夹持件4同步向上运行，试样3被拉伸，待大量程百分表12示值达到预设初始形变值时停止转动形变调节螺母10并锁紧，多通道负荷记录仪13记录、保存试样3的负荷变化情况。
需要说明的是，为保证上、下夹持件具有较好的垂直度，防止试样3倾斜或扭转，形变调节螺母10采用活动式夹头连接，可对上夹持件4的位置进行适度地调整。另外为防止因通孔6导致的热对流与热散失而导致的水夹套式恒温箱5温度波动，在通孔6与螺杆8之间采用密封塞与密封垫组合的方式对通孔6进行密封处理。

Claims (10)

1.一种五工位固体推进剂常高温应力松弛试验装置，其特征在于，所述装置包括：
温控系统，包括水夹套式恒温箱(5)、基座(1)、承载平台(9)，所述水夹套式恒温箱底部设置有基座(1)，顶部开有通孔(6)，通孔(6)位置与基座(1)一一垂直对应，所述承载平台(9)设置于水夹套式恒温箱(5)上部；
形变调节系统，包括试样上夹持件(4)、下夹持件(2)、形变调节螺母(10)，所述下夹持件(2)安装在基座(1)上，所述上夹持件(4)穿过通孔(6)；
多通道载荷记录系统，包括负荷传感器(7)和多通道负荷记录仪(13)，多通道负荷记录仪(13)与负荷传感器(7)一一连接，所述负荷传感器(7)位于水夹套式恒温箱(5)上方，上端连接形变调节螺母(10)，上夹持件(4)穿过通孔(6)与负荷传感器(7)下端连接。
2.如权利要求1所述的一种五工位固体推进剂常高温应力松弛试验装置，其特征在于，所述形变调节系统还包括形变测量仪，所述形变测量仪包括大量程百分表(12)和支架(11)，所述大量程百分表(12)通过支架(11)安装于承载平台(9)上。
3.如权利要求2所述的一种五工位固体推进剂常高温应力松弛试验装置，其特征在于，所述基座(1)有5个，均为外螺纹结构，并配置有定位螺母。
4.如权利要求2所述的一种五工位固体推进剂常高温应力松弛试验装置，其特征在于，所述下夹持件(2)连接端为与基座(1)匹配的内螺母结构，便于拆卸和角度调节。
5.如权利要求2所述的一种五工位固体推进剂常高温应力松弛试验装置，其特征在于，所述上夹持件(4)通过螺杆(8)依次与负荷传感器(7)、形变调节螺母(10)连接。
6.如权利要求2所述的一种五工位固体推进剂常高温应力松弛试验装置，其特征在于，所述形变调节螺母(10)安装于承载平台上，为活套螺母结构。
7.如权利要求2所述的一种五工位固体推进剂常高温应力松弛试验装置，其特征在于，所述所述承载平台为圆形。
8.如权利要求2所述的一种五工位固体推进剂常高温应力松弛试验装置，其特征在于，所述大量程百分表(12)压头作用于螺杆(8)上端，用于测量螺杆(8)位置的变化。
9.如权利要求2所述的一种五工位固体推进剂常高温应力松弛试验装置，其特征在于，所述支架(11)的支撑杆为升降杆。
10.一种五工位固体推进剂常高温应力松弛试验方法，其特征在于，采用如权利要求2-9中任一权利要求所述的试验装置，包括以下步骤：
连接试验装置，待水夹套式恒温箱(5)温度达到设定温度时，安装好试样(3)，开启多通道负荷记录仪(13)电源并运行，旋转形变调节螺母(10)，带动螺杆(8)、负荷传感器(7)、上夹持件(4)同步向上运行，试样(3)被拉伸，待大量程百分表(12)示值达到预设初始形变值时停止转动形变调节螺母(10)并锁紧，多通道负荷记录仪(13)记录、保存试样(3)的负荷变化情况。
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