CN109596667B - 基于阿累尼乌斯方程的材料寿命试验设定温度评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于阿累尼乌斯方程的材料寿命试验设定温度评估方法，包括如下步骤：S1、采集试验参数；S2、求解基于阿累尼乌斯方程的材料寿命拟合方程为；S3、计算各试验温度下材料到达寿命的时间；S4、计算各试验温度下不同取样时间下材料断裂强力值；S5、试验温度合理性判定。本发明实现了在试验开始前，剔除不合理的试验温度，从而获得了更合理的评估寿命试验温度，确保了在设定温度下寿命试验结束后能够取得有效数据。

Description

基于阿累尼乌斯方程的材料寿命试验设定温度评估方法
技术领域
本发明属于材料寿命试验领域，具体涉及一种基于阿累尼乌斯方程的材料寿命试验设定温度评估方法。
背景技术
在兵器或航空领域，武器弹药降落伞的寿命情况需要按照GJB5583A《航弹伞通用规范》开展降落伞材料的热空气加速老化试验法结果进行判定。
基于热空气加速老化试验法的材料寿命试验周期长(通常4个～6个月)、试验温度多(不少于5个温度)。在试验前未对试验温度进行合理化的评估的情况下，往往在整个老化试验结束后发现由于前期设定温度不合适，导致有效数据量不足，无法根据阿累尼乌斯方程推导出材料寿命。
发明内容
针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，为了更合理的评估寿命试验温度，以确保在设定温度下寿命试验结束后能够取得有效数据，本发明提供了一种基于阿累尼乌斯方程的材料寿命试验设定温度评估方法，通过采集待评估试验温度等参数，输出模拟试验数据，试验策划人员可以在试验开始前，根据输出数据，评估设定寿命试验温度是否合理。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于阿累尼乌斯方程的材料寿命试验设定温度评估方法，包括如下步骤：
S1、采集如下参数：
材料最高贮存温度TB，单位℃；材料参考贮存温度TA，单位℃；根据同类型材料以往寿命试验值，获得材料最高贮存温度预估寿命寿命值tB和材料参考贮存温度预估寿命tA，单位均为y，即年；设定多个待评估试验温度T；根据材料理化拉试验结果，获得材料初始断裂强力值F0，单位N，即牛；
S2、基于阿累尼乌斯方程的材料寿命拟合方程为：
lnt＝a+b/(T+273)
其中，T为待评估试验温度，t为各试验温度下材料到达寿命的时间、单位为秒，a和b为待定常数，a和b的值通过前述的材料最高贮存温度TB，材料参考贮存温度TA，材料最高贮存温度预估寿命寿命值tB、材料参考贮存温度预估寿命tA按如下计算公式计算：
Figure GDA0002894338420000021
Figure GDA0002894338420000022
S3、在确定上述材料寿命拟合方程之后，代入不同的待评估试验温度T，计算各试验温度下材料到达寿命的时间t，即材料的断裂强力值下降到75％所需的时间；
S4、根据如下公式计算各试验温度下不同取样时间下材料断裂强力值F：
F＝F0(1-0.25×t取样×3600/t)
其中，t取样为多个不同的取样时间，单位h，即小时；F大于0时为有效试验值；
S5、如果同一试验温度T下不同取样时间t取样下，从试验开始到结束时材料断裂强度下降值不超过10％，即
Figure GDA0002894338420000023
则判定该试验温度T不适用于该材料的寿命试验。
优选地，步骤S1中，待评估试验温度T至少取6个不同的试验温度值。
优选地，步骤S1中，多个待评估试验温度T之间成等差数列从小到大依次递增。
优选地，步骤S4中，多个不同的取样时间t取样之间成等差数列从小到大依次递增。
述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
1、本发明的基于阿累尼乌斯方程的材料寿命试验设定温度评估方法，在试验开始前，通过采集待评估试验温度以及给定的最高贮存温度、最高贮存温度预估寿命、参考贮存温度、参考贮存温度预估寿命、老化试验温度等参数，依据基于阿累尼乌斯方程的拟合方程，推算出寿命试验结束后待评估试验温度的数据值，试验策划人员可以在试验开始前，即对试验试验温度合理性进行评估，剔除了不合理的试验温度，从而获得了更合理的评估寿命试验温度，确保了在设定温度下寿命试验结束后能够取得有效数据。
2、本发明的试验温度评估法适用于所有基于阿累尼乌斯(Arrhenius)方程的寿命试验法，包括国家军用标准GJB5583A《航弹伞通用规范》所规定的热空气加速老化试验法和民用老化试验法如GBT20028《硫化橡胶或热塑性橡胶应用阿累尼乌斯图推算寿命和最高使用温度》规定的试验法，适用范围广泛，易于推广利用。
附图说明
图1是本发明实施例的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。
作为本发明的一种较佳实施方式，如图1所示，本发明提供一种基于阿累尼乌斯方程的材料寿命试验设定温度评估方法，包括如下步骤：
S1、采集如下参数：
材料最高贮存温度TB，单位℃；材料参考贮存温度TA，单位℃；根据同类型材料以往寿命试验值，获得材料最高贮存温度预估寿命寿命值tB和材料参考贮存温度预估寿命tA，单位均为y，即年；设定多个待评估试验温度T，至少取6个不同的试验温度值，且优选地，多个待评估试验温度T之间成等差数列从小到大依次递增；根据材料理化拉试验结果，获得材料初始断裂强力值F0，单位N，即牛。
S2、基于阿累尼乌斯方程的材料寿命拟合方程为：
lnt＝a+b/(T+273)
其中，T为待评估试验温度，t为各试验温度下材料到达寿命的时间、单位为秒，a和b为待定常数，a和b的值通过前述的材料最高贮存温度TB，材料参考贮存温度TA，材料最高贮存温度预估寿命寿命值tB、材料参考贮存温度预估寿命tA按如下计算公式计算：
Figure GDA0002894338420000031
Figure GDA0002894338420000032
S3、在确定上述材料寿命拟合方程之后，代入不同的待评估试验温度T，计算各试验温度下材料到达寿命的时间t，即材料的断裂强力值下降到75％所需的时间。
S4、结合材料寿命拟合方程、材料初始断裂强力值F0，根据如下公式计算各试验温度下不同取样时间下材料断裂强力值F：
F＝F0(1-0.25×t取样×3600/t)
其中，t取样为多个不同的取样时间，单位h，即小时，优选地，多个不同的取样时间t取样之间成等差数列从小到大依次递增；F大于0时为有效试验值。
上述公式中，F0为材料初始断裂强力值，t为材料断裂强力值下降至75％的总寿命(时间)，则每单位时间损失的断裂强力值为0.25F0/t，在t取样时间里断裂强力值损失为0.25F0t取样x3600/t，t取样时间后剩余断裂强力值为F0-0.25F0t取样x3600/t，即F0(1-0.25t取样x3600/t)。
S5、分析从试验开始到结束，同一试验温度T下不同取样时间t取样下材料断裂强力值是否过于接近，如果过于接近，也就是说，从试验开始到结束时材料断裂强度下降值不超过10％，即
Figure GDA0002894338420000041
则可初步判定该试验温度T不适用于该材料的寿命试验。
如试验温度不适用于该材料的寿命试验，会导致该温度下的寿命试验结束后无法推算材料在该温度下到达寿命的时间。本发明的基于阿累尼乌斯方程的材料寿命试验设定温度评估方法，在试验开始前，通过采集待评估试验温度以及给定的最高贮存温度、最高贮存温度预估寿命、参考贮存温度、参考贮存温度预估寿命、老化试验温度等参数，依据基于阿累尼乌斯方程的拟合方程，推算出寿命试验结束后待评估试验温度的数据值，试验策划人员可以在试验开始前，即对试验试验温度合理性进行评估，剔除了不合理的试验温度，从而获得了更合理的评估寿命试验温度，确保了在设定温度下寿命试验结束后能够取得有效数据。
本发明的试验温度评估法适用于所有基于阿累尼乌斯(Arrhenius)方程的寿命试验法，包括国家军用标准GJB5583A《航弹伞通用规范》所规定的热空气加速老化试验法和民用老化试验法如GBT20028《硫化橡胶或热塑性橡胶应用阿累尼乌斯图推算寿命和最高使用温度》规定的试验法，适用范围广泛，易于推广利用。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于阿累尼乌斯方程的材料寿命试验设定温度评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、采集如下参数：
材料最高贮存温度TB，单位℃；材料参考贮存温度TA，单位℃；根据同类型材料以往寿命试验值，获得材料最高贮存温度预估寿命寿命值tB和材料参考贮存温度预估寿命tA，单位均为y，即年；设定多个待评估试验温度T；根据材料理化拉试验结果，获得材料初始断裂强力值F0，单位N，即牛；
S2、基于阿累尼乌斯方程的材料寿命拟合方程为：
lnt＝a+b/(T+273)
其中，T为待评估试验温度，t为各试验温度下材料到达寿命的时间、单位为秒，a和b为待定常数，a和b的值通过前述的材料最高贮存温度TB，材料参考贮存温度TA，材料最高贮存温度预估寿命寿命值tB、材料参考贮存温度预估寿命tA按如下计算公式计算：
Figure FDA0002894338410000011
Figure FDA0002894338410000012
S3、在确定上述材料寿命拟合方程之后，代入不同的待评估试验温度T，计算各试验温度下材料到达寿命的时间t，即材料的断裂强力值下降到75％所需的时间；
S4、根据如下公式计算各试验温度下不同取样时间下材料断裂强力值F：
F＝F0(1-0.25×t取样×3600/t)
其中，t取样为多个不同的取样时间，单位h，即小时；F大于0时为有效试验值；
S5、如果同一试验温度T下不同取样时间t取样下，从试验开始到结束时材料断裂强度下降值不超过10％，即
Figure FDA0002894338410000013
则判定该试验温度T不适用于该材料的寿命试验。
2.如权利要求1所述的基于阿累尼乌斯方程的材料寿命试验设定温度评估方法，其特征在于：
步骤S1中，待评估试验温度T至少取6个不同的试验温度值。
3.如权利要求2所述的基于阿累尼乌斯方程的材料寿命试验设定温度评估方法，其特征在于：
步骤S1中，多个待评估试验温度T之间成等差数列从小到大依次递增。
4.如权利要求1-3任一项所述的基于阿累尼乌斯方程的材料寿命试验设定温度评估方法，其特征在于：
步骤S4中，多个不同的取样时间t取样之间成等差数列从小到大依次递增。
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