CN109870356A

CN109870356A - 多通道宽应变宽温域高安全性的推进剂压缩应力测试装置

Info

Publication number: CN109870356A
Application number: CN201910080305.0A
Authority: CN
Inventors: 闫东峰; 谢侃; 魏志军; 白龙; 王宁飞
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2019-01-28
Publication date: 2019-06-11

Abstract

本发明涉及一种多通道宽应变宽温域高安全性的推进剂压缩应力测试装置，属于材料力学性能测试技术领域。多通道宽应变宽温域高安全性的推进剂压缩应力测试装置，包括：可更换减速装置、保温箱、安全箱、多通道传感器、多通道测试平台和材料试验机压杆。所述可更换减速装置用于控制材料试验机压杆上下移动；安全箱位于保温箱外侧；多通道测试平台置于保温箱底部；测试数据通过多通道传感器采集。本发明能够同时适用于低应变率(0～1/s)和中应变率(1～100/s)测试，且能够保证无系统误差。

Description

多通道宽应变宽温域高安全性的推进剂压缩应力测试装置

技术领域

本发明涉及一种多通道宽应变宽温域高安全性的推进剂压缩应力测试装置，属于材料力学性能测试技术领域。

背景技术

固体推进剂是固体火箭发动机的核心构成部分，随着军事装备技术的发展，诸如炮射导弹等大载荷装备的出现使得推进剂的力学性能也受到严峻的考验。因此，测试推进剂的力学性能成为新时代武器装备发展的研究重点。固体推进剂工作环境复杂，除了要承受高过载外，其温度环境也剧烈变化。同时，由于推进剂的危险性，如何在实验中安全高效的测试推进剂性能十分重要。

推进剂在高轴向发射过载条件下推进剂装药变形达到中应变率(0～100/s)水平。同时，炮射导弹在运输、使用中可能承受-50～70℃的恶劣温度条件，在不同温度环境下推进剂力学性能发生变化，严重影响其抗过载能力。在装药抗过载设计中需要建立考虑不同温度下的应变率相关本构模型，通过应用到有限元计算进行不同温度下改性双基推进剂抗过载结构设计。

目前，国内对于推进剂低应变率水平(应变率<1/s)压缩试验技术比较成熟，采用材料万能试验机结合原位保温的方式能够获得不同温度下推进剂低应变率水平应力应变响应。而对于中应变率(1～100/s)范围的压缩试验，现有技术能够完成常温状态的推进剂力学响应测试(CN104237018B)。但对于宽应变率(0～100/s)，国内目前一般采用分别测试，即分为低应变(<1/s)和中应变(1～100/s)，会存在应为系统误差导致的宽应变率不准确；不同温度条件的力学响应测试存在一定困难，中应变率条件下高速动作在相对密封的低应变率原位保温装置会产生较大的压力扰动，降低测试精度；同时，含能的改性双基推进剂在高速压缩时，在低温条件下可能发生碎片飞溅，而高温条件下可能出现燃烧或爆炸的安全隐患；此外，中应变率测试方法一般一次只能测试一个试样，效率低下。因此需要设计满足不同试验温度条件、满足宽应变率调节的同时，具有高精度、更高安全性和高效的测试方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术推进剂宽应变率测试不准确的问题，提供一种多通道宽应变宽温域高安全性的推进剂压缩应力测试装置，该装置可以安全有效地同时进行多个推进剂药柱的检测，且测试精度高。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

多通道宽应变宽温域高安全性的推进剂压缩应力测试装置，包括：可更换减速装置、保温箱、安全箱、多通道传感器、多通道测试平台和材料试验机压杆。

所述可更换减速装置用于控制材料试验机压杆上下移动；安全箱位于保温箱外侧；多通道测试平台置于保温箱底部；测试数据通过多通道传感器采集。

所述安全箱能够完全包裹压杆与平台；

所述材料试验机的传动方式为液压式。

所述可更换液压减速装置，能够更换不同的材料试验机压杆，使材料试验机压杆以不同的速度前进，以便能够同时适用于低应变率(0～1/s)和中应变率(1～100/s)测试，且能够保证无系统误差。

有益效果

1、本发明的多通道宽应变宽温域高安全性的推进剂压缩应力测试装置，采用多通道测试系统，将平台分为多个通道，每个通道的传感器也分别放置，可同时测试多个推进剂样件。

2、本发明的多通道宽应变宽温域高安全性的推进剂压缩应力测试装置，能够同时适用于低应变率(0～1/s)和中应变率(1～100/s)测试，且能够保证无系统误差。

3、本发明的多通道宽应变宽温域高安全性的推进剂压缩应力测试装置，采用可更换减速装置，能够适应不同应变率要求。

附图说明

图1为实施例1装置示意图；

图2为不同应变率下测试结果(T＝-40℃)；

图3为不同应变率下测试结果(T＝20℃)；

图4为不同应变率下测试结果(T＝50℃)。

其中，1-可更换减速装置，2-推进剂样件，3-保温箱，4-安全箱，5-多通道传感器，6-多通道测试平台，7-材料试验机压杆。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

多通道宽应变宽温域高安全性的推进剂压缩应力测试装置，如图1所示，包括：可更换减速装置、保温箱、安全箱、多通道传感器、多通道测试平台和材料试验机压杆。

所述可更换减速装置用于控制材料试验机压杆上下移动；安全箱位于保温箱外侧；多通道测试平台置于保温箱底部；通过多通道传感器采集。

所述安全箱能够完全包裹压杆与平台；

所述材料试验机的传动方式为液压式。

测试过程：

抬起压杆，先在压杆可更换位置换置所测减速装置或高速装置1。调试标定多通道传感器5并安装在多通道平台下方。打开保温箱3与安全箱4，为保温箱3注满所测试温度下的冷却液。将所测多个推进剂2从其他保温装置内取出，分别放置在多通道平台6上，关闭保温箱3与安全箱5并打开保温箱冷却循环系统。打开电源，开始测试。实时读取传感器5参数并记录。

在-40°温度条件下，分别测试应变率为1s^-1的2个推进剂药柱、应变率为1.67E-2s^-1的3个推进剂药柱、应变率为1.67E-4s^-1的3个推进剂药柱的应力应变关系。结果如图2所示。结果显示，多通道测试多个推进剂药柱的应力应变，差异性不大，在应变为0.3时误差在10％以内，多通道测试性能可以验证。

在20°温度条件下，分别测试应变率为10s^-1的3个推进剂药柱、应变率为1.67E-1s^-1的3个推进剂药柱、应变率为1.67E-2s^-1的2个推进剂药柱的应力应变关系。结果如图3所示。结果显示，多通道测试多通道测试多个推进剂药柱的应力应变，差异性不大，在应变为0.3时误差在可接受范围内，中应变率和低应变率测试没有系统误差。

在50°温度条件下，分别测试应变率为100s^-1的2个推进剂药柱、应变率为1s^-1的2个推进剂药柱、应变率为1.67E-1s^-1的3个推进剂药柱、应变率为1.67E-2s^-1的3个推进剂药柱的应力应变关系。结果如图4所示。结果显示，多通道测试多通道测试多个推进剂药柱的应力应变，在应变为0.3时差异性不大，误差在可接受范围内，中应变率和低应变率测试没有系统误差。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.多通道宽应变宽温域高安全性的推进剂压缩应力测试装置，其特征在于：包括：可更换减速装置、保温箱、安全箱、多通道传感器、多通道测试平台和材料试验机压杆；

所述可更换减速装置用于控制材料试验机压杆上下移动；安全箱位于保温箱外侧；多通道测试平台置于保温箱底部；测试数据通过多通道传感器采集；待测推进剂样品置于保温箱中的多通道测试平台上。

2.多通道宽应变宽温域高安全性的推进剂压缩应力测试装置，其特征在于：所述安全箱能够完全包裹压杆与平台。

3.多通道宽应变宽温域高安全性的推进剂压缩应力测试装置，其特征在于：所述材料试验机的传动方式为液压式。

4.多通道宽应变宽温域高安全性的推进剂压缩应力测试装置，其特征在于：所述可更换液压减速装置，能够更换不同的材料试验机压杆，使材料试验机压杆以不同的速度前进，以便能够同时适用于低应变率和中应变率测试，且能够保证无系统误差。