[实用新型]一种复合材料静态力学单向拉伸体积膨胀测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种复合材料静态力学单向拉伸体积膨胀测试装置。

背景技术

20世纪前半叶，弹性体研究领域的研究人员发现颗粒填充弹性体在定应变速率条件下单向拉伸应力应变曲线中应力与应变并不总是保持线性关系，随着应变的增加，应力开始滞后应变。在复合材料本体内表现填料与粘合剂基体之间“脱粘”产生空洞和粘合剂基体个别化学键在应力作用下发生断裂形成微隙，这种现象称为“脱湿”。“脱湿”发生的同时材料本体会发生体积膨胀。在复合材料应用领域，要求材料在应力作用下，“应力滞后应变”或“脱湿”现象出现得越晚越好，材料的“脱湿”现象出现得越晚，表示材料可在较为宽松的应力条件下使用，表明该材料具有更好的应用前景。

固体推进剂的力学性能在固体推进剂火箭发动机设计中占有相当重要的地位，固体推进剂性能的优劣与固体发动机工作的稳定性息息相关。固体发动机设计人员除了要求推进剂有较高的模量、抗拉强度、伸长率外，还要求推进剂具有较高的“脱湿”应力与应变。对于长期贮存后的固体发动机，必须模拟相应的老化条件，对其贮存后的推进剂的力学性能，包括“脱湿”应力与应变进行测试与评估，以保证贮存后的固体发动机工作稳定具备可靠的包括“脱湿”应力与应变在内的各种力学性能。因此对推进剂的“脱湿”应力与应变的测试具有十分重要的意义。

“脱湿”发生的同时材料本体会发生体积膨胀，因此测试材料本体的体积膨胀就可准确判断“脱湿”开始产生的应力、应变，体积膨胀的大小与“脱湿”程度相关，体积膨胀越大，“脱湿”越严重，表明材料在相应条件下的性能越差。测试材料在单向拉伸过程中的体积膨胀成为衡量、评价材料在相应条件“脱湿”的一种重要手段。

复合材料静态力学单向拉伸体积膨胀测试是开展复合材料单向拉伸过程“脱湿”研究、评估材料性能优劣的基础。目前国内尚没有固体推进剂等复合材料单向拉伸体积膨胀测试的装置和标准，无法精确测试复合材料在单向拉伸时的“脱湿”应力、应变。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种复合材料静态力学单向拉伸体积膨胀测试装置，可实现固体推进剂等复合材料样品在温度范围为-70℃～80℃、压力范围为0MPa～8.0MPa、拉伸速度范围为0.05mm/min～1000mm/min条件下单向拉伸体积膨胀测试，可以全程监测样品不同压力、不同恒定应变速率下的样品单向拉伸体积变形量，完善了复合材料样品力学性能的评价方法。

本实用新型的技术方案是：载荷传感器经连接头装于电子万能材料试验机的固定横梁上，万能材料试验机上设有移动横梁，其特征在于：包括一带内腔的测试本体，测试本体内腔包括样品腔、测试腔、体积补偿腔、参考腔，所述样品腔与测试腔相连通，样品腔上开有一进样窗，进样窗处经密封圈装有操作门，测试腔与体积补偿腔相连通；样品装于样品腔，样品一端经连接杆与载荷传感器相连，样品另一端与移动拉杆一端相连，移动拉杆中部穿过测试腔，移动拉杆另一端与移动横梁相连，体积补偿腔上设有体积补偿杆，体积补偿杆与移动横梁相连；还包括体积校准系统、差压检测系统、增压系统；所述体积校准系统与体积补偿腔相连；

所述差压检测系统一端与参考腔相连，另一端与测试腔相连；所述增压系统一端与参考腔相连，另一端与测试腔或体积补偿腔相连。

所述体积补偿腔经连通器与测试腔相连通。

所述样品腔的下方并排设置体积补偿腔、测试腔、参考腔；样品腔、体积补偿腔、测试腔、参考腔内填充氮气。

所述测试本体上装有用于密封内腔的端盖。

所述端盖包括装于样品腔处的测试本体上的上端盖，装于体积补偿腔、测试腔、参考腔处的测试本体上的下端盖。所述上端盖、下端盖经螺栓密封装于测试本体上。

所述测试本体装于保温箱内。

所述体积补偿杆包括补偿杆一、与补偿杆一相连的补偿杆二；补偿杆一的横截面积为S1，补偿杆二的横截面积为S2，移动拉杆的横截面积为S，S= S1-S2。

所述万能材料试验机上设有数据采集系统，数据采集系统分别与体积校准系统、差压检测系统、增压系统相连。

所述样品腔、参考腔上分别装有温度传感器，各温度传感器与数据采集系统相连。