[实用新型]一种高聚物脱湿点精确测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于复合材料测试装置技术领域，涉及一种高聚物脱湿点精确测量装置,可以用此装置开展固体推进剂等高聚物脱湿点力学性能参数测试，提供高聚物的力学性能优劣判断的依据。

背景技术

高聚物是指由许多相同的、简单的结构单元通过共价键重复连接而成的高分子量化合物，广泛用于包括尖端科技在内的材料领域中。例如作为固体火箭发动机的重要组成部分的固体推进剂由聚合物基体和分散其中的固体填料组成，属于一种高聚物，它既是发动机的能源，又是发动机的结构材料，其性能的优劣与固体发动机工作的稳定性息息相关。

当高聚物本体受外力作用产生形变时，聚合物颗粒间发生相对运动，进而在粘合剂与填料之间的粘结面间产生应力。当应力足够大时，在部分填料颗粒与粘合剂之间便会有粘结破坏，或者在靠近固体颗粒处发生粘合剂破坏，从而在推进剂内部产生真空孔穴，并且会进一步减小粘合剂与填料之间的键能，这种微观效应即为“脱湿”。随着“脱湿”现象加剧，高聚物内部的真空孔穴尺寸趋于进一步增大，当达到一定的程度(几微米)时，就会起着微破坏的作用，在粘合剂中产生小裂纹，最终导致高聚物本体发生断裂。

由于“脱湿”发生的同时高聚物会发生体积膨胀，因此通过测试高聚物的体积膨胀就可准确判断“脱湿”开始产生的应力、应变。例如就前述的固体推进剂等技术而言，对长期贮存条件下固体推进剂脱湿点力学性能参数进行测试，可以为判断固体推进剂的结构完整性提供依据，可以科学评估固体推进剂的状态和寿命，对于固体火箭发动机类仪器设施的性能评估和延寿具有重要意义。目前本领域尚没有对固体推进剂等高聚物脱湿点进行精确测量装置和标准，无法实时、精确测试高聚物在拉伸过程中的“脱湿”应力(σ)、应变(ε)及体积变化(ΔV)等物理参数。

实用新型内容

本实用新型的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，提供一种结构简单、操作方便、可满足对固体推进剂等高聚物关键力学性能参数的测量需求的高聚物脱湿点精确测量装置。

为实现以上发明目的而采用的技术解决方案如下所述。

一种高聚物脱湿点精确测量装置，包括测控系统和材料试验机，在材料试验机内设有加载系统，所述的加载系统具有材料加载测试腔和补偿腔两个腔室，两个腔室之间安装有高精度差压传感器，在材料加载测试腔内设有用于夹持高聚物试样的上夹具和下夹具，其中上夹具与设置在材料加载测试腔上顶部的力传感器相连，下夹具连接在一根沿竖向从材料加载测试腔底端密封穿出的连接杆上，连接杆的下端与一副同步传动结构的一个传动端连接，从补偿腔的底端沿竖向密封穿入一根补偿杆，补偿杆的下部杆体同时与同步传动结构的另一个传动端以及一根材料试验机动横梁相连接，材料试验机动横梁可在测控系统控制下做上下移动。

上述高聚物脱湿点精确测量装置中，材料加载测试腔和补偿腔均为密闭的腔室，材料加载测试腔与连接杆之间以及补偿腔与补偿杆之间均为动密封结合，保证两个腔室的密封效果。

上述高聚物脱湿点精确测量装置中，在补偿腔上设有用于调节补偿腔内腔体积的千分尺，工作中通过旋动千分尺调节补偿腔的内腔体积，使得测试腔和补偿腔内腔体积相等。

上述高聚物脱湿点精确测量装置中，连接杆的横截面面积和补偿杆的横截面面积分别为S1和S2，且S1＝S2。

上述高聚物脱湿点精确测量装置中，同步传动结构采用柔性连接的传动结构，该柔性连接的传动结构具有一根横向设置的转接横梁，在转接横梁的两端各设有一个十字关节轴承，构成同步传动结构的两个传动端，连接杆和补偿杆分别通过十字关节轴承与传动结构的两个传动端相连接。

本实用新型的设计方案源于克拉伯龙方程：PV＝nRT，当温度、气体质量恒定时，封闭容器中气体的压强与气体体积成反比关系。在进行具体的高聚物试样单向拉伸试验时，将试样固定在密闭的材料加载测试腔内的上下夹具中，当材料试验机动横梁提供位移载荷后，试样体积随连接杆的轴向拉伸发生膨胀，会引起材料加载测试腔内气体体积变化，进而导致腔内气压变化，根据这一关系建立腔内气压与试样体积变化的函数关系；通过在材料加载测试和补偿腔之间安装有高精度差压传感器，测量两个腔室之间的压差；进而通过测量出材料加载测试腔内气压的变化情况，计算出试样的体积变化，从而实现试样应力σ、应变ε、体积变化ΔV三个物理参数的同时测量，以此为依据绘制应变-应力和应变-体积变化曲线，之后再由测控系统实现传感器信号的采集和处理以及材料试验机的控制，并与上位机软件进行通讯并通过显示模块显示，最终达到对固体推进剂等高聚物试样脱湿点精确测量的目的。

本实用新型具有的有益效果是：