[发明专利]一种喷管橡胶堵盖加速贮存试验及寿命评估和验证方法

说明书

本发明公开了一种喷管橡胶堵盖加速贮存试验及寿命评估和验证方法，针对三类产品分别开展恒定温度应力加速老化试验，通过试验获取哑铃型试样的单向拉伸最大抗拉强度测试数据、获取橡胶结构复合材料试样的剪切强度测试数据、获取硬质泡沫塑料结构制品的剪切应力测试数据，再对各试验数据进行性能退化分析，利用加速模型精确计算或拟合得到不同温度应力量级下的性能变化速率常数，进而评估三类产品的常温(25℃)贮存寿命，获得喷管堵盖最易失效的环节，再利用获得的加速因子对真实产品开展加速老化试验，验证橡胶堵盖长期贮存后的使用性能是否满足要求。

技术领域

本发明涉及可靠性工程中的加速贮存试验领域，具体是涉及某系统级产品喷管的橡胶堵盖的加速贮存试验及寿命评估方法。

背景技术

喷管是某系统级产品的贮存薄弱环节之一。喷管的前后堵盖、喉衬、扩散段、绝热层、粘接界面等多采用橡胶材料、高分子材料及胶粘剂组成，其中橡胶堵盖的主要作用是建立燃烧室正常工作压强，同时保证密封、防潮或承受一定的气动载荷。橡胶堵盖一般通过胶粘剂固定在喷管收敛段或扩散段表面，在发动机工作时通过高温燃气的冲击实现堵盖的打开；且要求仅破坏喉衬本体而堵盖完整飞出，不产生碎片或残留结构。由于橡胶堵盖除表面锦丝绸布外均为天然橡胶材料、堵盖与喉衬之间有胶粘剂连接，长期贮存后易老化导致抗拉强度降低和界面脱粘，因此橡胶堵盖的性能是制约喷管贮存寿命的关键因素。目前国内外对橡胶堵盖的寿命研究较少，尚未形成合理有效的加速贮存试验技术，难点在于不清楚拉伸和剪切哪种应力是造成堵盖失效的主要模式，也无法判断粘接界面与橡胶本体之间哪个更易老化而出现性能超差。

开展橡胶堵盖的加速贮存试验技术研究，对橡胶堵盖的贮存寿命进行摸底，是获取喷管寿命底数的重要一环，甚至影响该系统及导弹的贮存寿命年限。为获得橡胶堵盖的贮存失效机理，本发明设计天然橡胶材料的哑铃型试样、橡胶-胶粘剂-碳碳合金复合材料试样、以及硬质泡沫塑料结构制品三种试件开展加速寿命试验，通过对拉伸强度和剪切强度等性能指标的监测，探索橡胶、胶粘剂、硬质泡沫塑料等材料的性能退化趋势，对该趋势进行规律总结，评估得到对应的贮存寿命，进而总结橡胶堵盖和喷管失效的主要机理。

一般产品在自然条件下贮存时主要受温度、湿度的影响，但喷管的贮存环境具有多重密封效果，因此可有效防止水分侵蚀，故可建立基于温度单因素的加速模型进行寿命评估。对以上三种试件均开展温度加速老化试验，为了增加试验结果的外推精度，选取多个温度应力量级进行试验，相邻温度间隔为10℃；为了获取尽可能真实的性能退化规律，至少设置十个检测点；取样检测时间间隔根据产品的老化性能而定，一般高温下间隔时间要短，低温下要长；为了尽量减少数据离散的影响，每个测点至少测试五件产品，并取其平均值；每个加速贮存温度下的老化试验时间，原则上延续到产品的老化性能参数下降到规定的极限值以下为止，若试验周期不能满足要求，则采用定时截尾方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种喷管橡胶堵盖加速贮存试验及寿命评估和验证方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种喷管橡胶堵盖加速贮存试验及寿命评估和验证方法，包括以下步骤：

步骤一、加速贮存试验：

分别投入300件橡胶堵盖的哑铃型试样、300件橡胶结构复合材料试样、300件硬质泡沫塑料结构制品进行加速贮存试验；

步骤二、建立加速模型：

对试验数据进行分析、计算及拟合，结合不同材料的特点，对橡胶堵盖的哑铃型试样采用公式：y＝lnξ＝f(τ)＝a-dτ的老化数学模型；对橡胶结构复合材料试样采用公式：y＝lnξ＝f(τ)＝a-dτ^α的老化数学模型；对硬质泡沫塑料结构制品采用公式：的老化数学模型；

步骤三、评估贮存寿命：