[发明专利]一种水下声学材料服役寿命预测方法

权利要求书

1.一种水下声学材料服役寿命预测方法，其特征在于，首先确定水下声学材料的失效判据；然后至少在三个高于服役温度的温度下进行试验室海水加速模拟试验，并设计不同的取样周期，根据所设计的试验方案进行试样的制备，并进行试验室海水模拟加速试验；根据设计的取样周期进行取样和性能测试，获得在不同加速老化试验周期下材料的老化性能数据；对在试验温度下获得的老化数据进行分析和处理，外推获得服役温度下材料性能随老化时间的变化曲线；根据失效判据获得水下声学材料的服役寿命。

2.如权利要求1所述的一种水下声学材料服役寿命预测方法，其特征在于，以水下声学材料的力学性能或声学性能下降到初始试样性能的50％作为材料失效的判据。

3.如权利要求1所述的一种水下声学材料服役寿命预测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)根据水下声学材料的服役环境确定试验室人造海水介质包括浓度、pH值在内的物性参数，配制人造海水介质；

(2)模拟试验加速温度设计：在40℃到90℃的温度区间，选取至少3个温度进行试验，温度间隔根据需要进行选取，记选取的试验温度分别为T1、T2、T3……；

(3)取样周期设计：取样周期在不同的温度下选取不同的取样间隔，或选用相同的取样间隔；

(4)测试项目类型设计：根据老化性能要求，选取测试项目，包括基本理化性能、力学性能、动态力学性能；

(5)模拟加速老化试样制备：根据性能测试项目、试验温度以及取样周期进行所需试样数量的统计，一种类型测试至少需要3个平行试样；在确保工艺稳定性的前提下进行试样的制备；

(6)进行试验室人造海水模拟加速试验：分别将试样浸泡在T1、T2、T3……温度下的人造海水中，试样采用试样架固定，平行放置，试样之间的间距在10mm以上，避免叠放，试验装置加盖，避免水蒸发过快，并及时补充水分，避免海水盐度发生变化；每隔5天进行人造海水的更换；按照取样周期进行取样；

(7)人造海水模拟加速老化试样处理及性能测试：将取出的试样初步干燥进行称重，然后在惰性气体氛围内进一步干燥，并进行称重，直到试样重量不再发生变化；按照相应的国标进行基本理化性能、力学性能或动态力学性能的测试；

(8)性能测试数据处理和分析：对T1、T2、T3……温度下按取样周期获得的老化试样性能测试数据进行分析和数据处理，先采用散点法对老化性能参数和老化时间进行作图，再采用内插法获得在不同温度T1、T2、T3……下达到性能临界值时的时间t1、t2、t3……；

(9)以加速老化试验温度的倒数1/T为横坐标，达到临界性能老化时间的对数logt为纵坐标，采用散点图的方法进行(1/T1，logt1)、(1/T2，logt2)、(1/T3，logt3)……各点作图，并对各点进行线性拟合，将获得的线性关系方程外推即可获得服役条件较低海水温度T0下达到临界性能所需的时间t0；

(10)老化性能主曲线：选取服役条件下较低海水温度T0作为参考温度Tr，计算各温度T1、T2、T3……下的平移因子a_T1、a_T2、a_T3……，通过时温叠加原理将不同温度T1、T2、T3……下的老化性能数据按照相应的移动因子进行平移，即可获得参考温度Tr下的老化性能主曲线；

(11)对主曲线进行非线性回归拟合，获得的拟合方程即为粘弹性水下声学材料在服役条件下的老化性能数学模型，从而可以对声学材料的老化性能和服役寿命进行预测。

4.如权利要求3所述的一种水下声学材料服役寿命预测方法，其特征在于，还包括模型预测精度验证的步骤：将长期实船取样或者海洋环境自然曝露试验老化试样性能与老化性能数学模型预测结果进行比较，验证模型预测的精度。

5.如权利要求3所述的一种水下声学材料服役寿命预测方法，其特征在于，步骤(1)中配制人造海水介质时，盐选用工业海盐，水采用去离子水。

6.如权利要求3所述的一种水下声学材料服役寿命预测方法，其特征在于，步骤(2)中温度间隔选取为10℃。