[发明专利]一种固体推进剂围压原位拉伸试验装置及试验方法

说明书

一种固体推进剂围压原位拉伸试验装置及试验方法，装置包括：压力容器部，所述压力容器部内腔的温度及气压压力可控，用于提供拉伸试验测试环境；原位拉伸部，所述原位拉伸部设置在压力容器部内腔，用于拉伸试样；夹紧部，所述夹紧部与原位拉伸部连接，用于夹持试样；动力加载部，所述动力加载部设置在压力容器部外侧，并与原位拉伸部驱动连接，用于提供拉伸驱动力；监测部，所述监测部用于监测试样应变变化。本发明提供的技术方案能够有效地测试温度‑围压‑可调应变率多因素耦合影响下的固体推进剂力学性能，提高了固体推进剂力学性能的检测准确性。

技术领域

本发明涉及一种固体推进剂围压原位拉伸试验装置，属于航天燃料技术领域。本发明还涉及一种试验方法，具体涉及一种固体推进剂围压原位拉伸的试验方法。

背景技术

固体推进剂力学性能研究通常采用宏观力学试验方法，例如在材料力学试验机上进行的拉伸/压缩、松弛、蠕变等单载荷因素试验，从而获得固体推进剂率相关的应力-应变响应曲线。如果考虑环境温度因素时，可以将力学加载试验机置于温箱内部，得到不同温度和应变率双因素耦合影响下固体推进剂的力学响应。但试验涉及围压载荷时，对于如何形成一种有效的固体推进剂力学性能测试系统，问题复杂性将大大增加。

固体推进剂围压加载试验系统研制主要是针对固体发动机点火的超常环境，因此围压试验系统的设计需要至少考虑环境压强、环境温度和加载应变率三个因素。尤其是在低温下，高应变率、高围压和低温的耦合作用常常导致药柱的结构完整性破坏。

目前针对围压下、多载荷因素耦合的力学性能测试设备还不成熟，没有较完备的系统测试方法，并且，此行业也未形成相应的标准。因此，如何提供一种固体推进剂围压原位拉伸试验装置，使其能够有效地测试温度-围压-可调应变率多因素耦合影响下的固体推进剂力学性能，提高固体推进剂力学性能的检测准确性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于解决固体推进剂加载试验存在的问题，提供了一种固体推进剂围压原位拉伸试验装置及试验方法。与现有技术相比，本发明提供的技术方案，通过压力容器部为夹紧部中的试样提供预设的温度及气压压力环境，再通过动力加载部控制原位拉伸部对试样进行拉伸，达到了对试样进行围压下应变测试的目的。本发明提供的技术方案，能够分析多载荷耦合作用对推进剂药柱力学性能的影响，对不同载荷条件下的固体发动机结构完整性及工作可靠性做出评估，有助于推进发动机工作安全性事业的进程。

根据本发明的第一个实施方案，提供一种固体推进剂围压原位拉伸试验装置：

该装置包括：压力容器部，所述压力容器部内腔的温度及气压压力可控，用于提供拉伸试验测试环境；原位拉伸部，所述原位拉伸部设置在所述压力容器部内腔，用于拉伸试样；夹紧部，所述夹紧部与所述原位拉伸部连接，用于夹持试样；动力加载部，所述动力加载部设置在所述压力容器部外侧，并与所述原位拉伸部驱动连接，用于提供拉伸驱动力；监测部，所述监测部用于监测试样应变变化。

进一步地，作为本发明一种更为优选地实施方案，所述压力容器部包括：压力罐；压力表，所述压力表设置在所述压力罐上，用于监测所述压力罐内部的压力；温度计，所述温度计设置在所述压力罐上，用于监测所述压力罐内部的温度。

进一步地，作为本发明一种更为优选地实施方案，所述压力容器部还包括：支撑导向杆，所述支撑导向杆水平设置在所述压力罐内部；所述原位拉伸部包括：第一滑台，所述第一滑台滑动设置在所述支撑导向杆上；第二滑台，所述第二滑台滑动设置在所述支撑导向杆上；双向丝杆，所述双向丝杆设置在所述压力罐内壁上，并与所述动力加载部传动连接，所述双向丝杆与所述支撑导向杆平行设置；第一连接臂，所述第一连接臂设置在所述第一滑台上，用于与所述夹紧部的一端连接；第二连接臂，所述第二连接臂设置在所述第二滑台上，用于与所述夹紧部的另一端连接；其中，所述第一滑台和所述第二滑台相对设置；所述双向丝杆与所述第一滑台、所述第二滑台螺旋结构配合传动连接，所述第一滑台和所述双向丝杆配合的螺纹结构旋向与所述第二滑台和所述双向丝杆配合的螺纹结构旋向相反。