[发明专利]一种大尺寸NEPE推进剂装药贮存寿命的预估方法

摘要

本发明公开了一种大尺寸NEPE推进剂装药贮存寿命的预估方法。本发明公开的大尺寸NEPE推进剂贮存寿命的预估方法步骤如下：步骤一，开展恒定应力载荷单温度加速试验，包括制作恒定压力载荷下NEPE推进剂加速老化试件和开展单温度应水平温度加速寿命试验；步骤二，研究NEPE推进剂装药老化过程性能变化规律；步骤三，确定NEPE推进剂装药失效模式；步骤四，开展不同温度不同压力的加速寿命试验，预估NEPE推进剂装药贮存寿命。该方法通过加载压力，模拟大尺寸NEPE推进剂贮存时承受的自重，提出了一种温度-压力双应力作用下获得NEPE推进剂性能变化规律，并以拉伸强度为失效参量，评定NEPE推进剂贮存寿命的方法。

主权项

一种大尺寸NEPE推进剂装药贮存寿命的预估方法，其特征在于，按下列步骤进行：步骤一：开展恒定应力载荷单温度加速试验，包括制作恒定压力载荷下NEPE推进剂加速老化试件和开展单温度应水平温度加速寿命试验；①制作恒定压力载荷下NEPE推进剂加速老化试验件试验所用压力加载装置由3部分组成：支撑单元、压力加载单元、样品盒装置；支撑单元由底座[1]，垫块[2]，支架[3]，立柱[5]，大固定螺母[10]组成。立柱[5]安装于底座[1]上，支架[3]安装于底座[1]中央，垫块[2]位于样品盒[4]底部；压力加载单元由盖板[9]，立柱孔[16]，导向柱孔[17]，导向柱[7]，弹簧[8]，加压柱[6]组成；加压柱[6]底面位于样品盒[4]上方，导向柱[7]底面位于加压柱[6]上端面，弹簧[8]安装在导向柱[7]上；盖板[9]的立柱孔[16]装配于立柱[5]上，导向柱[7]安装于盖板导向柱孔[17]内；样品盒装置由样品盒[4]，样品盒盖板[12]，样品[13]，样品盒底板[15]，紧固卡[11]，螺钉[18]，小固定螺母[19]，排气孔[14]，螺钉孔[20]组成；样品盒底板[15]位于样品盒[4]内底部，样品[13]装在样品盒[4]内，样品盒盖板[12]位于样品盒[4]内上部，排气孔[14]位于样品盒[4]侧面；紧固卡[11]分别位于样品盒[4]上下，紧固卡[11]两端分别有两个螺钉孔[20]，用螺钉[18]通过螺钉孔[20]和小固定螺母[19]进行螺接；制作试样流程：将NEPE推进剂制作成坯药或试片，样品盒底板置于样品腔底部，试样方坯药块或试片装入样品盒，盖上样品盒盖板，紧固卡配合螺钉固定样品盒底板和盖板，作为预制试件；将预制试件放在压力加载单元加压柱下端面，根据模拟载荷重量弹簧弹性系数计算绝对形变量，对盖板施加压力，以获得制定压力，压力通过弹簧及加压柱将压力传导于样品盒盖板，进而作用于推进剂试样，达到预定压力之后，停止加压，并通过紧固卡配合螺钉紧固样品盒底板和盖板，制成试验件；②开展单温度应水平温度加速寿命试验将试验件放到单温度的试验箱中加速老化，按相同时间间隔取出试验件，自然冷至室温后，从试验件中取出试样；步骤二：研究NEPE推进剂装药老化过程性能变化规律通过热加速老化试验，研究恒定压力单一温度条件下各种性能随老化时间的变化规律；①能量性能：爆热随老化时间的变化规律能量性能按照“GJB 772A‑97方法701.1绝热法”测定爆热；②静态力学性能：抗张强度/延伸率随老化时间的变化规律力学性能按照“GJB770B‑2005413.1最大抗压强度断裂强度、最大伸长率和断裂伸长率单向拉伸法”测量哑铃型老化试样的抗张强度/延伸率；③燃烧性能：燃速随老化时间的变化规律按照“GJB 770B‑2005方法706.1靶线法”测定NEPE试样燃速；④安定性:安定剂含量随老化时间的变化规律按照“GJB 770B‑2005方法210.1中定剂溴化法”测定NEPE湿热老化试样的安定剂含量；步骤三：确定NEPE推进剂装药失效模式对比温度‑压力载荷作用下NEPE推进剂老化性能退化规律，力学性能拉伸强度、延伸率变化最为显著，是NEPE推进剂的主要失效模式；拉伸强度表现出明显的变化规律，适合作为失效参量；步骤四：开展不同温度不同压力的加速寿命试验，预估NEPE推进剂装药贮存寿命试验方案如下：l和k分别是温度和压力的加速应力水平数，温度第i个水平与压力j个水平的搭配为一组加速应力水平组合(i，j)，正常应力水平组合为(0，0)，温度和压力的应力水平组合共有l×k个，可以在l×k个水平组合下各安排一个寿命试验，也可以仅对部分水平组合各安排一个寿命试验，但应不少于5组，选取方式可以考虑如下两个方案：第一方案第二方案根据选定的温度‑压力组合条件分别开展加速寿命试验，各组合条件按时间间隔取出试验件，自然冷至室温后，从压力加载装置取出带有紧固卡的样品盒，放于防静电塑料袋内密封保管，每个温度压力应力水平组合取样完成后，取出样品盒中的试样，进行拉伸强度测试，得到拉伸强度随时间的变化规律，从而获得拉伸强度下降到指定技术指标的时间，即为NEPE推进剂在该应力水平组合下的安全贮存期L(T,P)；采用温度‑压力双因素寿命预估计算式(见公式1)ln L(T,P)＝lnA–n lnP+B/T          (1)式中：L(T,P)——安全贮存期；T——老化温度的数值，单位为(℃)；P——自重引起的压强，单位为(MPa)；A、B、n——系数；将不同温度压力应力水平组合对应的安全贮存期L_i(T,P)代入公式(1)进行回归，求得回归方程，代入正常贮存条件下的温度、压力，得到正常贮存条件下的贮存寿命。