自然环境超高加速光老化试验系统研制

目的 设计一种能够高效强化太阳紫外光辐射强度的自然环境加速试验设备,在自然环境环境中,用于高分子材料及制品、零部件的耐光老化高加速试验与快速评估。方法 自然环境超高加速光老化试验系统研制主要采用模块化设计思路,基于3个太阳辐射强化原理,开展紫外反射镜开发,设计系统总体结构、试验主机、太阳能供电分系统和控制分系统等,对主机结构进行有限元强度和变形量分析,开发以PLC为核心的控制系统和以触摸屏及计算机为媒介的人机交互软件。结果 研制的自然环境超高加速光老化试验系统采用太阳能清洁能源供电,实现了40倍以上的太阳紫外辐射强化。结论 研制的自然环境超高加速光老化试验系统加工与制造难度小,加速倍率高,环境友好,使用效费比高,更适用于户外装备用高分子材料及制品的耐光老化评估。     

某推进剂低温加速老化试验研究

目的考查某推进剂在-10℃和-28℃这两个温度下性能随老化时间的变化趋势。方法采用低温加速老化试验。结果在低温下老化推进剂最大抗拉强度先下降然后逐渐升高,伸长率变化趋势较为复杂。常温正常拉伸速度条件下伸长率基本在初始值附近波动,低温快速拉伸条件下伸长率直线下降。结论低温下推进剂老化力学性能的变化趋势与高温老化不尽相同,造成这种差异的原因可能是老化机理不同所致。     

硅橡胶自然环境加速试验方法与自然环境试验方法等效性研究

目的研究自然环境加速试验方法与自然环境试验方法的等效性。方法针对6141硅橡胶,在高原、沙漠、湿热三个自然环境条件下,采用玻璃框、黑箱、强制通风玻璃框、单轴跟踪太阳4种已有自然环境加速试验装置,开展4种自然环境加速试验方法与户外暴露自然环境试验方法的对比试验,运用图形与秩和检验法分析不同自然环境加速试验方法与自然环境试验方法的等效性。结果在高原、沙漠、湿热三个典型环境条件下,采用6141硅橡胶对比开展的玻璃框、黑箱、强制通风玻璃框、单轴跟踪太阳4种自然环境加速试验与三个典型环境条件下的户外暴露试验中,其拉伸强度服从同一性能变化规律。结论在高原、沙漠、湿热三个典型环境条件下,开展的6141硅橡胶玻璃框、黑箱、强制通风玻璃框、单轴跟踪太阳4种自然环境加速试验与三个典型环境条件下的户外暴露试验具有等效性。     

HTPB类推进剂热安定性的共性规律研究

为了了解不同配方的HTPB推进剂是否具有热安定性的共性规律,采用热减量法,通过不同温度的热老化试验,研究了4种不同配方的HTPB推进剂的热安定性的变化规律,得出了不同配方的HTPB推进剂具有相似的特征分解规律和热安定性规律的结论.该结论对预估HTPB推进剂的库房贮存性能具有重要的参考价值.     

丁羟推进剂库房贮存与加速老化规律研究

采用库房贮存与加速试验的方法,研究了丁羟推进剂在库房贮存与加速老化环境下的规律,得到了丁羟推进剂加速老化与库房贮存的试验数据.利用秩相关系数检验方法对2组试验数据进行了相关性分析,并分析了推进剂老化失效模式和贮存环境对推进剂贮存寿命的影响.     

HTPB推进剂老化性能湿热影响分析

目的 掌握HTPB推进剂老化过程中,温度和湿度对其力学性能的影响及贡献程度.方法 对HTPB推进剂进行不同湿热条件下的加速老化试验,并测量不同老化时间推进剂的质量损失分数和力学性能,结合推进剂在温度和湿度下的作用机理,对质量损失分数随老化时间的变化规律进行分析,以最大拉伸强度作为性能指标,对HTPB推进剂湿热老化过程进行湿热双因素方差分析.结果 湿度对HTPB推进剂质量损失分数的影响起主导作用,在75％～85％有一个湿度拐点值,大于或小于这个拐点值,推进剂遵循不同的质量损失分数变化规律.温度和湿度对推进剂最大抗拉强度方差分析的F值均大于其临界值,影响显著.相比而言,湿度的影响更加显著,整个老化过程中,温度和湿度的影响作用表现出先增加、后下降的趋势.温湿交互作用在试验前期和后期对推进剂的影响不显著,而在试验中期较为显著,同样呈现出先增大、后减小的规律.结论 湿度对推进剂最大拉伸强度影响的贡献率最大,温度次之,交互作用最小.从时间轴上看,湿度的贡献率表现为单调递增趋势,温度为单调递减趋势,交互作用呈现抛物线趋势.     

HTPB复合固体推进剂老化研究进展

综述了HTPB推进剂在老化试验和表征方法、老化机理、模型构建和寿命预测方面的国内外研究现状,通过对国内外的HTPB推进剂研究历程进行对比,分析了与国外研究整体趋势的差异。从检索文献来看,与国外研究进展相比,国内研究整体上具有起步晚、发展快的特点。在此基础上,展望了今后的研究方向,包括多因素耦合的老化机理探究、老化快速评价、先进监测手段、寿命预测模型优化以及防老化等方面,以期为HTPB推进剂的老化研究提供更多参考。     

自然环境加速试验技术

介绍了自然环境加速试验技术的国内外发展概况,总结了自然环境加速试验技术的思路,分析了主要技术方法的特点,探讨了自然环境加速试验在武器装备环境试验中的应用前景。     

某型固体云爆剂加速老化试验与贮存寿命预测研究

对某型云爆剂老化前后的结构形貌、元素质量分数、热分解性能变化进行了研究,结果表明,固体云爆剂老化后结构并未被破坏;C,F元素质量分数升高,N,O元素质量分数下降;老化前后热分解曲线变化不大,但在100～200℃之间有一定变化.根据所测数据的变化,采用贝瑟洛特法和火工品71℃法预测了样品在20℃下的贮存寿命.     

自然环境谱转化为加速试验环境谱的方法

目的研究将自然环境监测数据转化为加速试验环境谱的方法。方法提出了自然环境谱向加速试验环境谱转化的方法,举例将某地域的自然环境谱转化为加速试验环境谱,并以天然橡胶1142为试验对象,验证环境谱的转化方法。结果加速试验结果与户外暴露结果一致。样品的硬度随试验时间的延长逐渐增大,拉断伸长率不断下降,表明样品出现老化,交联程度增加,柔韧性降低。结论获得了包括环境应力水平的确定,环境应力作用时间的确定,环境谱的转化、组合和综合以及环境应力施加顺序的环境谱转化方法。     

环境温度对复合固体推进剂贮存老化微观损伤作用机制研究

目的研究复合固体推进剂在环境温度作用下的微观损伤机制。方法开展复合固体推进剂实验室高温加速老化试验,分析不同损伤程度下的化学官能团和损耗因子的变化规律,综合推断环境温度作用下的微观损伤机制。结果复合固体推进剂在环境温度作用下,氧化剂AP一直不断地分解释放出活性成分,攻击HTPB粘合剂主链,使粘合剂主链初期主要发生交联反应,生成多种氧化产物如过氧化物、醛基、酯基。在老化后期,粘合剂主链开始断链,断链位置应该为R—CO—NH或C=C处,使得R—CO—NH、C=C含量随着老化时间的增加而逐渐降低。结论在环境温度的作用下,复合固体推进剂同时发生氧化交联和分解断链两种反应,但老化初期氧化交联占主导,老化后期主要发生分解断链。     

复合固体推进剂定应变‒温度循环加速试验方法研究

目的 建立复合固体定应变–温度循环加速试验方法。方法 采用MSC.PATRAN有限元分析软件,仿真计算某型贴壁浇铸固体火箭发动机从零应力温度(68 ℃)固化降温至常温(20 ℃)的极值点von Mises应变最大值,利用自制应变加载装置对复合固体推进剂施加定应变。分析固体火箭发动机长期库房贮存的温度变化规律,在兼顾模拟性和加速性的基础上,设计并开展复合固体推进剂在4组不同应力水平下的温度循环加速试验。选用合适的性能退化模型和加速寿命模型,评估复合固体推进剂的可靠库房贮存寿命。结果 某型固体火箭发动机从零应力温度固化降温至常温的极值点von Mises应变最大值为9.4%,复合固体推进剂4组温度循环加速试验的最高试验温度分别为75、75、60、60 ℃,温差分别为5、10、15 ℃,单个循环时长均为24 h。复合固体推进剂在4组温度循环加速试验条件下的老化性能参数均为最大抗拉强度保留率,且在置信度为0.9时,其退化规律均符合指数型性能老化数学模型。结合失效临界值,计算出置信度0.9时的最低加速寿命分别为59、100、203、342 d。基于修正Coffin-Manson模型,利用多元回归分析方法,计算得到复合固体推进剂在长期库房贮存环境(最高温度298 K,年平均温差15 K)下,置信度0.9时的最低贮存寿命为20 a。结论 在兼顾模拟性和加速性的基础上,建立了复合固体推进剂定应变?温度循环加速试验方法,并利用指数型性能退化模型和修正Coffin-Manson加速寿命模型,快速获得复合固体推进剂的最低库房贮存寿命,为下一步开展固体火箭发动机装药贮存寿命预估奠定基础。     

加速自然环境试验装置中太阳跟踪系统研究

自然环境加速试验是自然环境试验发展的一个重要方向,对新材料的研究具有推动作用。太阳跟踪装置是自然加速试验中的一种重要设备,文中介绍了一种太阳自动跟踪系统,有效地结合了日点轨迹跟踪方式,并采用双轴式跟踪调整装置,实现了对太阳全天候的实时跟踪。     

丁羟推进剂贮存老化的动态力学性能

采用动态热分析(DMA)方法研究了某丁羟推进剂贮存老化的动态力学性能,借助时间一温度叠加原理,获得时间位移与频率对数的关系曲线及WLF方程的常数,并计算得到固体火箭发动机点火瞬间的推进剂药柱的临界温度tc,并用tc数据预估了发动机点火瞬间推进剂药柱不会由高弹态向玻璃态转变,不会发生断裂与结构完整性破坏.