(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202221883660.5 (22)申请日 2022.07.21 (73)专利权人 中国人民解 放军国防科技大 学 地址 410073 湖南省长 沙市开福区德雅路 109号 (72)发明人 周星　张焘　陈晨　何志成　邓蕾　 申志彬　王耀霄　贺伟翔　 (74)专利代理 机构 西安方诺专利代理事务所 (普通合伙) 61285 专利代理师 景丽娜 (51)Int.Cl. G01N 3/08(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01N 1/36(2006.01) (54)实用新型名称 一种双向拉伸固体推进剂试样及其成型装 置 (57)摘要 本实用新型公开了一种双向拉伸固体推进 剂试样及其成型装置， 所述双向拉伸固体推进剂 试样为十字 型结构， 成型装置包括底板、 盖板、 连 接件和型模， 其中底板设置在试样模型下侧， 盖 板设置在试样 模型上侧， 且底板与盖板通过连接 件连接； 所述型模设置在底板与盖板之间， 且在 所述型模上设置有模型槽和型模浇筑槽， 其中模 型槽为贯穿型模的 “十”字形凹槽， 所述型模浇 筑 槽与模型槽相互联通， 且与设置在 底板上的底板 浇筑槽配合使用； 本装置通过底板、 盖板和型模 的设置， 能够有效的解决双向拉伸固体推进剂试 样难以切割、 构型复杂难以直接浇注成型和拆模 难的问题， 具有结构 简单、 使用方便的特点。 权利要求书1页 说明书5页 附图5页 CN 218121601 U 2022.12.23 CN 218121601 U 1.一种双向拉伸固体推进剂试样， 其特征在于： 所述试样为试样模型， 包括一体成形的 中心变形部分和应力轴拉伸部分， 其中 所述中心变形部分为十 字形， 且在中心变形部分上设置有内凹的形变槽； 所述应力轴拉伸部分设置在中心变形部分的应力轴 端部， 且在所述应力轴拉伸部分与 中心变形部分的连接处设置有弧形的变形缓冲区。 2.一种制备如权利要求1所述的双向拉伸固体推进剂试样成型装置， 其特征在于： 包括 底板、 盖板、 连接件和型模， 其中 所述底板设置在试样模型下侧， 盖板设置在试样模型上侧， 且底板与盖板通过连接件 连接； 所述型模设置在底板与盖板之间， 且在所述型模上设置有模型槽和型模浇筑槽， 其中 所述模型槽为贯穿型模的 “十”字形凹槽， 所述型模浇筑槽与模型槽相互联通， 且与设置在 底板上的底板 浇筑槽配合使用。 3.根据权利要求2所述的一种双向拉伸固体推进剂试样 成型装置， 其特征在于： 所述的 模型槽包括相互连通的中心变形浇筑区和应力轴拉伸浇筑区， 其中所述中心变形浇筑区与 中心变形部分相适配， 应力轴拉伸浇筑区与应力轴拉伸部分相适配。 4.根据权利要求3所述的一种双向拉伸固体推进剂试样 成型装置， 其特征在于： 所述的 型模浇筑槽包括中心变形区浇筑槽和应力轴拉伸区浇筑槽， 所述中心变形区浇筑槽与中心 变形浇筑区连通， 所述应力轴拉伸区浇筑槽对称设置在中心变形区浇筑槽两侧， 且与应力 轴拉伸浇筑区连通。 5.根据权利要求2所述的一种双向拉伸固体推进剂试样 成型装置， 其特征在于： 所述的 底板、 盖板和型模上均对应设置有连接孔， 所述连接孔与连接件配合使用。 6.根据权利要求5所述的一种双向拉伸固体推进剂试样 成型装置， 其特征在于： 所述的 连接件为塞打螺 丝。 7.根据权利要求2所述的一种双向拉伸固体推进剂试样 成型装置， 其特征在于： 所述的 型模的上下两侧均设置有波浪形卡槽， 所述卡槽与设置在底板和盖板内侧面上的波浪形卡 块配合使用。 8.根据权利要求2所述的一种双向拉伸固体推进剂试样 成型装置， 其特征在于： 所述的 底板和盖板的内侧面上还设置有变形凸块， 所述变形凸块与试样模型上的形变槽配合使 用。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 218121601 U 2一种双向拉伸固体推进剂试样及其 成型装置 技术领域 [0001]本实用新型属于固体火箭发动机技术领域， 具体涉及一种双向拉伸固体推进剂试 样及其成型装置 。 背景技术 [0002]固体推进剂是固体火箭发动机的主要动力来源， 目前广泛使用的复合固体推进剂 通常包括氧化剂、 粘结剂、 金属燃料、 固化剂及其 他添加剂等， 通过真空浇注工艺固化成型； [0003]对于贴壁浇注式固体火箭发动机， 固化后的推进剂药柱通过衬层、 绝热层与发动 机壳体粘结成一体， 固体推进剂药柱是固体火箭发动机结构 中的一个承力构件； 在固体火 箭发动机全寿命过程中， 固体推进剂药柱会承受各种载荷的作用， 这些载荷包括： 固化降 温、 贮存过程中的周期性温度变化等热应力、 运输时的周期性振动、 重力、 点火增压以及加 速度等。 在承受上述载荷作用时， 这种复杂结构的推进剂药柱在各个不同位置上承受的应 力大小和方向往 往不同， 某些位置上会 承受多向应力的作用； [0004]正确表征推进剂药柱在复杂应力应变状态下的力学性能和断裂极限是药柱结构 完整性分析 的重要内容； 单轴拉伸性能测试在单一方向对材料施加拉伸应力， 是表征固体 推进剂力学性能最为常用的方法； 目前， 在固体推进剂研究领域中， 推进剂的主要力学性能 参数如抗拉强度和延伸率等均通过单轴拉伸测试获得； 由于单向拉伸具有技术成熟、 实现 难度低、 测试数据可比性 强等优点， 在固体推进剂的性能测试标准中， 表征推进剂力学性能 的测试手段一般也是单向拉伸； 单轴拉伸实验是指导推进剂 研究和装药设计的主要测试方 法， 但是其存在明显不足， 即应力状态单一， 难以真实反映药柱内部的应力状态； [0005]复合固体推进剂是含有大量固体颗粒的粘弹性材料， 其微观结构及其在载荷作用 下的演化过程对推进剂的宏观应力 ‑应变关系影响显著； 因此， 单轴拉伸性能不能反映推进 剂药柱在 复杂应力、 应变状态下可能达到的真实力学性能， 对药柱结构的失效判定可能造 成较大的误差； 在研究不同加载路径对固体推进剂断裂失效行为的表征实验中， 采用十字 形试件进 行双轴拉伸实验是目前的研究热点； 十字形试件的双轴拉伸实验 是表征试件在复 杂加载路径下力学性能的有效方法； [0006]早在20世纪60年代就提出了平面十字形试件双向拉伸实验方法， 但直到近年来才 取得一些突破， 得到初步应用； 为实现中心测试区的变形量更大、 更均匀， 早期的一些研究 围绕十字臂展开； 在这些不同形式的十字形试件中， 以臂上开缝型的研究最多， 优点是上开 缝可以大大减小甚至消除中心区的剪应力， 从而使中心变形部分的应力轴和拉伸方向重 合， 这样可以方便地测量计算中心区的应力值； 其缺点是仅对强化材料才适用， 且中心区变 形不会很大， 因为只有当开缝区域的材料已进入强化 阶段后， 中心实验区应力才能达到足 够高的水平， 往往出现臂先于中心区断裂的情况； 对固体推进剂粘弹性材料变形较大 的情 况， 这种试件的应力状态无法满足； Kelly将中心试验区减薄与十字臂开槽技术相结合， 提 出了用开槽将十字臂分开的十字形试件， 如图1所示； 贾永刚等基于Kelly提出的 “十”字形 试件， 设计了一种新型固体推进剂双向拉伸试件， 如图2所示， 并发现固体推进剂断裂延伸说　明　书 1/5 页 3 CN 218121601 U 3