● 摘要
现代武器装备长期处于贮存状态,研究其贮存状态下的性能退化,预测其贮存寿命,对武器装备的战略完好性有着重要意义。丁腈橡胶作为一种在武器装备密封系统中广泛应用的密封材料,其密封性能好坏,直接关系到武器装备的正常使用。现代武器装备具有高可靠性与长寿命的特点,传统的方法已经无法及时获得其寿命信息,只有通过加速试验的方法,强化实验条件,使受试产品加速失效,才能在较短时间内获得必要信息,预测装备正常条件下的寿命指标。
针对密封材料一般处于承压贮存状态的情况,利用力学传感器,设计了一套能够在高温条件下,实时监测丁腈橡胶密封材料压缩应力松弛值变化的试验夹具。该夹具主要包括力学传感器、压头、及耐高温的上下板和限制器组成,外接数字显示仪,压力测试范围为0~980N,温度为0~200℃。
设计了加速试验方案,观测了丁腈橡胶试样在70℃、80℃、90℃和100℃的情况下的性能参数变化,主要包括质量损失率、硬度、压缩永久变形和应力松弛。通过对丁腈橡胶数据处理拟合,得到其退化规律,对比分析其退化规律的异同,对丁腈橡胶的加速退化过程从性能参数数据上有一个直观认识,并为后续的寿命预测提供数据支持。
加速试验的一个基本前提是试验件在加速应力下与正常应力下的退化或失效模式是相同的。采用基于微观分析的方法,对丁腈橡胶的加速老化过程进行了分析对比。结果表明,随着加速应力条件的增大、老化时间的增长,丁腈橡胶的退化过程与正常贮存情况下的退化存在差异。对退化数据进行筛选,利用基于数据一致性的方法检验了反应速率对数与温度负倒数的线性拟合度,筛选得到的有效数据的拟合度达到0.99,远高于原本的0.93。
分别利用全部数据和筛选后的有效数据,采用Dankin寿命推算法和动力学曲线直线化方法,对丁腈橡胶的贮存寿命进行了预测,得到了两种数据预测的贮存寿命。结果表明,与正常贮存寿命对比,利用筛选的有效数据预测的寿命明显比全部数据预测寿命精度高。
关键词:丁腈橡胶;退化规律;数据有效性;寿命预测