Механические свойства баллиститных порохов 1
Темы раздела: Краткие сведения о механизме разрушения полимерных материалов, стадии разрушения, роль ориентационных процессов. Основные виды напряженных состояний в зарядах, возникающих при изготовлении, хранении, транспортировке и применении. Основные прочностные характеристики порохов и способы их определения. Структурно-механические свойства двухосновных порохов. Структурно-механические свойства СТРТ 2
Виды напряжений, возникающих при изготовлении, транспортировке хранении и применении изделий Величина напряжения Вид напряжения Вкладной заряд Термические напряжения в заряде при изменениях температуры окружающей среды Напряжения на границах раздела «топливо –броне покрытие» , «топливо – ЗКС – ТЗС – корпус» Скрепленный заряд 0, 25 – 0, 45 МПа 0, 5 МПА Уровень напряжений зависит от режимов отверждения, величин модуля упругости материалов, температурных градиентов при хранении. Напряжения на опорной поверхности заряда Напряжения при транспортировке: автомобиль, ж/д-транспорт, морское базирование Перегрузки в полете 0, 4 – 0, 6 МПа 4 g 3 g 0, 2 – 4 Мпа 3
Основные механические характеристики порохов и ТРТ Механические свойства Деформационные свойства Прочностные свойства Разрывная прочность Долговечность Прочность на сжатие Предел вынужденной эластичности Предел текучести при сжатии Разрывная деформация Модуль упругости Долговременный модуль ползучести Ударная прочность (удельная ударная вязкость 4
Временная зависимость прочности 5
Временная зависимость прочности 6
Временная зависимость прочности Уравнение Гойхмана 7
Компонентный состав баллиститных порохов и ТРТ Порох Полимерная основа Наполнители Нитраты целлюлозы Дополнительные компоненты Энергетические компоненты: Нитроэфиры или другие энергонасыщенные пластификаторы Дополнительные пластификаторы Общее содержание пластификаторов в полимерной основе от 40 до 60 % металлическое горючее (Al, Mg и их сплавы); МВВ (гексоген, октоген и др. ); специальные добавки (KNO 3, Cs. NO 3) Общее содержание наполнителей 1050 % Катализаторы и стабилизаторы горения Стабилизаторы химической стойкости Технологические добавки 8
Компонентный состав порохов и ТРТ баллиститного типа Общее содержание пластификаторов в полимерной основе баллиститного пороха близко к 40 – 50 (иногда до 60) %. При меньшем количестве пластификатора ухудшаются технологические свойства. При концентрациях более 60 % НГЦ возникает реальная опасность экссудации пластификатора. 9
Общая характеристика структурных особенностей систем НЦ-НГ Положение границ областей и температура переходов зависят от термодинамического качества пластификатора. Область А (0 -40 % НГ) характеризуется значительной неоднородностью, наличием кристаллической фазы НЦ, пластификатор распределен преимущественно в в аморфных областях НЦ, прочно связан с полимером и имеет низкую молекулярную подвижностью. Составы крайне неравновесные. Область В ( 40 - 60 % НГ) содержит фазу раствора НГЦ в НЦ, остатки кристаллической фазы (микрокристаллиты) НЦ и кристаллиты молекулярного комплекса НЦ-НГЦ. Количество кристаллической фазы НЦ и МК-фазы уменьшается при увеличении концентрации НГЦ. Микрокристаллиты НЦ исчезают в результате растворения при концентрациях НГЦ более 50%. Фаза МК исчезает при температурах выше 50 о С. Область С ( более 60 % НГЦ) в основном состоит из раствора НГЦ в НЦ. При концентрациях выше предела совместимости (более 70%) возможно выделение свободного жидкого НГЦ. В этой же области концентраций возможна кристаллизация НГЦ при низких 10 температурах.
Термомеханические свойства баллиститных порохов Изменение вида и количества пластификатора позволяет эффективно регулировать деформационные свойства порохов. Увеличение содержания пластификатора приводит к снижению температуры механического стеклования и вырождению области высокоэластического состояния. Влияние содержания НГЦ на термомеханические свойства пластифицированных НЦ ( цифры у кривых ‒ концентрация пластификатора, масс. %. ) 11
Влияние содержания пластификатора на модуль упругости Механические свойства порохов определяются, в первую очередь, физическим (релаксационным) и фазовым состоянием полимерной основы пороха. В зависимости от количества и типа пластификатора, температуры, механические характеристики пороха изменяются в широких пределах. 12
Вынужденная эластичность, температура механического стеклования и температура хрупкости Предел вынужденной эластичности в – напряжение, при котором время релаксации соизмеримо с временем деформирования. Температура хрупкости – температура, при которой предел вынужденной эластичности равен прочности материала в хрупком состоянии: в= хр Предел вынужденной эластичности и температура хрупкости зависят от условий нагружения материала (скорость, вид и величина напряжения) 13
Вынужденная эластичность и температура механического стеклования порохов 14
Зависимость деформации от времени нагружения 15
Физические состояния порохов В зависимости от концентрации пластификатора и температуры, порох может находиться в хрупком, стеклообразном или высокоэластическом состояниях. Температурно-концентрационные границы переходов из одного состояния в другое зависят от характеристик механического поля (вид и величина напряжения, скорость нагружения и т. п. ) 16
Влияние температуры на скорость ползучести Увеличение скорости ползучести при 40 -50 о. С связано с плавлением молекулярного комплекса. Зависимость скорости ползучести от температуры (НЦ - 50% НГ) 17
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТРТ 18
Вопросы к контрольной работе Структура НЦ, степень кристалличности и её зависимость от степени этерификации НЦ, температуры стеклования и плавления Структура порохов баллиститного типа Молекулярные комплексы НЦ с пластификаторами Структурные и фазовые переходы в пластифицированных НЦ. Зависимость температуры переходов от количества и вида пластификатора. Влияние температуры и степени пластификации НЦ на механические свойства баллиститных порохов Основные виды нагрузок и напряжений, . возникающих в зарядах ТРТ Прочностные и деформационные характеристики порохов и ТРТ Требования к механическим свойствам для вкладных и прочно скрепленных зарядов 19
Скачать презентацию Механические свойства баллиститных порохов 1 Темы раздела
7. 2012 Механические свойства порохов.ppt