CN214750274U - 一种推进剂夹持装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种推进剂夹持装置，通过设计第一夹持装置和第二夹持装置，夹紧试样条两端，并利用第一夹持装置和第二夹持装置的相对靠近和远离使试样条拉伸或放松。拉伸后的试样条可进行微米CT测试，或镀金后进行扫描电镜测试，观测推进剂中的裂纹、孔隙等损伤形式。在高分子复合材料内部表界面观测领域具有普适性。

Description

一种推进剂夹持装置

技术领域

本实用新型属于分析测试技术领域，涉及一种高分子复合材料界面观测的实验装置和方法，特别涉及一种推进剂夹持装置。

背景技术

复合固体推进剂是一种高固体填充的含能高分子复合材料，其中主要由粘合剂基体、氧化剂(如AP、HMX等)、金属燃料(Al粉等)以及其他多种小组分组成。其力学性能是实现能量性能等其他性能的基础之一。贮存过程中推进剂受到自身重力等使得内部处于一种拉伸的状态；实验研究中，定应变、定载荷拉伸实验可以实验模拟该状态。由于推进剂具有泊松效应，拉伸时裂纹与孔隙可完整呈现，一旦停止加载推进剂立即回缩、裂纹闭合而无法观测到。另一方面，推进剂为非导电材料，通过扫描电镜观测形貌时需要在表面镀金，若按照现有方法，在镀金后进行拉伸实验，拉伸出现的孔洞内未镀金而无法观测到。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述缺陷，提供一种推进剂夹持装置，通过设计第一夹持装置和第二夹持装置，夹紧试样条两端，并利用第一夹持装置和第二夹持装置的相对靠近和远离使试样条拉伸或放松。拉伸后的试样条可进行微米CT测试，或镀金后进行扫描电镜测试，观测推进剂中的裂纹、孔隙等损伤形式。在高分子复合材料内部表界面观测领域具有普适性。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种推进剂夹持装置，包括第一夹持装置和第二夹持装置，第一夹持装置和第二夹持装置分别夹持试样条沿长度方向的两端，并可沿试样条长度方向相对运动，用于拉伸或放松试样条；

第一夹持装置包括第一夹头组件和第一支撑组件；第二夹持装置包括第二夹头组件和第二支撑组件；第一夹头组件和第二夹头组件用于夹持试样条沿长度方向的两端，第一支撑组件和第二支撑组件可沿试样条长度方向相对运动，进而带动第一夹头组件和第二夹头组件对试样条进行拉伸或放松。

进一步的，第一夹头组件包括上砧块和下砧块，上砧块和下砧块(3)分别位于试样条的上方和下方，固定后用于夹紧试样条；所述第二夹头组件的结构与第一夹头组件的结构相同。

进一步的，第一支撑组件包括相互垂直的第一支撑竖板和第一支撑横板；第二支撑组件包括相互垂直的第二支撑竖板和第二支撑横板；

第一支撑竖板上端与第一夹头组件固定连接，下端与第一支撑横板固定连接，第二支撑竖板上端与第二夹头组件固定连接，下端与第二支撑横板固定连接；第一支撑横板下表面与第二支撑横板的上表面相互配合，实现沿试样条长度方向的相对运动。

进一步的，上砧块和下砧块之间通过螺丝固定；所述螺丝个数≥2，所述螺丝在试样条宽度方向上的间距为20～40mm。

进一步的，第一支撑装置或第二支撑装置上设有手持杆，用于推拉第一支撑装置或第二支撑装置实现第一支撑装置和第二支撑装置之间的相对运动。

进一步的，第一支撑横板下表面设有导轨，第二支撑横板的上表面设有凹槽，通过导轨与凹槽的配合，实现第一支撑横板与第二支撑横板(10)的沿试样条长度方向的相对运动。

进一步的，还包括固定安装底座，固定安装底座用于将推进剂夹持装置固定在实验台面上；所述固定安装底座包括支撑底座和装置夹持套；支撑底座为圆柱形，安装于第一支撑装置或第二支撑装置的下表面；装置夹持套为圆筒形，固定于实验台面上；所述支撑底座与装置夹持套的轴线垂直于实验台面；装置夹持套与支撑底座的配合实现推进剂夹持装置在实验台面上的固定。

进一步的，所述支撑底座与装置夹持套通过2根相互垂直的螺栓进行连接，保证支撑底座与装置夹持套在各方向的稳定性。

进一步的，所述固定安装底座还包括固定安装底座底板，装置夹持套固定于安装底座底板中心，固定安装底座底板通过螺栓安装在实验台面上。

进一步的，第一支撑横板安装横板螺丝，第二支撑横板沿试样条长度方向设有与之匹配的螺纹孔，第一支撑横板与第二支撑横板沿试样条长度方向进行相对运动后，通过横板螺丝与螺纹孔的配合实现锁定。

进一步的，第一支撑组件或第二支撑组件上沿试样长度方向设有刻度线，用于记录第一支撑组件和第二支撑组件沿试样条长度方向的相对位移。

一种推进剂夹持方法，采用上述一种推进剂夹持装置实现，包括以下步骤：

S1将推进剂夹持装置固定于实验台面上，并使第一夹持装置和第二夹持装置相对靠近；

S2使用第一夹持装置和第二夹持装置固定试样条两端；

S3拉动第一夹持装置或第二夹持装置，使试样条保持拉伸状态；

S4对拉伸状态的试样条进行测试。

进一步的，所述步骤S4中，测试包括微米CT测试或对试样条镀金后进行扫描电镜测试。

本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)本实用新型一种推进剂夹持装置，通过设计第一夹持装置和第二夹持装置，夹紧试样条两端，并利用第一夹持装置和第二夹持装置的相对靠近和远离使试样条拉伸或放松。

(2)本实用新型一种推进剂夹持装置，在第一夹持装置和第二夹持装置分别设置导轨和凹槽，使第一夹持装置和第二夹持装置实现相对运动；另外通过横板螺丝和螺纹孔的配合，实现特定位置的锁定。

(3)本实用新型一种推进剂夹持装置，在第一夹持装置或第二夹持装置上设有刻度线，可精确控制试样条的拉伸程度。

(4)本实用新型一种推进剂夹持装置，设计了与实验台面匹配的支撑底座和装置夹持套，保证推进剂夹持装置在实验台面的稳定性。

(5)本实用新型一种推进剂夹持装置，利用推进剂夹持装置拉伸后的试样条可进行微米CT测试，或镀金后进行扫描电镜测试，观测推进剂中的裂纹、孔隙等损伤形式，便捷有效地模拟推进剂在定载、定应变时的裂纹和孔隙等损伤情况，与真实状态相符。

(6)本实用新型一种推进剂夹持装置实现对试样条的拉伸，简单易行，可解决目前无法观测推进剂损伤后的内部孔穴、界面、裂纹等的问题，在高分子复合材料内部表界面观测领域具有普适性。

附图说明

图1为本实用新型试样条未拉伸状态时一种推进剂夹持装置示意图；

图2为本实用新型试样条拉伸状态时一种推进剂夹持装置示意图；

图3为本实用新型第一支撑横板的结构示意图；

图4为本实用新型固定安装底座结构示意图。

具体实施方式

下面通过对本实用新型进行详细说明，本实用新型的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

本实用新型一种推进剂夹持装置及方法，适用于利用扫描电镜观测非导电材料，如复合固体推进剂样品内部界面的方法和装置，采用该方法可以观测对样品施加一定力后样品内部界面及高分子基体的形貌变化，以此作为依据表征材料的力学性能等。利用设计的装置夹持样品并可对样品施加一定的力使其拉伸至一定距离，首次实现观测非导电材料施加一定力后内部界面的形貌。利用样品镀金设备对拉伸的样品表面镀金，使得拉伸产生的空隙内部也可被镀金，镀金后进行扫描电镜实验观测拉伸后复合固体推进剂样品内部形貌。利用该装置也可不用镀金直接进行微米CT实验。

一种推进剂夹持装置，如图1和图2所示，包括第一夹持装置和第二夹持装置，第一夹持装置和第二夹持装置分别夹持试样条18沿长度方向的两端，并可沿试样条18长度方向相对运动，用于拉伸或放松试样条18；

第一夹持装置包括第一夹头组件和第一支撑组件；第二夹持装置包括第二夹头组件和第二支撑组件；第一夹头组件和第二夹头组件用于夹持试样条18沿长度方向的两端，第一支撑组件和第二支撑组件可沿试样条18长度方向相对运动，进而带动第一夹头组件和第二夹头组件对试样条18进行拉伸或放松。

进一步的，第一夹头组件包括上砧块1和下砧块3，上砧块1和下砧块3分别位于试样条18的上方和下方，固定后用于夹紧试样条18；所述第二夹头组件的结构与第一夹头组件的结构相同。

进一步的，第一支撑组件包括相互垂直的第一支撑竖板4和第一支撑横板5；第二支撑组件包括相互垂直的第二支撑竖板9和第二支撑横板10；

第一支撑竖板4上端与第一夹头组件固定连接，下端与第一支撑横板5固定连接，第二支撑竖板9上端与第二夹头组件固定连接，下端与第二支撑横板10固定连接；第一支撑横板5下表面与第二支撑横板10的上表面相互配合，实现沿试样条18长度方向的相对运动。

进一步的，上砧块1和下砧块3之间通过螺丝2固定，下砧块3与上砧块1对应的位置上有两个螺孔，通过螺丝2将上下两部分固定；所述螺丝2个数≥2，两个螺孔之间的距离大于样品条的宽度，即所述螺丝在试样条18宽度方向上的间距为20～40mm。优选的，上砧块1和下砧块3的长为30～50mm，宽为10mm，厚为10mm。

进一步的，第一支撑装置或第二支撑装置上设有手持杆14，用于推拉第一支撑装置或第二支撑装置实现第一支撑装置和第二支撑装置之间的相对运动。

进一步的，如图3所示，第一支撑横板5下表面设有导轨8，导轨8为两条圆柱形滑条8；第二支撑横板10的上表面设有凹槽11，通过导轨8与凹槽11的配合，实现第一支撑横板5与第二支撑横板10的沿试样条18长度方向的相对运动。第一支撑横板5与第二支撑横板10只可左右滑动不可上下移动，保证了拉伸时不会上下分离而导致整个装置失稳。

进一步的，一种推进剂夹持装置还包括固定安装底座，固定安装底座用于将推进剂夹持装置固定在实验台面上。

进一步的，如图4所示，固定安装底座包括支撑底座15和装置夹持套19；支撑底座15为圆柱形，安装于第一支撑装置或第二支撑装置的下表面；装置夹持套19为圆筒形，固定于实验台面上，装置夹持套19与支撑底座15配合实现推进剂夹持装置在实验台面上的固定。优选的，支撑底座15设于第二支撑横板10下表面且位于远离第二支撑竖板9的一端，确保可将试样条拉伸到尽可能大的位移。优选的，整个夹持装置放置于装置夹持套19上，通过左右方向螺孔16和前后方向螺孔17与螺栓配合，实现与装置夹持套19的连接并保持稳定。左右方向螺孔16和前后方向螺孔17处于上下交错的位置上，保证螺栓贯通整个螺孔。固定安装底座还包括固定安装底座底板20，通过螺栓将装置夹持套19通过固定安装底座底板20的四个螺孔21安装在实验操作台上；装置夹持套19与固定安装底座底板20通过焊接或一体成型的方式固定。

进一步的，第一支撑横板5安装横板螺丝6，第一支撑横板5上设有第一支撑横板螺丝孔7，横板螺丝6穿过第一支撑横板螺丝孔7后固定在第一支撑横板5上，第二支撑横板10沿试样条18长度方向设有与之匹配的螺纹孔13，第一支撑横板5与第二支撑横板10沿试样条18长度方向进行相对运动后，通过横板螺丝6与螺纹孔13的配合实现锁定。

进一步的，第一支撑组件或第二支撑组件上沿试样长度方向设有刻度线12，用于记录第一支撑组件和第二支撑组件沿试样条18长度方向的相对位移。优选的，刻度线12设于凹槽11之间，多对螺纹孔13位于刻度线12与凹槽11之间，每对螺纹孔13的连线与试验台18长度方向垂直。

进一步的，下砧块与第二支撑竖板9或第一支撑竖板4之间、第一支撑竖板4与第一支撑横板5之间、第二支撑竖板9第二支撑横板10之间、第一支撑装置或第二支撑装置与手持杆14之间，以及支撑底座15与一支撑装置或第二支撑装置之间通过焊接的方式固定。

进一步的，上述一种推进剂夹持装置的结构材料均为不锈钢。

一种推进剂夹持方法，采用上述一种推进剂夹持装置实现，包括以下步骤：

S1将推进剂夹持装置固定于实验台面上，并使第一夹持装置和第二夹持装置相对靠近；将夹持装置放置于固定安装底座的装置夹持套19中，用螺栓通过左右方向螺孔和前后方向螺孔旋紧固定，使整个样品夹持装置保持稳定，将第一夹持装置和第二夹持装置通过凹槽11和导轨8最大限度重合，如图1，然后使横板螺丝6与螺纹孔13配合，旋紧横板螺丝6固定夹具；

S2使用第一夹持装置和第二夹持装置固定试样条18两端，此过程保持试样条18平展未被拉伸，如图2；

S3松开横板螺丝6，拉动第一夹持装置或第二夹持装置，使试样条18保持拉伸状态；

S4对拉伸状态的试样条18进行测试。

步骤S4中，测试包括微米CT测试或对试样条18镀金后进行扫描电镜测试。

实施例1

所述上砧块1和下砧块3大小为20×10×5mm，沿着20mm长的方向有两个螺孔，两个螺孔之间的距离为10mm。

夹持方法为：

(1)将夹持装置放置于装置夹持套19中，用螺栓通过左右方向螺孔16和前后方向螺孔17旋紧固定，使整个夹持装置保持稳定，将第一夹持装置和第二夹持装置通过凹槽11和导轨8最大限度重合，然后旋紧横板螺丝6固定夹具；

(2)将尺寸为40×10×2(单位mm)的试样条18的两端用上砧块1和下砧块3和螺丝2固定，此过程保持试样平展未被拉伸；

(3)旋开左横板螺丝6，拉动手持杆14将试样条18拉伸一定距离，再固定横板扩四6使试样条保持拉伸状态。

(4)然后可直接对拉伸后的试样条进行微米CT测试，或对试样镀金后进行扫描电镜测试。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本实用新型进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本实用新型的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本实用新型精神和范围的情况下，可以对本实用新型技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本实用新型的范围内。本实用新型的保护范围以所附权利要求为准。

本实用新型说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种推进剂夹持装置，其特征在于，包括第一夹持装置和第二夹持装置，第一夹持装置和第二夹持装置分别夹持试样条沿长度方向的两端，并可沿试样条长度方向相对运动，用于拉伸或放松试样条；

第一夹持装置包括第一夹头组件和第一支撑组件；第二夹持装置包括第二夹头组件和第二支撑组件；第一夹头组件和第二夹头组件用于夹持试样条(18)沿长度方向的两端，第一支撑组件和第二支撑组件可沿试样条(18)长度方向相对运动，进而带动第一夹头组件和第二夹头组件对试样条(18)进行拉伸或放松。

2.根据权利要求1所述的一种推进剂夹持装置，其特征在于，所述第一夹头组件包括上砧块(1)和下砧块(3)，上砧块(1)和下砧块(3)分别位于试样条(18)的上方和下方，固定后用于夹紧试样条(18)；所述第二夹头组件的结构与第一夹头组件的结构相同。

3.根据权利要求1所述的一种推进剂夹持装置，其特征在于，第一支撑组件包括相互垂直的第一支撑竖板(4)和第一支撑横板(5)；第二支撑组件包括相互垂直的第二支撑竖板(9)和第二支撑横板(10)；

第一支撑竖板(4)上端与第一夹头组件固定连接，下端与第一支撑横板(5)固定连接，第二支撑竖板(9)上端与第二夹头组件固定连接，下端与第二支撑横板(10)固定连接；第一支撑横板(5)下表面与第二支撑横板(10)的上表面相互配合，实现沿试样条(18)长度方向的相对运动。

4.根据权利要求2所述的一种推进剂夹持装置，其特征在于，上砧块(1)和下砧块(3)之间通过螺丝(2)固定；所述螺丝(2)个数≥2，所述螺丝在试样条(18)宽度方向上的间距为20～40mm。

5.根据权利要求1所述的一种推进剂夹持装置，其特征在于，第一支撑装置或第二支撑装置上设有手持杆(14)，用于推拉第一支撑装置或第二支撑装置实现第一支撑装置和第二支撑装置之间的相对运动。

6.根据权利要求3所述的一种推进剂夹持装置，其特征在于，所述第一支撑横板(5)下表面设有导轨(8)，第二支撑横板(10)的上表面设有凹槽(11)，通过导轨(8)与凹槽(11)的配合，实现第一支撑横板(5)与第二支撑横板(10)的沿试样条(18)长度方向的相对运动。

7.根据权利要求1所述的一种推进剂夹持装置，其特征在于，还包括固定安装底座，固定安装底座用于将推进剂夹持装置固定在实验台面上；所述固定安装底座包括支撑底座(15)和装置夹持套(19)；支撑底座(15)为圆柱形，安装于第一支撑装置或第二支撑装置的下表面；装置夹持套(19)为圆筒形，固定于实验台面上；所述支撑底座(15)与装置夹持套(19)的轴线垂直于实验台面；装置夹持套(19)与支撑底座(15)的配合实现推进剂夹持装置在实验台面上的固定。

8.根据权利要求7所述的一种推进剂夹持装置，其特征在于，所述支撑底座(15)与装置夹持套(19)通过2根相互垂直的螺栓进行连接，保证支撑底座(15)与装置夹持套(19)在各方向的稳定性；

所述固定安装底座还包括固定安装底座底板(20)，装置夹持套(19)固定于安装底座底板(20)中心，固定安装底座底板(20)通过螺栓安装在实验台面上。

9.根据权利要求3所述的一种推进剂夹持装置，其特征在于，所述第一支撑横板(5)安装横板螺丝(6)，第二支撑横板(10)沿试样条(18)长度方向设有与之匹配的螺纹孔(13)，第一支撑横板(5)与第二支撑横板(10)沿试样条(18)长度方向进行相对运动后，通过横板螺丝(6)与螺纹孔(13)的配合实现锁定。

10.根据权利要求1所述的一种推进剂夹持装置，其特征在于，所述第一支撑组件或第二支撑组件上沿试样长度方向设有刻度线(12)，用于记录第一支撑组件和第二支撑组件沿试样条(18)长度方向的相对位移。

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