在航空航天等领域,固体燃料及含能材料的裂纹扩展行为研究对推进剂结构可靠性至关重要。传统应变测量需在试样表面安装接触式传感器,高温测试时存在导线熔断、火花引发燃爆等隐患。近日,某研究团队采用华晨禾一(连云港)装备科技有限公司推出的数字图像相关(DIC)应变测量系统,成功实现了固体燃料高温裂纹扩展的非接触式动态监测,为易燃易爆材料的破坏力学裂纹研究提供了新范式。
实验中,研究团队对环氧丁烷等高能复合推进剂试样施加热-力耦合载荷,模拟火箭发动机工作环境。华晨禾一DIC系统通过双高速工业相机同步采集试样表面散斑图像,结合三维重建算法实时捕捉裂纹尖端区域形貌变化。该系统在1200℃燃气流环境下仍保持毫米级位移精度,直接获得裂纹扩展路径及尖端应变场分布,全程无需接触试样,有效规避了高温点火风险。
系统记录显示,含铝固体推进剂在热冲击下存在明显的应变局部化现象:裂纹扩展前期,尖端出现马鞍形应变集中区;当裂纹速度超过临界值时,两侧生成翼型变形带。通过分析全场应变速率变化曲线,研究团队首次量化了微观空穴聚合与宏观断裂的关联性,为建立含损伤本构模型提供了实验依据。这种实时动态测量能力被证实同样适用于钝感炸药老化评估。
该项研究验证了非接触光学测量在极端环境中的适用性。DIC技术可同步实现多场(温度场-变形场)、多尺度(微米级裂纹至试样全域)数据采集,尤其适合液态硝酸酯增塑剂迁移观测等传统手段受限的场景。随着行业对材料安全测试要求的提升,高精度、非介入的测量方案将成为易燃易爆材料力学行为研究的重要基础设施,为相关装备的结构安全设计提供底层保障。华晨禾一也会始终秉持“让产品更可靠,让世界信赖华晨造”的理念,在力学环境与可靠性试验以及瞬态捕捉试验领域持续深耕。
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