一种塑料高寒大气环境-弯曲疲劳协同加速试验方法与流程

本发明涉及环境试验技术领域，具体涉及一种塑料高寒大气环境-弯曲疲劳协同加速试验方法。

背景技术：

塑料由于性能优良，可替代金属作结构材料，被广泛应用于电子电气、交通运输、机械设备、日常生活用品等领域。高寒大气环境服役过程中，塑料一方面遭受寒冷低温、太阳辐射、湿度等多种大气环境因素老化的综合影响，自身还遭受弯曲、拉伸等疲劳载荷影响，在这种高寒大气环境-力学载荷的耦合作用下，塑料时常出现损伤失效/开裂的情况，不仅造成巨大的经济损失，还影响装备/产品的正常使用。

现阶段，环境试验大多针对材料工艺、元器件试样，采用静态或动态自然暴露方式，或实验室加速试验研究环境对其性能和(或)功能的影响，较少考虑大气环境-力学载荷的耦合作用，缺乏针对塑料承力结构有效的大气环境-力学载荷耦合试验方法，难以充分考核、验证、评估耦合作用下塑料的性能退化规律及作用机制，一定程度上阻碍了塑料在装备/产品上的发展与应用。

技术实现要素：

针对上述现有技术中的不足之处，本发明提出一种塑料高寒大气环境-弯曲疲劳协同加速试验方法，其真实反映高寒大气环境老化与弯曲疲劳耦合作用对塑料性能退化影响，克服了传统实验室加速试验难以真实反映高寒大气多种环境因素老化的综合影响，而自然环境静态暴露试验不能反映弯曲疲劳影响的不足。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：一种塑料高寒大气环境-弯曲疲劳协同加速试验方法，其包括步骤有：

s1、将试验件静置于高寒大气户外环境下进行静态暴露试验，该过程不对试验件施加除大气压强外的任何载荷，性能检测周期为3、6、9、12个月；

s2、将试验件置于同等高寒大气户外环境下进行包含弯曲疲劳试验、静态暴露试验的交替循环试验，每天以0.45f～0.8f的应力水平、5hz的加载频率、正弦波加载波形对试验件进行弯曲疲劳加载25分钟，其余时间进行静态暴露试验，试验周期为10、20、25、30天，

其中，f为试验件材料自身的最大弯曲力，

通过每周期对试验件进行弯曲强度检测，作为塑料的环境适应性评价指标，并评价高寒大气户外环境-弯曲疲劳加载协同试验相对于高寒大气户外环境静态暴露试验的加速倍率。

具体地，所述试验件为呈长方体状的片状结构。

具体地，所述塑料为尼龙66。

本发明的有益效果：

1.保证了耦合试验过程中塑料始终处于高寒大气户外环境中，塑料能同时接受太阳辐射、低温等多种环境因素老化和弯曲疲劳的耦合作用，耦合试验更接近塑料高寒环境实际服役工况；

2.提供了一种更加真实而快速考核与评估高寒大气环境下塑料弯曲性能的方法，高寒大气环境-弯曲疲劳耦合加速试验相对于高寒大气户外环境静态暴露试验的加速倍率达到12倍以上，加速性显著，可满足塑料高寒大气环境服役过程弯曲性能的快速考核与评估需求；

3.主要考核高寒大气环境与弯曲疲劳耦合作用下塑料弯曲性能退化规律，克服了传统实验室弯曲疲劳试验不能反映太阳辐射、低温等多种环境因素综合老化影响的不足；

4.与传统自然环境试验相比，实现了塑料环境适应性考核与评估由静态试验向动态试验的转变，试验结果更加工程应用价值。

附图说明

图1是高寒气候环境-弯曲工况载荷耦合试验装置；

图2是试验件长宽尺寸规格图；

图3是试验件厚尺寸规格图；

图4是尼龙66塑料两种试验弯曲强度对比曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施例及附图来进一步详细说明本发明。

本实施例中，采用尼龙66塑料为试验材料，加工成呈长方体状的片状结构。

本实施例选用的耦合试验装置为高寒气候环境-弯曲工况载荷耦合试验装置，如图1所示，安装于具有典型高寒大气环境的黑龙江漠河试验站户外试验场。

本发明的试验方法包括：

高寒大气户外环境下弯曲疲劳试验具体条件如下：

载荷类型：弯曲疲劳；

应力水平：0.45f～0.8f，其中，f为材料自身的最大弯曲力；

加载频率：5hz；

加载波形：正弦波；

试验周期：10、20、25、30天；

拉压疲劳载荷循环加载频次：每天加载1次；

每次拉压疲劳载荷加载时间：25分钟。

每周期对试验件进行弯曲强度检测，直到试验结束，并以弯曲强度作为塑料的环境适应性评价指标。

高寒大气户外环境下的静态暴露试验：高寒大气户外环境下弯曲疲劳试验后，试验件在高寒大气户外环境下进行静态暴露试验。

具体由高寒大气户外环境下弯曲疲劳试验和高寒大气户外环境下静态暴露试验组成，所述高寒大气户外环境下弯曲疲劳试验和高寒大气户外环境下静态暴露试验依次交替循环，详细循环如下：

高寒大气户外环境下弯曲疲劳试验25分钟+高寒大气户外环境下静态暴露试验+高寒大气户外环境下弯曲疲劳试验25分钟+高寒大气户外环境下静态暴露试验+……。

依据上述设计的试验条件，以尼龙66塑料为试验材料，采用高寒气候环境-弯曲工况载荷耦合试验装置对其开展高寒大气户外环境下弯曲疲劳试验、高寒大气户外环境下静态暴露试验，试验检测周期分别为10、20、25、30天，每个试验结束后检测试验件的弯曲强度。

图3是尼龙66塑料高寒大气环境-弯曲疲劳协同加速试验的弯曲强度曲线。由图得知，高寒大气环境-弯曲疲劳协同加速试验30天，弯曲强度下降为41％；高寒大气户外环境下静态暴露试验1年，弯曲强度下降26％，高寒大气环境-弯曲疲劳耦合加速试验相对于高寒大气户外环境静态暴露试验的加速倍率达到12倍以上。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：

1.一种塑料高寒大气环境-弯曲疲劳协同加速试验方法，其特征在于：包括步骤有：

s1、将试验件静置于高寒大气户外环境下进行静态暴露试验，该过程不对试验件施加除大气压强外的任何载荷，性能检测周期为3、6、9、12个月；

s2、将试验件置于同等高寒大气户外环境下进行包含弯曲疲劳试验、静态暴露试验的交替循环试验，每天以0.45f～0.8f的应力水平、5hz的加载频率、正弦波加载波形对试验件进行弯曲疲劳加载25分钟，其余时间进行静态暴露试验，试验周期为10、20、25、30天，

其中，f为试验件材料自身的最大弯曲力，

通过每周期对试验件进行弯曲强度检测，作为塑料的环境适应性评价指标，并评价高寒大气户外环境-弯曲疲劳加载协同试验相对于高寒大气户外环境静态暴露试验的加速倍率。

2.根据权利要求1所述一种塑料高寒大气环境-弯曲疲劳协同加速试验方法，其特征在于：所述试验件为呈长方体状的片状结构。

3.根据权利要求1所述一种塑料高寒大气环境-弯曲疲劳协同加速试验方法，其特征在于：所述塑料为尼龙66。

技术总结
本发明公开了一种塑料高寒大气环境‑弯曲疲劳协同加速试验方法，包括下列步骤，依次进行高寒大气户外环境下弯曲疲劳试验和高寒大气户外环境下静态暴露试验，并进行循环试验。本发明以弯曲强度为评价指标，高寒大气环境‑弯曲疲劳耦合加速试验相对于高寒大气户外环境静态暴露试验的加速倍率达到12倍以上，可用于快速考核与评估高寒环境下塑料的弯曲性能退化规律，实现了塑料环境适应性考核与评估由静态试验向动态试验的转变。

技术研发人员：吴护林;罗来正;张伦武;吴帅;杨小奎;吴洋;王健坤;刘溅洪;冯利军;陈源;李超
受保护的技术使用者：中国兵器工业第五九研究所
技术研发日：2021.06.24
技术公布日：2021.08.24