一种JHL-3代用料损伤度超声检测方法及超声检测系统技术方案

本申请提供了一种JHL

【技术实现步骤摘要】
一种JHL
‑
3代用料损伤度超声检测方法及超声检测系统


[0001]本申请涉及超声无损检测
，特别涉及一种JHL
‑
3代用料损伤度超声检测方法及超声检测系统。

技术介绍

[0002]高聚物粘结炸药(Polymer Bonded Explosive，PBX)是一种颗粒填充高分子复合材料，其中含能材料颗粒占据了材料的主要成分。JHL
‑
3作为一种常用于航天固体推进剂及武器战斗部的功能性含能材料，其可靠性往往决定着装备性能及使用安全性。其中，硬度和抗拉强度指标是材料的重要性能指标，材料的硬度和抗拉强度不仅可以直接反映材料的综合力学性能，对于在役在线重要构件，硬度和抗拉强度与其摩擦性能、抗疲劳性能、抗点蚀性能及塑性性能息息相关，因此，材料硬度和抗拉强度评价与表征是材料力学性能测试的重要研究内容。
[0003]近年来，利用超声手段对PBX结构件进行应力状态预测及损伤评估是较为常见的手段。在超声波无损检测技术研究中，诸如声速、衰减率及非线性系数都成为检测材料内部应力状态及损伤程度的超声声学参量，且该种方法已广泛运用于金属材料及一些规则排布的如碳纤维等复合材料中。但由于高聚物混合炸药中各相的排布模式及压制过程中结构的再划分，针对此类材料的超声检测理论仍存在诸多盲区。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请提出一种JHL
‑
3代用料损伤度超声检测方法及超声检测系统，通过建立包含损伤度的Z
‑
W
‑/>T非线性粘弹本构模型，将超声非线性系数与弹性损伤度建立对应关系，对材料在压缩过程中的损伤状况进行定量描述，从而实现对JHL
‑
3代用料损伤度的检测。
[0005]第一方面，本申请提供了一种JHL
‑
3代用料损伤度超声检测方法，包括：
[0006]采用非线性弹簧模型、低频Maxwell模型并联组成Z
‑
W
‑
T非线性粘弹本构模型；
[0007]将材料损伤度引入所述Z
‑
W
‑
T非线性粘弹本构模型，构建含损伤的Z
‑
W
‑
T本构模型；
[0008]根据含损伤材料中的超声非线性模型和所述含损伤的Z
‑
W
‑
T本构模型，构建损伤非线性超声检测模型；
[0009]根据所述损伤非线性超声检测模型对JHL
‑
3代用料进行超声检测。
[0010]可选的，所述Z
‑
W
‑
T非线性粘弹本构模型为：
[0011][0012]f
e
(ε)＝E0ε+αε2+βε3[0013]其中，σ为材料应力，ε为材料压缩应变，f
e
(ε)为高分子粘结剂的非线性弹簧模型，
由三个弹性常数E0、α、β表示为ε的三次函数关系，为低频Maxwell模型，为应变率，E2和θ为Maxwell模型的弹性常数及松弛时间。
[0014]可选的，所述含损伤的Z
‑
W
‑
T本构模型为：
[0015][0016]其中，D为材料损伤度。
[0017]可选的，还包括：
[0018]根据超声非线性理论，采用超声二倍频的幅值，计算得到材料的二阶非线性系数与损伤度的关系式为：
[0019][0020]其中，x为声程，k为声波波数，为材料的二阶非线性系数，当超声传播距离和入射频率保持一定，声程x与波数k为常数，则令m＝αk2x/4E0，所述关系式简化为：
[0021][0022]其中，m为材料的损伤因子。
[0023]可选的，所述损伤非线性超声检测模型为：
[0024][0025]其中，m为材料的损伤因子，为材料的二阶非线性系数，ε0为材料的初始损伤，ε
c
为材料的临界损伤。
[0026]可选的，所述损伤非线性超声检测模型在应变相关时为阶跃函数，表示其在初始损伤应变ε0处不连续，且随着非线性系数的上升，损伤度逐渐增大，上升速率逐渐降低至破坏。
[0027]可选的，还包括：
[0028]通过对材料的未损伤度与非线性参量进行线性化处理的方式，拟合得到所述材料的损伤因子m，计算公式为：
[0029][0030]其中，材料的未损伤度R＝1
‑
D，非线性参量
[0031]综上，本申请基于Z
‑
W
‑
T粘弹本构模型，引入损伤度的概念，建立了包含损伤度的Z
‑
W
‑
T非线性粘弹本构模型。以该模型进行端部正弦小应变摄动，得到了其超声波动方程，进而推导得到了二阶相对非线性系数与损伤度之间的关系，其中损伤程度可由未损伤度间
接表征，对其与非线性参量进行线性拟合，可得到材料损伤因子，进而确定最终的损伤非线性超声检测模型，从而实现对JHL
‑
3代用料损伤度的检测。
[0032]第二方面，本申请提供了一种超声检测系统，包括收发仪、超声探头、楔块和工控机；
[0033]所述收发仪分别连接所述超声探头、工控机，用于激励所述超声探头发送超声波，并将采集到的波形输出到工控机；
[0034]所述超声探头分别安装于所述楔块的两端，通过一端的超声探头向待测试样发送超声波，通过另一端的超探头采集待测试样的波形并发送到所述收发仪；
[0035]所述工控机采用上述的损伤非线性超声检测模型，根据采集到的波形，计算所述待测试样的损伤度。
[0036]可选的，还包括示波器，所述示波器分别连接所述收发仪和工控机。
[0037]本申请的这些和其它方面在以下(多个)实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
[0038]图1为本申请实施例提供的一种JHL
‑
3代用料损伤度超声检测方法的流程图；
[0039]图2为本申请实施例提供的一种半无限长等截面直杆坐标系的示意图；
[0040]图3为本申请实施例提供的一种超声检测系统的结构图；
[0041]图4为本申请实施例提供的一种计算设备的结构图。
[0042]应理解，上述结构示意图中，各框图的尺寸和形态仅供参考，不应构成对本申请实施例的排他性的解读。结构示意图所呈现的各框图间的相对位置和包含关系，仅为示意性地表示各框图间的结构关联，而非限制本申请实施例的物理连接方式。
具体实施方式
[0043]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。
[0044]本申请实施例提供了一种JHL
‑
3代用料损伤度超声检测方法及超声检测系统，基于Z
‑
W
‑
T粘弹本构模型，引入损伤度的概念，建立了包含损伤度的Z...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种JHL
‑
3代用料损伤度超声检测方法，其特征在于，包括：采用非线性弹簧模型、低频Maxwell模型并联组成Z
‑
W
‑
T非线性粘弹本构模型；将材料损伤度引入所述Z
‑
W
‑
T非线性粘弹本构模型，构建含损伤的Z
‑
W
‑
T本构模型；根据含损伤材料中的超声非线性模型和所述含损伤的Z
‑
W
‑
T本构模型，构建损伤非线性超声检测模型；根据所述损伤非线性超声检测模型对JHL
‑
3代用料进行超声检测。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Z
‑
W
‑
T非线性粘弹本构模型为：f
e
(ε)＝E0ε+αε2+βε3其中，σ为材料应力，ε为材料压缩应变，f
e
(ε)为高分子粘结剂的非线性弹簧模型，由三个弹性常数E0、α、β表示为ε的三次函数关系，为低频Maxwell模型，为应变率，E2和θ为Maxwell模型的弹性常数及松弛时间。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述含损伤的Z
‑
W
‑
T本构模型为：其中，D为材料损伤度。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：根据超声非线性理论，采用超声二倍频的幅值，计算得到材...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘勤学，周笑游，于昊申，李伟，李飒，李双阳，张云淼，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：