[發(fā)明專利]一種用于測(cè)量含能藥柱表層周向壓應(yīng)力的超聲無損檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110853724.0
• 申請(qǐng)日: 2021-07-28
• 公開（公告）號(hào): CN113639911B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘勤學(xué);李雙陽;徐曉宇;張?jiān)祈?/a>;常梅樂;李颯;李偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N29/07
• 分類號(hào): G01N29/07
• 代理公司: 北京慧泉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

本發(fā)明提供了一種用于測(cè)量含能藥柱表層周向壓應(yīng)力的超聲無損檢測(cè)方法，包括檢測(cè)裝置、驗(yàn)證—加載裝置和檢測(cè)方法，通過得到藥柱在受到周向應(yīng)力和無應(yīng)力狀態(tài)下的聲時(shí)差，利用之前測(cè)得的含能藥柱周向力超聲檢測(cè)系數(shù)計(jì)算藥柱受到的周向壓應(yīng)力，與壓力傳感器的讀數(shù)進(jìn)行比較，驗(yàn)證周向應(yīng)力的檢測(cè)的有效性及準(zhǔn)確性。采用接觸藥柱外表面的方法測(cè)量殘余應(yīng)力，已有超聲縱波換能器能夠正常使用，并且具有良好的性能，且加載－驗(yàn)證裝置反推的精度合理。所用裝置體積小巧，制作工藝不復(fù)雜、使用方便、成本較低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提出了一種用于測(cè)量含能藥柱表層周向壓應(yīng)力的超聲無損檢測(cè)方法，包括檢測(cè)裝置、驗(yàn)證—加載裝置和檢測(cè)方法，該方法適用于含能柱狀材料的周向應(yīng)力檢測(cè)。

背景技術(shù)

殘余應(yīng)力是高聚物粘接炸藥制品的主要缺陷之一，炸藥中的殘余應(yīng)力會(huì)加速炸藥件的老化，影響武器的儲(chǔ)存壽命，其對(duì)武器庫存、整裝或整貯的影響很復(fù)雜，往往會(huì)帶來危害。實(shí)踐表明殘余應(yīng)力會(huì)嚴(yán)重地降低炸藥的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和疲勞壽命等。在武器裝藥結(jié)構(gòu)中，炸藥結(jié)構(gòu)(或部件)是最薄弱的環(huán)節(jié)，在外界因素刺激下，其安全性決定了武器的安全性，含能材料的力學(xué)行為決定了武器的易損性和生存能力。

殘余應(yīng)力作為力學(xué)的一個(gè)重要特征，通過對(duì)炸藥內(nèi)部殘余應(yīng)力的分布檢測(cè)原理和方法的研究，明確各部位的殘余應(yīng)力狀態(tài)，對(duì)殘余應(yīng)力大小及分布的準(zhǔn)確判斷和評(píng)估，對(duì)提高炸藥的性能和耐久性，從而保障武器裝備的安全性和可靠性，確保武器打擊效果具有十分重要的理論研究價(jià)值和工程應(yīng)用需求。

超聲無損檢測(cè)方法因其使用方式靈活、對(duì)人體無害且在對(duì)被測(cè)件無損傷提取的基礎(chǔ)上可以量化檢測(cè)殘余應(yīng)力。本發(fā)明針對(duì)藥柱在生命周期中產(chǎn)生的周向應(yīng)力，采用超聲臨界折射縱波來檢測(cè)藥柱周向應(yīng)力，可以對(duì)藥柱進(jìn)行快速批量檢測(cè)，對(duì)于藥柱的質(zhì)量檢測(cè)、疲勞壽命評(píng)估、生產(chǎn)質(zhì)量檢驗(yàn)等都具有非常重要的意義。

經(jīng)過查詢專利檢索與服務(wù)系統(tǒng)和相關(guān)公開文獻(xiàn)，目前還沒有發(fā)現(xiàn)類似的采用超聲檢測(cè)裝置檢測(cè)并逆向驗(yàn)證含能藥柱周向應(yīng)力公開的論文、發(fā)明專利或?qū)Ｓ屑夹g(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

1.發(fā)明目的

本發(fā)明提供了一種用于測(cè)量含能藥柱表層周向壓應(yīng)力的超聲無損檢測(cè)方法，包括檢測(cè)裝置、驗(yàn)證—加載裝置和檢測(cè)方法，用來測(cè)量含能藥柱在其生命周期中產(chǎn)生的周向表層應(yīng)力，與該材料的應(yīng)力極限進(jìn)行對(duì)比，從而對(duì)其使用性能進(jìn)行評(píng)估；采用一發(fā)一收模式，對(duì)含能藥柱周向殘余應(yīng)力進(jìn)行檢測(cè)。

2.技術(shù)方案

本發(fā)明提供了一種用于測(cè)量含能藥柱表層周向壓應(yīng)力的超聲無損檢測(cè)方法，包括檢測(cè)裝置、驗(yàn)證—加載裝置和檢測(cè)方法，具體為：

A.檢測(cè)裝置：由工控機(jī)、聚四氟乙烯楔塊、縱波超聲換能器組成。基于超聲波在介質(zhì)中的傳播理論，建立表層殘余應(yīng)力與聲時(shí)變化量的數(shù)學(xué)關(guān)系。對(duì)含能藥柱進(jìn)行壓應(yīng)力加載實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行超聲檢測(cè)，利用互相關(guān)算法計(jì)算出不同壓應(yīng)力狀態(tài)下超聲波傳播的聲時(shí)變化量。對(duì)加載的壓應(yīng)力和對(duì)應(yīng)的聲時(shí)變化量進(jìn)行擬合，確定含能藥柱超聲檢測(cè)系數(shù)，最終得到含能藥柱周向壓應(yīng)力和聲時(shí)變化量的關(guān)系式；

B.驗(yàn)證—加載裝置：由待檢測(cè)環(huán)狀含能藥柱、加載-驗(yàn)證裝置左壓柱、螺紋套筒、施力螺母、推力球軸承、環(huán)狀壓力傳感器、加載-驗(yàn)證裝置右壓柱組成。調(diào)節(jié)施力螺母將裝置右部分推動(dòng)壓緊藥柱右端，進(jìn)行階段式施加載荷，在每一個(gè)應(yīng)力階段進(jìn)行讀數(shù)，獲取此時(shí)的周向應(yīng)力值；

C.檢測(cè)方法：在應(yīng)力檢測(cè)驗(yàn)證階段，檢測(cè)藥柱在受到周向應(yīng)力和無應(yīng)力狀態(tài)下的聲時(shí)差，利用之前測(cè)得的含能藥柱周向力超聲檢測(cè)系數(shù)計(jì)算受到的周向應(yīng)力，與環(huán)狀壓力傳感器的讀數(shù)進(jìn)行比較，驗(yàn)證周向應(yīng)力的檢測(cè)的有效性及準(zhǔn)確性。

其中A檢測(cè)裝置中所描述的“基于超聲波在介質(zhì)中的傳播理論，建立周向表層殘余應(yīng)力與聲時(shí)變化量的數(shù)學(xué)關(guān)系”，其具體做法如下：