[发明专利]固体推进剂脱湿损伤的非线性超声原位在线检测表征方法

说明书

本发明涉及一种固体推进剂脱湿损伤的非线性超声原位在线检测表征方法，方法包括：测量固体推进剂哑铃试件的长度l；构建固体推进剂脱湿损伤非线性超声表征系统；通过非线性超声原位在线检测表征软件设置激励频率f，利用信号激励装置给予激励压电晶片激励频率为f的激励信号，同时利用信号采集装置获取采集压电晶片上的响应时域信号，并对该响应时域信号进行傅里叶变换得到响应频域信号；在响应频域信号上，选取激励频率f所对应的信号幅值A₁和激励频率2f所对应的信号幅值A₂，计算得到非线性超声表征参数。本发明是对推进剂材料脱湿损伤进行原位在线检测与表征直接有效的方法。

技术领域

本发明涉及一种固体推进剂脱湿损伤检测方法，具体涉及一种固体推进剂脱湿损伤的非线性超声原位在线检测表征方法。

背景技术

目前广泛使用的复合固体推进剂是含有大量固体颗粒的高填充弹性体，在微观尺度上是非均匀的。当复合固体推进剂材料拉伸时，填料颗粒的大小和分布、颗粒与粘结剂之间粘结强度的变化等因素都会导致高度不均匀的局部应力场和强度场产生，致使损伤位置和程度将以随机方式变化。损伤的形式可能是颗粒与粘结剂分离的形式，称为脱湿。复合固体推进剂的界面脱湿导致推进剂损伤破坏的主要形式，是影响固体推进剂力学性能的关键因素，因此对固体推进剂脱湿损伤行为进行在线表征具有重要意义。

目前在固体推进剂脱湿损伤的非线性超声原位在线检测和表征方面的技术尚未存在，而非线性超声无损检测方法利用超声波在材料中传播时的各种超声非线性响应信号，可以作为对固体推进剂材料脱湿损伤进行原位在线表征的有效方法。

发明内容

本发明旨在针对上述问题，提出一种固体推进剂脱湿损伤的非线性超声原位在线检测表征方法。利用非线性超声的方法对固体推进剂材料脱湿损伤进行原位在线检测与表征，构建固体推进剂脱湿损伤非线性超声表征的健康检测系统，对哑铃型固体推进剂试件进行原位拉伸实验，得到固体推进剂材料在载荷作用下脱湿损伤的非线性表征参数，构造推进剂材料脱湿损伤非线性超声在线表征方法。

本发明的技术方案在于：

(一)本发明提出一种固体推进剂脱湿损伤非线性超声表征系统

一种固体推进剂脱湿损伤非线性超声表征系统，包括固体推进剂哑铃试件；固体推进剂哑铃试件的上表面耦合有激励压电晶片，下表面耦合有采集压电晶片；还包括安装有非线性超声原位在线检测表征软件的计算机，所述计算机通过信号激励装置与激励压电晶片连接，通过信号采集装置与采集压电晶片连接。

(二)本发明提出一种固体推进剂脱湿损伤的非线性超声原位在线检测表征方法，方法如下：

步骤1：测量固体推进剂哑铃试件的长度l；

步骤2：构建固体推进剂脱湿损伤非线性超声表征系统

固体推进剂哑铃试件的上表面耦合有激励压电晶片，下表面耦合有采集压电晶片；

还包括安装有非线性超声原位在线检测表征软件的计算机，所述计算机通过信号激励装置与激励压电晶片连接，通过信号采集装置与采集压电晶片连接；

步骤3：通过非线性超声原位在线检测表征软件设置激励频率f，利用信号激励装置给予激励压电晶片激励频率为f的激励信号，同时利用信号采集装置获取采集压电晶片上的响应时域信号，并对该响应时域信号进行傅里叶变换得到响应频域信号；

步骤4：在响应频域信号上，选取激励频率f所对应的信号幅值A₁和激励频率2f所对应的信号幅值A₂，计算得到非线性超声表征参数β

式中，β为非线性超声表征参数，单位：s；

f为激励信号的基频，单位：kHz；

A₁为激励频率f所对应的信号幅值，单位：无量纲；

A₂为激励频率2f所对应的信号幅值，单位：无量纲；

l为固体推进剂哑铃试件的长度，单位：mm；