[发明专利]一种JHL-3代用料损伤度超声检测方法及超声检测系统

说明书

本申请提供了一种JHL‑3代用料损伤度超声检测方法及超声检测系统，所述方法包括：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。本申请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。

技术领域

本申请涉及超声无损检测技术领域，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。

背景技术

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。

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。

发明内容

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。

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：

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。

可选的，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。

可选的，所述含损伤的Z-W-T本构模型为：

其中，D为材料损伤度。

可选的，还包括：

根据超声非线性理论，采用超声二倍频的幅值，计算得到材料的二阶非线性系数与损伤度的关系式为：