CN108426947B - 塑性粘结炸药压缩成型件退模形变过程的声发射监测方法 - Google Patents

塑性粘结炸药压缩成型件退模形变过程的声发射监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种塑性粘结炸药压缩成型件退模形变过程的声发射监测方法，包括：步骤一、预先在已有与被检件材料相同的样品上制作声衰减曲线；步骤二、将传感器布置在被检件上；步骤三、在检测前确定被检件尺寸、传感器位置和定位方式，并输入到检测设备中；步骤四、设置振幅、事件计数、2D定位图为在线监测中的主要关注对象，实时监测以上参数的变化；步骤五、实时监测退模后被检件的塑性变形过程，根据采集到的振幅、事件计数及区域定位的计数的变化实时判断被检件是否形变结束或产生裂纹。本发明可以实时监测压缩成型件在后处理过程中塑性变形过程，实现退模后塑性粘结炸药形变稳定点诊断，同时分析炸药件内部是否产生裂纹及裂纹损伤程度。

Description

塑性粘结炸药压缩成型件退模形变过程的声发射监测方法
技术领域
本发明涉及一种监测方法，具体涉及一种塑性粘结炸药压缩成型件退模形变过程的声发射监测方法，属于声发射检测技术领域。
背景技术
在现代武器中高聚物粘结炸药不仅为武器提供爆轰能量还需承受着一定载荷，常常作为结构件出现，因此高聚物粘结炸药件的结构形稳性关系着武器的使用安全及效果。现代高聚物粘结炸药多通过模压或等静压压制加工成结构件装入武器，压缩成型的炸药件退模后会因为应力释放而出现塑性变形，如果塑性变形过程没有结束就开展后期加工，加工后的炸药结构件在放置或装入武器中后都可能因为塑性形变未完成而产生形变，从而导致不合格品出现。
根据压缩成型高聚物粘结炸药件的这种特性，现有判断塑性形变是否结束的方法通常是在退模后，通过反复测量结构件的尺寸来判断被检件是否可以转入下道工序开展后续加工。这种方法不能实时监测，即无法给出塑性形变结束的准确时间，也不能判断在退模后炸药件内部是否已经形成了微裂纹损伤。反复测量尺寸变化过程中炸药件的搬运也给检测过程增加了安全风险。
声发射技术是一种在线监测物体受外力作用过程中内部损伤演化的无损检测方法，该方法具有灵敏度高、实时、不受被检件几何外形影响等优点。声发射技术最初研究的是金属材料，因此金属材料一直是声发射研究的热点，在数十年的发展中声发射也逐渐应用于混凝土、木材、复合材料等材料的力学性能研究中，但在高聚物粘结炸药应用研究方面还处于起步阶段。目前已有的研究表明塑性粘结炸药件在发生形变和裂纹产生过程会产生声发射，因此监测炸药件形变过程的声发射信号，并选择合理的声发射参数作为依据就可以实时监测炸药件形变过程以及是否产生裂纹缺陷。
发明内容
本发明提供了一种塑性粘结炸药压缩成型件退模形变过程的声发射监测方法。
本发明的原理是通过布于压缩成型件表面的压电传感器采集压缩成型件在退模后处理过程中发出的声发射事件(弹性波)实现对压缩成型件的塑性形变过程及内部裂纹产生过程监测的方法。塑性粘结炸药在发生塑性形变及内部裂纹产生过程会释放出弹性波，即声发射。不同机制释放的声发射事件具有不同的振幅、事件频率及计数率等参数，分析监测到的声发射振幅、事件频率、计数等参数，可以实时监测压缩成型件在后处理过程中塑性变形过程，实现退模后塑性粘结炸药形变稳定点诊断，同时分析炸药件内部是否产生裂纹及裂纹损伤程度。
本发明的更详细的技术方案如下：
一种塑性粘结炸药压缩成型件退模形变过程的声发射监测方法，包括以下步骤：
步骤一、预先在已有与被检件材料相同的样品上制作声衰减曲线。
步骤二、根据被检件的尺寸确定传感器数量，并将传感器布置在被检件上，保证相邻两个传感器测得的信号振幅差小于3dB。
这一步骤的具体说明如下：
塑性粘结炸药的声发射信号幅度通常较低，其检测门槛设置一般为30dB,而通常塑性粘结炸药出现异常时内部声发射信号幅度一般为40dB，为确保被检件中产生的高于40dB的声发射信号能被定位，结合绘制的衰减曲线，确定两传感器最大间距，一般两传感器间衰减小于3dB。结合被检件尺寸确定完成全检被检件所需传感器数量；(用模拟声发射源在两声发射传感器中产生声发射，观测到两声发射传感器测得的信号振幅差小于3dB，则声发射传感器布置情况满足测试要求。)
步骤三、在检测前确定被检件尺寸、传感器位置和定位方式，并输入到检测设备中。
通常药柱的检测选择平面定位方式，该布置方式可方便的对声发射信号发生的位置进行粗略定位，能通过多传感器确定声发射事件并完成事件计数统计。
在检测开始前根据不同的被测材料合理设定前置放大器的放大分贝并设定监测门槛值，通常炸药件监测前置放大器选择放大40dB，而监测门槛设为30dB。在确保监测到形变信号的同时屏蔽干扰信号；
步骤四、设置振幅、事件计数、2D定位图为在线监测中的主要关注对象，实时监测以上参数的变化；
步骤五、实时监测退模后被检件的塑性变形过程，根据采集到的振幅、事件计数及区域定位的计数的变化实时判断被检件是否形变结束或产生裂纹(根据表1的方法做出判断)；
步骤六、在监测过程中被检件表现出停止形变或裂纹产生声发射信号后暂停监测，检查传感器布置情况，在确认传感器接触良好后停止监测。
步骤七、现场分析监测数据判断被检件形变终止时间并对被检件退模质量作出判断。
更进一步的方案是：
步骤一中，制作声衰减曲线的具体方法是：在样品表面布置一个传感器并在样品表面距离传感器10㎝、20㎝、30㎝及以上依次递增的位置利用模拟源产生声发射信号，记录传感器检测到模拟源在不同距离处的信号幅值，根据记录的幅值-距离信息绘制声衰减曲线；
更进一步的方案是：
步骤五中，具体的判断方法如下表：
确定被检件材料不同损伤时对应的声发射振幅及事件计数率，尤其是确定裂纹产生时的声发射振幅值，当被检件声发射振幅小于裂纹产生时的声发射振幅值，且前后十分钟内事件计数无明显减少趋势，声发射事件在被检件上分布较广无明显集中区域，此时可确定被检件为持续的塑性变形状态；当被检件声发射振幅大于裂纹产生时的声发射振幅值，且事件计数率无明显规律，声发射事件定位呈现集中在趋势，且高振幅事件出现在集中区域，此时可确定被检件产生了裂缝；当被检件声发射振幅小于裂纹产生时的声发射振幅值，且前后十分钟内事件计数明显下降，声发射事件无集中区域，此时可确定被检件塑性变形结束。
塑性粘结炸药在发生塑性形变及内部裂纹产生过程会释放出弹性波，即声发射。
本发明一种塑性粘结炸药压缩成型件退模形变过程的声发射监测方法具有以下优点：
1、显著降低炸药件外观尺寸的反复测试次数。本发明方法可实时监测塑性粘结炸药退模塑性形变过程中的形变信息，可准确判断被检件形变结束时间，避免反复开展外观检测的搬运过程，大大降低了安全风险。
2、显著提高了判断塑性形变结束时间的准确性并同时完成了对被检件内部损伤的在线监测。本发明塑性粘结炸药压缩成型件退模形变过程的声发射监测方法，在线给出被检件塑性变形信号，并根据信号的变化实时得到塑性变形的结束时间，无需反复外观或其它无损检测方法检测实现了塑性变形过程的形变及损伤产生的在线监测。
附图说明
图1为圆柱状压缩件上表面传感器布置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
一种塑性粘结炸药压缩成型件退模形变过程的声发射监测方法，包括以下步骤：
步骤一、预先在已有与被检件材料相同的样品上制作声衰减曲线。
制作声衰减曲线的具体方法是：在样品表面布置一个传感器并在样品表面距离传感器10㎝、20㎝、30㎝及以上依次递增的位置利用模拟源产生声发射信号，记录传感器检测到模拟源在不同距离处的信号幅值，根据记录的幅值-距离信息绘制声衰减曲线；
步骤二、根据被检件的尺寸确定传感器数量，并将传感器布置在被检件上，保证相邻两个传感器测得的信号振幅差小于3dB。
这一步骤的具体说明如下：
塑性粘结炸药的声发射信号幅度通常较低，其检测门槛设置一般为30dB,而通常塑性粘结炸药出现异常时内部声发射信号幅度一般为40dB，为确保被检件中产生的高于40dB的声发射信号能被定位，结合绘制的衰减曲线，确定两传感器最大间距，一般两传感器间衰减小于3dB。结合被检件尺寸确定完成全检被检件所需传感器数量；用模拟声发射源在两声发射传感器中产生声发射，观测到两声发射传感器测得的信号振幅差小于3dB，则声发射传感器布置情况满足测试要求。
如附图1所示，为圆柱状压缩件上表面传感器布置示意图，只需要检测两个传感器之间的信号振幅差小于3dB，即满足试验要求。
步骤三、在检测前确定被检件尺寸、传感器位置和定位方式，并输入到检测设备中。
通常药柱的检测选择平面定位方式，该布置方式可方便的对声发射信号发生的位置进行粗略定位，能通过多传感器确定声发射事件并完成事件计数统计。
在检测开始前根据不同的被测材料合理设定前置放大器的放大分贝并设定监测门槛值，通常炸药件监测前置放大器选择放大40dB，而监测门槛设为30dB。在确保监测到形变信号的同时屏蔽干扰信号；
步骤四、设置振幅、事件计数、2D定位图为在线监测中的主要关注对象，实时监测以上参数的变化；
步骤五、实时监测退模后被检件的塑性变形过程，根据采集到的振幅、事件计数及区域定位的计数的变化实时判断被检件是否形变结束或产生裂纹(根据表1的方法做出判断)；
步骤六、在监测过程中被检件表现出停止形变或裂纹产生声发射信号后暂停监测，检查传感器布置情况，在确认传感器接触良好后停止监测。
步骤七、现场分析监测数据判断被检件形变终止时间并对被检件退模质量作出判断。
需要说明的是，步骤五中，具体的判断方法如下：
确定被检件材料不同损伤时对应的声发射振幅及事件计数率，尤其是确定裂纹产生时的声发射振幅值，当被检件声发射振幅小于裂纹产生时的声发射振幅值，且前后十分钟内事件计数无明显减少趋势，声发射事件在被检件上分布较广无明显集中区域，此时可确定被检件为持续的塑性变形状态；当被检件声发射振幅大于裂纹产生时的声发射振幅值，且事件计数率无明显规律，声发射事件定位呈现集中在趋势，且高振幅事件出现在集中区域，此时可确定被检件产生了裂缝；当被检件声发射振幅小于裂纹产生时的声发射振幅值，且前后十分钟内事件计数明显下降，声发射事件无集中区域，此时可确定被检件塑性变形结束。
作为本发明的一个具体实施例，以PBX-9003材料为例具体说明如何判断材料形变结束及裂纹产生。具体如下表所示：
PBX-9003材料件形变结束及裂纹产生的判断方法
Figure BDA0001595521110000051
基于上述实施例，其它材料需经过试验确定不同损伤对应的声发射振幅及事件计数率，并以相同材料在蠕变破裂实验中不同阶段声发射振幅及事件计数率数据作为判断依据，定位集中度判断方法与上表相同。
本发明提出了声发射监测高聚物粘结炸药压缩件退模塑性形变的监测方法，解决了现有测量方法过程繁琐(需要多次尺寸测量、射线及超声检测)的问题，应用本方法无需定时反复测量外观尺寸，测量过程简单，易于实现。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (1)

1.一种塑性粘结炸药压缩成型件退模形变过程的声发射监测方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、预先在已有与被检件材料相同的样品上制作声衰减曲线；
步骤二、根据被检件的尺寸确定传感器数量，并将传感器布置在被检件上，保证相邻两个传感器测得的信号振幅差小于3dB；
步骤三、在检测前确定被检件尺寸、传感器位置和定位方式，并输入到检测设备中；
通常药柱的检测选择平面定位方式，该布置方式可方便的对声发射信号发生的位置进行粗略定位，能通过多传感器确定声发射事件并完成事件计数统计；
步骤四、设置振幅、事件计数、2D定位图为在线监测中的主要关注对象，实时监测上述三个参数的变化；
步骤五、实时监测退模后被检件的塑性变形过程，根据采集到的振幅、事件计数及区域定位的计数的变化实时判断被检件是否形变结束或产生裂纹；
步骤六、在监测过程中被检件表现出停止形变或裂纹产生声发射信号后暂停监测，检查传感器布置情况，在确认传感器接触良好后停止监测；
步骤七、现场分析监测数据判断被检件形变终止时间并对被检件退模质量作出判断；
步骤一中，制作声衰减曲线的具体方法是：在样品表面布置一个传感器并在样品表面距离传感器10㎝、20㎝、30㎝的位置利用模拟源产生声发射信号，记录传感器检测到模拟源在不同距离处的信号幅值，根据记录的幅值-距离信息绘制声衰减曲线；
步骤五中，具体的判断方法如下：
确定被检件材料不同损伤时对应的声发射振幅及事件计数率，当被检件声发射振幅小于裂纹产生时的声发射振幅值，且前后十分钟内事件计数无明显减少趋势，声发射事件在被检件上分布较广无明显集中区域，此时可确定被检件为持续的塑性变形状态；当被检件声发射振幅大于裂纹产生时的声发射振幅值，且事件计数率无明显规律，声发射事件定位呈现集中在趋势，且高振幅事件出现在集中区域，此时可确定被检件产生了裂缝；当被检件声发射振幅小于裂纹产生时的声发射振幅值，且前后十分钟内事件计数明显下降，声发射事件无集中区域，此时可确定被检件塑性变形结束。
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