固体火箭发动机包覆质量的超声兰姆波检测技术研究

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雅宝题库解析：
固体火箭发动机在军事和航空航天领域有着广泛的应用，而包覆质量在固体火箭发动机中起着非常关键的作用，其性能的优劣直接关系到发动机的结构完整性和可靠性，因此对包覆质量的无损检测技术进行研究是非常必要的工作。本文便是针对这样的检测需求，基于自行开发的超声C扫描自动检测系统，并采用超声兰姆波检测技术，对固体火箭发动机内部各界面的粘接质量检测和包覆层的厚度测量展开了相关内容的研究。1. 为了获得后续研究的硬件和软件平台，依据实际工程需求，对固体火箭发动机的超声C扫描自动检测系统进行了总体设计。设计内容主要包括：系统组成、硬件选型及相关设计、控制软件需求分析和功能模块设计等。该检测系统为包覆质量的超声检测技术研究奠定了硬件与软件基础。2. 为了给后续的理论及试验研究提供分析的基础，建立了超声兰姆波在层状粘接结构中传播的理论模型。针对固体火箭发动机的金属-橡胶层状粘接结构，并通过满足相应的边界条件，建立了兰姆波传播的频散方程。其中包覆层由于其材料的特殊性质，在建模时将其按照粘滞性液体的性质来考虑。根据建立的频散方程，进一步推导了兰姆波在层状结构中的位移分布计算公式。针对频散方程中增加了衰减自变量这一题目，分析和实现了相关的求解方法和频散曲线的追踪方法。通过合理建立兰姆波传播的理论模型，为后续研究中分析不同兰姆波模式的检测特性提供了有效的分析手段和工具。3. 为了有效地检测出固体火箭发动机各个界面的脱粘缺陷，并找到合适的检测模式，研究了兰姆波沿结构厚度方向上的位移分布。首先根据建立的频散方程，计算了兰姆波的频散曲线，然后计算出各个模式在不同频厚积下的理论位移分布曲线，并通过对比和分析，确定S0模式是最合适的检测模式。然后利用试验数据对理论分析的结果进行了验证，并采用S0模式对试件进行了C扫描检测，有效地检测出了各界面上的所有脱粘缺陷，从而也证明采用位移分布对兰姆波模式的缺陷检测能力进行分析和预测是一种行之有效的方法。4. 为了实现固体火箭发动机的包覆层厚度测量，研究了两种不同的计算方法，并分析和对比了两种方法的特点和适用范围。根据包覆层厚度的检测原理，推导了厚度计算公式，并指出只要获得了检测信号中第一回波和第二回波间的延时，就可根据一定的关系式求出包覆层的厚度值。因此针对检测信号的特点，研究了两种求取回波延时的方法——幅频谱分析法和LMS自适应滤波法，并用试验数据验证了方法的正确性和有效性。这两种方法的厚度测量结果均能满足工程检测的精度要求，在实际检测中可根据具体检测对象和检测条件来选择适用的方法。本文大部分研究成果已经在课题依托的超声C扫描自动检测系统上成功实现和应用，并达到了工业上对固体火箭发动机包覆质量的检测要求。