1 緒論 1 1.1 研究背景與意義 1 1.2 長(zhǎng)貯推進(jìn)劑貯箱腐蝕相關(guān)的研究現(xiàn)狀 2 1.2.1 推進(jìn)劑對(duì)材料的腐蝕 2 1.2.2 液體導(dǎo)彈武器壽命預(yù)測(cè)及延壽研究 5 1.2.3 常用的腐蝕無(wú)損檢測(cè)方法綜述 6 1.3 熱波技術(shù)在腐蝕檢測(cè)中的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀 8 1.3.1 熱波理論 8 1.3.2 熱激勵(lì)方式 9 1.3.3 熱波檢測(cè)損傷定量識(shí)別方法 11 1.4 貯箱腐蝕剩余壽命預(yù)測(cè)研究存在的主要問(wèn)題 13 1.5 本書(shū)的內(nèi)容體系 14 2 貯箱材料腐蝕的產(chǎn)生及其演化規(guī)律 16 2.1 腐蝕試驗(yàn)方案 16 2.1.1 問(wèn)題的提出及解決途徑 16 2.1.2 總體試驗(yàn)方案 17 2.2 推進(jìn)劑加速腐蝕試驗(yàn)設(shè)計(jì) 18 2.2.1 液體導(dǎo)彈貯存中的腐蝕環(huán)境分析 18 2.2.2 加速腐蝕試驗(yàn)的理論依據(jù) 18 2.2.3 加速腐蝕當(dāng)量的獲取方法 20 2.2.4 腐蝕試件和試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)與處理 21 2.3 貯箱材料在推進(jìn)劑中腐蝕的電化學(xué)檢測(cè) 23 2.3.1 腐蝕當(dāng)量測(cè)試試驗(yàn) 23 2.3.2 電化學(xué)腐蝕測(cè)試試驗(yàn) 24 2.3.3 加速腐蝕當(dāng)量的確定 29 2.3.4 當(dāng)量加速腐蝕試驗(yàn) 30 2.4 貯箱材料在推進(jìn)劑中的浸泡腐蝕試驗(yàn)現(xiàn)象觀察與分析 30 2.4.1 腐蝕試驗(yàn)前試件的表面形貌 30 2.4.2 N2O4 浸泡腐蝕試驗(yàn)現(xiàn)象分析 31 2.4.3 當(dāng)量加速腐蝕試驗(yàn)試件的表面形貌分析 33 2.5 浸泡腐蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 36 2.5.1 N2O4 浸泡腐蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 36 2.5.2 無(wú)加載試件加速腐蝕試驗(yàn)后的稱重結(jié)果分析 37 2.5.3 無(wú)加載試件加速腐蝕試驗(yàn)的厚度測(cè)量結(jié)果分析 39 2.6 腐蝕對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響 40 2.6.1 腐蝕件的力學(xué)性能測(cè)試 40 2.6.2 應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂敏感性分析 41 2.7 腐蝕損傷評(píng)價(jià)指標(biāo) 42 3 貯箱腐蝕損傷的熱波檢測(cè)理論基礎(chǔ)及應(yīng)用可行性分析 44 3.1 熱波檢測(cè)中的熱傳導(dǎo)理論 44 3.2 不同熱激勵(lì)源方式在腐蝕檢測(cè)中的熱傳導(dǎo)分析 46 3.2.1 脈沖熱激勵(lì)方式的熱傳導(dǎo)分析 46 3.2.2 功率超聲熱激勵(lì)方式的熱傳導(dǎo)分析 50 3.3 貯箱腐蝕損傷的熱波檢測(cè)數(shù)值仿真及可行性分析 52 3.3.1 貯箱腐蝕損傷的熱波檢測(cè)數(shù)值仿真 52 3.3.2 含多蝕坑損傷結(jié)構(gòu)的熱波檢測(cè)數(shù)值仿真 57 3.3.3 貯箱腐蝕損傷的熱波檢測(cè)可行性分析 58 3.4 熱波檢測(cè)的激勵(lì)源參數(shù)優(yōu)化分析 58 3.4.1 描述檢測(cè)效果及檢測(cè)能力的典型參數(shù) 58 3.4.2 脈沖熱激勵(lì)源參數(shù)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響 60 3.4.3 超聲熱激勵(lì)源參數(shù)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響 61 3.5 貯箱腐蝕的熱波檢測(cè)影響因素分析 62 3.5.1 蝕坑形態(tài)對(duì)脈沖熱波檢測(cè)結(jié)果的影響 62 3.5.2 貯箱結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)脈沖熱波檢測(cè)結(jié)果的影響 65 3.5.3 表面應(yīng)力腐蝕裂紋形態(tài)對(duì)超聲熱波檢測(cè)結(jié)果的影響 68 3.5.4 貯箱結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)超聲熱波檢測(cè)結(jié)果的影響 69 3.5.5 環(huán)境因素對(duì)熱波檢測(cè)結(jié)果的影響 70 4 貯箱腐蝕損傷的熱波檢測(cè)定量識(shí)別方法 73 4.1 紅外熱圖像的非均勻性校正 73 4.1.1 基于表面發(fā)射率系數(shù)校正矩陣的非均勻性校正 74 4.1.2 基于改進(jìn)表面溫差提取的非均勻性校正 75 4.2 熱波檢測(cè)圖像增強(qiáng) 76 4.2.1 基于一階微分熱圖像灰度翻轉(zhuǎn)前后相減的圖像增強(qiáng) 76 4.2.2 基于二階微分溫度對(duì)比度圖像灰度翻轉(zhuǎn)前后相減的圖像增強(qiáng) 78 4.3 腐蝕坑大小的定量識(shí)別 80 4.3.1 基于尖點(diǎn)突變理論的紅外熱圖像損傷邊緣檢測(cè)與分割 81 4.3.2 基于粒子群優(yōu)化模糊聚類的紅外熱圖像分割 84 4.3.3 基于熱圖像分割結(jié)果的蝕坑數(shù)目和大小識(shí)別 86 4.4 應(yīng)力腐蝕裂紋長(zhǎng)度的定量識(shí)別 88 4.4.1 超聲熱波檢測(cè)圖像的二值化處理 88 4.4.2 裂紋主干的提取和定量識(shí)別 89 4.5 腐蝕坑深度/貯箱剩余壁厚的定量識(shí)別 90 4.5.1 幾種典型的熱波損傷深度計(jì)算方法 90 4.5.2 瞬時(shí)溫度對(duì)比度變化率峰值時(shí)間法（PSTC） 91 4.5.3 溫度比變化率峰值時(shí)間法（PSTR） 93 4.5.4 歸一化溫差變化率峰值時(shí)間法（PSTNTC） 93 5 貯箱腐蝕損傷的熱波檢測(cè)試驗(yàn)技術(shù) 95 5.1 概述 95 5.1.1 檢測(cè)試驗(yàn)?zāi)康?95 5.1.2 檢測(cè)試驗(yàn)設(shè)備 95 5.1.3 檢測(cè)試驗(yàn)準(zhǔn)備及試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置 96 5.2 含圓形蝕坑鋼材料腐蝕損傷試件的熱波檢測(cè)及分析 97 5.2.1 試件設(shè)計(jì)與制作 97 5.2.2 不同大小圓形蝕坑的檢測(cè)與識(shí)別 98 5.2.3 不同深度圓形蝕坑的檢測(cè)及分析 102 5.2.4 不同深度腐蝕損傷部位剩余壁厚的定量識(shí)別 104 5.3 含多形態(tài)蝕坑LD10 材料腐蝕損傷試件的熱波檢測(cè)及分析 107 5.3.1 試件設(shè)計(jì)與制作 107 5.3.2 脈沖熱波檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果及分析 108 5.3.3 多形態(tài)腐蝕坑大小的定量識(shí)別 108 5.3.4 腐蝕剩余壁厚的定量識(shí)別 113 5.4 加注不同類型介質(zhì)的貯箱腐蝕損傷試件熱波檢測(cè)及分析 116 5.4.1 試件制作 116 5.4.2 脈沖熱波檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果及分析 116 5.5 LD10 應(yīng)力腐蝕裂紋試件的超聲熱波檢測(cè)及分析 118 5.5.1 試件制作 118 5.5.2 超聲熱波檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果及分析 119 5.5.3 應(yīng)力腐蝕裂紋的定量識(shí)別 119 5.6 貯箱腐蝕損傷的熱波檢測(cè)策略 122 6 基于熱波檢測(cè)的貯箱腐蝕剩余壽命預(yù)測(cè) 123 6.1 基于熱波檢測(cè)的貯箱腐蝕剩余壽命預(yù)測(cè)策略 123 6.1.1 貯箱剩余壽命預(yù)測(cè)方法 123 6.1.2 評(píng)定貯箱壽命的條件 124 6.2 腐蝕的熱波檢測(cè)結(jié)果與腐蝕規(guī)律之間的當(dāng)量化處理 125 6.2.1 腐蝕損傷檢測(cè)結(jié)果的當(dāng)量化處理方法 125 6.2.2 當(dāng)量化處理算例 126 6.3 基于線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)與隱馬爾可夫鏈模型的貯箱腐蝕剩余壽命預(yù)測(cè) 127 6.3.1 腐蝕過(guò)程的隱馬爾可夫模型解釋 128 6.3.2 隱馬爾可夫模型的線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)求解 129 6.3.3 貯箱腐蝕剩余壽命的預(yù)測(cè)方法 129 6.3.4 貯箱腐蝕剩余壽命的LDS 預(yù)測(cè)算例 131 6.4 基于灰色理論的貯箱腐蝕剩余壽命預(yù)測(cè) 133 6.4.1 灰色GM（1，1）預(yù)測(cè)模型 134 6.4.2 基于α 參數(shù)修正的GM（1，1）預(yù)測(cè)模型 135 6.4.3 貯箱腐蝕預(yù)測(cè)模型的建立 135 6.4.4 貯箱腐蝕剩余壽命預(yù)測(cè)算例 137 6.5 貯箱腐蝕剩余壽命預(yù)測(cè)值的可靠性分析 138 6.6 基于熱波檢測(cè)的貯箱腐蝕剩余壽命預(yù)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 139 6.6.1 貯箱腐蝕剩余壽命預(yù)測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 139 6.6.2 貯箱剩余壽命預(yù)測(cè)軟件系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì) 140 參考文獻(xiàn) 146