《长贮推进剂贮箱腐蚀的热波检测与剩余寿命预测》围绕长贮液体推进剂贮箱的腐蚀问题展开，重点介绍贮箱材料腐蚀的产生及其演化规律、贮箱腐蚀损伤的热波检测理论基础及应用可行性分析、贮箱腐蚀损伤的热波检测定量识别方法与试验技术，以及基于热波检测的贮箱腐蚀剩余寿命预测。本书力求理论联系实际，提供较丰富的相关理论及实验实例表述，对相关领域教学和科研人员具有较好的指导意义。
本书可供高等学校和科研院所材料、航空航天、兵器、机械工程以及其他相关学科的师生和研究人员阅读参考。
金国锋，常年从事液体推进剂质量检验、安全管理以及导弹弹体结构无损检测方面的教学和科研工作，从2009年在火箭军工程学院攻读博士学位起，围绕推进剂条件下材料腐蚀、红外热波检测技术应用等方面开展了系列化研究，参与推进剂条件下材料的腐蚀行为研究、红外热波技术及应用拓展研究等相关的国家自然科学基金面上项目（51075390、51275518）、陕西省自然科学青年基金项目(2012JQ8018)以及军内重点科研项目12项，博士毕业论文获评陕西省优秀博士毕业论文，相关研究成果获得军队科技进步奖二等奖，全国发明展览会发明创业奖项目奖金奖，陕西省科技工作者创新创业大赛一等奖，西安市科学技术奖三等奖，发表相关学术论文30余篇，其中SCI、EI检索20余篇。
1 绪论 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 长贮推进剂贮箱腐蚀相关的研究现状 2
1.2.1 推进剂对材料的腐蚀 2
1.2.2 液体导弹武器寿命预测及延寿研究 5
1.2.3 常用的腐蚀无损检测方法综述 6
1.3 热波技术在腐蚀检测中的研究与应用现状 8
1.3.1 热波理论 8
1.3.2 热激励方式 9
1.3.3 热波检测损伤定量识别方法 11
1.4 贮箱腐蚀剩余寿命预测研究存在的主要问题 13
1.5 本书的内容体系 14
2 贮箱材料腐蚀的产生及其演化规律 16
2.1 腐蚀试验方案 16
2.1.1 问题的提出及解决途径 16
2.1.2 总体试验方案 17
2.2 推进剂加速腐蚀试验设计 18
2.2.1 液体导弹贮存中的腐蚀环境分析 18
2.2.2 加速腐蚀试验的理论依据 18
2.2.3 加速腐蚀当量的获取方法 20
2.2.4 腐蚀试件和试验装置的设计与处理 21
2.3 贮箱材料在推进剂中腐蚀的电化学检测 23
2.3.1 腐蚀当量测试试验 23
2.3.2 电化学腐蚀测试试验 24
2.3.3 加速腐蚀当量的确定 29
2.3.4 当量加速腐蚀试验 30
2.4 贮箱材料在推进剂中的浸泡腐蚀试验现象观察与分析 30
2.4.1 腐蚀试验前试件的表面形貌 30
2.4.2 N2O4 浸泡腐蚀试验现象分析 31
2.4.3 当量加速腐蚀试验试件的表面形貌分析 33
2.5 浸泡腐蚀试验数据分析 36
2.5.1 N2O4 浸泡腐蚀试验数据分析 36
2.5.2 无加载试件加速腐蚀试验后的称重结果分析 37
2.5.3 无加载试件加速腐蚀试验的厚度测量结果分析 39
2.6 腐蚀对结构力学性能的影响 40
2.6.1 腐蚀件的力学性能测试 40
2.6.2 应力腐蚀开裂敏感性分析 41
2.7 腐蚀损伤评价指标 42
3 贮箱腐蚀损伤的热波检测理论基础及应用可行性分析 44
3.1 热波检测中的热传导理论 44
3.2 不同热激励源方式在腐蚀检测中的热传导分析 46
3.2.1 脉冲热激励方式的热传导分析 46
3.2.2 功率超声热激励方式的热传导分析 50
3.3 贮箱腐蚀损伤的热波检测数值仿真及可行性分析 52
3.3.1 贮箱腐蚀损伤的热波检测数值仿真 52
3.3.2 含多蚀坑损伤结构的热波检测数值仿真 57
3.3.3 贮箱腐蚀损伤的热波检测可行性分析 58
3.4 热波检测的激励源参数优化分析 58
3.4.1 描述检测效果及检测能力的典型参数 58
3.4.2 脉冲热激励源参数对检测结果的影响 60
3.4.3 超声热激励源参数对检测结果的影响 61
3.5 贮箱腐蚀的热波检测影响因素分析 62
3.5.1 蚀坑形态对脉冲热波检测结果的影响 62
3.5.2 贮箱结构参数对脉冲热波检测结果的影响 65
3.5.3 表面应力腐蚀裂纹形态对超声热波检测结果的影响 68
3.5.4 贮箱结构参数对超声热波检测结果的影响 69
3.5.5 环境因素对热波检测结果的影响 70
4 贮箱腐蚀损伤的热波检测定量识别方法 73
4.1 红外热图像的非均匀性校正 73
4.1.1 基于表面发射率系数校正矩阵的非均匀性校正 74
4.1.2 基于改进表面温差提取的非均匀性校正 75
4.2 热波检测图像增强 76
4.2.1 基于一阶微分热图像灰度翻转前后相减的图像增强 76
4.2.2 基于二阶微分温度对比度图像灰度翻转前后相减的图像增强 78
4.3 腐蚀坑大小的定量识别 80
4.3.1 基于尖点突变理论的红外热图像损伤边缘检测与分割 81
4.3.2 基于粒子群优化模糊聚类的红外热图像分割 84
4.3.3 基于热图像分割结果的蚀坑数目和大小识别 86
4.4 应力腐蚀裂纹长度的定量识别 88
4.4.1 超声热波检测图像的二值化处理 88
4.4.2 裂纹主干的提取和定量识别 89
4.5 腐蚀坑深度/贮箱剩余壁厚的定量识别 90
4.5.1 几种典型的热波损伤深度计算方法 90
4.5.2 瞬时温度对比度变化率峰值时间法（PSTC） 91
4.5.3 温度比变化率峰值时间法（PSTR） 93
4.5.4 归一化温差变化率峰值时间法（PSTNTC） 93
5 贮箱腐蚀损伤的热波检测试验技术 95
5.1 概述 95
5.1.1 检测试验目的 95
5.1.2 检测试验设备 95
5.1.3 检测试验准备及试验参数设置 96
5.2 含圆形蚀坑钢材料腐蚀损伤试件的热波检测及分析 97
5.2.1 试件设计与制作 97
5.2.2 不同大小圆形蚀坑的检测与识别 98
5.2.3 不同深度圆形蚀坑的检测及分析 102
5.2.4 不同深度腐蚀损伤部位剩余壁厚的定量识别 104
5.3 含多形态蚀坑LD10 材料腐蚀损伤试件的热波检测及分析 107
5.3.1 试件设计与制作 107
5.3.2 脉冲热波检测试验结果及分析 108
5.3.3 多形态腐蚀坑大小的定量识别 108
5.3.4 腐蚀剩余壁厚的定量识别 113
5.4 加注不同类型介质的贮箱腐蚀损伤试件热波检测及分析 116
5.4.1 试件制作 116
5.4.2 脉冲热波检测试验结果及分析 116
5.5 LD10 应力腐蚀裂纹试件的超声热波检测及分析 118
5.5.1 试件制作 118
5.5.2 超声热波检测试验结果及分析 119
5.5.3 应力腐蚀裂纹的定量识别 119
5.6 贮箱腐蚀损伤的热波检测策略 122
6 基于热波检测的贮箱腐蚀剩余寿命预测 123
6.1 基于热波检测的贮箱腐蚀剩余寿命预测策略 123
6.1.1 贮箱剩余寿命预测方法 123
6.1.2 评定贮箱寿命的条件 124
6.2 腐蚀的热波检测结果与腐蚀规律之间的当量化处理 125
6.2.1 腐蚀损伤检测结果的当量化处理方法 125
6.2.2 当量化处理算例 126
6.3 基于线性动态系统与隐马尔可夫链模型的贮箱腐蚀剩余寿命预测 127
6.3.1 腐蚀过程的隐马尔可夫模型解释 128
6.3.2 隐马尔可夫模型的线性动态系统求解 129
6.3.3 贮箱腐蚀剩余寿命的预测方法 129
6.3.4 贮箱腐蚀剩余寿命的LDS 预测算例 131
6.4 基于灰色理论的贮箱腐蚀剩余寿命预测 133
6.4.1 灰色GM（1，1）预测模型 134
6.4.2 基于α 参数修正的GM（1，1）预测模型 135
6.4.3 贮箱腐蚀预测模型的建立 135
6.4.4 贮箱腐蚀剩余寿命预测算例 137
6.5 贮箱腐蚀剩余寿命预测值的可靠性分析 138
6.6 基于热波检测的贮箱腐蚀剩余寿命预测系统设计 139
6.6.1 贮箱腐蚀剩余寿命预测系统总体设计 139
6.6.2 贮箱剩余寿命预测软件系统模块设计 140
参考文献 146
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