With the increasing application of explosive composite structure in many engineering fields, its interface bonding state detection is more and more significant to avoid catastrophic accidents. However, this task still faces challenges due to the complexity of the bonding interface. In this paper, the concept of nonlinear output frequency response functions (NOFRFs) is introduced to detect the bonding state of explosive composite structure. The NOFRFs can describe the nonlinear characteristics of nonlinear vibrating system. Because of the presence of the bonding interface, explosive composite structure itself is a nonlinear system; when bonding interface of the structure is damaged, its dynamic characteristics show enhanced nonlinear characteristic. Therefore, the NOFRFs-based detection index is proposed as indicator to detect the bonding state of explosive composite pipes. The experimental results verify the effectiveness of the detection approach.
Cao, Jianbin;Zhang, Zhousuo;Guo, Yanfei;Gong, Teng
Steel and Composite Structures
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v.31
no.3
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pp.233-242
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2019
Early detection of damage bonding state such as insufficient bonding strength and interface partial contact defect for the explosive clad pipe is crucial in order to avoid sudden failure and even catastrophic accidents. A generalized and efficient model of the explosive clad pipe can reveal the relationship between bonding state and vibration characteristics, and provide foundations and priory knowledge for bonding state detection by signal processing technique. In this paper, the slender explosive clad pipe is regarded as two parallel elastic beams continuously joined by an elastic layer, and the elastic layer is capable to describe the non-uniform bonding state. By taking the characteristic beam modal functions as the admissible functions, the Rayleigh-Ritz method is employed to derive the dynamic model which enables one to consider inhomogeneous system and any boundary conditions. Then, the proposed model is validated by both numerical results and experiment. Parametric studies are carried out to investigate the effects of bonding strength and the length of partial contact defect on the natural frequency and forced response of the explosive clad pipe. A potential method for identifying the bonding quality of the explosive clad pipe is also discussed in this paper.
This study deals with interface charactristics of tube and tubesheet of the nuclear steam generator by the explosive expansion in order to take advantage of optimum expansion ratio, pull-out strength and leakage tightness and improvement of the resisitance on the stress corrosion cracking for low residual stress. The paper also show the relationship between roll, hydraulic and explosive expansion. The results obtain are as follows (1) Because of the explosive bonding is to use the high speed pressure and energy by the explosive, workability is good, bonding region is homogenous (2) Expansion ratio is 2.7%, Pull-out strength 850kg, Leakage strength $500kg/cm^2$. Clearance gap is 10~30mm in case of explosive expansion and interface structure of the tube and tubesheet is optimum condition. (3) As the transition region of the explosive expansion is inactive, the resistance of the stress corrosion cracking is increases 30~40% compare to the roll and hydraulic expansion.
Recent years, explosive welding structures have been widely used in many engineering fields. The bonding state detection of explosive welding structures is significant to prevent unscheduled failures and even catastrophic accidents. However, this task still faces challenges due to the complexity of the bonding interface. In this paper, a new method called dual-tree complex wavelet transform based permutation entropy (DTCWT-PE) is proposed to detect bonding state of such structures. Benefiting from the complex analytical wavelet function, the dual-tree complex wavelet transform (DTCWT) has better shift invariance and reduced spectral aliasing compared with the traditional wavelet transform. All those characters are good for characterizing the vibration response signals. Furthermore, as a statistical measure, permutation entropy (PE) quantifies the complexity of non-stationary signals through phase space reconstruction, and thus it can be used as a viable tool to detect the change of bonding state. In order to more accurate identification and detection of bonding state, PE values derived from DTCWT coefficients are proposed to extract the state information from the vibration response signal of explosive welding structure, and then the extracted PE values serve as input vectors of support vector machine (SVM) to identify the bonding state of the structure. The experiments on bonding state detection of explosive welding pipes are presented to illustrate the feasibility and effectiveness of the proposed method.
An ultrasonic test method, as a nondestructive test is applied to ensure the clad interface quality assessment. According to the reference codes and standards, not only korea Industrial Standard(KS) but also American Society for Testing and Materials (ASTM) Standard, ultrasonic examination procedures use the pulse-echo, A-scan, back reflection signal drop method and/or side drilled reference hole used to establish the acceptance criteria of clad material test. But the variety of bonding materials and sizes makes it difficult to produce the reference blocks, or thus the criteria. In order to overcome these practical difficulties, new ultrasonic testing criterion is suggested. In this new method, the theoretical interface reflection signal amplitude level is calculated and suggested as an acceptance criteria with the back reflection signal set to 100% FSH(Full Screen Height) which is based on acoustic impedance mismatch at the clad interface for the explosive clad ultrasonic inspection. Applicability of suggested criterion, for the explosive clad Fe-Naval Brass with different bonding quality is confirmed to the pre-existed KS and ASTM specifications and verified by using SEM (Seanning Electron Microscope) micrograph. The results obtained by the suggested method is more conservative than the results according to the KS B 0234 and ASTM A 578 specifications The suggested method could be applicable to any other combination of explosive clad ultrasonic inspection.
Jo, Pyeong-Seok;Youn, Chang-Seok;Hwang, Hyo-Woon;Lee, Dong-Geun
Journal of the Korean Society for Heat Treatment
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v.34
no.2
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pp.66-74
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2021
Cladding material, which can selectively obtain excellent properties of different metals, is a composite material that combines two or more types of dissimilar metals into one plate. The titanium-copper cladding material between titanium which has excellent corrosion resistance and copper which has high thermal and electrical conductivity, are highly valuable composite materials. It can be used as heat exchangers with high conductivity under severe corrosion conditions. In order to apply the clad plate to the heat exchanger, it must be manufactured in the form of a tube and additional welding is required. It is important to select the cladding material manufacturing process and the welding process. The process of manufacturing the cladding material includes extrusion, rolling, and explosive bonding. Among them, the explosive bonding process is suitable for additional welding because no heat-affected zone is formed. In this study TIG welding of the explosive-bonded dissimilar clad plates was successfully performed by butt welding. The microstructures and bonding interface of the welded part were observed, and the effect of the bonding layer at the welding interface and the intermetallic compounds on the mechanical properties and tensile plastic deformation behaviors were analyzed. And also the integrity of TIG-welded dissimilar part was evaluated.
Characteristics of the interface between tube and tube sheet which were formed by explosive expansion and roll expansion, have been studied in the research. The results are as follows: Optimum amounts of explosives for the expansion of Alloy 600 (19.05mm and 15.88mm) were found to be RDX 3.5-8.5g/m. Because explosive expansion caused les strain hardening and increased bounding strength, characteristics of the explosively expanded were better than those of mechanically expanded. As the transition region of the explosive expansion is inactive, the resistance to the stress corrosion cracking increases by 30∼40% compared to the roll and hydraulic expansion.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.16
no.6
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pp.1108-1114
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1992
In this paper results from experimental studies on the line wave detonation of explosive welding were presented. Using the ultra high speed comera, the ling wave generation during the bonding, process of composite materials was observed with an equilateral triangle lens. Experimental results confirmed the line wave formation of the shock front. And the results indicated the effectiveness of the ling wave detonation method in the explosive welding of similar or dissimilar metals.
Theoretical backgrounds on the experimental methods of explosive welding, explosive forming and shock consolidation of powders are introduced. Explosive welding experiments of titanium (Ti) and stainless steel (SUS 304) plate were carried out. It was revealed that a series of waves of metal jet are generated in the contact surface between both materials; and that the optimal collision velocity and collision angle is about 2,100~2,800 m/s and $15{\sim}20^{\circ}$, respectively. Also, explosive forming experiments of Al plate were performed and compared to a conventional press forming method. The results confirmed that the shock-loaded Al plate has a larger curvature deformation than those made using conventional press forming. For shock consolidation of powders, the propagation behaviors of a detonation wave and underwater shock wave generated by explosion of an explosive are investigated by means of numerical calculation. The results revealed that the generation and convergence of reflected waves occur at the wall and center position of water column, and also the peak pressure of the converged reflected waves was 20 GPa which exceeds the detonation pressure. As results from the consolidation experiments of metal/ceramic powders ($Fe_{11.2}La_2O_3Co_{0.7}Si_{1.1}$), shock-consolidated $Fe_{11.2}La_2O_3Co_{0.7}Si_{1.1}$ bulk without cracks was successfully obtained by adapting the suggested water container and strong bonding between powder particles was confirmed through microscopic observations.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.40
no.1
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pp.11-19
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2003
A micro sensor array with 4 discrete sensors integrated on a microhotplate was developed for identifying the kinds and quantities of explosive gases. The sensor array consisited of four tin oxide-based thin films with the high and broad sensitivity to the tested explosive gases and uniform thermal distribution on the plate. The microhotplate, using silicon substrate with N/O/N membrane, dangling in air by Al bonding wires, and controlling the thickness by chemical mechanical process (CMP), has been designed and fabricated. By employing the sensitivity signal of the sensor array at 40$0^{\circ}C$, we could reliably classily the kinds and quantities of the explosive gases like butan, propane, LPG, and carbon monoxide within the range of threshold limit values (TLVs), employing principal component analysis (PCA).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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