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基于振动测量的管道应力获取及寿命预测方法

发布时间:2018-06-01 16:41

  本文选题:在役管道 + 应力振幅模型 ; 参考:《浙江大学》2015年硕士论文


【摘要】:在役管道实时应力检测与分析是保障管道安全运行的有效方法,本文结合国家自然科学基金项目"微弱冲击信号的识别和提取技术研究"(编号:51175466)和国家重点基础研究发展计划项目"复杂空气分离类成套装备超大型化与低能耗化的关键科学问题"(编号:2011CB706505)课题"关键部件高强度大构件保质制造技术",开展了基于振动测量的实时应力获取模型、在役管道安全检测及寿命预测系统的研究工作,本文的主要工作和研究内容如下:第一章,阐述课题的研究背景,分析管道失效模式以及现阶段管道安全评估和寿命预测理论及方法的研究现状,提出本文的研究内容及论文框架。第二章,通过分析应力与弯矩、弯矩与曲率半径的关系,构建应力与振动幅值二阶导数的映射模型,通过设定各传感器等距采样间隔应用管线大扰度性质得到应力与振幅之间的直接映射模型。第三章,基于ANSYS和Matlab仿真分析振动应力,通过对比不同边界条件、不同管径管长比、不同采样间隔、不同管道振动模态以及不同管道类型有限元仿真应力与振动应力模型计算应力,进行模型的验证分析,基于仿真结果提出了传感器等差排列布局方案。第四章,基于振动模型获取的应力时间历程,提出了一种改进雨流计数法,统计不同应力幅值和不同应力均值下的应力循环次数,得到幅值概率分布图。结合S-N疲劳寿命曲线和线性损伤累积原理对管道寿命进行预测。第五章,开发了一套管道安全检测和寿命预测原型系统。搭建实验平台,通过对两端固定和悬臂两种边界条件下的管道进行振动试验,采集振动信号和应力信号,并将振动应力模型计算应力与应变片测得应力值进行对比,验证应力计算模型的可行性和系统可靠性。第六章,总结本文研究内容,对今后的研究工作进行展望。
[Abstract]:The real-time stress detection and analysis of the service pipeline is an effective method to ensure the safe operation of the pipeline. This paper combines the National Natural Science Foundation Project "the identification and extraction technology of the weak impact signal" (numbered: 51175466) and the national key basic research and development plan project "the superlarge and low energy consumption" of the complex air separation equipment. "Key scientific problems" (number: 2011CB706505) topic "key components of high strength large components quality assurance manufacturing technology", carrying out the real-time stress acquisition model based on vibration measurement, the research work of the service pipeline safety detection and life prediction system, the main work and research content of this paper are as follows: chapter 1, expounds the research background of the subject, The current research status of pipeline failure mode and the theory and method of pipeline safety assessment and life prediction is analyzed. The research content and paper frame of this paper are put forward. In the second chapter, the mapping model of the two order derivative of stress and vibration amplitude is constructed by analyzing the relationship between stress and bending moment, bending moment and radius of curvature, and the various sensors are set up by setting various sensors and so on. The direct mapping model between the stress and the amplitude is obtained by the large disturbance distance from the sampling interval. In the third chapter, the vibration stress is simulated and analyzed based on ANSYS and Matlab, and the stress and vibration should be simulated by comparing the different boundary conditions, the tube length ratio, the different sampling interval, the different pipe vibration modes and the different pipe types. The stress model is used to calculate the stress, and the model is verified and analyzed. Based on the simulation results, the difference arrangement scheme of the sensor is proposed. In the fourth chapter, based on the stress time history obtained by the vibration model, an improved rain flow counting method is proposed to calculate the frequency of the stress cycle under different stress amplitude and different stress mean, and the probability distribution of the amplitude is obtained. Combined with the fatigue life curve of S-N and the principle of linear damage accumulation, the pipeline life is predicted. In the fifth chapter, a prototype system for pipeline safety detection and life prediction is developed. An experimental platform is set up to collect vibration signals and stress signals through the vibration test of the pipes at both ends fixed and two kinds of cantilever boundary conditions. The dynamic stress model is used to calculate the stress value of stress and strain gauge, to verify the feasibility of the stress calculation model and the reliability of the system. In the sixth chapter, the contents of this paper are summarized and the future research work is prospected.
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:U178

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本文编号:1964922

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