基于超声导波技术的复合管道损伤研究
发布时间：2021-07-27 09:57
现代工业的发展,使得管道运输在输送载体运输业中占有举足轻重的地位,不仅带来交通便利,还极大增加经济效益。但由于管道在生产、装配和服役过程中存在诸多问题,环境的恶劣更会对管道造成严重腐蚀或挤压,因此它的安全性能显得尤为重要,传统的检测技术无法对在役管道进行快速又准确的检测,急需一种新型的检测技术来满足工业需求。超声导波无损检测技术其本身频率相对较低、沿线检测、传播距离长等特性,是管道损伤检测的首选。本文详细介绍了基于谱方法求解复合管道中导波的频散方程,代替原本的传统搜根方法,将未知函数利用Chebyshev多项式作为插值基函数,将位移、应力及应变方程转化为微分矩阵的形式,再根据交界面连续条件和边界条件,替换到纵波和横波速度Helmholtz等式中相对应的行,最终以微分项形式表示线性方程组求解。利用MATLAB数值编程,在分析了各种复合管道对于导波波数和相速度的选取原则下,分别计算出频散曲线、衰减曲线和位移分布曲线。通过对频散、衰减及位移分布曲线进行分析,可以确定波数和相速度随频率的变化规律,找到适合各种复合管道损伤检测的模态及频率;充液弹性管道相比于空心弹性管道,由于水和管道耦合作用,出...
【文章来源】：贵州大学贵州省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
复合管道
hebyshev 插值点数的选取没有具体的标准，根据不同管道于两个点数距离来适当选取；L和M 的设置。需要对波动方程、应力及位移微分矩阵各值归一化，再进行替换转化为最终的 ，而单位矩阵 则大值进行归一化；于特征值即波数的选取。因为利用 MATLAB 中的特征值值含有虚假根。根据不同复合管道，对波数的筛选也是不同圆管模态分析 3.1 所示为弹性圆柱钢管，采用柱坐标系，弹性钢管中的横波速度为 3200 ，密度为 78503kg m ，泊松比为 0.282N m ，内径为 0.080 m ，壁厚为 0.004 m 。利用 MATLAB 插值点数选为 40，根据特征值函数 Eig 求出相速度，采用部绝对值来筛选虚假根，得出计算结果见图 3.2 至图 3.7 所示
贵州大学硕士学位论文4.2.1 无损弹性管道计算这里选用的是第三章的弹性钢管，管长为 2.4m，内径为 80mm，壁厚为 4，弹性模量为 2.1e112N m ,泊松比为 0.3，密度为 78503kg m ，先分别选用了 Shell63 薄膜单元和 Solid45 单元进行比较，在管道一端面施加全约束，另一端面所有节点上施加轴向位移载荷：
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于纵向超声导波管道非通透缺陷检测研究[J]. 童今鸣,胡明慧. 声学技术. 2017(03)
[2]波导中弹性波频散曲线计算的谱方法[J]. 郭杨阳,范军,熊磊. 上海交通大学学报. 2016(11)
[3]基于谱方法分析有阻尼负载圆柱壳频散特性[J]. 王献忠,吴卫国,庞福振,孔祥韶. 振动与冲击. 2015(06)
[4]管道腐蚀缺陷超声导波检测数值模拟[J]. 谭冰芯,戴波. 控制工程. 2015(02)
[5]高温圆管轴对称导波频散特性的谱方法[J]. 于保华,杨世锡,甘春标,雷华. 浙江大学学报(工学版). 2014(09)
[6]管道变形损伤超声导波检测试验研究[J]. 马书义,武湛君,刘科海,王奕首. 机械工程学报. 2013(14)
[7]管道导波无损检测频率选择与管材特征关系[J]. 王悦民,沈立华,申传俊,孙丰瑞. 机械工程学报. 2009(08)
[8]管道腐蚀缺陷超声导波检测数值模拟研究[J]. 董为荣,帅健,许葵. 机械强度. 2008(06)
[9]扭转模态导波检测管道纵向缺陷的数值模拟[J]. 何存富,李伟,吴斌. 北京工业大学学报. 2007(10)
[10]带粘弹性包覆层充液管道中的超声导波纵向模态[J]. 刘增华,吴斌,王秀彦,何存富. 声学学报. 2007(04)
本文编号：3305562
【文章来源】：贵州大学贵州省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
复合管道
hebyshev 插值点数的选取没有具体的标准，根据不同管道于两个点数距离来适当选取；L和M 的设置。需要对波动方程、应力及位移微分矩阵各值归一化，再进行替换转化为最终的 ，而单位矩阵 则大值进行归一化；于特征值即波数的选取。因为利用 MATLAB 中的特征值值含有虚假根。根据不同复合管道，对波数的筛选也是不同圆管模态分析 3.1 所示为弹性圆柱钢管，采用柱坐标系，弹性钢管中的横波速度为 3200 ，密度为 78503kg m ，泊松比为 0.282N m ，内径为 0.080 m ，壁厚为 0.004 m 。利用 MATLAB 插值点数选为 40，根据特征值函数 Eig 求出相速度，采用部绝对值来筛选虚假根，得出计算结果见图 3.2 至图 3.7 所示
贵州大学硕士学位论文4.2.1 无损弹性管道计算这里选用的是第三章的弹性钢管，管长为 2.4m，内径为 80mm，壁厚为 4，弹性模量为 2.1e112N m ,泊松比为 0.3，密度为 78503kg m ，先分别选用了 Shell63 薄膜单元和 Solid45 单元进行比较，在管道一端面施加全约束，另一端面所有节点上施加轴向位移载荷：
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于纵向超声导波管道非通透缺陷检测研究[J]. 童今鸣,胡明慧. 声学技术. 2017(03)
[2]波导中弹性波频散曲线计算的谱方法[J]. 郭杨阳,范军,熊磊. 上海交通大学学报. 2016(11)
[3]基于谱方法分析有阻尼负载圆柱壳频散特性[J]. 王献忠,吴卫国,庞福振,孔祥韶. 振动与冲击. 2015(06)
[4]管道腐蚀缺陷超声导波检测数值模拟[J]. 谭冰芯,戴波. 控制工程. 2015(02)
[5]高温圆管轴对称导波频散特性的谱方法[J]. 于保华,杨世锡,甘春标,雷华. 浙江大学学报(工学版). 2014(09)
[6]管道变形损伤超声导波检测试验研究[J]. 马书义,武湛君,刘科海,王奕首. 机械工程学报. 2013(14)
[7]管道导波无损检测频率选择与管材特征关系[J]. 王悦民,沈立华,申传俊,孙丰瑞. 机械工程学报. 2009(08)
[8]管道腐蚀缺陷超声导波检测数值模拟研究[J]. 董为荣,帅健,许葵. 机械强度. 2008(06)
[9]扭转模态导波检测管道纵向缺陷的数值模拟[J]. 何存富,李伟,吴斌. 北京工业大学学报. 2007(10)
[10]带粘弹性包覆层充液管道中的超声导波纵向模态[J]. 刘增华,吴斌,王秀彦,何存富. 声学学报. 2007(04)
本文编号：3305562
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