基于兰姆波的板状结构声源定位技术研究

发布时间：2020-03-19 17:28

【摘要】：随着板状金属材料数量的增长和应用场合的扩大,泄漏事故也随之增加,对人民的生命和财产安全构成威胁。尽管现有的技术能够有效地对结构简单的板状材料上的连续泄漏源进行定位。但是,对于复杂结构的板状材料上的连续泄漏源,其定位仍然缺乏有效的解决方案。本文针对具有加强筋结构的板状材料上的泄漏源定位技术进行研究。首先,通过有限元仿真结合实验的方法分别测量了兰姆波在垂直经过加强筋时的传播状态。为此,建立了具有加强筋结构的二维有限元仿真模型并搭建了基于多普勒测振仪的兰姆波测量系统。实验和仿真中获得的数据结合二维傅里叶变换,并引入过筋系数的概念,对兰姆波垂直经过加强筋时的通过率进行了量化。研究发现:加强筋结构会对兰姆波产生梳状滤波器效应,且梳状滤波器的通带带宽和通带个数受到加强筋几何形状(筋高,筋厚和筋的高厚比)的影响。然后,基于兰姆波经过加强筋时的传播规律的研究基础上,提出频域查表法对加筋板上的泄漏源定位。该方法预先在加筋板上划分网格,然后依次在每个网格中心模拟泄漏声源并使用传感器网络采集泄漏声源产生的信号。通过提取信号在频域上的特征量,组成一个映射表。当未知声源来临时,采集并提取未知声源的频域特征,并和预先测得的映射表进行特征匹配。匹配最佳的对应网格点位置即为未知声源位置,从而实现定位。实验中对薄板尺寸为400×200×2.5 mm,加强筋尺寸为20×4 mm,加强筋间距为100 mm的加筋板进行信号源定位,可以达到平均定位误差为21.7mm的效果。该方法具有对信号源频域特征分布不敏感和可以在复杂结构中对连续信号源实现快速定位的优点。
【图文】：

汽车车身,石油储罐,低周疲劳,石油

题的研究背景和意义年来，我国经济、工业、科技以及基础设施建设等领域蓬勃发展。的蓬勃发展，板状金属材料的需求也不断增加，同时，应用的场合多，比如飞机外壳、卫星舱壁、汽车车身、特殊物质的储罐、轮用的设备外壳等等。由于许多应用场合环境恶劣，因此对于金属板出许多不同的需求，其中，卫星、航天器、储罐（图 1-1 展示了大等需要提供封闭空间的压力容器通常需要承受高压、高温、高振动极端环境，且内部通常或是需要保持密闭，，或是存放着煤气、石油易燃易爆的危险产品，一旦发生泄漏事故，将对人民群众的人身和严重威胁，也将对国家和社会带来不可估量的经济损失。当前，因制成的压力容器泄漏造成的重大事件比比皆是，压力容器的安全运世界的焦点。

爆炸现场

2015年7月16日，山东日照一家石化公司的一个1000立方米的液态烃球罐泄漏起火并引发爆炸，当地消防部门调集了9个消防中队全力扑救，幸运的是当场确认没有伤亡。现场图如图1-2所示。图1-2 爆炸现场图因泄漏引起的事故近年来还在不断发生着，由此可见，压力容器的泄漏检测对于设备的安全运行是十分必要的，是国民经济和人身财产安全的重要保障。对于某些特定领域，比如航空航天，压力容器的泄漏检测同样关键，在轨航天器工作在太空之中，为保障宇航员及设备的健康正常运行，需要保持舱体内部的气体压力，而众所周知，现在的太空中太空垃圾泛滥，太空垃圾在太空中极易与航天器发生碰撞，损坏航天器舱体进而造成泄漏，对于某些特殊领域，泄漏源更加难以确认，一旦发生泄漏，如果不能及时发现
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG115.28

【参考文献】