管道弯曲振动试验装置与图像监测方法研究
发布时间：2020-12-19 15:17
管道运输由于其实用性和经济性是很多清洁能源运输的首选,但是在常年的工作过程中受到外部环境影响,管道接口处很容易产生疲劳破坏导致能源的泄漏,管道泄漏不仅产生巨大损失而且还会造成环境的污染,为此本文研制了一种新型的管道弯曲振动试验装置对它进行疲劳测试。此装置利用新型多功能惯性激振器对管道试件的一阶振动进行外部加载,选择管道试件节点处进行柔性支撑,激振器在实验中可实时调节激振频率和激振力的大小。提出了准实时监测方法不仅适于苛刻的监测环境要求也解决了监测设备昂贵的问题,同时具有较高的检测精度。本文主要在以下几个方面进行试验研究。1)分析管道有害振动形式和成因,依据振动力学原理建立管道试件的力学模型,得出了管道振动参数的计算公式,并寻求一种对管道一阶振动模型施加外部载荷的方法,为实验提供理论依据。2)在求解管道振动时利用Ansys对管道进行模态分析,探求管道试件几何参数与振动参数的关系,计算出一阶振型的共振频率和节点位置,确定试验的激振功率,并依据振动参数和激振功率,完成新型多功能惯性激振器的结构设计和电机的选型。3)研究在节点处施加支撑的技术措施,建立柔性支撑以代替无支撑的理论模型,并分析了支...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
城市燃气管道管道的运输节省了大量的财力、物力、人力，但是它的缺点是管道容易出现
第1章绪论3的工作输出电压变化来检测应力大小以及泄漏的情况，如果没有出现泄漏继续使砝码加重，如果达到一定预定重量还未产生破裂则焊接合格，否则重新加固。图1-6为管道的动态加载方法，使用落锤（1.8t）对管道的四点施加冲击载荷，通过改变落锤的高度和加载速度来改变冲击载荷的大小，如果冲击载荷达到设定值还未产生破坏则合格，否则需要进行加固。图1-7弯曲共振式疲劳试验机装置动静态加载方法对焊接处进行实验时多采用力的单点或多点加载的形式，不能对焊接各点进行测试，为了改掉此种方法的加载弊端，根特大学设计出了一种全尺寸共振疲劳试验装置，如图1-7所示，并设计了相应的检测方法。该装置利用共振的原理对管道试件进行弯曲加载，将试件的焊缝处于中间位置，两端节点处进行支撑，在管道的一端利用激振器进行交变力和频率的加载，利用设计好的图1-4管道动静态加载支撑装置图1-5管道的静态加载方式图1-6管道的动态加载方式
第1章绪论5来越多。在1990年左右，比利时根大学泽特实验室利用共振原理设计了一套弯曲共振疲劳试验，并设计了相应的检测装置。进行振幅检测的时候采用的是定点标记图像采集的方式，再利用图像处理的方式对振幅进行提取，提取的振幅与实验设计基本一致，为管道的加载方法和检测开启了新的篇章。日本钢管株式会社，利用图像检测技术对管道试件检测也有着深入的研究，它发明的清管器可对管道的内部的立体图像进行采集，并以此为基础设计了长距离天然气运输管道检测器已经投产使用，效果很好。我国管道检测技术经过几十年的发展越来越先进[40]，从90年代开始得力于“八六三”计划的大力支持研发了700-DN型通道检测器，到现在西安理工大学的利用机器人视频方式进行管道缺陷检测，再到新疆准东油田工程技术股份有限公司对固定路段进行检测时，设计的管道检测控制箱，现在图像检测的应用已经达到了很高程度，但是上述几种方法都是对定点缺陷的部位进行检测，有着一定的局限性，为此本文研究了一种新的全方位的检测方法，它可以对管道试件任意点处的振动信息进行检测。1.3管道检测技术方法管道变形形式的不同，所采用的检测方法也不相同，针对内径变形（局部変形），主要采用超声导波管道检测、携沙式振动压电传感器检测等；针对管道弯曲检测主要采用自混合干涉仪检测、管道机器人检测，现针对这几种检测方法加以分析说明。（1）自混合干涉仪检测图1-8自由干涉仪检测装置
【参考文献】：
期刊论文
[1]管道弯曲共振的工程计算与应用[J]. 张学成,刘学飞,李文权. 工程与试验. 2018(04)
[2]机械振动准实时监测问题研究[J]. 张学成,李文权,刘学飞. 工程与试验. 2018(03)
[3]接触式与非接触式引伸计应变和泊松比测量精度比较[J]. 张悦,潘兵,郭广平,赵澎涛. 实验力学. 2018(01)
[4]基于全尺寸疲劳试验系统的海洋管道模态分析[J]. 梁珂,胡艳华,唐德渝,樊建春,张致远. 石油机械. 2018(02)
[5]海底管道检测最新技术及发展方向[J]. 王金龙,何仁洋,张海彬,郭晗,吴庆伟. 石油机械. 2016(10)
[6]视频引伸计技术在试验机上的应用[J]. 于洋,陈淑萍,蔡宏,赵德. 工程与试验. 2014(03)
[7]ANSYS软件在结构模态分析中的应用[J]. 王宇,刘凯,林永龙. 机电工程技术. 2013(09)
[8]海洋管道全尺寸疲劳试验技术的研究现状与发展趋势[J]. 胡艳华,唐德渝,方总涛,牛虎理,孙勃. 石油工程建设. 2013(04)
[9]视频引伸计的误差源解析[J]. 张敬敏,王春华,周巍松,陈武,李远征,李江涛. 物理测试. 2013(03)
[10]非接触式视频引伸计在力学性能试验中的应用[J]. 胡世军,张红香,张代录,杨笠. 科技导报. 2012(19)
博士论文
[1]图像边缘检测技术及其应用研究[D]. 曾俊.华中科技大学 2011
[2]煤气管道检测机器人系统及其运动控制技术研究[D]. 张云伟.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]基于视频图像的管道裂纹缺陷检测方法研究[D]. 黄玉龙.西安理工大学 2018
[2]基于CCD的材料变形视觉测量系统研制[D]. 谢森栋.浙江理工大学 2014
[3]数字图像相关（DIC）测量方法在材料变形研究中的应用[D]. 白晓虹.东北大学 2011
[4]材料拉伸实验应变测量的目标精密边缘检测算法研究[D]. 王占富.吉林大学 2009
[5]橡胶超大变形非接触测试方法研究[D]. 杨杰.东南大学 2004
本文编号：2926125
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
城市燃气管道管道的运输节省了大量的财力、物力、人力，但是它的缺点是管道容易出现
第1章绪论3的工作输出电压变化来检测应力大小以及泄漏的情况，如果没有出现泄漏继续使砝码加重，如果达到一定预定重量还未产生破裂则焊接合格，否则重新加固。图1-6为管道的动态加载方法，使用落锤（1.8t）对管道的四点施加冲击载荷，通过改变落锤的高度和加载速度来改变冲击载荷的大小，如果冲击载荷达到设定值还未产生破坏则合格，否则需要进行加固。图1-7弯曲共振式疲劳试验机装置动静态加载方法对焊接处进行实验时多采用力的单点或多点加载的形式，不能对焊接各点进行测试，为了改掉此种方法的加载弊端，根特大学设计出了一种全尺寸共振疲劳试验装置，如图1-7所示，并设计了相应的检测方法。该装置利用共振的原理对管道试件进行弯曲加载，将试件的焊缝处于中间位置，两端节点处进行支撑，在管道的一端利用激振器进行交变力和频率的加载，利用设计好的图1-4管道动静态加载支撑装置图1-5管道的静态加载方式图1-6管道的动态加载方式
第1章绪论5来越多。在1990年左右，比利时根大学泽特实验室利用共振原理设计了一套弯曲共振疲劳试验，并设计了相应的检测装置。进行振幅检测的时候采用的是定点标记图像采集的方式，再利用图像处理的方式对振幅进行提取，提取的振幅与实验设计基本一致，为管道的加载方法和检测开启了新的篇章。日本钢管株式会社，利用图像检测技术对管道试件检测也有着深入的研究，它发明的清管器可对管道的内部的立体图像进行采集，并以此为基础设计了长距离天然气运输管道检测器已经投产使用，效果很好。我国管道检测技术经过几十年的发展越来越先进[40]，从90年代开始得力于“八六三”计划的大力支持研发了700-DN型通道检测器，到现在西安理工大学的利用机器人视频方式进行管道缺陷检测，再到新疆准东油田工程技术股份有限公司对固定路段进行检测时，设计的管道检测控制箱，现在图像检测的应用已经达到了很高程度，但是上述几种方法都是对定点缺陷的部位进行检测，有着一定的局限性，为此本文研究了一种新的全方位的检测方法，它可以对管道试件任意点处的振动信息进行检测。1.3管道检测技术方法管道变形形式的不同，所采用的检测方法也不相同，针对内径变形（局部変形），主要采用超声导波管道检测、携沙式振动压电传感器检测等；针对管道弯曲检测主要采用自混合干涉仪检测、管道机器人检测，现针对这几种检测方法加以分析说明。（1）自混合干涉仪检测图1-8自由干涉仪检测装置
【参考文献】：
期刊论文
[1]管道弯曲共振的工程计算与应用[J]. 张学成,刘学飞,李文权. 工程与试验. 2018(04)
[2]机械振动准实时监测问题研究[J]. 张学成,李文权,刘学飞. 工程与试验. 2018(03)
[3]接触式与非接触式引伸计应变和泊松比测量精度比较[J]. 张悦,潘兵,郭广平,赵澎涛. 实验力学. 2018(01)
[4]基于全尺寸疲劳试验系统的海洋管道模态分析[J]. 梁珂,胡艳华,唐德渝,樊建春,张致远. 石油机械. 2018(02)
[5]海底管道检测最新技术及发展方向[J]. 王金龙,何仁洋,张海彬,郭晗,吴庆伟. 石油机械. 2016(10)
[6]视频引伸计技术在试验机上的应用[J]. 于洋,陈淑萍,蔡宏,赵德. 工程与试验. 2014(03)
[7]ANSYS软件在结构模态分析中的应用[J]. 王宇,刘凯,林永龙. 机电工程技术. 2013(09)
[8]海洋管道全尺寸疲劳试验技术的研究现状与发展趋势[J]. 胡艳华,唐德渝,方总涛,牛虎理,孙勃. 石油工程建设. 2013(04)
[9]视频引伸计的误差源解析[J]. 张敬敏,王春华,周巍松,陈武,李远征,李江涛. 物理测试. 2013(03)
[10]非接触式视频引伸计在力学性能试验中的应用[J]. 胡世军,张红香,张代录,杨笠. 科技导报. 2012(19)
博士论文
[1]图像边缘检测技术及其应用研究[D]. 曾俊.华中科技大学 2011
[2]煤气管道检测机器人系统及其运动控制技术研究[D]. 张云伟.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]基于视频图像的管道裂纹缺陷检测方法研究[D]. 黄玉龙.西安理工大学 2018
[2]基于CCD的材料变形视觉测量系统研制[D]. 谢森栋.浙江理工大学 2014
[3]数字图像相关（DIC）测量方法在材料变形研究中的应用[D]. 白晓虹.东北大学 2011
[4]材料拉伸实验应变测量的目标精密边缘检测算法研究[D]. 王占富.吉林大学 2009
[5]橡胶超大变形非接触测试方法研究[D]. 杨杰.东南大学 2004
本文编号：2926125
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