基于超声导波的管状结构健康检测方法研究

发布时间：2024-03-09 09:17

　　工业管道时常工作在外部环境温差较大,且管道内外结构不同方向压力作用复杂的工况下,易发生过度疲劳、摩擦损失、锈斑增厚、膨胀形变,进而产生不同程度的腐蚀,造成不同类型的潜在威胁,倘若没有尽早发现可能会在结构内部形成缺陷,破坏结构安全性能,将对安全、环境和经济造成严重危害。超声导波技术经过多年的发展,已在结构健康检测领域得到广泛应用,但由于导波具有多模态、频散等特性,致使检测信号复杂难辨,尤其在小缺陷检测时,缺陷辨识的难度将进一步增大,给研究者提出新的挑战。之外,由于管道在使用过程中,经常会受到外力等因素的影响,在管道内部产生微小裂纹,传统检测方法无法及时准确判断,因此,针对腐蚀变化情况进行长期监测实验是结构健康检测方法的重要步骤。本文利用超声导波技术,进行了直管和弯管的缺陷检测及辨识方法研究。主要研究内容:根据超声导波在管道中的基本传播特性,针对不同研究目标选取不同的超声导波模态;建立缺陷管道模型,为后续成像算法的分析研究提供充足的信号基础;对弯曲管道进行腐蚀缺陷检测实验研究,通过对检测信号的对比分析,建立不同程度腐蚀缺陷与检测信号特征间的对应关系,为后续腐蚀缺陷辨识奠定基础;通过实验研究...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2.1多模态导波接收波形

第2章管状结构中超声导波的基本理论本特性度的计算相速度（cp）是导波理论中两个重要概念，也播至某一位置时进行叠加，就会以波包的形式值覆盖起来，群速度就是这个包络面的传播速点在传播方向上的移动速度。过自身群速度的传播方式在波导中沿着管道图2.1所示，在图中左端面激发超声能....

图2.2某一位置群速度与相速度的关系

图2.2某一位置群速度与相速度的关系nshipbetweengroupvelocityandphasevelocityinacertainlocation文依据传播特性大致的估算出，此超声导波在图2.2中所示的频速度cp，分别表示为式2-1,2-2....

图2.3铝板的频散曲线

波的探索研究，波在传播过程中会产生反射、折射、散波具备波在传播过程中拥有的所有特性。同样，因频率一员必然具备超声导波拥有的一切特性[33]，除此之外，波导形状的不同，进而导致其还拥有多模态、频散等其他据弹性理论可知，当超声导波在同一介质中传播时，即下，导波中某一位置的相速度会随着....

图2.4管状结构中的周向导波

如图2.4所示，从图中可以观察到，随着中心频率的变化，超声导波的相速度也在逐渐发生改变。Ai表示反对称模态，Si表示对称模态。图2.3铝板的频散曲线Fig2.3Dispersioncurveofaluminumplate根据绘制的铝板频散曲线，即图2.3可知....

本文编号：3923209