收藏本站
《华东理工大学》 2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于超声导波的管道非通透缺陷模拟研究

童今鸣  
【摘要】:管道经过长期服役后,由于磨损、腐蚀和意外损伤等原因,对管道正常运行产生危害。在实际工况中,小的腐蚀缺陷容易发展成腐蚀穿孔、浅层的小裂纹容易发展成穿透型裂纹,因此探究如何有效的检测出管道非通透缺陷是很有必要的。本文采用ANSYS有限元分析软件,对空管和充水管道中的非通透缺陷进行模拟检测。采用有限元方法,首先分别用L(0,2)模态和T(0,1)模态针对空管道中的周向和轴向裂纹进行检测模拟,得到反射系数与缺陷特征尺寸间的关系,利用纵向L(0,2)模态对位于管道内侧或外侧的圆孔形减薄缺陷进行检测模拟,并将得到的检测信号进行对比,发现位于管道内外两侧的圆孔形减薄缺陷的反射系数几乎相同,然后针对相同横截面积下不同径向深度缺陷的检测灵敏度差异,发现导波对窄深形缺陷更敏感;而后利用时间反转法针对空管中小尺寸缺陷的信号放大和缺陷周向定位问题进行了研究,结果说明利用时间反转法可以有效放大缺陷回波的信号,使缺陷回波容易被识别,还可以对斜裂纹缺陷进行有效的周向定位与缺陷形状判别;采用L(0,2)模态针对充水管道的单周向裂纹缺陷和多周向裂纹缺陷进行了模拟检测,得到反射系数与缺陷周向长度间的关系,并将反射系数与空管时得到的反射系数进行对比,发现当被检缺陷相同时充水管的缺陷反射系数始终小于空管缺陷反射系数;利用时间反转法,对充水管道中各种类型的单缺陷和多缺陷进行了信号放大和缺陷定位研究,模拟结果表明,对信号进行时反处理后并重新激励,可以对充水管道中多类型的单缺陷和多缺陷进行有效的周向定位以及缺陷形状判别,同时发现利用时间反转法对轴向位置不同的两个小尺寸圆孔形内减薄缺陷进行信号放大,可以有效的得到缺陷的个数及各个缺陷的轴向位置。
【关键词】:管道 超声导波 非通透缺陷 时间反转法 数值模拟
【学位授予单位】:华东理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U178
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-10
  • 第1章 绪论10-16
  • 1.1 研究背景及意义10-11
  • 1.2 导波检测国内外研究现状11-14
  • 1.3 本文研究目的和研究内容14-16
  • 第2章 基本理论16-23
  • 2.1 导波基本概念16
  • 2.1.1 导波的定义16
  • 2.1.2 导波的群速度和相速度16
  • 2.1.3 导波的频散现象和多模态性16
  • 2.2 空管道中导波的传播16-20
  • 2.3 充水管道中纵向导波的传播20
  • 2.4 时间反转导波检测法20-22
  • 2.4.1 时间反转波场的多模态聚焦效应21
  • 2.4.2 时间反转波场的频散聚焦效应21-22
  • 2.5 本章小结22-23
  • 第3章 有限元模型23-31
  • 3.1 建立模型23-24
  • 3.1.1 模型几何参数与材料力学参数23
  • 3.1.2 单元模型选择23
  • 3.1.3 单元参数确定23-24
  • 3.1.4 网格划分24
  • 3.1.5 时间参数选择24
  • 3.2 缺陷建立24-27
  • 3.2.1 周向缺陷建立24-25
  • 3.2.2 轴向缺陷建立25
  • 3.2.3 斜裂纹建立25-26
  • 3.2.4 圆形腐蚀坑的建立26-27
  • 3.3 导波激励方式27-29
  • 3.3.1 激励模态及频率的选择27-28
  • 3.3.2 激励信号28
  • 3.3.3 纵波激励方式28-29
  • 3.3.4 扭转波激励方式29
  • 3.4 边界条件29-30
  • 3.4.1 空管边界条件确定29
  • 3.4.2 充水管边界条件确定29-30
  • 3.5 本章小结30-31
  • 第4章 空管非通透缺陷模拟分析31-45
  • 4.1 管道非通透裂纹缺陷检测31-35
  • 4.1.1 纵向L(0,2)模态裂纹缺陷检测31-32
  • 4.1.2 扭转模态周向裂纹检测32-33
  • 4.1.3 纵向模态轴向非通透裂纹检测33-35
  • 4.1.4 扭转模态轴向非通透裂纹检测35
  • 4.2 空管非通透圆孔与槽型凹坑缺陷检测35-38
  • 4.2.1 内外圆孔缺陷检测灵敏度35-37
  • 4.2.2 内测槽型缺陷深浅灵敏度检测37-38
  • 4.3 基于时间反转的空管非通透缺陷检测38-40
  • 4.4 空管缺陷定位可视化研究40-43
  • 4.5 本章小结43-45
  • 第5章 充水管非通透缺陷模拟分析45-62
  • 5.1 含不通透裂纹缺陷充水管道检测45-48
  • 5.1.1 单周向裂纹检测45-46
  • 5.1.2 双周向裂纹检测46-48
  • 5.2 充水管道减薄型圆孔和槽型凹坑缺陷检测48-51
  • 5.2.1 内外圆孔型缺陷检测灵敏度48-49
  • 5.2.2 充水管内侧凹坑型缺陷深浅灵敏度49-50
  • 5.2.3 充水管多个圆孔型缺陷检测识别50-51
  • 5.3 基于时间反转法的充水管道缺陷信号放大研究51-55
  • 5.3.1 充水管内侧单缺陷信号放大51-52
  • 5.3.2 充水管内侧多缺陷检测信号放大52-55
  • 5.4 基于时间反转法的充水管道裂纹缺陷周向定位研究55-60
  • 5.4.1 充水管道周向裂纹缺陷定位55-56
  • 5.4.2 充水管道斜裂纹缺陷定位56-57
  • 5.4.3 充水管道双周向裂纹缺陷定位研究57-58
  • 5.4.4 充水管道周向裂纹及斜裂纹定位研究58-60
  • 5.4.5 充水管圆孔型减薄缺陷定位研究60
  • 5.5 本章小结60-62
  • 第6章 总结与展望62-64
  • 6.1 总结62
  • 6.2 展望62-64
  • 参考文献64-69
  • 致谢69-70
  • 攻读硕士期间发表的学术论文和专利70

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 牛晓光,李树军,张彦新,宋庆学;小径管超声导波探伤的应用研究[J];河北电力技术;2001年05期
2 王秀彦,王智,焦敬品,吴斌,何存富;超声导波在管中传播的理论分析与试验研究[J];机械工程学报;2004年01期
3 李一博;靳世久;孙立瑛;;超声导波在管道中的传播特性的研究[J];电子测量与仪器学报;2005年05期
4 焦敬品,何存富,吴斌,费仁元,王秀彦;基于时间-空间变换的超声导波检测新技术研究[J];工程力学;2005年05期
5 周正干;冯海伟;;超声导波检测技术的研究进展[J];无损检测;2006年02期
6 朱定伟;张春雷;黄建冲;;电站管超声导波检测的模式选择[J];广东电力;2007年05期
7 何存富;黄垚;刘增华;;小型超声导波管道检测系统的研究和开发[J];测控技术;2008年01期
8 杨富政;张昌锁;朱家胜;;超声导波在锚杆锚固体系中传播规律的研究[J];山西煤炭;2008年01期
9 王禹钦;王维斌;陈长坤;佟文强;刘广文;;输气管道超声导波检测技术[J];无损检测;2008年09期
10 叶宇峰;程茂;夏立;项智;;高温管道腐蚀状况的超声导波检测[J];轻工机械;2009年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 宋小军;罗春苟;他得安;王威琪;;自适应Gaussian-Chirplet算法分析长骨中超声导波的频散[A];中国声学学会2009年青年学术会议[CYCA’09]论文集[C];2009年
2 刘洋;杨迪;郭霞生;章东;;超声导波对管材疲劳评价的研究[A];2008年全国声学学术会议论文集[C];2008年
3 龚鲁华;杨京;程建春;;激光超声导波技术评价双层复合板粘结特性[A];2008年全国声学学术会议论文集[C];2008年
4 焦敬品;刘溯;吴斌;何存富;;相位可调四通道超声导波发射系统设计[A];全国第一届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2006年
5 李光海;焦阳;孙广开;赵玉博;田凤彬;;不同管材中超声导波检测特性研究[A];第二十届海峡两岸及香港、澳门地区职业安全健康学术研讨会暨中国职业安全健康协会2012学术年会论文集[C];2012年
6 李中伟;刘长福;;无损检测用超声导波的激励波形研究[A];中国计量协会冶金分会2013年会论文集[C];2013年
7 夏纪真;;无损检测新技术-超声导波检测技术简介[A];西南地区第十届NDT学术交流会论文集[C];2009年
8 叶宇峰;郑建伟;夏立;;高温管道腐蚀状况的超声导波检测[A];压力管道技术研究进展精选集——第四届全国管道技术学术会议[C];2010年
9 顾福明;左延田;吕华亭;杨惠谷;;埋地管道管体超声导波检测技术的试验研究[A];压力管道技术研究进展精选集——第四届全国管道技术学术会议[C];2010年
10 许凯亮;他得安;王威琪;;超声导波在长骨裂纹处的反射与透射数值仿真[A];2008年全国声学学术会议论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前6条
1 记者 孙兆光;超声导波“听诊”管道损伤[N];中国石油报;2007年
2 本报记者 杨婧瀚通讯员 王维斌;超声导波技术——听诊管道[N];石油管道报;2007年
3 记者 杨婧瀚特约记者 武英俊;中外合作“超声导波国际合作实验室”揭牌[N];石油管道报;2008年
4 记者 孙兆光通讯员 杨婧瀚 王禹钦;管道公司应用超声导波技术检测管道[N];中国石油报;2007年
5 记者 杨婧瀚 通讯员 王禹钦 武英俊;管道公司应用超声导波技术初步告捷[N];石油管道报;2007年
6 记者 胡拥军 通讯员 朱其康 张根华;管道缺陷检测不再“脱外衣”[N];中国石化报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 田振华;基于超声导波的电站结构健康监测[D];华北电力大学(北京);2016年
2 冯占英;铝蒙皮蜂窝板粘接质量的超声导波检测技术基础研究[D];北京航空航天大学;2016年
3 刘科海;飞行器关键构件的超声导波损伤诊断成像方法研究[D];大连理工大学;2016年
4 王冰;超声导波在电厂管道完整性监测中的应用研究[D];华北电力大学(北京);2010年
5 符浩;基于虚拟聚焦理论的超声导波管道检测技术研究[D];北京工业大学;2012年
6 刘飞;波导结构的特征频率法及其超声导波声弹性效应研究[D];北京工业大学;2013年
7 赵继辰;螺旋波纹结构超声导波传播特性及典型缺陷检测研究[D];北京工业大学;2013年
8 李喜朋;变厚度板超声导波检测理论与技术[D];北京理工大学;2014年
9 李鸿源;基于超声导波的电站设备损伤检测方法研究[D];华北电力大学;2014年
10 周进节;基于时间反转方法的超声导波检测设备研制及其应用研究[D];北京工业大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孔双庆;管道超声导波检测的数值模拟和实验研究[D];大连理工大学;2011年
2 严寅中;基于超声导波的尖轨探伤的数值仿真与实验研究[D];暨南大学;2015年
3 张慧琳;长骨中编码激励超声导波的方法研究[D];复旦大学;2014年
4 位召祥;基于超声导波的板状构件缺陷聚焦成像方法对比研究[D];华北电力大学;2015年
5 骆苏军;基于磁致伸缩超声导波的无损检测系统研究[D];浙江大学;2013年
6 邓文;超声导波在弯曲圆杆中的传播特性及裂纹检测应用[D];南昌航空大学;2015年
7 齐霁;基于PZT超声导波的多裂纹管道损伤识别研究[D];沈阳建筑大学;2014年
8 张红川;弯管中超声导波的模态分析及其缺陷检测[D];河北工业大学;2015年
9 郑甜甜;超声导波任意波形激励技术研究[D];北京交通大学;2016年
10 杨臻垚;基于超声导波的钢轨轨底结构健康监测技术研究[D];浙江大学;2016年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026