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《长江大学》 2014年
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基于压电阻抗方法的油气管道裂纹损伤识别研究

张东山  
【摘要】:压电阻抗方法是一种可以快速、方便地进行在线检测的无损检测方法,具有工作频率较高、不依赖于结构模型、受外界环境的影响小、对初始损伤敏感等特点。油气管道在服役期内长期受外界荷载和腐蚀作用,常会出现裂纹、腐蚀、穿孔等损伤,从而导致管道运输安全性降低,甚至引发泄露和爆炸事故,因此,对油气管道进行损伤识别研究非常重要。本文采用压电阻抗方法对油气管道裂纹损伤进行识别,主要进行以下几方面研究工作: (1)利用压电材料的压电效应,基于压电材料基本性能参数,在研究现有压电方程的基础上,建立了考虑粘结层影响的压电管道结构耦合模型,提出压电阻抗表达式,并基于阻抗表达式建立了压电管道机械阻抗与频率的关系方程。 (2)利用压电阻抗方法对裂纹损伤管道进行实验研究。实验中,通过人工切割的方法模拟单裂纹损伤和多裂纹损伤,考虑了两种管端边界条件,实测各种工况下PZT阻抗谱曲线。实验结果表明,当管道出现裂纹损伤后,PZT阻抗实部频谱曲线明显向左偏移,峰值对应频率下降;从PZT阻抗频谱曲线图可以分析出管道结构边界条件的改变。分析实验数据,提取均方根差(RMSD)和协方差(Cov)作为损伤指标,结果表明,在损伤程度不断加大的过程中,RMSD值逐渐增长,Cov值呈下降趋势,RMSD和Cov都能定性地判断管道损伤状况;合理布置压电传感器可以初步判断损伤位置;基于RMSD损伤指标与损伤面积的变化规律,建立了管道损伤程度量化表征的数学模型,在一定程度上实现了管道裂纹损伤的定量分析。此外,在研究利用压电阻抗法识别管道单裂纹损伤的基础上进行了管道多裂纹损伤识别研究,结果表明,压电阻抗方法可以定性地识别管道多裂纹损伤。 (3)采用概率统计方法对油气管道的损伤数据进行分析,利用Gumbel极值分布计算了管道的最大裂纹深度。最后,结合实验研究中管道损伤程度量化表征的数学模型,给出最大裂纹深度极值模型,并根据WES-2805规范对裂纹管道的剩余强度进行了计算。
【学位授予单位】:长江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TE973

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李宏男,赵晓燕;压电智能传感结构在土木工程中的研究和应用[J];地震工程与工程振动;2004年06期
2 焦莉;李宏男;;PZT的EMI技术在土木工程健康监测中的研究进展[J];防灾减灾工程学报;2006年01期
3 罗金恒;赵新伟;张华;白真权;李拥军;黄继红;刘光胜;;腐蚀管道剩余寿命预测方法[J];管道技术与设备;2006年05期
4 聂镕;;用极值统计法计算最大孔蚀深度估计值的方法[J];钢铁研究;1989年03期
5 杨专钊;刘道新;张晓化;;含半球形腐蚀缺陷钢管剩余强度的有限元分析[J];腐蚀科学与防护技术;2013年04期
6 杨继锋;我国石油天然气输送管道现状与输送钢管的发展[J];焊管;1998年06期
7 孙威;阎石;张莺;吴金国;;基于压电阻抗技术的混凝土剪力墙裂缝损伤监测[J];混凝土;2011年07期
8 吴斌;佟啸腾;刘增华;何存富;;基于机电阻抗技术的管道法兰结构健康监测实验研究[J];实验力学;2010年05期
9 何存富;杨申;刘增华;焦敬品;宋国荣;吴斌;;基于神经网络技术的管道机电阻抗健康状况定量评估研究[J];实验力学;2013年01期
10 杜国锋;张东山;刘广军;;基于Tresca屈服准则的均匀腐蚀管道剩余强度计算[J];石油机械;2013年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 孙威;利用压电陶瓷的智能混凝土结构健康监测技术[D];大连理工大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王来华;海洋油气开采与海洋环境保护[J];节能与环保;2004年06期
2 王斌,李春福,贺桃娥;化学镀与油气田防腐[J];表面技术;2004年04期
3 张兢;徐霞;王玉菡;尹敏;;基于压电陶瓷动态信息的结构损伤检测技术[J];重庆工学院学报(自然科学版);2007年05期
4 张兢;侯旭东;王玉菡;徐勤;吕和胜;;基于压电技术的结构健康诊断便携式系统[J];重庆工学院学报(自然科学版);2009年09期
5 张浩;丁涓;;松香改性油酸基咪唑啉季铵盐的复配研究[J];日用化学工业;2009年05期
6 洪险峰;崔昊;贾会英;张新荣;姜晓红;;浅谈含缺陷管道的完整性评价及维护维修[J];长江大学学报(自然科学版);2011年11期
7 刘良;冯丹;郭金彪;汉继程;;三乙烯四胺在HCl-H_2S-H_2O体系中对20钢的缓蚀作用[J];材料保护;2011年08期
8 孟建勋;王健;刘彦成;刘志梅;刘培培;;油气集输管道的腐蚀机理与防腐技术研究进展[J];重庆科技学院学报(自然科学版);2010年03期
9 王巍;刘似飞;;液化气球罐Zare合金防护层涂装工艺[J];电镀与涂饰;2010年05期
10 瞿伟廉;秦文科;梁政平;;基于输电塔风致响应的节点螺栓脱落损伤自动诊断的小波识别方法[J];地震工程与工程振动;2008年04期
中国重要会议论文全文数据库 前9条
1 吴建平;;重质油储罐罐顶腐蚀及对策[A];第15届全国腐蚀与表面保护技术研讨会暨首届全国腐蚀与表面保护技术青年论坛论文集[C];2009年
2 陈伟球;严蔚;;混凝土结构服役智能化的若干研究进展[A];第18届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2009年
3 孙威;阎石;焦莉;宋钢兵;;基于压电波动法的混凝土裂缝损伤监测技术[A];第21届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ册[C];2012年
4 柴剑锋;林广田;;重油催化裂化装置加工劣质油的设备腐蚀与防护[A];山东石油学会炼制委员会2009年技术交流会论文集[C];2009年
5 张蕾;张移山;华庆祥;;压电阻抗技术用于结构健康监控的实验研究[A];2009年全国机械可靠性技术学术交流会暨第四届可靠性工程分会成立大会论文集[C];2009年
6 李莉;谢志海;赵敏;张旭;;大水沟油区注入水水质腐蚀与防护技术[A];中国化工学会2009年年会暨第三届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛会议论文集(下)[C];2009年
7 郑茂盛;周根树;赵新伟;罗金恒;白真权;霍春勇;冯耀荣;李鹤林;;现役油气管线安全性评价研究现状[A];中国石油石化工程技术和物装手册(第二分册)[C];2003年
8 裘群海;张振军;徐超;;一种采用混沌振动信号激励识别连接状态的方法[A];第十二届全国设备故障诊断学术会议论文集[C];2010年
9 刘福学;綦宝晖;阎石;付锦治;;利用时间反转法的钢管混凝土密实性监测技术研究[A];'2012中国钢结构行业大会论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘建;基于含金属芯压电纤维与Lamb波的结构健康监测技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 余璟;基于PZT阻抗技术的结构损伤识别研究[D];华中科技大学;2011年
3 袁赓;油气管道的腐蚀及预测研究[D];大连理工大学;2011年
4 石振东;硫对设备高温腐蚀产物自燃性及自燃预防措施的研究[D];东北大学;2009年
5 李云涛;国产X70管线钢及其焊接接头的硫化氢腐蚀性能研究[D];天津大学;2003年
6 王守琰;金属材料自然环境腐蚀的图像识别[D];天津大学;2003年
7 陈学东;湿H_2S及硝酸盐环境中低合金高强度钢制压力容器应力腐蚀开裂敏感性条件分析与安全保障技术研究[D];浙江大学;2004年
8 万里平;空气钻井中钻具腐蚀与防护及其机理研究[D];西南石油学院;2004年
9 魏茂安;油气管道MFL检测信号处理与管道缺陷评估技术研究[D];天津大学;2004年
10 周晚林;压电智能结构冲击荷载及损伤识别方法的研究[D];南京航空航天大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐珊;奥氏体不锈钢点蚀行为的研究[D];南昌航空大学;2010年
2 王秋婧;压电陶瓷驱动器力学模型理论与试验研究[D];沈阳建筑大学;2011年
3 梁丽娉;压电陶瓷传感器力学模型理论与试验研究[D];沈阳建筑大学;2011年
4 周建鸿;形状记忆合金用于结构自修复的设计和试验研究[D];沈阳建筑大学;2011年
5 郑英杰;乙醇胺蒸氨塔塔底泵及进出口管线的腐蚀研究[D];太原理工大学;2011年
6 李想;结构节点裂纹扩展损伤识别[D];武汉理工大学;2011年
7 吴迪;一维梁结构PZT压电阻抗法理论与实验研究[D];大连理工大学;2011年
8 汤杰;基于混沌振子系统的管道超声导波检测技术研究[D];暨南大学;2011年
9 张涛;基于嵌入式系统的超声波气体泄漏检测仪的设计与研究[D];山东理工大学;2011年
10 康巍;控轧控冷微合金钢组织与抗腐蚀性能研究[D];中南大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谢建宏;张为公;;压电智能结构损伤检测传感器优化配置的遗传神经网络方法[J];传感技术学报;2007年02期
2 周智,欧进萍;土木工程智能健康监测与诊断系统[J];传感器技术;2001年11期
3 熊先锋,杨光瑜,杨拥民,宋立军;压电阻抗技术用于结构健康诊断的一种方法[J];传感器技术;2003年10期
4 李宏男,阎石,林皋;智能结构控制发展综述[J];地震工程与工程振动;1999年02期
5 李宏男,李东升;土木工程结构安全性评估、健康监测及诊断述评[J];地震工程与工程振动;2002年03期
6 李宏男,李东升,赵柏东;光纤健康监测方法在土木工程中的研究与应用进展[J];地震工程与工程振动;2002年06期
7 李宏男,孙鸿敏;基于小波分析和神经网络的框架结构损伤诊断方法[J];地震工程与工程振动;2003年05期
8 阎石,宁欣,王宁伟;磁流变阻尼器在受控结构中的优化布置[J];地震工程与工程振动;2004年03期
9 李宏男,赵晓燕;压电智能传感结构在土木工程中的研究和应用[J];地震工程与工程振动;2004年06期
10 薛伟辰;郑乔文;刘振勇;李杰;;结构振动控制智能材料研究及应用进展[J];地震工程与工程振动;2006年05期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 孙丽;光纤光栅传感技术与工程应用研究[D];大连理工大学;2006年
2 陈雨;混凝土压电陶瓷敏感模块特性研究[D];重庆大学;2006年
3 杨晓明;土木工程结构的性能监测系统与损伤识别方法研究[D];天津大学;2006年
4 陈严飞;海底腐蚀管道破坏机理和极限承载力研究[D];大连理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 刘光焰;钢筋混凝土结构的健康诊断和加固技术的研究[D];广西大学;2003年
2 周文委;结构混凝土压电机敏监测技术的基础研究[D];重庆大学;2003年
3 郑拯宇;压电混凝土基础设施健康安全主动监测技术的基础研究[D];重庆大学;2003年
4 王春兰;油气长输腐蚀管道剩余强度评价技术研究[D];西南石油学院;2003年
5 肖诗轶;结构健康智能监测系统集成研究[D];武汉理工大学;2004年
6 施晓良;基于振动模态分析和神经网络技术的结构损伤辨识[D];西北工业大学;2005年
7 史学涛;结构健康监测系统的研究[D];同济大学;2006年
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1 薛继军,杨龙,王新虎;基于小波有限元的裂纹损伤梁分析[J];系统仿真学报;2005年08期
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4 蒋明镜;陈贺;刘芳;;岩石微观胶结模型及离散元数值仿真方法初探[J];岩石力学与工程学报;2013年01期
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1 姜翠香;裂纹损伤舰船结构的断裂及止裂研究[D];华中科技大学;2004年
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1 张东山;基于压电阻抗方法的油气管道裂纹损伤识别研究[D];长江大学;2014年
2 胡婷婷;基于FBG分布传感的机械结构裂纹损伤识别方法研究[D];武汉理工大学;2012年
3 单珂;基于声发射技术的风机叶片材料裂纹损伤的识别研究[D];南京航空航天大学;2013年
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