孔隙介质包裹的充液管道结构中导波传播特性

研究孔隙介质包裹的充液管道中纵向导波传播特性,分析孔隙介质参数对频散曲线的影响。建立了孔隙介质包裹充液管道的结构模型,利用孔隙介质弹性波动理论,建立对应的频散方程,数值模拟计算得到该模型的频散曲线和时域波形,并分析了孔隙介质参数以及管壁厚度对频散曲线的影响。结果表明孔隙介质的渗透率对于导波频散的影响较小,孔隙度的改变对时域波形的位移幅度影响较大。同时,导波存在衰减,且衰减随孔隙度增大而增大。所得结论为埋地管道无损检测方面提供一定理论参考。      

充水粘弹性管道的频散曲线计算分析*

针对谱方法分析计算充水粘弹性管道的广义特征值问题,根据Chebyshev多项式及微分矩阵、位移和应力连续条件,将波动方程离散为相应的线性方程。利用MATLAB数值编程计算充水弹性和粘弹性管道对应频率下的轴对称纵向导波频散曲线和衰减曲线。分析表明,波传播在粘弹性管道中不仅具有衰减特性,而且由于水和粘弹性壳体交叉耦合作用,在一定频率范围内产生两种截断模态。     

充粘液管材中超声纵向导波的无损检测参数选择

对超声纵向导波在充粘液管材中的传播特性进行了分析。在假设实频率和复波数的基础上,计算了导波的频散曲线,得到并分析了导波在系统中的位移分布曲线和衰减系数分布曲线,以此确定了用各模式检测管材中缺陷的最佳频厚积范围和检测的最佳位置。分析结果表明:频厚积在0.07MHz·mm以下,用L(0,1)模式检测较为理想,检测管内壁缺陷时更灵敏;在0.09～0.16MHz·mm之间用L(0,2)模式检测及在0.18～0.28MHz·mm之间用 L(0,3)模式检测时较为理想。     

液态金属快堆主管道中超声导波传播特性研究

讨论了钠冷快堆(Sodium-cooled Fast Reactor,SFR)主管道的整体温度和内部液态金属钠流动速度的变化对管道导波传播特性的影响。推导了充液管道中导波频散方程的一般形式,并给出了管道内液态金属钠处于流动状态下的导波频散方程。采用数值计算方法获得了管内液态金属钠处于不同温度和不同流速时的导波纵向模式频散曲线和导波时域波形。结果表明,温度变化对基阶纵向模式的影响较小,但对高阶纵向模式的影响较大;液态钠流速增大会使导波频散曲线向高频轻微移动,但在实际检测中可以忽路管内液体流动速度的影响。通过对时域接收波形的模拟计算,进一步考察了液态金属钠的温度及流动速度变化对导波传播的影响,并通过对比不同模态的激发特点和不同频段的导波时域波形特点,结合导波频散曲线,给出了适用于SFR管道超声无损检测的导波模态和声源激发频段选择方案。      

管道弯头对低频纵向导波传播特性影响分析

管道弯头显著改变了导波传播特性,影响了对检测信号的解读,研究弯头对导波传播特性的影响是实现复杂管道系统导波检测的基础。采用半解析有限元法计算弯管导波频散曲线,分析了弯管导波频散曲线所呈现的不同特征,并基于弯管导波频散曲线,以低频L(0,1)模态导波为研究对象,实验研究了低频L(0,1)模态导波通过管道弯头时的模态变换特征。研究结果发现,当L(0,1)模态导波通过管道弯头时,不仅会发生L(0,1)到F(1,1)的模态变换,还会模态变换出反向L(0,1)模态导波,即弯头反射现象,且随着激励频率的降低和弯头弯曲半径的减小,弯头反射现象愈发明显。研究结果将深化对弯管导波传播特性的认识,推动导波检测技术在复杂管道系统检测中的应用。      

圆管超声导波频散与多模态特性研究*

超声导波检测技术作为一种新兴的无损检测技术广泛应用于圆管类结构。为选择合适于不同缺陷检测的导波模态,推导分析了圆管导波传播的运动方程和频散方程;利用数值计算的方法得到了超声导波在圆管中传播的频散曲线和各模态沿壁厚方向的位移分布图,分析得出各个模态对不同缺陷的敏感程度;以一种特定的圆管为例,建立圆管缺陷有限元模型,对不同类型圆管缺陷对导波传播特性的影响进行仿真计算。结果表明,纵向模态对周向缺陷比较敏感,而扭转模态则对轴向缺陷更敏感,仿真结果与理论分析结果相吻合,为圆管缺陷检测的超声导波模态选择提供了理论依据。     

圆管超声导波频散与多模态特性

超声导波检测技术作为一种新兴的无损检测技术广泛应用于圆管类结构。为选择合适于不同缺陷检测的导波模态,推导分析了圆管导波传播的运动方程和频散方程;利用数值计算的方法得到了超声导波在圆管中传播的频散曲线和各模态沿壁厚方向的位移分布图,分析得出各个模态对不同缺陷的敏感程度;以一种特定的圆管为例,建立圆管缺陷有限元模型,对不同类型圆管缺陷对导波传播特性的影响进行仿真计算。结果表明,纵向模态对周向缺陷比较敏感,而扭转模态则对轴向缺陷更敏感,仿真结果与理论分析结果相吻合,为圆管缺陷检测的超声导波模态选择提供了理论依据。     

充粘液管材中超声纵向轴对称导波的频散特性分析

模拟分析充粘液管内径-壁厚比和超声纵向轴对称导波波包宽度的关系。考虑了衰减的情况下,在各传播距离、频厚积和激发脉冲周数上,采用脉冲回波法,分析了导波的频散特性。结果表明:对于特定的材料,当频厚积一定时,充粘液管材中传播的导波特性只与内径-壁厚比有关;各高阶模式的截止频厚积随内径-壁厚比的增大而减小。用L(0,1)模式检测内径-壁厚比在4附近的充粘液管时灵敏度较低;而用L(0,2)模式检测内径-壁厚比在9.2附近的管时灵敏度较低。对于不同内径-壁厚比的充粘液管,检测中应当用不同的纵向轴对称导波模式,所用的激发脉冲周数和频厚积也应当不同。     

周向超声导波对管道纵向缺陷检测的研究

在弹性动力学理论的基础上,研究了管道中周向超声导波的传播及其频散特性,并数值计算了周向导波的频散曲线。通过所建立的超声导波实验系统,在理论上与实验上研究了斜探头的入射角、频率及周向导波模态的关系,并在外径为88.8 mm、内径为80.8 mm的管道中激励出特定的单一模态周向导波;同时,利用单一模态周向导波对该管道表面上长25 mm、宽1 mm、深0.7 mm的人工缺陷进行了检测。结果表明,同在板中激励单一Lamb波模态类似,选用特定角度的斜探头与特定频率可在管道中激励出单一周向导波模态并有望应用于管道缺陷的检测。     

铝板中Lamb波检测的实验研究

Lamb波在传播过程中具有频散及多模态特性,若相关参数选择不当,会导致在实际应用中信号相互叠加而无法识别。本文基于Lamb波的频散曲线是其频散方程实数解分布的特点,采用二分法绘制了铝板中Lamb波的频散曲线、波结构曲线和入射角曲线。根据曲线选择S0模态的Lamb波对1mm厚铝板中不同类型的缺陷进行检测。实验结果表明,S0模态的Lamb波对裂纹型缺陷和贯穿型缺陷十分敏感,但对于裂纹型缺陷,其幅值变化并不与缺陷大小成线性关系,并且S0模态Lamb波的声场指向性十分集中,在偏离声束轴线时无法检测到缺陷。