平面弹性波传递算子反演方法

讨论了弹性水平层状介质中的反演问题，在平面脉冲波激励和反射模式下利用传递算子方法逐层反演了介质的Ｓ－波速度，Ｐ－波速度，Ｌａｍｅ弹性常数μ和厚度，并且进行了数值模拟，这种逐层反演方法简化了方程的阶数和计算量。     

小波基方法在波传问题中的应用

基于多尺度分析理论，引入哈密顿体系和插值小波变换，分别构造了适合于求解复杂域波传问题的快速自适应方法——多尺度辛格式和插值小波配点格式，利用小波基的局部性与消失矩等特性改善计算效率，并将插值小波应用到波动方程的多尺度反演问题中。讨论了其优缺点并提出几点展望。     

半空间SH波方程非线性井间双参数反演

以半空间的ＳＨ波方程出发,采用Ｂｏｒｎ迭代法求解半空间弹性介质中密度和剪切模量分布的非线性反演问题。首先,采用矩量法和正则化方法,给出井间反演积分方程的离散形式,然后应用Ｂｒｏｎ迭代法求解非线性反演问题。     

二维介质参数的大扰动反演方法

对非均匀介质参数反演问题进行了研究，并提出了用于反演二维介质参数的广义射线近似方法．利用参考场量和扰动变量对声波方程中的介质参数进行处理，并利用Ｇｒｅｅｎ函数理论得到扰动参数比的积分方程．基于非均匀介质中波函数的局部理论和射线理论，引入了全波场的广义射线近似形式，通过定义介质参数函数，把反演目标归结为其第一类Ｆｒｅｄｈｏｌｍ积分方程．利用积分变换方法得到二维介质的介质参数函数，从而得到介质参数，在Ｂｏｒｎ近似方法中，反演的介质参数扰动不能超过２０％，但是在本文中介绍的方法能够有效地反演其扰动比不超过５０％的变化情况     

非均匀损伤介质中波传播的数值解

对弹性波在非均匀损伤介质中的传播理论进行了研究。通过将非均匀损伤区域离散成分层均匀的区域，结合相邻区域交界面处的连续条件，推导出了以右行波、左行波为状态向量的波动方程和传递矩阵。对几种非均匀损伤介质中波的传播进行了实例数值计算，并和其解析解的结果进行了比较，讨论了弹性波在非均匀损伤介质中传播的一般性质。     

弹性直杆动态屈曲与后屈曲的实验研究

对传统的霍普金森压杆装置（ＳＨＰＢ）进行改进，用于研究弹性直杆的动态屈曲与后屈曲，并且分析了影响实验精度的因素。实验结果表明，在轴向应力波作用下弹性直杆的动态屈曲临界载荷明显高于静态的，并且在屈曲发生后，在直杆中有弯曲波产生，其波速大约为弹性剪切波的波速。     

弹性压应力波下直杆动力失稳的机理的判据

基于应力波理论和失稳瞬间能量的转换和守恒,导出了一个直杆动力分岔失稳的准则：（1）直杆在发生分岔失稳的瞬间所释放出的压缩变形能等于屈曲所需变形能与屈曲动能之和;（2）在上述能量转换过程中,能量对时间的变化率服从守恒定律。应用临界条件（1）推导出的直杆动力失稳的控制方程和杆端边界条件以及连续条件,与应用哈密顿原理推导的结果完全相同,但不足以构成求解直杆动力失稳问题的完备定解条件,导出包含两个特征参数的一对特征方程。从而建立了求解直杆动力失稳模态和两个特征参数（临界力参数和失稳惯性项指数参数即动力特征参数）的较严密理论方法。     

介质参数反演的广义射线近似方法

在对无粘性介质参数反演问题进行的研究中，引入一种全波场广义射线近似形式，提出一种新的反演参数的方法，文中，首先对由弹性波动方程演变成的声波方程进行分析，引入背景场量和扰动量，并结合Ｇｒｅｅｎ函数理论，得到了介质参数的积分方程；然后结合前人对非均匀介质中波函数局部理论的定性分析，引入一种全波场广度射线近似形式，把问题归结为一个第一类Ｆｒｅｄｈｏｌｍ积分方程；最后对半空间问题层状介质模型进行了反演，算     

平面SH波传递算子反演方法

讨论了弹性水平层状介质中ＳＨ波的反演问题,在平面脉动ＳＨ波激励和反射模式下利用的传递算子方法逐层反演了介质的速度,密度和厚度,反演过程转化为线性回归,并且进行了数值模拟这种逐层反演方法简化了方程的阶数和计算量。     

弹性压应力波下直杆动力失稳的机理和判据

基于应力波理论和失稳瞬间能量的转换和守恒,导出了一个直杆动力分岔失稳的准则:(1)直杆在发生分岔失稳的瞬间所释放出的压缩变形能等于屈曲所需变形能与屈曲动能之和;(2)在上述能量转换过程中,能量对时间的变化率服从守恒定律.应用临界条件(1)推导出的直杆动力失稳的控制方程和杆端边界条件以及连续条件,与应用哈密顿原理推导的结果完全相同,但不足以构成求解直杆动力失稳问题的完备定解条件.应用临界条件(2)导出压缩波前的附加约束方程.由此得出该问题的完备定解条件,导出包含两个特征参数的一对特征方程.从而建立了求解直杆动力失稳模态和两个特征参数(临界力参数和失稳惯性项指数参数即动力特征参数)的较严密理论方法.     

Damage detection based on the propagation of longitudinal guided wave in a bimetal composite pipe

This paper investigates the damage detection based on the propagation of guided wave in bimetal composite pipes, which can identify damage locations in both axial and circumferential directions. The feasibility of the method is showed by numerical simulations using FEM code ANSYS. Mode analysis is used to evaluate the guided wave mode and its structure, which can provide the basis of the mode selection in measurements scheme. The guided wave propagation in a damaged pipe is computed by transient analysis. 16 nodes around the pipe wall, as probes, are used to record the guided wave signal. When Pseudo Margenau—Hill distribution (PMHD) for each signal is carried out, three types of modes could be found, which are led mode, excited mode and lag mode in sequences. Based on the results, the arrival time of the excited mode could be used to locate damage in axial direction, and the energy distribution around the pipe of lag mode is consistent with the damage in circumferential direction. The simulation illustrated the possibility of detecting damage location in both axial and circumferential directions based on longitudinal ultrasonic guided waves only.     

噪声对管道超声纵向导波损伤检测的影响

在管道超声导波检测技术的基础上,对不同程度纵向缺陷的损伤检测进行了数值模拟.利用缺陷反射信号对损伤的定位,通过改变管壁局部刚度,研究了缺陷反射信号强度变化的相关规律以及超声导波对缺陷的敏感度,分析了噪声信号对损伤识别的影响,并利用小波的分解和重构算法将信噪分离.结果表明不同程度的信噪比会对超声导波检测法造成一定的影响,通过低通滤噪的方法对信号进行信噪分离,可实现高噪条件下的损伤检测.     

基于修正Park-Ang模型的圆钢管构件地震损伤评估

为合理评估薄壁圆钢管构件的地震损伤程度,基于Park-Ang地震损伤模型,通过修正相关参数,建立了适用于圆钢管构件的地震损伤模型。利用圆钢管构件在低周反复荷载作用下的骨架曲线,给出了损伤模型中各待定参数的计算方法,在此基础上通过反演构件破坏点损伤因子为1.0时的模型组合系数,并利用曲线拟合法得到模型组合系数与构件轴压比、长细比和径厚比等参数间的关系式,从而建立构件的地震损伤评估模型。结果表明,修正的Park-Ang损伤模型可较好地评估圆钢管构件的损伤程度,构件达到极限破坏时的损伤因子值收敛于1.0且离散性较小,构件的破坏程度可划分为基本完好、轻微与中等破坏、严重破坏和失效破坏,对应的损伤因子界限值分别为0.02,0.41和1.00。     

厚壁管道周向超声导波缺陷检测研究

厚壁管道在特种承压设备领域中广泛使用,常规无损检测技术难以实现其快速有效地检测。本文采用数值模拟与实验相结合来研究周向导波快速检测厚壁管道的方法。首先,利用有限差分软件研究了不同角度激励下外径269mm、壁厚32mm的厚壁管道中周向导波的传播特性,优化了探头激励角度范围;然后分别制作了55°和45°的斜楔,并搭建了实验系统,研究了周向导波与厚壁管道壁厚方向不同位置缺陷的相互作用规律。研究结果表明,周向导波适用于厚壁管道快速检测。检测时需选择角度适中的探头。激发角度过小时,厚壁管中形成的周向导波模式较多,使得波包宽度较大,影响检测分辨率;而角度过大时,会使得盲区增大,导致靠近内壁区域缺陷漏检。本文的研究结论为厚壁管道缺陷周向导波的实际检测应用提供了指导。     

油水井水泥环在冲击载荷作用下的损伤分析

 冲击整形扩径工艺是修复油水井套管损坏的常用技术，根据冲击整形的施工工艺和波 动理论，建立了套损局部位置处水泥环的损伤力学模型，以有限变形理论为基础，采用悬臂 梁力学模型，分段研究了冲击整形时钻杆屈曲的平衡位形及对套管、水泥环产生 的冲击力. 结合水泥环的应力状态, 根据脆性 材料的Mazars损伤模型，建立了水泥环的损伤力学模型. 并分析了水泥环的损伤 状态. 通过与现场测试结果对比，理论计算与实测结果误差在2.7%左右.     

点火能对预混气体爆炸过程及管道薄壁加载响应的影响

在两端封闭的无缝不锈钢管道中,利用压力传感器、应变片以及数据采集系统实验测试了不同点火能作用下,管道内甲烷-空气预混气体爆炸波发展规律及由此造成的管道外壁的动态响应。结果表明,点火能量越大,爆炸反应程度越剧烈,管道内最大爆炸压力就越大,管道薄壁的最大动态应变也越大,爆炸波发展就越迅速,并且管壁动态应变信号和压力波信号出现较好的一致性。本文结果可为油气长输管道的爆炸破坏效应研究提供一种新的思路和方法。     

城市地下浅埋管沟可燃气体爆炸的灾害效应(Ⅱ):影响因素分析及后果评估

为系统地评估城市地下浅埋管沟可燃气体爆炸的灾害后果,利用FLACS软件模拟得到了可燃气体的爆炸荷载,并分析了该灾害对建筑物破坏和人员伤害的危险距离及影响因素。结果表明:当点火位置靠近管沟中间位置时,超压峰值和危险距离较大;泄爆口的大小对危险距离的影响不大,而对离泄爆口较近处的超压峰值影响较大;气云长度越长,超压峰值和危险距离也越大,但增幅逐渐减小直至不变;管沟的横截面面积越大,超压峰值和危险距离也越大;为避免造成严重的灾害后果,高耸建筑物和密集人群应远离泄爆口。     

管道中具有累积效应的二阶谐纵向导波生成点的数值验证

利用非线性导波检测早期损伤的潜在优势,在于其对微裂纹或以微结构变化的形式表现出来的材料性能退化的敏感性。而长距离传播能力使得振幅具有累积效应的非线性二阶谐纵向导波成为检测管道的理想方法。本文提出了在均匀各向同性的应力自由弹性固体管道中,产生轴对称二阶谐纵向导波的方案,该方案使用同频零阶纵向导波作为激励波。根据相速度匹配条件得到与此方案相对应的可能的谐导波生成点后,利用另一条件即非零功率流对生成点进行了数值验证,最终确定了在管道中产生二阶谐纵向导波的生成点。     

非贯穿直裂纹管局部柔度系数的理论研究

局部柔度是裂纹结构力学响应分析和损伤识别的重要参数之一,然而目前尚缺乏裂纹管局部柔度系数的求解方法.本文根据线性断裂力学理论,获得了轴力、剪力和弯矩等荷载作用下非贯穿直裂纹管单元的附加局部柔度方程,利用自适应的Simpson数值积分方法计算得到裂纹引起的附加局部柔度系数.通过与Naniwadekar等裂纹管模型试验进行...     

Thermal Fatigue Damage Assessment in an Isotropic Pipe Using Nonlinear Ultrasonic Guided Waves

The use of nonlinear ultrasonic waves has been accepted as a potential technique to characterize the state of material micro-structure in solids. The typical nonlinear phenomenon is generation of second harmonics. Second harmonic generation of ultrasonic waves propagation has been vigorously studied for tracking material micro-damages in unbounded media and plate-like waveguides. However, there are few studies of launching second harmonic guided wave propagation in tube-like structures. Considering that second harmonics could provide useful information sensitive for material degradation condition, this research aims at developing a procedure for detecting second harmonics of ultrasonic guided wave in an isotropic pipe. The second harmonics generation of guided wave propagation in an isotropic and stress-free elastic pipe is investigated. Flexible polyvinylidene fluoride (PVDF) comb transducers are used to measure fundamental wave and second harmonic one. Experimental results show that nonlinear parameters increase monotonically with propagation distance. This work experimentally verifies that the second harmonics of guided waves in pipe have the cumulative effect with propagation distance. The proposed procedure is applied to assessing thermal fatigue damage indicated by nonlinearity in an aluminum pipe. The experimental observation verifies that nonlinear guided waves can be used to assess damage levels in early thermal fatigue state by correlating them with the acoustic nonlinearity.