有限单元法在超声导波检测技术中的应用

超声导波检测技术具有对波导结构中的缺陷进行远距离无损检测的能力,多年来一直是无损检测领域关注的热点之一.有限单元法具有对各种复杂动力学问题进行计算的能力,已成为超声导波检测技术研究的重要工具.本文结合超声导波检测技术研究领域中的热点问题,对相关的有限单元法进行了简要综述.介绍了有限单元法的发展及其在多物理场耦合机制下导波的激励与接收、线弹性和黏弹性结构中导波的传播特性、非线性超声导波等多个方面的应用研究情况. 最后,基于超声导波检测技术研究趋势展望了相关有限单元法的未来研究重点和发展方向.      

基于超声导波技术对板表面缺陷的无损检测研究

本文通过数值计算与实验,研究了薄钢板内导波的传播及其频散、多模态特征以及被激励模态与斜探头入射角的关系.利用所建立的实验系统,对钢板表面的人工缺陷进行了检测.结果表明,对特定频率,选择A1模态的超声导波检测钢板表面缺陷是可行的.     

周向超声导波在薄壁管道中的传播研究

本文研究了薄壁管道内周向导波的传播及其频散特性，并且通过对比薄壁板与薄壁管道内的导波，找出了一个比较简便研究周向导波的方法。并通过实验验证了周向导波的频散现象以及激励模态与斜探头楔型角的关系，并且认定在管道中可以激励出单一的周向导波模态。     

功能梯度空心圆柱体中的周向超声导波

为了更有效地使用超声技术检测功能梯度管道中纵向缺陷,基于3维弹性理论,采用一种正交多项式法研究无限长功能梯度材料管道中的周向导波。为验证方法的正确性与适用性,首先采用该方法计算均匀各向异性管道中的周向导波,并与已有数据相比较。其次,计算了不同梯度函数下管道周向导波的频散曲线,并与均匀管道进行了比较,说明了梯度材料管道中周向导波的特点以及梯度函数变化对频散曲线的影响。最后,求解了不同径厚比下功能梯度材料圆柱壳周向导波的频散曲线,分析了径厚比的变化对频散曲线的影响。     

基于小波变换及Wigner-Ville变换方法的超声导波信号分析

对结构中缺陷的检测和识别是无损检测中的一项重要研究课题,超声导波由于可在短时间内检测很远距离,故它的一个重要应用便是管材的检测。因而对导波检测信号的处理成为一重要研究内容,本文利用时-频分析方法中的小波变换和Wigner-Ville变换对管道和抽油杆缺陷的导波检测信号进行了分析处理。实验结果表明,进行小波变换后,缺陷回波信号的信噪比大大提高,直径仅1mm的小孔缺陷可容易地被识别出来,准确检测出其位置;通过对信号进行Wigner-Ville的相关变换,可同时在时频两域内对缺陷的回波信号进行分析,使缺陷辨别起来简单易行。两种信号处理方法的超声导波应用研究为以后导波信号的处理提供了新的实现依据。     

基于分布式光纤传感阵列的管网泄漏监测系统研究

复杂液压管网的泄漏检测是液压系统面临的难点之一.采用LabVIEW与FoxPro数据库结合的方法,开发了阵列式光纤传感管网泄漏监测系统软件.该软件控制NI公司数据采集卡PXI-6133采集经调制后的光纤传感器干涉信号,再对获得的信号进行降噪处理,根据降噪后的波形是否出现零点频率判断管道是否泄漏并进行报警;该系统还可实时...     

Quantitative measurement of local elasticity of SiOx film by atomic force acoustic microscopy

<正>In this paper the elastic properties of SiO_x film are investigated quantitatively for local fixed point and qualitatively for overall area by atomic force acoustic microscopy(AFAM) in which the sample is vibrated at the ultrasonic frequency while the sample surface is touched and scanned with the tip contacting the sample respectively for fixed point and continuous measurements.The SiO_x films on the silicon wafers are prepared by the plasma enhanced chemical vapour deposition(PECVD).The local contact stiffness of the tip-SiO_x film is calculated from the contact resonance spectrum measured with the atomic force acoustic microscopy.Using the reference approach,indentation modulus of SiO_x film for fixed point is obtained.The images of cantilever amplitude are also visualized and analysed when the SiO_x surface is excited at a fixed frequency.The results show that the acoustic amplitude images can reflect the elastic properties of the sample.     

金属板疲劳损伤非线性兰姆波混频检测

针对金属板结构安全运行需要,开展了金属板结构疲劳损伤非线性兰姆波混频检测方法研究.通过数值仿真,研究了两列A0兰姆波与材料损伤间的非线性相互作用.结果 表明,两列共线A0兰姆波在结构材料损伤处产生单向传播的和频S0波,且和频波幅值随传播距离具有积累增长效应.对不同疲劳程度金属板试件进行了共线混频兰姆波检测实验,结果表明...     

应力波在管道中传播的实验研究

实验研究了轴对称加载条件下,在有、无缺陷的管道中应力波的传播特性。实现了在非弥散频率范围内单模态应力波的激励;在无缺陷的情况下研究了应力波的反射、衰减等;同时研究了缺陷前后不同点、距缺陷一定距离的同一截面上的多点对激励的响应。结果表明,由于在波的传播过程中衰减相对较小,这种方法有望实现管道的长距离缺陷检测。     

双层杆结构中纵向模态的超声导波

通过分析应力和位移边界条件得到了双层杆结构中纵向模态的频散方程，并进行数值求解，得到相应的频散曲线。对该结构中纵向模态的主要传播特性进行了分析。然后，利用长度伸缩型压电陶瓷片在内层为冰外层为钢的双层杆结构中进行了激励接收纵向模态的实验。实验结果与理论分析较为吻合。结果表明，双层杆结构的频散曲线可用作模态选取的理论指导，用于该结构的缺陷检测。