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基于超声导波的管道频散特性分析与损伤检测研究
| 论文题名： | 基于超声导波的管道频散特性分析与损伤检测研究 |
| 关键词： | 管道检测;无损探伤;超声导波;频散特性;数值模拟 |
| 摘要： | 管道运输是将管道作为运输工具，对油气能源、城市用水等进行长距离输送的运输方式。在当前经济建设快速发展、工程项目的数量与规模不断攀升的时代背景下，管道结构的应用比以往任何时候都更加广泛。作为长距离运输油气能源的主要手段,管道的健康状况直接关系着整个输送工程的安全。在日常的使用过程中，管道会不可避免的因为内部流体的腐蚀、外部环境的作用而产生不同程度的损伤，若是未能及时的预测，将会造成环境破坏与财产损失。所以对管道的探伤检测显得尤为重要。在众多的检测方法中，超声导波无损探伤检测技术凭借其高效安全便捷的优点，而被广泛应用于管道的探伤检测领域当中。 本文采用理论和实践相结合的方式，对管道检测技术的发展历程、超声导波探伤检测的研究现状进行了概括，阐述超声导波的基础理论与相关概念，以双层充液管道的频散特性与管道接口结构的损伤检测为着落点展开研究，并开展实际的检验，根据实验测得的数据来判定模型的应用效果。具体的工作内容如下: 首先，对管道检测技术的发展历程进行了简要的归纳总结，并介绍了超声导波的基本理论与相关概念，推导了超声导波在管道内部传播的频散方程，分析了管道结构中导波的损伤检测原理。 其次，是对双层充液管道的频散特性进行分析。通过仿真软件对双层充液管道在压力声学域、固体力学域和声固耦合域三个不同的物理场中进行数值模拟计算，比较不同物理场下双层充液管道的频率厚度积频散曲线与波数厚度积频散曲线，并通过数值模拟仿真数据得出特定频率下的双层充液管道声压分布云图。 接着，针对一种变直径输液管道连接结构，进行了超声导波探伤检测的仿真模拟分析。完成了激励信号的选择与三维模型的建立，并设计了两种不同传感器布置方案。分别对两种布置方案进行仿真模拟分析，通过对测得的回波信号曲线图的比对，发现方案二的布置方式更利于导波回馈信号的读取。并确定选择方案二的布置方式开展后续的实际检验。 最后，论文对变直径输液管道连接结构进行了实际的损伤检测实验，实验的主要目的是对先前确定的传感器布置方案进行实际检验。完成了实验平台的搭建，并对具体的实验操作步骤进行了阐述。选取健康管道接头结构与损伤管道进行对比，实际检验的结果对选择的传感器布置方案予以肯定，说明论文提出的传感器布置方案在管道接口结构体实际探伤检测中具有良好的识别监测效果。 |
| 作者： | 王成 |
| 专业： | 机械 |
| 导师： | 严谨;秦军红 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东海洋大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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