管道非連續(xù)處導波散射特性研究.pdf

1、管道運輸業(yè)作為國家經(jīng)濟建設和工業(yè)發(fā)展的重要保障，已經(jīng)受到越來越多的重視，但在管道使用過程中仍面臨諸多問題。隨著管道越來越多地用于工業(yè)建設，管道的使用年限也在逐漸增加，管線及相關配套設施老化受損，外界自然環(huán)境及自然災害對管道的損害，使得管道腐蝕、變形等破壞形式逐年頻發(fā)。因此，如何保證管道正常安全的工作，并對已建成管線提供完善的檢測方法逐漸成為這一領域亟待解決的問題。超聲導波檢測技術憑借其高效、快速、應用范圍廣等諸多優(yōu)點得到快速發(fā)展和廣泛應

2、用。
　　首先對超聲導波檢測研究領域的相關進展作了簡要綜述，并說明了本文工作重點與意義。其次，詳細介紹了空心圓管中超聲導波的基本理論，推演出超聲導波在以圓管作為波導傳播過程中的頻散方程，對三種常見導波模態(tài)進行了分析討論，介紹課題組所用的數(shù)值仿真和實驗系統(tǒng)。利用數(shù)值仿真與實驗系統(tǒng)對管道缺陷三個方向擴展的損傷進行大量的數(shù)值模擬與實驗，詳細的分析和驗證各種類型缺陷對導波散射的影響及缺陷擴展程度與反射系數(shù)的關系。由于目前針對管道變形損傷導

3、波檢測的有關研究相對較少，因此在參考管道缺陷導波檢測的基礎上，本文采用數(shù)值仿真與實驗驗證相結合的分析方法，研究超聲導波檢測管道變形的可行性。首先討論管道變形的表征方法，引入變形率δ用以表征管道的變形程度。使用有限元軟件ANSYS模擬利用L(0，2)模態(tài)的超聲導波檢測管道變形，使用構建好的實驗系統(tǒng)對空心鋁管不同程度的凹陷變形進行檢測，并對兩者結果進行對比分析。兩者的反射系數(shù)R與變形率δ的關系較為一致。數(shù)值與實驗結果表明L(0，2)模態(tài)導波