周向Lamb波在管道中的傳播特性研究.pdf

1、波在金屬管道、管路中的傳播特性一直是超聲波檢測領域的熱點問題，隨著航天事業(yè)的發(fā)展，航天器上的管道結構也存在著各種各樣的缺陷和損傷，影響航天器的健康情況。工程上通常采用超聲波進行逐點檢測，這種檢測方法在進行長距離、大范圍檢測時工作量大。于是，導波技術就逐漸發(fā)展起來，隨著對平板和空心圓柱結構中導波的研究日益深入，液載管道系統(tǒng)中超聲導波獨特的傳播特性逐漸受到了人們的關注。導波在管道系統(tǒng)中檢測方向有周向和軸向兩種，在本文中主要分析周向Lamb波

2、的傳播特性。本文基于導波理論，首先對空心圓柱及其水載模型進行理論推導，并通過數值模擬分析導波的頻散特性并且與實驗相結合，對在液載金屬管道系統(tǒng)中的周向Lamb波進行分析。
　　本研究主要內容包括：⑴通過對自由邊界的空心管道、實心圓柱和液載管道的邊界進行力學分析，確定自由邊界條件。根據波動方程理論分析這些結構的邊界值問題，得到其頻散方程。⑵基于FORTRAN語言編寫程序計算金屬管道中的頻散曲線，不失一般性對純鋁管中頻散方程進行數值求解

3、，得到周向Lamb波的相速度及群速度頻散曲線，分析其不同模態(tài)的特征。⑶研究不同管徑、壁厚以及波速對頻散曲線的影響，分析液載系統(tǒng)中影響超聲導波傳播規(guī)律的各參數，并對比空管道和液載管道中頻散特性。⑷通過對圓周超聲導波檢測系統(tǒng)的設計，合理的選取實驗設備，對液載管道系統(tǒng)模型進行實驗研究，為開發(fā)實際的檢測系統(tǒng)提供理論基礎。⑸利用模擬聲發(fā)射源的對比試驗，找到確定到達時刻的標準，計算不同激勵頻率下周向Lamb波的波速，并與理論值對比。⑹分析液載管道中