弯曲模态在管道中的传播特性及缺陷检测数值模拟

发布时间：2024-05-08 00:56

　　超声导波由于具有传播距离远、检测范围广等特点,被广泛应用于压力容器、航空行业、油气管道等领域的结构无损检测。但超声导波具有多模态及频散等特点,特别在管道中模态数量较多,且以波动特性也是最为复杂的弯曲模态为主,使得在检测过程中信号识别困难、误差较大。由于弯曲模态固有的波结构属性,其对某类缺陷和管道结构径向应力等的检测较为敏感,但是弯曲模态在实际应用中难以控制,故研究弯曲模态导波单模态激励方法,并应用弯曲模态导波进行无损检测,具有重要的现实意义和广阔的应用前景。本文对弯曲模态的传播特性进行了模拟分析。利用有限元软件ABAQUS模拟弯曲模态在管道中的传播特性,分别对不同频率激励的弯曲模态在管道中的传播特性以及弯曲模态在4种不同尺寸的管道中的传播特性进行了数值模拟,分析了在不同频率和接收点时导波模态的传播特性以及能量衰减情况。得到适合检测的弯曲模态激励频率与传感器布置距离。并且数值模拟了 F(1,1)模态和F(2,1)模态对管道的缺陷检测,分析了F(1,1)模态和F(2,1)模态对不同缺陷的敏感度。结果表明:频率在50kHz时可以得到较为干净的单一弯曲模态导波。经过对4种不同尺寸管道中弯曲模态...

【文章页数】：55 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外在导波模态识别技术上的研究现状
        1.2.2 国内在导波模态识别技术上的研究现状
        1.2.3 弯曲模态信号处理的研究现状
    1.3 研究内容及创新点
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 创新点
2 弯曲模态频散特性研究
    2.1 超声导波的基本概念
    2.2 弯曲模态频散特性分析
        2.2.1 弯曲模态相速度群速度
        2.2.2 弯曲模态频散特性
    2.3 本章小结
3 有限元软件数值模拟过程
    3.1 ABAQUS软件分析过程简介
        3.1.1 ABAQUS有限元软件
        3.1.2 定义分析步
        3.1.3 加载方式
        3.1.4 单元的选择和网格的划分
        3.1.5 后处理
    3.2 管道中弯曲模态导波的数值模拟
        3.2.1 有限元模型的建立
        3.2.2 激励信号的选取
    3.3 中心频率对弯曲导波传播的影响
        3.3.1 中心频率选取范围
        3.3.2 中心频率对弯曲导波传播的影响
    3.4 本章小结
4 弯曲模态缺陷检测模拟
    4.1 频率和接收点对弯曲模态导波传播的影响
    4.2 弯曲模态对管道缺陷的数值模拟
        4.2.1 纵向缺陷对F(1,1)、F(2,1)模态的影响
        4.2.2 横向缺陷对F(1,1)、F(2,1)模态的影响
        4.2.3 缺陷类型对F(1,1)、F(2,1)模态的影响
        4.2.4 频谱分析
    4.3 本章小结
5 结论与建议
    5.1 结论
    5.2 建议
致谢
参考文献
作者简介



本文编号：3967252