一种管道中的导波频散计算方法

为了求得管道中导波的频散特性,提出了一种基于有限元的模式分析法来求解频散关系。以导波理论为基础,构建了Navier-stokes方程,采用分离变量法得到Helmholtz方程及泛函形式,并利用COMSOL软件对Helmholtz方程进行特征值的求解,计算结果与半解析有限元法所求得的结果基本吻合,并且能够求解出环状模态,证明了该方法的有效性及求解的全面性。同时,运用导波理论及铁木辛柯梁理论对低频的频散关系进行理论求解,通过对比,验证了模式分析法的精度良好。最后通过位移分量分析了模态的特征,为管道导波无损检测提供了依据。     

管中导波的频散计算和缺陷检测

航空结构中不易拆卸的小口径管路和石油输油管道都需要一种高效快捷的损伤检测手段,研究了基于压电传感器的导波技术对中小口径管结构损伤的检测方法。借助Matlab软件求解频散方程,绘制频散曲线,根据频散曲线分析最佳激励频率及最佳导波模态,进一步得到检测信号的激励方法。结合数据处理及损伤定位方法,给出一套管路损伤的导波检测方法。试验结果表明:使用L(0,2)模态导波有效检测出φ25 mm不锈钢管上φ2 mm通孔,检测距离达70 m,使用T(0,1)模态导波有效检测出石油管道上的腐蚀缺陷。     

L（0,2）模态导波检测充水管道的试验研究

从理论上分析了充水管道中纵向模态导波的频散方程,研究了L（0,2）模态在常用输气和输油直径101.6mm、壁厚6mm未充水和充水钢管中的频散特性。结果表明,不同于未充水管道,充水钢管中所有纵向模态都存在模态耦合现象,具有模态分支和群速度低的传播特性。未充水和充水管道的对比试验表明L（0,2）模态导波适合检测充水管道中非轴对称支撑特征信号。     

基于超声导波的舰船流体管道无损检测技术可行性研究

分析了导波在流体管道中的传播特性,计算得到了充水管道中导波频散曲线。实验研究了磁致伸缩导波在流体管道缺陷检测中应用的可行性,选择频散效应小的频率对流体管道进行了缺陷检测实验,可从检测信号中准确分析出缺陷信息。     

基于水平剪切超声导波的高温管道壁厚在线监测

设计了一种基于水平剪切(SH)导波的高温管道壁厚在线监测方法,该方法通过采用波导条作为热缓冲结构,在压电换能器和高温管道之间快速隔热降温,同时传递用于测量壁厚的非频散SH导波信号。提出了一种波导条上非频散水平剪切导波激励和接收方法,设计了波导条和高温管道干耦合夹持连接装置,通过试验验证了这种SH超声导波法在高温(600℃)下在线监测管道壁厚的可行性。     

基于检测信号的导波频散曲线获取方法

频散曲线是导波检测的重要依据,现有方法通过数值计算获得特定波导的频散曲线,然而目前有非常多的波导构件,由于结构的复杂性无法计算其频散曲线。研究了通过导波检测信号实现频散曲线获取的方法。基于检测信号的时频分析结果,利用信号的能量最大值实现频散曲线的手动和自动获取。利用上述方法对钢棒、钢管等规则构件的检测信号实现特定模态频散曲线的获取,结果与数值求解的理论频散曲线符合得很好,验证了该方法的正确性。利用该方法得到了预应力钢绞线这一非规则结构波导的特定模态频散曲线。     

管道低频弯曲模态导波频散曲线的测定

将低频下管道的弯曲振动类比成梁的弯曲振动,采用经典梁理论计算其理论导波频散曲线;通过设置三对等间距布置的加速度传感器,测得振动信号,提取弯曲模态导波频散曲线,结果证明了该方法的有效性,且加速度传感器间的间距越大,效果更好。试验所得的频散曲线与理论频散曲线在低频段拟合较好,高频段有较大偏差,这表明经典梁理论在频率较高时误差较大。     

圆管中SH周向导波的频散特性

研究了圆管中的SH周向导波的传播特性。采用柱坐标系,从纳维运动方程开始推导,得到了SH导波沿周向传播、轴向振动的频散方程。以内外半径之比分别为0.3,0.5和0.7为例,通过数值计算得到了硬铝材料圆筒的频散曲线。结果表明其高阶模式比低阶模式频散显著,故在实际检测中宜选用低阶的SH导波。     

管道超声导波模态的频散分析

超声导波检测是一种高效的管道无损检测新技术,导波模态和频率是其研究的关键技术。通过改变钢管的内径和壁厚,分析得到了内径、壁厚对导波频散区域和模态数量的不同影响。根据L(0,2)模式和F(0,3)模式在空管中的传播特性,分析了超声导波单探头检测可能存在的漏检区域。     

时频重排方法在管道导波信号处理中的应用

针对超声导波的多模态和频散特性会导致信号波包在结构中传播发生展宽的现象，研究了400kHz时的管道导波时域信号。指出了用时频分析方法可以直观地描述导波信号在传播过程中的能量分布，准确反映主要模态信息和各模态群速度变化趋势，建立与导波频散曲线间的对应关系，并且利用时频重排的方法可以进一步提高分析结果的可读性。     

管道导波检测中激发频率的选择及灵敏度分析

采用超声纵向导波对热交换管进行检测。首先利用导波的频散曲线，选定了检测的最佳导波模式L(0，2)，然后用位移分布、应力分布及总能量密度分布等选取了用该模式检测特定管道的频厚积，最后通过试验分析了管道导波检测的灵敏度。试验结果表明，L(0，2)模式的波长比缺陷尺寸大10倍时，也能非常清楚地检测到缺陷。     

超声无损检测中的导波技术

介绍超声无损检测中的导波技术,给出该技术中一些特征的表现形式,如相速度,群速度与频散,并对无损检测中常见的ＳＨ模式导波,细棒中的导波以及兰姆波作了简要的作用。     

空心抽油杆的超声导波检测

利用超声纵向导波对抽油杆缺陷进行检测。将空心抽油杆简化为一管状波导,利用管道中的导波频散曲线,并结合抽油杆的缺陷检测要求,设计出适合抽油杆缺陷检测的传感器,选择合适的导波模态对抽油杆表面上宽1 mm、深1 mm的周向槽进行检测,试验结果表明将抽油杆简化为管状波导是可行的,利用设计的环状传感器激发出纵向轴对称L(0,2)导波模态,有效检出了抽油杆表面的缺陷。     

单层板频散曲线的矩阵表示及Matlab实现

推导出自由单层板频散方程的矩阵表达形式。通过Matlab编程,采用极小值法对该方程进行数值求解,该方法求解简单方便。并通过斜率法从频率相速度点中确定了所有模态,从而求解出相应的群速度频散曲线。     

兰姆波频率方程的数值解法

针对兰姆波频率方程求解问题,提出了以兰姆波相速度为自变量,用函数间断点划分求解区间的数值计算求解方法。通过Matlab软件对算法进行编程实现,绘制出了兰姆波在铝板和钢板中传播时的频散曲线,取得了理想的结果。该方法对兰姆波的工程应用有实际指导意义。     

大型薄板中超声导波的产生与鉴别

介绍了目前大型构件超声检测的发展现状；讲述了导波特性的频散特性和模式；说明了导波在大型铝板中的激励方法；分析了导波的表现形式及其与普通横波的区别；阐明了导波模式的鉴别方法。     

板中Lamb波与管中纵向模态的传播特性的对比分析

从Navier运动方程出发,根据不同波导的结构和边界条件,分别推导了平板中Lamb波和管道中纵向模态导波的特征方程,并求解了它们的频散关系和模态结构。通过对平板中Lamb波与管道中纵向模态的特征方程的对比分析,发现了如果管道和平板的材料和壁厚都一致,且当管道半径足够大时,管道中纵向模态的特征方程可化简为平板中Lamb波的特征方程。通过比较频散曲线,得出以下结论:随着管道内径增加,管道中纵向模态的频散关系逐渐趋近于平板中Lamb波的频散关系;其中,管道中的纵向模态L(0,1)趋近于平板中的A_0模态;管道中的纵向模态L(0,2)趋近于平板中的S_0模态。     

磁致伸缩导波在钢管中传播的研究

介绍了导波在无限长钢管中传播的频散现象和多模式特点，研制了用于磁致伸缩导波检测的实验系统。通过正确的电磁屏蔽措施和合适的信号处理方法，改善了系统的信噪比，在钢管上进行了低阶纵向模态波传播实验，观察和分析了频散现象。用实验结果验证了理论计算。     

超声导波检测技术的研究进展

综述近年来超声导波检测研究的最新进展。介绍导波在不同材料和结构中的频散特性及与之相关的理论成果。从导渡的结构出发，分析了导波在介质中能量与位移的分布。论述了导波检测技术领域中数值分析方法和信号处理方面的一些新技术。     

基于杜芬混沌振子的磁致伸缩导波信号识别

在无损检测中,磁致伸缩导波技术已得到普遍应用。由于导波在波导中传播时会发生频散,使得信号能量在空间中散播,增加了检测小缺陷的难度。根据导波信号检测的特点,从系统输入输出特性出发,提出了基于杜芬混沌振子的导波信号识别方法。在考虑电磁脉冲的影响下,把钢绞线实验导波信号输入杜芬混沌系统,发现可以通过系统由大尺度周期状态到混沌状态的改变来辨识出小缺陷信号,为提高导波检测精度提供了一种方法。