埋地钢质管道腐蚀防护综合评价技术研究

在详细分析影响埋地钢质管道腐蚀影响因素的基础上,建立了基于模糊评判理论的埋地钢质管道腐蚀防护状况综合评价模型。通过合理选取影响管道腐蚀的典型因素,依据一定的分级评价标准,建立评价集。利用层次分析法和灰色关联分析理论确定影响因素的权重大小,通过隶属函数法建立单因素评价矩阵,实现对各影响因素的模糊化处理。在综合考虑各影响因素权重的基础上,选取适当的模糊算子,通过定量分析的方法对管道的腐蚀防护状况进行评价。实践表明,评判结果与直接开挖检测结果一致,建立的模糊综合评价系统具有一定的工程应用价值和可靠性。     

窄板无损检测用水平剪切波电磁声传感器的研制

低阶水平剪切波具有的几个特点使得它特别适合应用于结构大范围无损检测。通过对换能器几何结构的设计,电磁声换能器能实现多种不同模态导波的激励,如板中的兰姆波和水平剪切波,但电磁声换能器的性能受其结构参数影响很大。为实现磁铁阵列式电磁声换能器的性能评价,开发一种用于换能器远场周向声场分布计算的线源分布模型,对具有不同几何参数的电磁声换能器的性能进行数值计算,如磁铁数量、磁铁周期、线圈的内外径等。这些参数对激励出的SHO波的指向性有很大影响,主要表现在主瓣及旁瓣的幅值及宽度方面。根据数值分析结果,为获得较好的指向性对换能器的结构参数进行优化设计。将优化设计研制出的换能器用于窄板结构无损检测,结果表明窄板的侧边界对SHO波的传播基本没有影响,可用于窄板结构的无损检测。提出可预测出磁铁阵列式电磁声换能器的声场分布并用于换能器参数优化的线源分布模型。     

复合材料圆柱壳受轴向冲击的弹性波传播

研究了Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ型任意倾斜异性圆柱壳受轴对称冲击载荷作用的波动模型．通过坐标变换,给出了正交异性复合材料板斜绕的薄壁旋转壳无量纲形式的波动方程,并利用广义特征线法给出了沿特征线上的相容方程,得到了数值计算曲线．为这一类问题的研究提供了一种方法．     

水平剪切波在板表面附着物厚度检测中的应用

针对板表面附着物厚度检测的问题,提出一种基于水平剪切(Shear horizontal,SH)波的检测方法,该方法利用SH波的频散效应对板表面附着物厚度变化敏感的特性,实现对表面附着物的厚度进行无损检测。建立SH波在双层结构中的波动模型,并求解出双层弹性介质中SH波的波动方程。针对工业中出现的水垢等多种附着物厚度检测实例,绘制SH波群速度随附着物厚度变化的曲线,并进一步提出SH波检测板表面附着物厚度的具体实施方法。利用该检测方法,对钢板—石灰膏涂层模拟的锅炉水垢试样进行试验研究。结论表明,通过测定低频段和高频段的SH0模态的群速度,可以分别对较厚附着层和薄厚度附着层的厚度进行检测。     

机械结构液体层厚度超声谐振的测量方法

针对机械结构安全运行的需要,进行机械结构液体层厚度超声谐振测量方法研究。基于垂直入射纵波在三层介质中传播的连续模型,通过对不同厚度液体层超声反射系数分析,提出一种基于超声反射系数谐振频率的液体层厚度测量方法。在对超声谐振测量系统进行标定的基础上,进行机械结构液体层厚度超声谐振测量试验研究,同时研究了3层介质的声学特性对液体层超声反射系数及厚度测量的影响。结果表明,液体层反射系数的谐振频率能够表征其厚度。在对测量系统进行标定的基础上,测量误差基本保持在5%以内。液体层两侧介质材料的变化对液体层的测量基本没有影响,但液体层介质材料的变化将对测量系统产生影响,需要重新对测量系统进行标定。     

用于模拟声发射信号的PZT柱状相位调制器设计

为了便于在实验室进行管道泄漏实验,通过PZT柱状相位调制器的逆压电效应模拟泄漏声发射信号,结合压电方程和机电等效原理推导了PZT柱状相位调制器的传递函数,并设计了PZT柱状相位调制器,同时进行了数值模拟．结果表明,设计的相位调制器可有效模拟低于25kHz的泄漏声发射信号．     

管道超声导波检测中信号选取的实验研究

为了研究信号选取对缺陷检测的影响,激励4个不同周期数但中心频率均为120kHz的单音频信号,对长7．12m的管道中的单缺陷进行了检测．检测结果表明,20个周期的单音频信号适合检测该管道中的缺陷．当单音频信号周期数较小时,激励的L(0,2)模态波形较窄,频带较宽,信噪比较低,并且当该模态遇到缺陷后,反射的一些转换模态(如弯曲模态)频散严重,不利于模态识别和缺陷检测．当周期数逐渐增加至一定数基时,L(0,2)模态频带变窄,频散程度变小,信噪比更高,有利于管道的缺陷检测．周期数过多,尽管模态控制较好,但各缺陷回波波形持续时间较长,彼此之间容易相互叠加,反而影响缺陷定位和识别．     

弯管中超声导波传播特性的研究

为了利用超声导波检测弯管中的缺陷,研究了L(0,2)模态在弯管中的传播特性．通过实验得到了不同曲率半径的90°弯管中L(0,2)模态的透射系数．结果表明,L(0,2)模态在弯管中传播时会出现模态转换现象,幅度有相应的衰减,从而影响导波的传播距离和缺陷检测能力;随着曲率半径的增大,L(0,2)模态的透射系数逐渐越小,并且对于同一弯管,激励频率越大,透射系数也越小．     

基于时间反转的管道导波缺陷参数辨识方法

针对导波检测中的缺陷辨识问题,通过对不同缺陷的时间反转导波检测缺陷反射率随时间反转信号截取窗宽变化关系的研究,确定缺陷散射波场中各导波模态的能量分布规律,并据此提出一种基于时间反转的管道导波检测缺陷辨识方法。在数值模拟的基础上,选择适当的特征参数用于表征反射率—窗宽关系曲线,建立与缺陷特征相对应的关系曲线样本库,并通过聚类分析方法在库中寻找到与待检测缺陷特征最为接近的样本。结果表明,该方法可达到评判缺陷特征的目的,为最终实现缺陷反演奠定基础。     

具有平行四边形截面的杆类结构波动特性分析

超声导波无损检测技术具有高效、快捷、灵敏等特点,应用前景广泛。复杂结构的无损检测方案,需要根据结构中超声导波传播特性分析结果进行优化选取。针对平行四边形截面杆,采用同时满足平行四边形域基本方程及斜边边界条件的斜坐标系,建立了完整的平行四边形杆的波动力学方程。采用分向半解析法,计算得到了平行四边形杆中超声导波的频散曲线,并分别研究了斜坐标系角度、对角线之比和邻边边长之比对纵向、扭转模态频散特性的影响规律。最后,通过导波激励、接收实验,验证了计算所得结论的正确性。