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蜗卷弹簧导波频散特性与导波探头设计 预览
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作者 边美华 梁世容 +1 位作者 彭家宁 梁庆国 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第4期27-32,共6页
蜗卷弹簧是高压断路器的关键零件,可用超声导波来检测裂纹损伤。超声导波的频散特性研究是影响导波检测的重要因素,也是导波探头设计的基本依据。首先推导了蜗卷弹簧的超声导波频散方程,说明理论上无法直接计算得到蜗卷弹簧的频散特性;... 蜗卷弹簧是高压断路器的关键零件,可用超声导波来检测裂纹损伤。超声导波的频散特性研究是影响导波检测的重要因素,也是导波探头设计的基本依据。首先推导了蜗卷弹簧的超声导波频散方程,说明理论上无法直接计算得到蜗卷弹簧的频散特性;通过借鉴圆柱壳结构周向导波的频散特性研究方法,把蜗卷弹簧的各圈近似为不同半径的圆柱壳结构、计算得到其频散曲线,从而得到蜗卷弹簧的频散特性。频散曲线表明蜗卷弹簧的形状参数是影响其频散特性的主要因素。以蜗卷弹簧外圈为例,计算了频率和探头入射角以及导波模态三者的关系,为导波探头频率选择及楔块角度设计提供参考。 展开更多
关键词 蜗卷弹簧 周向导波 圆柱壳结构 频散曲线 频率选择
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压电圆柱曲面板中的周向导波复频散特性
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作者 张小明 李智 +1 位作者 禹建功 王现辉 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期372-378,508共8页
提出了一种基于Legendre正交多项式级数计算导波复频散的解析方法,该方法可将复杂的波动方程求解问题转换为特征值为波数的特征计算问题,无须迭代便可得到完整解,避免了迭代法循环次数多、运算量大、精度不足等缺点。应用提出的方法计... 提出了一种基于Legendre正交多项式级数计算导波复频散的解析方法,该方法可将复杂的波动方程求解问题转换为特征值为波数的特征计算问题,无须迭代便可得到完整解,避免了迭代法循环次数多、运算量大、精度不足等缺点。应用提出的方法计算了正交各向异性压电圆柱曲面板中的周向导波复频散曲线,并与已有文献应用回传射线矩阵法的计算结果进行了比较,两者计算结果非常吻合,验证了本文方法的正确性和有效性。计算给出了压电圆柱曲面板的频率-复波数三维频散曲线,研究了材料的压电性、力学与电学边界条件对导波复频散特性的影响,分析了复波数衰逝波的位移和电势分布,揭示了衰逝导波的传播特性。研究结果表明:本文提出的计算方法能求解得到超越频散方程的纯实数波数、纯虚数波数和复数波数解;压电圆柱曲面板中周向类Lamb衰逝波有纯虚数波数和复数波数两种模态,复波数衰逝波模态呈阻尼正弦式衰减,随着频率的增大而转变为传播波模态;材料的压电性和边界条件对导波复频散特性都有显著影响。 展开更多
关键词 压电圆柱曲面板 正交多项式法 周向导波 复频散 位移和电势分布
基于模态分析的厚壁管道周向导波检测的研究 预览
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作者 王立 龙盛蓉 +2 位作者 韩志伟 陈果 卢超 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2019年第4期134-138,共5页
厚壁管道中结构的不连续会改变周向导波的传播特性,从而影响对检测信号的判断,因而研究厚壁管道中周向导波传播特性以及缺陷对周向导波传播的影响是实现厚壁管道系统检测的基础。从厚壁管道的频散曲线出发,分析了厚壁管道周向导波频散... 厚壁管道中结构的不连续会改变周向导波的传播特性,从而影响对检测信号的判断,因而研究厚壁管道中周向导波传播特性以及缺陷对周向导波传播的影响是实现厚壁管道系统检测的基础。从厚壁管道的频散曲线出发,分析了厚壁管道周向导波频散曲线的不同特征,同时研究了入射角对厚壁管道检测性能的影响。在优化选取最优入射角度的情况下,利用小波分析结合数据拟合的方法研究了该角度下导波在厚壁管道中的模态转换特征,计算出周向导波在厚壁管道不同距离处的实际传播速度,区分出了导波的模态,并以此为基础在厚壁管中引入切槽缺陷,采用实验方法研究了缺陷大小对导波幅值、模态转换的影响规律。该研究为厚壁管道周向导波检测提供了参考。 展开更多
关键词 厚壁管道 周向导波 传播特性 模态分析 表面缺陷检测
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管道电磁超声导波技术及其应用研究进展 被引量:3
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作者 黄松岭 王哲 +1 位作者 王珅 赵伟 《仪器仪表学报》 CSCD 北大核心 2018年第3期1-12,共12页
超声导波理论研究的不断深入、导波固有的可用于长距离大范围高效检测的性能优势,以及电磁超声技术实现上具有的非接触特点等,共同促进了电磁超声导波技术的研究、发展和应用。梳理管道电磁超声导波技术近些年来在周向导波、轴向导波和... 超声导波理论研究的不断深入、导波固有的可用于长距离大范围高效检测的性能优势,以及电磁超声技术实现上具有的非接触特点等,共同促进了电磁超声导波技术的研究、发展和应用。梳理管道电磁超声导波技术近些年来在周向导波、轴向导波和螺旋导波方面的理论研究进展及技术应用情况,具体对比了板状和管状结构导波,归纳了不同模态导波换能器的特点,分析了导波与管道缺陷的相互作用,介绍了上述导波在管道缺陷定位、尺寸量化和成像中的应用,即回顾了管道电磁超声导波技术的研究及应用现状,并展望了其今后的研究方向和发展趋势。 展开更多
关键词 电磁超声 周向导波 轴向导波 螺旋导波 管道缺陷
圆管结构中的非线性周向导波 预览
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作者 高广健 李明亮 邓明晰 《应用声学》 CSCD 北大核心 2018年第5期680-690,共11页
采用将二阶微扰近似与模式展开分析相结合的方法,可从理论上有效求解圆管结构中的非线性周向导波问题。通过数值计算和有限元仿真发现,基频与二倍频周向导波模式的相速度匹配程度,可显著影响二倍频周向导波模式随传播周向角的积累增长... 采用将二阶微扰近似与模式展开分析相结合的方法,可从理论上有效求解圆管结构中的非线性周向导波问题。通过数值计算和有限元仿真发现,基频与二倍频周向导波模式的相速度匹配程度,可显著影响二倍频周向导波模式随传播周向角的积累增长程度。针对基频与二倍频周向导波模式的相速度和群速度均相匹配的情形,通过实验研究发现,周向导波确可存在强烈的非线性效应,且周向导波的二次谐波发生效应可对圆管早期损伤状态做出敏感的响应。文中给出的有关结果,可为进一步开展非线性周向导波的研究工作奠定理论和实验基础。 展开更多
关键词 周向导波 二次谐波发生 模式展开分析 积累效应 损伤评价
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变径管周向导波Lamb波传播特性 被引量:1
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作者 何跃斌 陈果 +3 位作者 卢超 肖佳辰 石文泽 陈尧 《无损检测》 2017年第7期1-7,17共8页
对周向导波Lamb波在变径管中的传播特性进行了研究。通过仿真软件WAVE3000选取检测变径管所用探头的楔块角度。针对不同倾斜角度的变径管,分析了周向Lamb波的传播特性,研究了不同激励频率的周向Lamb波在变径管中的传播特性,分析了超声... 对周向导波Lamb波在变径管中的传播特性进行了研究。通过仿真软件WAVE3000选取检测变径管所用探头的楔块角度。针对不同倾斜角度的变径管,分析了周向Lamb波的传播特性,研究了不同激励频率的周向Lamb波在变径管中的传播特性,分析了超声接收信号频散、信噪比等特性,并给出了激励信号的最佳周期数,给变径管周向导波检测提供借鉴。 展开更多
关键词 变径管 周向导波 LAMB波 超声传播
厚壁管道周向超声导波缺陷检测研究 被引量:3
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作者 戴翔 罗更生 +2 位作者 张勇芳 李丁 卢超 《实验力学》 CSCD 北大核心 2016年第5期635-644,共10页
厚壁管道在特种承压设备领域中广泛使用,常规无损检测技术难以实现其快速有效地检测。本文采用数值模拟与实验相结合来研究周向导波快速检测厚壁管道的方法。首先,利用有限差分软件研究了不同角度激励下外径269mm、壁厚32mm的厚壁管道... 厚壁管道在特种承压设备领域中广泛使用,常规无损检测技术难以实现其快速有效地检测。本文采用数值模拟与实验相结合来研究周向导波快速检测厚壁管道的方法。首先,利用有限差分软件研究了不同角度激励下外径269mm、壁厚32mm的厚壁管道中周向导波的传播特性,优化了探头激励角度范围;然后分别制作了55°和45°的斜楔,并搭建了实验系统,研究了周向导波与厚壁管道壁厚方向不同位置缺陷的相互作用规律。研究结果表明,周向导波适用于厚壁管道快速检测。检测时需选择角度适中的探头。激发角度过小时,厚壁管中形成的周向导波模式较多,使得波包宽度较大,影响检测分辨率;而角度过大时,会使得盲区增大,导致靠近内壁区域缺陷漏检。本文的研究结论为厚壁管道缺陷周向导波的实际检测应用提供了指导。 展开更多
关键词 厚壁管道 周向导波 传播特性 缺陷检测
圆管结构中周向导波非线性效应的模式展开分析 预览 被引量:3
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作者 高广健 邓明晰 李明亮 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第18期357-365,共9页
在二阶微扰近似条件下,采用导波模式展开分析方法研究了圆管结构中周向导波的非线性效应.伴随基频周向导波传播所发生的二次谐波,可视为由一系列二倍频周向导波模式叠加而成.从动量定理出发,结合柱坐标系下非线性应力张量及其散度的数... 在二阶微扰近似条件下,采用导波模式展开分析方法研究了圆管结构中周向导波的非线性效应.伴随基频周向导波传播所发生的二次谐波,可视为由一系列二倍频周向导波模式叠加而成.从动量定理出发,结合柱坐标系下非线性应力张量及其散度的数学表达式,针对圆管中某一基频周向导波模式,推导出相应的二倍频应力张量及二倍频彻体驱动力的数学表达式,建立了确定二倍频周向导波模式展开系数的控制方程,得到了伴随基频周向导波传播所发生的二次谐波声场的形式解.理论分析和数值计算表明,当构成二次谐波声场的某一二倍频周向导波模式与基频周向导波的相速度匹配时,该二倍频周向导波模式的位移振幅表现出随传播周向角积累增长的性质;当两者的相速度失配时,二倍频周向导波的振幅随传播周向角表现出"拍"效应. 展开更多
关键词 周向导波 非线性效应 二次谐波发生 模式展开分析
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锅炉受热面小径管周向缺陷磁致伸缩导波检测试验研究 预览 被引量:3
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作者 马延会 苏德瑞 +4 位作者 刘建屏 尹建锋 季昌国 焦敬品 胡跃刚 《华北电力技术》 CAS 2014年第9期39-43,共5页
针对受热面小径管周向缺陷检测问题,本文设计了纵向磁致伸缩导波传感器,并将其应用于受热面小径管的无损检测.通过分析小径管中纵向导波模态传播特性,选取了130 kHz和250 kHz L(0,2)模态对小径管进行检测.通过比较两个不同尺寸永磁铁... 针对受热面小径管周向缺陷检测问题,本文设计了纵向磁致伸缩导波传感器,并将其应用于受热面小径管的无损检测.通过分析小径管中纵向导波模态传播特性,选取了130 kHz和250 kHz L(0,2)模态对小径管进行检测.通过比较两个不同尺寸永磁铁构成的偏置磁路对传感器性能的影响,优化选择了尺寸为20×20×10 mm的磁铁.在此基础上,在受热面小径管中进行了纵向导波无损检测试验研究.结果显示,L(0,2)模态可以有效检测小径管内外壁周向缺陷,用中心频率为130 kHz和250 kHz传感器对0.5 ~2 mm深度周向缺陷检测时发现,缺陷波包幅值随缺陷深度的增加而增加,为实际检测小径管提供依据. 展开更多
关键词 受热面小径管 周向缺陷 超声导波 无损检测
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薄壁管道内部径向裂纹的检测 预览 被引量:6
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作者 励争 夏书满 王君 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2004年第6期 642-646,共5页
根据含内部径向裂纹圆环中周向导波的信息,采用Gabor连续小波变换进行分析,提取出任一点动态应变中某一频率分量上的信息.通过对回波信号的深入研究,可以由该测点的小波分析结果定量地检测出圆环内部径向裂纹的位置,并可以进一步判断损... 根据含内部径向裂纹圆环中周向导波的信息,采用Gabor连续小波变换进行分析,提取出任一点动态应变中某一频率分量上的信息.通过对回波信号的深入研究,可以由该测点的小波分析结果定量地检测出圆环内部径向裂纹的位置,并可以进一步判断损伤程度.文中提出的方法便于实际应用,有利于推广到工程实际薄壁管道构件内部损伤的检测. 展开更多
关键词 连续小波变换 GABOR小波 损伤探测 周向导波
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复合圆管界面特性对周向超声导波二次谐波发生效应的影响分析 预览 被引量:2
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作者 李明亮 邓明晰 高广健 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第19期158-167,共10页
研究了复合圆管的管间界面特性对周向超声导波二次谐波发生效应所产生的影响.在二阶微扰近似条件下,将周向超声导波传播过程中的非线性效应视为其线性波动响应的一个二阶微扰.采用界面弹簧模型对复合圆管的管间界面特性进行描述.根据导... 研究了复合圆管的管间界面特性对周向超声导波二次谐波发生效应所产生的影响.在二阶微扰近似条件下,将周向超声导波传播过程中的非线性效应视为其线性波动响应的一个二阶微扰.采用界面弹簧模型对复合圆管的管间界面特性进行描述.根据导波的模式展开分析方法,伴随基频周向超声导波传播所发生的二次谐波可视为由一系列二倍频周向导波模式叠加而成.管间界面特性的变化可从多个方面对二倍频周向导波模式的展开系数及声场产生影响,尤其是界面特性的变化所引起的周向超声导波相速度的改变,将显著地影响到二次谐波随传播周向角的积累增长程度.理论及数值分析结果表明,周向超声导波的二次谐波发生效应随管间界面特性的改变而发生非常敏感的变化,可将其用于准确定征复合圆管的管间界面性质. 展开更多
关键词 管间界面特性 周向超声导波 二次谐波发生 模式展开分析
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包裹防腐层的油气管道中的剪切周向导波 被引量:1
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作者 王福宾 周成文 +2 位作者 曹永利 李长阁 宋章喜 《油气储运》 CAS 北大核心 2015年第7期771-774,共4页
为了研究包裹防腐层的油气管道中的剪切周向导波传播规律,建立了包裹防腐层的油气管道模型。利用连续介质力学和声学等相关知识,得到了包裹防腐层的油气管道中的剪切周向导波理论。依据理论结果编制了相应的计算机程序,并对包裹防腐层... 为了研究包裹防腐层的油气管道中的剪切周向导波传播规律,建立了包裹防腐层的油气管道模型。利用连续介质力学和声学等相关知识,得到了包裹防腐层的油气管道中的剪切周向导波理论。依据理论结果编制了相应的计算机程序,并对包裹防腐层的油气管道中的剪切周向导波进行了数值模拟和深入分析。结果表明:包裹防腐层的油气管道中的剪切周向导波的模式1不存在截至频率,高阶模式均存在截至频率,4种模式的能量均随频率的增大而越来越集中于防腐层。因此,针对实际的管道参数选择合适的导波模式和频段对于开展管道无损检测作业具有重要意义。 展开更多
关键词 油气管道 导波模式 剪切周向导波 无损检测
厚壁管道缺陷超声周向导波检测实验研究 预览
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作者 张在东 彭国平 韩志伟 《南昌航空大学学报:自然科学版》 2015年第3期70-75,97共7页
厚壁管道在石化、核电领域有着非常广泛的应用,厚壁管道损伤的快速检测评价技术倍受国内外学者的重视。以外径269 mm、壁厚32 mm厚壁管道为研究对象,利用Disperse软件数值计算了其周向Lamb波的频散曲线。为了全壁厚范围检测缺陷,制作了... 厚壁管道在石化、核电领域有着非常广泛的应用,厚壁管道损伤的快速检测评价技术倍受国内外学者的重视。以外径269 mm、壁厚32 mm厚壁管道为研究对象,利用Disperse软件数值计算了其周向Lamb波的频散曲线。为了全壁厚范围检测缺陷,制作了相应的包含外壁、中部和内壁3个缺陷的厚壁管道试块。实验设计采用角束导波探头检测壁厚方向上不同位置的缺陷,根据频散曲线选取0.5 MHz的激励频率,进行了不同楔块入射角度下周向导波检测厚壁管道缺陷的实验研究。实验结果表明:楔块入射角度为55°时,外壁和中部缺陷都能检测出,其中对外壁缺陷的检测灵敏度最高,而对内壁缺陷难以检测;采用45°和37°时可以检测出外壁、中部和内壁3个不同位置缺陷,其中37°时检测内壁缺陷效果最好。 展开更多
关键词 周向导波 厚壁管道 角束导波探头 缺陷检测
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管道周向水平切变导波特性分析 预览 被引量:1
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作者 王坤 黄松岭 赵伟 《中国机械工程》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期146-149,共4页
为指导基于超声导波的管道无损检测,计算并分析水平切变(shear horizontal,SH)导波在具有自由内表面、外表面的弹性各向同性管道周向波导中传播的频散和波结构特性,将这些特性与平板SH导波的对应特性进行对比分析。在周向SH导波的... 为指导基于超声导波的管道无损检测,计算并分析水平切变(shear horizontal,SH)导波在具有自由内表面、外表面的弹性各向同性管道周向波导中传播的频散和波结构特性,将这些特性与平板SH导波的对应特性进行对比分析。在周向SH导波的频散特性推导中引入了传播方向弧长的修正算法。研究结果表明,表征管道周向弯曲程度的内半径、外半径之比越大,则管道周向SH导波的频散和波结构特性越接近于平板SH导波的情况,并且较低频率下的平板SH导波的SH0模式和管道周向SH导波的CSH0模式较适合缺陷的检测。 展开更多
关键词 管道周向SH导波 频散曲线 波结构 导波工作点选择
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