L(0,2)模态导波检测弯管缺陷的数值模拟和实验研究

摘要

针对低频超声导波纵向模态L(0,2)在弯管中传播的复杂性和对弯头典型部位缺陷检测的难度,目前尚未深入研究该模态在弯管处传播的能量分布特性和弯头拱背处典型缺陷的检测.采用数值模拟法分析L(0,2)模态在5种不同曲率半径钢制弯管中的传播特性,从波场快照研究信号能量分布变化,从时域波形研究模态转换;采用实验研究8根不同弯管弯头拱背外侧和内侧环向缺陷、过弯头后直管段缺陷的检测,对比分析L(0,2)模态的缺陷检出能力和模态转换特性.研究结果表明:L(0,2)模态经过弯管时,在弯头拱背外侧发生能量聚焦,该部位缺陷容易检出;在弯头拱背内侧发生信号衰减,导致该部位缺陷易漏检;过弯头以及弯头后直管段缺陷后均发生明显波形转换.研究结论为管道超声导波检测工程应用提供理论指导.