基于叠前逆时偏移方法的圆管损伤识别

摘要

在现代工业中管道结构发挥着不可替代的作用，管结构的损伤与破坏会导致严重的工程事故及重大经济损失，因此对管道结构进行健康监测与损伤识别十分必要。在诸多无损检测方法中，基于超声导波的无损检测方法由于其快捷、造价低且适应大范围检测等优点而受到广泛关注。
　　本文针对金属圆管中的裂缝损伤，采用基于导波理论和叠前逆时偏移的方法对其进行损伤成像。本文中首先给出了各向同性空心圆管中导波的频散特征方程，对三种沿轴向传播的导波模态的基本传播特性进行了分析，并根据简正模态展开法探讨了在局部非轴对称荷载激励下导波的幅值大小及位移场分布；其次，介绍了叠前逆时偏移方法的基本原理，对扭转波在各向同性金属管中的波动进行了建模。最后，试验研究了d31型和d36型两种压电晶片环形阵列对圆管上裂缝损伤的检测，应用数值模拟技术实现了波场的逆时偏移过程，然后采用激励-时间成像条件提取了损伤的成像结果，将成像结果与损伤的实际状态进行了对比，并分别分析了纵向模态和扭转模态对裂缝损伤的检测能力。研究表明，采用叠前逆时偏移的方法，根据圆管外表面上环形分布的传感系统所采集到的反射信号，能够成功的对圆管上的缺陷进行成像，试验验证了该方法对圆管上的裂缝进行成像的有效性和可应用性。

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第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 用于管结构检测的超声导波方法

1.3 本文开展的工作

第2章 管中导波的位移分布

2.1 引言

2.2 空心圆管中的导波

2.3 空心圆柱体中的频率方程

2.4 导波模态分析

2.5 频散曲线

2.6 简正模态展开法

2.7 本章小结

第3章 管中的逆时偏移方法

3.1 引言

3.2 偏移的目的

3.3 偏移的过程

3.4 圆管中的偏移方法

3.5 压电片输出电压与位移的关系

3.6 本章小结

第4章 管中的逆时偏移试验成像

4.1 引言

4.2 基于d31型压电晶片阵列的试验研究

4.3 基于d36型压电晶片阵列的试验研究

4.4 本章小结

结论

参考文献

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