金屬管中超聲導(dǎo)波的模態(tài)分析理論及檢測(cè)方法的研究_圖文

1、 上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文管道環(huán)狀截面上的金屬缺損面積的百分比表示,目前的檢測(cè)水平在3%左右.類似的產(chǎn)品還有英國PI公司的Teletest等。除此之外.英國PT公司利用安放在管道內(nèi)部的周期陣列永磁式(PPM電磁聲傳感器(EMAT來激勵(lì)和接收沿管道圓周方向傳播的SH導(dǎo)波也可實(shí)現(xiàn)管道檢測(cè)。 圖1.4國外已出現(xiàn)的用于彈性管檢測(cè)的超聲導(dǎo)波探頭(a英國lmpedal College(b英國PI公司Fig1.4Guided wave transducers for pipes test appeared in the world(aImperial College(bBritish PI compy (2

2、在路軌檢測(cè)中的應(yīng)用【13-t?多年以來國內(nèi)外在鐵路路軌、車輪在役檢測(cè)中主要使用的是基于兆赫頻率下的超聲橫、縱波撿測(cè)技術(shù),對(duì)其地位最太的挑戰(zhàn)來源于對(duì)橫向裂紋的檢測(cè)和鑄焊結(jié)構(gòu)的整體檢測(cè),而超聲導(dǎo)波技術(shù)正是解決這些問題極具吸引力的方法,由于在鐵路路軌中超聲導(dǎo)波是沿軸向傳播的,因此對(duì)橫向裂紋是非常敏感的,同時(shí)由于使用較低的頻率,受晶粒散射導(dǎo)致的衰減也較小,因此對(duì)鑄焊結(jié)構(gòu)材料可非常容易地進(jìn)行穿透,達(dá)到整體全面檢測(cè)的目標(biāo)。 圖1.5路軌檢測(cè)裝置Fi91.5Prototype ralltestinginstntmenL雖然路軌也是一種波導(dǎo)結(jié)構(gòu),但由于其橫截面結(jié)構(gòu)相比平板和管道來說要復(fù)雜的多,因此 第2章彈性

3、固體管中超聲導(dǎo)波的傳播理論與特性研究假設(shè)為連續(xù)的:如果相鄰層面的一層(或兩層是液體,那么只有這些矢量的法向分量是連續(xù)的同時(shí)剪應(yīng)力分量為零。圖2.3多層結(jié)構(gòu)計(jì)算模型,以置于真空中的三層板為例Fi92.3Labelingsystemformulti|ayeredstroctufe,exnp|e,usingthe-layerplate誦m semi-lnSnitchalf-spaces 對(duì)每一各向同性固體層,層內(nèi)傳播有四個(gè)“子波”,分別為2個(gè)下行波(L+、s+和2個(gè)上行波(L.、s.。層內(nèi)的Lamb波傳播可看作是這四個(gè)“子波”的疊加,Lamb波沿平行于xl的方向傳播,x3為板的法向。對(duì)每一層分別引入

4、一個(gè)局部的坐標(biāo)系統(tǒng),其原點(diǎn)分別位于該層的上表面(圖2.3所示。由前面分析,對(duì)多層介質(zhì)來說感興趣的是相鄰層面在界面上的連續(xù)分量,即兩個(gè)位移分量“。和“,兩個(gè)應(yīng)力分量口:和仃12t用擴(kuò)展矩陣表示的位移和應(yīng)力的形式解為t“l(fā) 屹%盯12klga/&c謬,一o/昂114L+l _I i%pBg。ipB/傀g,一2ipk籀I Cag一麓局k卜I一口之f砘巳/gp8冬。ll2ipk,f12C=g,-2ipkIfl2CJg,。ipBgp ipB/gp J【4J其中h為波數(shù)在方向的分量,4L和4。為縱、橫波的幅度,Ca=(緲2屈2一I÷啦,Ca:/一砰啦,B=c02-2礦砰以及&:e(礦肛一17”,都:e一。礦h。而口、盧為該層中的縱波和橫波速度,即口=c(L和盧=c(酌。上式中的矩陣給出了任意層面中質(zhì)點(diǎn)位移、應(yīng)力與聲波幅度之間的關(guān)系。由于各個(gè)層面之間并非獨(dú)立的,從而可以