45＃钢管缺陷的超声导波无损检测及仿真探究

目录

声明

1 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 超声导波基础概念

1.2.1 超声波与超声检测

1.2.2 导波与体波

1.2.3 超声导波

1.2.4 45#钢管中的超声导波

1.2.5群速度与相速度

1.2.6 多模态和频散特性

1.2.7 缺陷回波信号的反射理论

1.3 国内外研究现状

1.3.1 国外研究现状

1.3.2 国内研究现状

1.4 主要研究内容

2 仿真及实验系统

2.1 有限元及ANSYS概述

2.2 管道模型的建立及参数设置

2.2.1 单元类型的选择

2.2.2 含缺陷管道模型的建立

2.2.3 网格划分

2.2.4 求解及约束设定

2.2.5 施加载荷

2.2.6 设定时间参数

2.2.7 仿真参数

2.3 实验系统的搭建

2.3.1 实验系统

2.3.2 实验装置

2.3.3 压电陶瓷换能器

2.3.4 导波检测原理

3 仿真及实验系统参数优化

3.1 特征评估指标

3.2 时间子步参数优化

3.2.1 位置误差系数分析

3.2.2 反射系数分析

3.2.3 相关系数分析

3.2.4 时间子步最优值分析

3.3 仿真模型的测试

3.4 换能器的布置方式

3.4.1 压电陶瓷芯片的数量

3.4.2 压电陶瓷芯片的分布方式

3.5 导波激励频率及模态的选择

3.5.1 模态的选择

3.5.2 激励频率的选择

3.6 实验平台测试

3.6.1 一发一收式实验平台测试

3.6.2自发自收实验平台测试

3.7 本章小结

4 管道缺陷检测的定位研究

4.1 导波的衰减特性

4.1.1 实验设计

4.1.2 导波频率对衰减的影响

4.1.3 传播距离对衰减特性的影响

4.1.4 导波模态对衰减的影响

4.2 缺陷位置对定位精度的影响

4.2.1 实验设计

4.2.2缺陷位置对定位精度的影响

4.3 缺陷深度对定位精度的影响

4.3.1 实验设计

4.3.2 缺陷深度对定位精度的影响

4.4 缺陷类型对定位精度的影响

4.4.1 实验设计

4.4.2缺陷类型对定位精度的影响

4.5 本章小结

5 管道缺陷与多模态超声导波交互过程的研究

5.1 不同模态与缺陷轴向长度关系的分析

5.1.1 位置误差系数分析

5.1.2 反射系数分析

5.1.3 平均能量系数分析

5.2 不同模态与缺陷周向角度关系的分析

5.2.1 位置误差系数分析

5.2.2 反射系数分析

5.2.3 平均能量系数分析

5.3 不同模态与缺陷径向深度关系的分析

5.3.1 位置误差及分析

5.3.2 反射系数

5.3.3 平均能量系数

5.4 相关实验验证

5.4.1 不同模态与缺陷轴向长度关系的验证

5.4.2 不同深度尺寸的实验验证

5.5 本章小结

6 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文