彎管中超聲導(dǎo)波的模態(tài)分析及其缺陷檢測.pdf

1、近年來，超聲導(dǎo)波無損檢測技術(shù)由于傳播距離遠(yuǎn)、檢測速度快、衰減小、效率高等優(yōu)點(diǎn)，而且檢測時(shí)無須剝離包覆層，能進(jìn)行高溫檢測，能檢測管道整個(gè)截面的信息，已逐漸成為管道無損檢測技術(shù)研究與發(fā)展的重要方向。為了指導(dǎo)超聲導(dǎo)波無損檢測技術(shù)在實(shí)際檢測中的應(yīng)用，本文利用ANSYS有限元分析軟件數(shù)值模擬L(0,2)導(dǎo)波在直管和彎管中的傳播特性，以及檢測直管和彎管中的裂紋缺陷。
　　根據(jù)超聲導(dǎo)波的頻散特性和模態(tài)轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，本文選擇縱向模態(tài)L(0,2)導(dǎo)波作

2、為管道缺陷檢測的模態(tài)導(dǎo)波。
　　首先，對超聲導(dǎo)波的傳播特性進(jìn)行分析：對直管和彎管中的L(0,2)導(dǎo)波傳播進(jìn)行可視化模擬，通過對比發(fā)現(xiàn)導(dǎo)波經(jīng)過管道彎曲部分時(shí)，發(fā)生了模態(tài)轉(zhuǎn)換現(xiàn)象；當(dāng)彎管材料物性發(fā)生變化時(shí)，L(0,2)導(dǎo)波的透射系數(shù)發(fā)生變化，從其透射系數(shù)曲線可以發(fā)現(xiàn)激發(fā)頻率在（80~95）kHz時(shí)，L(0,2)導(dǎo)波的透射系數(shù)相對較高，從理論上表明更適合檢測彎管中的缺陷。
　　其次，對含不同尺寸裂紋缺陷的直管和彎管進(jìn)行模擬研究；發(fā)

3、現(xiàn)相同尺寸的直管裂紋缺陷反射回波信號(hào)比彎管裂紋缺陷反射回波信號(hào)強(qiáng)，說明管道彎曲部分會(huì)阻礙導(dǎo)波的傳播；隨著裂紋缺陷尺寸的增大，其反射回波信號(hào)也增強(qiáng)。當(dāng)管道材料物性發(fā)生變化時(shí)，從模擬計(jì)算結(jié)果看，發(fā)現(xiàn)裂紋缺陷反射回波信號(hào)強(qiáng)度和端面反射回波信號(hào)強(qiáng)度都發(fā)生改變，有的甚至出現(xiàn)模態(tài)轉(zhuǎn)換現(xiàn)象。
　　最后，模擬溫度在20℃、100℃、300℃和500℃四種情況下管道的裂紋缺陷，發(fā)現(xiàn)溫度升高，導(dǎo)波波速會(huì)變小，并且發(fā)生模態(tài)轉(zhuǎn)換現(xiàn)象。
　　本文基于