本文關(guān)鍵詞：超聲導波在彎曲圓桿中的傳播特性及裂紋檢測應(yīng)用

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【摘要】：與傳統(tǒng)的超聲檢測方法相比,導波以一處激發(fā)、長距離傳播,具有檢測范圍大的突出特點為超聲檢測人員所關(guān)注。目前,國內(nèi)外有關(guān)直圓管和圓桿的導波檢測研究較多,實際工程中常遇到彎曲的圓桿或圓管。了解此類圓桿中的導波傳播特性對于導波在缺陷上的散射對檢測此類材料和工件具有重要的指導意義。本文在彈性波理論指導下采用有限元數(shù)值模擬和實驗測試相結(jié)合的方法,開展彎曲圓桿中導波的傳播特性及裂紋檢測應(yīng)用研究。首先,應(yīng)用有限元軟件軟件ABAQUS建立了彎曲圓桿的數(shù)值模型,基于圓桿導波頻散曲線和波結(jié)構(gòu)特點激發(fā)出L(0,1)模態(tài)導波。通過回波時域波形和波場快照可以看出,L(0,1)模態(tài)導波經(jīng)過彎頭時發(fā)生模態(tài)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生了F(1,1)模態(tài)導波。其次,基于ABAQUS軟件建立的彎曲圓桿三維有限元模型,研究相同折彎角度時,不同折彎半徑下以及相同折彎半徑時,不同折彎角度下的導波的傳播特性。在以上基礎(chǔ)上,針對彎曲圓桿中的缺陷的導波檢測進行數(shù)值仿真模擬,從周向缺陷、深度缺陷、軸向缺陷以及刻槽狀缺陷四個方面進行頻散特性及傳播特性的研究,獲得了缺陷相應(yīng)尺寸與相對幅度的關(guān)系曲線,為缺陷的定量定位提供了基礎(chǔ)。最后,開展了30°、60°、90°彎曲圓桿的超聲導波檢測實驗研究,采用中心頻率為100k Hz的縱向模態(tài)L(0,1)導波作為檢測信號。隨著彎曲圓桿折彎角度的增大,彎頭回波也增大,且隨著彎曲圓桿人工深度缺陷的增大,反射回波也增大。數(shù)值模擬與實驗檢測的結(jié)果相符,這對定量評價深度缺陷提供了方法及依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：彎曲圓桿 超聲導波 有限元仿真 縱向模態(tài)
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG115.285
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-13
• 1.1 選題的依據(jù)、目的和意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 超聲導波無損檢測實驗研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 超聲導波檢測的數(shù)值仿真模擬研究現(xiàn)狀11
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容11-13
• 第二章 超聲導波理論基礎(chǔ)13-22
• 2.1 超聲導波發(fā)展歷史13
• 2.2 超聲導波的基本概念13-14
• 2.3 群速度和相速度14-15
• 2.4 超聲導波在自由圓桿中的傳播特性15-17
• 2.5 超聲導波的頻散、波結(jié)構(gòu)及多模態(tài)17-21
• 2.6 本章小結(jié)21-22
• 第三章 超聲導波數(shù)值仿真模擬方法22-37
• 3.1 引言22-23
• 3.2 動力學中的有限元理論及ABAQUS簡介23-26
• 3.2.1 動力學中的有限元理論23-24
• 3.2.2 有限元思想及算法24-25
• 3.2.3 ABAQUS軟件簡介25-26
• 3.3 有限元模型的建立26-31
• 3.4 導波的激勵方法31-34
• 3.4.1 縱向軸對稱模態(tài)的激勵接收31-34
• 3.5 模型的加載方式和邊界條件34-35
• 3.6 本章小結(jié)35-37
• 第四章 彎曲圓桿導波檢測數(shù)值模擬37-55
• 4.1 彎曲圓桿L(0,1)模態(tài)導波傳播的數(shù)值模擬37-40
• 4.2 相同折彎角度時，不同折彎半徑下導波的傳播40-42
• 4.3 相同的折彎半徑時，，不同折彎角度下對導波的傳播42-44
• 4.4 L(0,1)模態(tài)導波檢測彎曲圓桿缺陷的模擬44-54
• 4.4.1 周向腐蝕型缺陷對超聲導波傳播特性的影響46-47
• 4.4.2 深度腐蝕型缺陷對超聲導波傳播特性的影響47-49
• 4.4.3 軸向腐蝕型缺陷對超聲導波傳播特性的影響49-51
• 4.4.4 刻槽狀缺陷對超聲導波傳播特性的影響51-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 第五章 彎曲圓桿缺陷的導波檢測實驗55-64
• 5.1 概述55
• 5.2 實驗系統(tǒng)55-57
• 5.3 縱向模態(tài)導波實驗檢測和數(shù)值模擬對比57-63
• 5.3.1 刻槽狀缺陷彎曲圓桿數(shù)值模擬58-60
• 5.3.2 刻槽狀缺陷彎曲圓桿實驗研究60-63
• 5.4 本章小結(jié)63-64
• 第六章 總結(jié)和展望64-67
• 6.1 論文總結(jié)64-65
• 6.2 研究展望65-67
• 參考文獻67-70
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文和參加科研情況70-71
• 致謝71-72

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 何存富,吳斌,范晉偉;超聲柱面導波技術(shù)及其應(yīng)用研究進展[J];力學進展;2001年02期

2 岳向紅,劉明貴,李祺;錨桿檢測技術(shù)研究進展[J];土工基礎(chǔ);2005年03期

本文編號：637957