發(fā)布時(shí)間：2021-02-15 11:11

　　基于超聲導(dǎo)波的壓力容器健康監(jiān)測(cè)研究的第三部分,主要考察所研究的健康監(jiān)測(cè)技術(shù)在纖維纏繞壓力容器損傷定位中的應(yīng)用。開展纖維纏繞壓力容器的疲勞和打壓爆破試驗(yàn),設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以實(shí)時(shí)獲取不同工況中纖維纏繞壓力容器損傷定位結(jié)果。在打壓和疲勞試驗(yàn)過(guò)程中,采集壓力容器在不同狀態(tài)中的導(dǎo)波信號(hào),并分別測(cè)量金屬內(nèi)膽和復(fù)合材料層的應(yīng)變變化,建立導(dǎo)波幅值與壓力容器疲勞狀態(tài)和受壓狀態(tài)之間的關(guān)聯(lián)。開展纖維纏繞壓力容器在打壓爆破過(guò)程中的損傷定位,研究疲勞對(duì)損傷定位精度的影響規(guī)律。結(jié)果表明,在疲勞試驗(yàn)中,應(yīng)變片能夠連續(xù)記錄并反映壓力容器的應(yīng)變狀態(tài),但疲勞周期隨殘余應(yīng)變的變化趨勢(shì)不明顯,而導(dǎo)波幅值隨疲勞周次的增加而線性下降;對(duì)經(jīng)過(guò)5 700周疲勞和未經(jīng)過(guò)疲勞的纖維纏繞壓力容器,導(dǎo)波幅值隨著其內(nèi)部壓力的增加而線性下降,而應(yīng)變值隨著壓力的增加線性增加,二者的對(duì)應(yīng)關(guān)系可用于判定纖維纏繞壓力容器的受壓狀態(tài);利用所研發(fā)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程獲取纖維纏繞壓力容器損傷位置信息,5700周的疲勞在很大程度上影響定位精度,而未經(jīng)疲勞試驗(yàn)的壓力容器的損傷定位誤差較小。 

【文章來(lái)源】：機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2020,56(10)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

經(jīng)5 700周疲勞的纖維纏繞壓力容器在打壓0～30MPa時(shí)S0和A0導(dǎo)波幅值、應(yīng)變隨壓力的變化圖

采用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及遠(yuǎn)程用戶端監(jiān)測(cè)纖維纏繞壓力容器狀態(tài)并遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)傳輸定位結(jié)果。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)除包含本研究第一部分所述的硬件和本文用到的改進(jìn)橢圓定位算法外，還包含相應(yīng)的輔助軟件。輔助軟件主要由信號(hào)流程控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)程在線通訊系統(tǒng)組成。圖2a給出了基于LabVIEW編制的導(dǎo)波信號(hào)流程控制面板，該面板的主要功能是控制導(dǎo)波信號(hào)按照定位算法需求全自動(dòng)的激發(fā)和保存。面板上半部分為矩陣開關(guān)控制參數(shù)選項(xiàng)卡，包括傳感器配置數(shù)量、傳感器對(duì)的連通時(shí)間及信號(hào)采集模式。面板下半部分為導(dǎo)波信號(hào)采集與保存參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)卡，包括示波器地址確定、文件類型選擇、波形長(zhǎng)度區(qū)間設(shè)置等。根據(jù)定位算法的需求，設(shè)置了全冒泡法和半冒泡法兩種傳感器陣列掃查模式。全冒泡法是指壓電片采集信號(hào)時(shí)，所有的壓電片既作為激發(fā)器又作為接收器，按照一定順序采集一次；半冒泡法指采集信號(hào)時(shí)，前一片壓電片作為激發(fā)器激發(fā)信號(hào)，后面的壓電片接收信號(hào)，而后前一片壓電片不再作為激發(fā)器或者接收器使用。具體描述如下：假設(shè)傳感器陣列包含N片PZT傳感器，全冒泡法掃查模式中第i(i=1～N-1)片PZT分別與其余PZT連通，因此一次全掃查共得N(N-1)組導(dǎo)波信號(hào)；半冒泡法掃查模式中第i(i=1～N-1)片PZT分別與其后的PZT連通，每次掃查共得N(N-1)/2組導(dǎo)波信號(hào)。本文采用全冒泡法采集導(dǎo)波數(shù)據(jù)以滿足改進(jìn)橢圓定位算法的需求。分別利用LabVIEW和E4A語(yǔ)言編寫了計(jì)算機(jī)和移動(dòng)的遠(yuǎn)程用戶端，以實(shí)時(shí)傳輸纖維纏繞壓力容器在線監(jiān)測(cè)結(jié)果，遠(yuǎn)程用戶端界面如圖2b和2c所示。在線監(jiān)測(cè)過(guò)程中，損傷定位結(jié)果通過(guò)計(jì)算機(jī)端軟件即時(shí)傳送到云端服務(wù)器中，再以服務(wù)器為中轉(zhuǎn)站，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程在線通信系統(tǒng)。2 結(jié)果與討論

圖4給出了纖維纏繞壓力容器在第5 100～5 700周打壓疲勞過(guò)程中金屬內(nèi)膽和復(fù)合材料層上的應(yīng)變變化圖。從圖中可以看出，金屬內(nèi)膽上最小和最大周向應(yīng)變的分別為20和240，而金屬內(nèi)膽上軸向應(yīng)變?cè)?20～993之間波動(dòng)。復(fù)合材料層的周向和軸向應(yīng)變分別在-505～-115及74～1 165之間波動(dòng)。圖3 纖維纏繞壓力容器在第2 100～2 400周打壓疲勞過(guò)程中不同位置的應(yīng)變-疲勞時(shí)間關(guān)系圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]壓力容器氫損傷的監(jiān)測(cè)與檢測(cè)方法[J]. 李麗菲,沈功田,王芳,李曉葦.  壓力容器. 2006(12)
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本文編號(hào)：3034739