【摘 要】
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在当今社会,管道结构的应用非常广泛。如下水道排水管道,自来水厂输水管道,天然气输送管道等等。这些应用在各个领域各个角落的管道,将整个人类社会连接起来,其重要性不言而喻。这些管道若是出现损伤,又无法及时准确得检测出来,将会给社会与国民经济造成重大损失。在此背景下,对管道结构进行损伤检测具有重要意义。在目前结构健康检测技术中,超声导波无损检测技术具有检测效率高,成本低等优势,已在管道结构上实现了一定范
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在当今社会,管道结构的应用非常广泛。如下水道排水管道,自来水厂输水管道,天然气输送管道等等。这些应用在各个领域各个角落的管道,将整个人类社会连接起来,其重要性不言而喻。这些管道若是出现损伤,又无法及时准确得检测出来,将会给社会与国民经济造成重大损失。在此背景下,对管道结构进行损伤检测具有重要意义。在目前结构健康检测技术中,超声导波无损检测技术具有检测效率高,成本低等优势,已在管道结构上实现了一定范围内的损伤检测,验证了超声导波无损检测技术对管道结构损伤检测的可行性,亦证明这一方法具有广阔的应用前景。本文主要做了如下工作:（1）论述了超声导波在管道结构体中的传播的基本理论。阐述了超声导波的频散特性,并分析了管道结构中损伤检测的原理以及激励信号的选择;最后阐述了有限元分析法的原理及软件的选择。（2）分析了管道中导波传播机理及损伤作用情况。利用有限元法对管道结构中的导波传播机理进行理论建模分析,并进行了超声导波模态计算;最后进行了不同类型的缺陷在管道中的回波特性分析。（3）提出了一种管道结构中改进的相控阵监测方法。阐述了相控阵的基本原理,并介绍了实验系统。接着提出了一种基于传统相控阵的改进实验方案,通过在管道上倾斜放置传感器组来进行相控阵损伤监测。给出了具体的传感器阵列放置规则,实现了损伤信号的增强,并进行了损伤定位。（4）提出了超声导波在复杂管道结构体中的检测方法,即两点法。通过ABAQUS进行管道接头中超声导波传播的仿真分析,通过对比试验可以得出两点法对于多传感器布置的优势。最后通过定量分析的方法,选取两点法下回波信号的幅值、波包信息进行损伤区分。通过对波包面积的计算得出结论,当输出数据和健康数据的波包面积之差大于阈值时可以判定此时管道接头试件中存在损伤。
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