彎管中超聲導波的模態(tài)分析及其缺陷檢測.pdf

1、近年來，超聲導波無損檢測技術由于傳播距離遠、檢測速度快、衰減小、效率高等優(yōu)點，而且檢測時無須剝離包覆層，能進行高溫檢測，能檢測管道整個截面的信息，已逐漸成為管道無損檢測技術研究與發(fā)展的重要方向。為了指導超聲導波無損檢測技術在實際檢測中的應用，本文利用ANSYS有限元分析軟件數(shù)值模擬L(0,2)導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)超聲導波的頻散特性和模態(tài)轉換現(xiàn)象，本文選擇縱向模態(tài)L(0,2)導波作

2、為管道缺陷檢測的模態(tài)導波。
　　首先，對超聲導波的傳播特性進行分析：對直管和彎管中的L(0,2)導波傳播進行可視化模擬，通過對比發(fā)現(xiàn)導波經過管道彎曲部分時，發(fā)生了模態(tài)轉換現(xiàn)象；當彎管材料物性發(fā)生變化時，L(0,2)導波的透射系數(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，L(0,2)導波的透射系數(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比彎管裂紋缺陷反射回波信號強，說明管道彎曲部分會阻礙導波的傳播；隨著裂紋缺陷尺寸的增大，其反射回波信號也增強。當管道材料物性發(fā)生變化時，從模擬計算結果看，發(fā)現(xiàn)裂紋缺陷反射回波信號強度和端面反射回波信號強度都發(fā)生改變，有的甚至出現(xiàn)模態(tài)轉換現(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，導波波速會變小，并且發(fā)生模態(tài)轉換現(xiàn)象。
　　本文基于