周向Lamb波在管道中的傳播特性研究.pdf

1、波在金屬管道、管路中的傳播特性一直是超聲波檢測領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題，隨著航天事業(yè)的發(fā)展，航天器上的管道結(jié)構(gòu)也存在著各種各樣的缺陷和損傷，影響航天器的健康情況。工程上通常采用超聲波進(jìn)行逐點(diǎn)檢測，這種檢測方法在進(jìn)行長距離、大范圍檢測時(shí)工作量大。于是，導(dǎo)波技術(shù)就逐漸發(fā)展起來，隨著對平板和空心圓柱結(jié)構(gòu)中導(dǎo)波的研究日益深入，液載管道系統(tǒng)中超聲導(dǎo)波獨(dú)特的傳播特性逐漸受到了人們的關(guān)注。導(dǎo)波在管道系統(tǒng)中檢測方向有周向和軸向兩種，在本文中主要分析周向Lamb波

2、的傳播特性。本文基于導(dǎo)波理論，首先對空心圓柱及其水載模型進(jìn)行理論推導(dǎo)，并通過數(shù)值模擬分析導(dǎo)波的頻散特性并且與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，對在液載金屬管道系統(tǒng)中的周向Lamb波進(jìn)行分析。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過對自由邊界的空心管道、實(shí)心圓柱和液載管道的邊界進(jìn)行力學(xué)分析，確定自由邊界條件。根據(jù)波動方程理論分析這些結(jié)構(gòu)的邊界值問題，得到其頻散方程。⑵基于FORTRAN語言編寫程序計(jì)算金屬管道中的頻散曲線，不失一般性對純鋁管中頻散方程進(jìn)行數(shù)值求解

3、，得到周向Lamb波的相速度及群速度頻散曲線，分析其不同模態(tài)的特征。⑶研究不同管徑、壁厚以及波速對頻散曲線的影響，分析液載系統(tǒng)中影響超聲導(dǎo)波傳播規(guī)律的各參數(shù)，并對比空管道和液載管道中頻散特性。⑷通過對圓周超聲導(dǎo)波檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，合理的選取實(shí)驗(yàn)設(shè)備，對液載管道系統(tǒng)模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，為開發(fā)實(shí)際的檢測系統(tǒng)提供理論基礎(chǔ)。⑸利用模擬聲發(fā)射源的對比試驗(yàn)，找到確定到達(dá)時(shí)刻的標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算不同激勵頻率下周向Lamb波的波速，并與理論值對比。⑹分析液載管道中