管型结构的宽频导波检测方法+建模程序(2)
4.2 时间反转理论概述 17
4.3时间反转的基本过程 18
4.4 时间反转场的聚焦效应 19
4.5 时间反转应用综述 19
第 5 章 管型模型的建立及仿真 20
5.1 宽频激励信号 20
5.2 利用ANSYS软件建模 22
5.3 信号分析 26
第 6 章 结论 27
附 录 1 ANSYS建模程序 31
附 录 2 时反加载数据 34
第1章 绪论
1.1 本论文的背景和意义
运输管道在石油、化工、天然气和城市建设等行业中，起着重要的作用。运输管道作为五大运输工具之一，在运输液体、气体、浆液等方面具有特殊的优势。当今世界上运输管道主要干线长度已经达到230多万公里，1994年末我国油气管道干线长度已经达到17387公里。另外，以城市的供水系统为代表的管道网络更是极为庞大的，然而随着时间的推移，众多的管道由于服役期延长，管道腐蚀、老化等因素的影响，管道事故频繁发生(管道在长期的使用中，受到冲刷和腐蚀会导致管壁减薄或缺损，常常发生泄露事故，不仅造成经济损失，而且会污染环境，影响生态平衡)。据统计，世界上各大中城市自来水供给网络的泄露损失率在20％左右[1]。近年来有许多管道相继发生事故，更引起世人的极大关注。
经过几十年的服役期，由于恶劣环境的腐蚀、疲劳、人为损坏、管道自身缺陷等因素的影响，管道输送系统进入事故多发期，如何做好管道的检测文修工作具有重要的现实意义。在美国，锅炉管道损伤是热力发电设备可用率低的首要原因，近十年来，已发现五万多台锅炉管道损伤，相当于可用率减少6％；另一方面，自来水管网泄漏的检测和文修是城市给水工程的重要环节，而地下管网泄漏现象非常普遍，据国际给水协会(刑SA)1997年的调查报告表明，管网泄漏量占给水总量的20％～30％，一些陈旧的给水系统的泄漏量达50％之多。在国内，仅电力方面，83％以上的电力由火力发电厂提供，在火力发电厂基建安装时，成千上万的管道焊接接头需要检测，为保证锅炉的安全运行，要求100％探伤，加之油、气输送管道等基础设施的检测，可见检测工作量之大。发达国家对输油、气、给水管道等基础工业设施的检测和文护十分重视。自上世纪60年代开始，美国和英国在政府的支持下，大学与科研机构联合，投入数十亿美元开展管道检测技术的研究。
目前的管道检测方法主要是漏磁法、超声法、涡流法、射线法、磁粉检测法等。常规的超声检测技术，采用的均为逐点检测的方法，即只能对传感器对应的部位进行检测，对难以接近的管道系统，如有套管的管道或埋地的管道，则难以检测，且无法实现数万公里的长距离检测。近年来，美、英等国投入巨资，在已有声学理论的基础上，将导波理论应用到工程实际中，对超声导波检测技术进行研究并开发出基于超声导波的检测设备，发展了管道检测技术。与传统的超声检测相比，超声导波技术有两个主要特点：1)由于导波可以沿管壁传播较远的距离而自身能量的衰减很小，因此可以一次性检测较长距离(根据管道本身状况的不同，最长可以达180m)；21超声导波在管壁的内外表面和中部都有质点的振动，声场遍及整个壁厚，因此可以对管壁进行100％检测。应用超声导波检测管道具有快速、可靠、经济且无须剥离包覆层的优点，因此管道的长距离快速超声导波检测研究近年来受到国内外无损检测学者的极大关注，是管道检测技术发展的新方向。