管型结构的宽频导波检测方法+建模程序(3)
1.3 本论文的研究方案
1、确定合适于无损检测的宽频激励信号；
阅读文献确定选用的宽频信号类型；并使用一种经典的汉宁窗调制的正弦函数作为对比激励源；对比确认运用宽频信号加载的响应经特定的运算处理后和单频调制信号响应有一定的一致性；了解最近宽频信号在无损检测邻域的研究成果；了解传统管型结构进行无损检测采用的信号处理方式等；初步确定选用的后续信号处理技术。
2、管型结构的数值模拟;
学习有限元分析软件的使用.学习掌握有限元模型的建立,网格划分的方法及注意事项等等,建立有损和无损两种管型结构模型；完成宽频信号在有限元模型上的加载；在此期间需要确定有限元建模时采用的单元类型，为保证动态分析时瞬态响应结果的精度确定网格划分的大小。
3、信号加载及获取信号分析
提取有限元仿真的结果，验证宽频信号在管型结构模型上效果；将所获得的响应结果导入matlab中做数值分析；运用时间反转法确定缺陷位置；对分析效果进行评估.
1.4 本论文的主要内容、研究目标、主要特色
验证宽频信号在管型结构的无损检测上应用的有效性利用宽频信号激励响应结合算法,确认出对所建立管型结构激励响应纯度最好,频散最低的单频信号。确认宽频信号在用于管型结构的无损检测时的信号响应模态，并利用它确定出一种对管型结构上某缺陷最为敏感的Lamb类型，例如信号的频率和周期；
主要特色,本文的研究较以往采用以经验确定的单频调制信号来完成对某种材料缺陷的监测具有突破性的意义.因为它可以在进行一次宽频信号加载试验的基础上结合一定的算法,很方便的找到对试件缺陷敏感的单频信号.有效避免了,以往依靠经验来确定加载某种单频信号进行监测存在的不确定性.
第2章 管道中超声导波的基本原理
2.1导波的概念与分类
在无限均匀各向同性弹性介质中通常存在两种基本的波型，即纵波与横波。二者分别以各自的特征速度传播而无波型耦合。当超声传播介质被局限在棒状或管状的边界内，其边界对超声波产生反复不断的反射，这样就能形成看似新的超声波类型——导波115J。
导波是由声波在介质中的不连续交界面间产生了多次往复反射，进而产生复杂的干涉和几何弥散而形成的。主要分为圆柱中的导波以及板中的SH波、SV波、兰姆波和漏兰姆波(LLW)等[5]。
目前，超声导波的激发原理主要有压电效应、磁致伸缩效应和电磁声(EMAT)效应三种。按照导波激励的产生方式不同，导波可分为超声波导波和磁致伸缩导波。
沿管道圆周方向传播的导波称为周向超声导波，沿管道轴向传播的导波称为纵向超声导波。周向超声导波和纵向超声导波都可以用磁致伸缩效应原理来产生，并用磁致伸缩逆效应对这两种超声导波进行接收
根据Silk和Bain ton，论，圆柱体中的导波分为轴对称纵向模式H(0，m)、轴对称扭转模式T(0，m)轴对称弯曲模式F(0，m)。各模式中的整数m是计数变量，反映该模式在管壁厚方向上的振动形态；整数n反映该模式绕管道螺旋式传播形态。
2.2 导波的激发原理
目前，超声导波的激发原理主要有压电效应、磁致伸缩效应等。按照导波激励的产生方式不同，导波可分为超声波导波和磁致伸缩导波。沿管道圆周方向传播的导波称为周向超声导波，沿管道轴向传播的导波称为纵向超声导波。周向超声导波和纵向超声导波都可以用压电效应和磁致伸缩效应来产生，并用其逆效应对这两种超声导波进行接收。
2.3管道缺陷检测原理