波导杆中声发射信号传播特性实验.pdfVIP

维普资讯 大 庆 石 油 学 院 学 报 第 30卷 第 5期 2006年 10月 Vo1．30 No．5 Oct． 2006 JOURNALOFDAQING PETROLEUM INSTITUTE 波导杆中声发射信号传播特性实验 李善春 ，戴 光 ，高 峰。，郭福平。 (1．大庆炼化公司，黑龙江 大庆 163411； 2．大庆石油学院机械科学与工程学院，黑龙江 大庆 163318； 3．大庆 石化公司 预算 中心 ，黑龙江 大庆 163714) 摘 要：将波导杆简化为一维弹性杆，分析了声发射源产生的声发射信号在不同直径波导杆 中的传播特性，以及声 发射信号在波导杆 中反射的特点，给出了动态响应的数学模型；通过对常用不同直径波导杆的室 内实验 ，给出了声发射 信号在波导杆中传播特性，为选择传播衰减小、传播特性好的波导杆提供理论、实验依据． 关 键 词：波导杆；传播特性；声发射检测；实验 中图分类号：TG115．285 文献标识码 ：A 文章编号：1000—1891(2006)05—0065—04 0 引言 在工业生产过程 中，需要对压力容器、管道、埋地管道等设备进行定期检测，而对于高温、深冷条件下 的地下管道，不可能把传感器直接安装在被检测对象外表面上．1972年，有人利用波导杆对原子能压力 容器进行了在线监测与可靠性评定，取得 了良好的效果 ．许多国家 已将波导杆应用到辅助检测 中 引．拟 分析应力波在波导杆 中传播的过程 ，通过实验对 6～ 18mm 内的波导杆进行有效选择． 1 动态响应的数学模型 1．1 声发射应力波在波导杆 中的传播 波导杆的杆长 L一般远大于它的直径D，当满足D(5～10)L，且 2D(为波长，—C／f，C为波 速，厂为频率)时，可以将波导杆简化为一维弹性杆件．根据一维波动理论，假设波导杆满足条件 ： (1)材料均匀且各 向同性 ，并服从虎克定律； (2)振动位移很微小 ，以至对于动力激发的反应总是线性弹性的； (3)杆体纵向振动时，其横截面保持为平面，且每个截面上的应力均匀分布． 若在波导杆一端施加一个声发射源 ，波导杆中就会产生声发射应力波．该应力波沿波导杆传播，其传 播规律服从一维波动方程 ，即 雾_C器， (1) 式中：U为轴向位移；为任一点坐标；t为传播时间；c一仍 ，lD和E分别为波导杆材料的平均密度和弹 性模量． 设波导杆受到瞬态激振力 J『的冲量作用 ，则杆振动的初始位移和初始速度分别为 “( ·0)一 0 ， 、 3u(，0) () 0≤ r≤ L ， (2) — 一一 ’J 式中：()为 Dirac函数 ，即脉冲函数 ；A为波导杆的横截面积． 收稿 日期 ：2006一O4—03；审稿人 ：邹龙庆 ；编辑 ：任志平 基金项 目：黑龙江省 自然科学基金资助项 目(E2OO4—09) 作者简介 ：李善春(1965一 )，男，博士生，教授级高级工程师，主要从事设备检测与评价方面的研究 维普资讯 大 庆 石 油 学 院 学 报 第 ．{(1卷 2006年 1．2 波导杆端部位移 波导杆振动的边界条件为 ： 0 。I