应力波在测量管状结构中初应力的应用；.PDFVIP

维普资讯 强度与环 境 ，2000(3) Structure＆．EnvironmentEngineering，2000(3) ／2 应力波在测量管状结构中初应力的应用 ； f 7 … { 蔡正敏 黄上恒 √胡时岳 周芳德 。 ‘ (西安交通 大学工程 力学 系 ．西 安 ，710049) 文摘 通过求解考虑初应 力时 的耦合被动方程 ，得 到 了管道壁 中应力被传播 时相速度和初应 力 的关系 ，并进 行 了实例计算 。结果表 明，预应 力对 于管道 中传 播 的压 力波 的相速度有 明显 的影 响 。同时 ，由结 果可得对 于给 定 的材料参数和 管道 尺寸 ，通过测量管道 中应力被 的传 播速度 即可 确 定管道 中的韧应 力 ，这对 管道 设计 、力学 性 能 以及 安全 性 能分析 具有理论 意义和应用价值 ，并 为应 力波在 无损检测 中的应用 开辟 了一个新 的途径 。 主题词 +初应 力 应 力波 相速度 无损检验 售 j。孝 左 一 — — — — ～ — — — — — — 一 中国分类 号 Oa47．4 1 引言 目前 ，利 用应力波的传 播 已经 用来对 构件表 面 、内部 的缺 陷，早期 的疲劳裂纹诊 断 以及 裂纹 的深度和方位 的确定 ，有很 大的实 际应 用价值 大 多数情 况 下 ，在研究各种构件 中应力 波的传 播 时 ，是 不考 虑其 内部存在 的初应 力值 ，即不考 虑初 应力对 构件 中初 应 力传 播 的影 响。但 随着核能 、航海、石油工业 的迅猛发展 ，许多金属和非金属 固体 材料及它们的各类机械 构件 ，因长期和经常运 转于高温 、高压 、高速的情 况下 ，其 内部存在很 大的压力和缺 陷 ，因此 ， 了解应力波在 内部有初应力 的情 况下 的传播 性能是十分有必要的 本 文通过 求解考 虑初应 力 的空心 圆柱 体的耦 合波 动方程 ，得 到 了空心圆柱 体 中韧应力 与应力波 的传播 波速 之 间的 关 系 ，结果显示初应力对空心 圆柱体 内应 力波的传播性能有显著 的影响 ，同时可以根据初应 力 与相速度 之间 的关系用来检测石 油储运 、核发 电站 中由于高温 、高压以及安装引起 的管线 内部存在较大 的初应力 的测量 ，因此及时地检测管线 的初应力对于其安全性提供 了可靠的 保 证 l。 2 基本 方程 本文所研究 的无限长 空心圆柱 体结构如 图 1所示 ，空心圆柱 体为各 向同性弹性介质 ，内 外半径 为 d．b，内外 界面处于 自由状 态 。设柱体 中仅存 在预压应力 常数 ，环 向 以及 轴 向 丰项 目得 到西安交通大学 多相渣 国家重 点实驻室 的资助 。 蔡正敏 ．男 ，博士研 究生 ，西安交通 大学机械结掏 强度 与振动 国家重点实驻室 ，(71oo4g)西安空j 大学工程 力学系 收稿 日期 初稿 1999-1o-21、修 改穑 199911—21