基于壓電傳感器的管道超聲導波模擬技術研究

杜 斌，蔣俊俊，陳凱歌

(江蘇大學 機械工程學院，江蘇 鎮江 212013)

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基于壓電傳感器的管道超聲導波模擬技術研究

杜 斌，蔣俊俊，陳凱歌

(江蘇大學 機械工程學院，江蘇 鎮江 212013)

通常采用以加載端面位移的方式來模擬激勵管道中的超聲導波，而實際試驗時是通過加載壓電傳感器兩極電壓進行激勵管道中超聲導波。針對這一問題，文中建立了具有壓電傳感器和管道裝配體模型，研究了在ANSYS中實現運用壓電傳感器激勵管道中超聲導波的關鍵技術，實現了在管道一端通過壓電傳感器激勵和接收管道中L(0,2)模態超聲導波，并檢測出了管道中的模擬通槽缺陷。

壓電陶瓷；超聲導波；ANSYS；管道；L(0,2)

超聲導波由于其檢測效率高的特點成為無損檢測中使用較廣泛檢測方法。運用ANSYS軟件對管道中導波進行數值分析，可研究導波對各類缺陷的檢測能力，為試驗研究提供理論支持。

對管道中的導波進行數值分析時，為了激勵縱向模態導波，通常在管道的端面加載位移載荷[1-6]，提取節點的位移曲線做為接收信號。譚冰芯[1]等和董為榮[2]等分別運用L(0,2)和T(0,1)模態導波對管道表面不同尺寸的腐蝕缺陷進行了研究。孫廣開[3]等運用L(0,2)和T(0,1)模態導波研究了管道中的切槽缺陷。從明[7]等在管道外表面加載位移載荷，并成功接收到了管道端面回波，檢測出管道中的刻槽缺陷。Zhu Wenhao[8]利用有限元法(FEM) 模擬研究了利用將梳狀換能器各環激勵時間延遲方法在中空管道外壁加載，在激勵特定模態導波時，位于管道外壁及內壁處的腐蝕缺陷對超聲導波具有反射特性。……