[發明專利]一種管路異質界面超聲導波傳播規律建模分析方法

在審

• 申請號: 201910056403.0
• 申請日: 2019-01-22
• 公開（公告）號: CN109829218A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 孫海亮;武園浩;廖傳軍;陸浩然;陳海鵬;周浩洋;賀啟林;崔景芝;歐陽芙;常曉華;范書群;吳晗玲;李強;于秀麗
• 申請（專利權）人: 北京宇航系統工程研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種管路異質界面超聲導波傳播規律建模分析方法，所述管路包括直管和異質界面，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1、建立管路異質界面動力學顯示有限元仿真模型：建立所述顯示有限元仿真模型時，分別建立直管顯示有限元仿真模型和異質界面顯示有限元仿真模型，并分別賦予不同的材料屬性，然后使用Merge功能將兩仿真模型合并或者在異質界面上建立Tie約束，以將異質界面與直管界面進行綁定；

步驟2、獲得超聲導波在異質界面處的反射特征波形，以便于剔除該反射特征波形對管路損傷特征波形的影響。

2.如權利要求1所述的一種管路異質界面超聲導波傳播規律建模分析方法，其特征在于，所述異質界面為焊縫。

3.如權利要求2所述的一種管路異質界面超聲導波傳播規律建模分析方法，其特征在于，所述步驟1中，所述管路異質界面動力學有限元仿真模型中的參數包括彈性模量和泊松比，結合焊縫力學性能測試結果，對焊縫的材料參數進行修正。

4.如權利要求3所述的一種管路異質界面超聲導波傳播規律建模分析方法，其特征在于，所述力學性能測試為單向拉伸試驗，包括以下步驟：

(1)采用對接焊工藝制造工藝試樣，工藝試樣中的焊縫寬度不低于待測焊縫原始標準距離的1/3，且焊縫部分位于工藝試樣的中部；

(2)實施拉伸試驗；

(3)繪制工藝試樣中焊縫的拉伸應力應變曲線，其斜率即為焊縫的彈性模量，其橫向應變與縱向應變的比值即為泊松比。

5.如權利要求4所述的一種管路異質界面超聲導波傳播規律建模分析方法，其特征在于，所述拉伸試驗根據GB/T228.1-2010《金屬材料拉伸試驗方法》實施。

6.如權利要求3所述的一種管路異質界面超聲導波傳播規律建模分析方法，其特征在于，所述修正，包括修正系數，修正系數在0.85-0.95之間。

7.如權利要求2或4所述的一種管路異質界面超聲導波傳播規律建模分析方法，其特征在于，所述步驟2具體包括以下步驟：

a、設置時間步和邊界條件：所述時間步分為第一時間步和第二時間步，第一時間步內施加位移激勵，第二個時間步內管道在一定的邊界條件下振蕩；所述邊界條件包括第一邊界條件和第二邊界條件，第一邊界條件為位移激勵，所述位移激勵施加在管路始端并在第一時間步內激活，在第二時間步內失效；第二邊界條件為位移約束，所述位移約束施加在管壁最外層節點，約束管路的橫向運動，管路軸向可自由振動；

b、設置網格單元；

c、獲取管路位移響應曲線：在管路的一端均勻環向布置若干個接收點作為位移響應輸出觀測點，將得到的位移響應結果累加求平均值，得到管路損傷響應信號，即一條位移響應曲線，所述曲線記為[l₁,l₂…l_n]，其中，l為位移值，n為采樣數量；

d、設置不同的焊縫寬度、不同的焊縫材料力學性能參數，得到一系列位移響應曲線[l^k₁,l^k₂…l^k_n]，即一系列超聲導波反射特征波形，其中k代表不同的模型特征；

e、通過計算不同模型特征下的位移響應曲線，建立位移響應曲線樣本庫；

f、通過對比測試得到的位移響應曲線與位移響應曲線庫樣本之間的距離，剔除該特征波形對管路損傷特征波形的影響。

8.如權利要求7所述的一種管路異質界面超聲導波傳播規律建模分析方法，其特征在于，所述位移激勵為隨時間變化的強迫節點位移激勵。該位移激勵具體為漢寧窗調制的5周期正弦波。

9.如權利要求7所述的一種管路異質界面超聲導波傳播規律建模分析方法，其特征在于，所述網格單元的尺寸滿足L≤λ/8的標準，其中，L為網格尺寸，λ為超聲導波波長。

10.如權利要求7所述的一種管路異質界面超聲導波傳播規律建模分析方法，其特征在于，所述接收點設置為16個。