Page 47 - 无损检测2021年第五期
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试验研究



            DOI : 10.11973 / ws j c202105002

                    管道低频弯曲模态导波频散曲线的测定





                                                     杨志春 , 伍文君     2
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              ( 1. 海装驻武汉地区第一军事代表室, 武汉 430060 ; 2. 武汉理工大学 能源与动力工程学院, 武汉 430063 )

                     摘   要:将低频下管道的弯曲振动类比成梁的弯曲振动, 采用经典梁理论计算其理论导波频
                 散曲线; 通过设置三对等间距布置的加速度传感器, 测得振动信号, 提取弯曲模态导波频散曲线, 结
                 果证明了该方法的有效性, 且加速度传感器间的间距越大, 效果更好。试验所得的频散曲线与理论
                 频散曲线在低频段拟合较好, 高频段有较大偏差, 这表明经典梁理论在频率较高时误差较大。

                     关键词:管道; 低频; 弯曲模态; 频散曲线

                    中图分类号: TG115.28    文献标志码: A    文章编号: 1000-6656 ( 2021 ) 05-0005-03


                             Measurementofdis p ersioncurveofflexuralmode g uidedwave

                                              atlowfre q uenc y inp i p eline


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                                                 YANGZhichun , WU Wen j un 2

                  ( 1.TheFirstMilitar yRe p resentativeOfficeofWuhanofNavalArmamentDe p artment , Wuhan430060 , China ;

                     2.SchoolofEner gyandPowerEn g ineerin g , WuhanUniversit yofTechnolo gy , Wuhan430063 , China )

                    Abstract : Pi p esbendin gatlowfre q uenc y canbeconsideredasbendin gbeams , andthustheclassicbeamtheor y

                canbeusedtocalculatethetheoreticaldis p ersioncurves.B ymeasurin g thevibrationalon g the p i p eatthreee q uall y

                s p acedlocations , thedis p ersioncurveoftheflexuralmodeinp i p esisextracted.Itisalsofoundthatlar g ers p aces

                showbetterp erformance.Theex p erimentaldis p ersioncurvefits wellatthelow fre q uenc y , butshowsabi g

                deviationathi g hfre q uenc y , indicatin g thattheclassicbeamtheor yvalidatesatlowfre q uenc y .

                    Ke ywords : p i p e ; lowfre q uenc y ; flexuralmode ; dis p ersioncurve
               管道 广 泛 应 用 于 工 业 生 活 的 各 个 领 域, 如 何             行验证。此 外, 管 道 的 材 料 特 性 参 数 也 很 难 准 确
            对其进行有效监测是广受业内关注 的问题。声学                             地确定, 只 有 通 过 试 验 才 能 获 得 准 确 的 管 道 导 波
            检测是当前管道检测的主要方法之 一。声波在管                             频散曲线。
            道中传播 具 有 多 模 态 和 频 散 等 特 性, 这 给 信 号 的                  以 MDPE ( 中 密 度 聚 乙 烯) 管 道 为 研 究 对 象。
            分析带来 了 极 大 的 困 难, 因 此 开 展 管 道 声 学 检 测              MDPE 管道常用作埋地水管, 其常见的故障是开裂
            的前提是 弄 清 声 波 在 管 道 中 的 传 播 特 性, 即 测 定              泄漏。已有研究表明, 泄漏造成的管道振动主要为
            管道的导波频散曲线。计算管道导波频散曲线的                              低频振动( 振动频率小于1kHz )。 MDPE 管道在低

            方法有很多, 包括理论推导             [ 1-2 ] 和数 值 计 算  [ 3-5 ] 等。  频范围内存在有轴对称的纵向导波模态、 轴对称的
            理论计算得到的频散曲线仍然需要试验测定来进                              扭转导波模态和非对称的基础弯曲模态。文章对

                                                               MDPE 管道低频弯曲模态的导波频散曲线进行了
                收稿日期: 2020-08-07                               试验测定。
                基金项目: 国家自然科学基金项目( 51709216 ); 高性能舰船技术
            教育部重点实验室开放基金课题资助项目( g xnc19051803 ); 中央高          1  理论频散曲线
            校基本科研业务费专项资金资助项目( 2020Ⅲ007XZ )
                                                                  文章采用经典的欧拉伯努利梁理论                 [ 6 ] 计算管道
                作者简介: 杨志春( 1982- ), 男, 博士, 工程师, 主要研究方向为
            机械设备的无损检测                                          的低频弯曲模态导波频散曲线。将管道类比成截面
                通信作者: 伍文君, wuwen j un@whut.edu.cn              为环形的特殊梁, 其低频弯曲振动即可认为是这一

                                                                                                         5


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