仪器仪表学报

作者：王晓娟，马旭泽，赵锴，郑毅，高鹤明

单位：王晓娟,西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048,xjwang@xaut.edu.cn,马旭泽,西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048,841125353@qq.com,赵锴,西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048,,郑毅,西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048,,高鹤明,西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048,

关键词：超声导波;弯管;传播特性

弯管是管道工业中常见的管道形式，弯头部分是整个弯管的薄弱环节，由于弯曲应力及传输物质的冲刷很容易产生各种缺陷。超声导波可有效检测管道等结构中的缺陷，很多研究已验证并推进超声导波技术在直管检测中的应用。超声导波通过弯管弯头时会产生复杂的变化，进而影响管道导波的缺陷检测性能。针对此问题，采用有限元法通过全波场仿真数据量化研究了纵向L(0,2)模态超声导波在弯管的弯头区域及弯头后直管区域的传播特性，从能量变化、波场分布及与缺陷相互作用几个方面分析讨论了弯头结构对导波传播的影响，以及弯管不同位置缺陷的导波检测问题，并通过实验进行了验证。研究结果表明弯管中的弯头结构会使超声导波能量产生较大衰减，导波波场在轴向和周向上的分布产生变化，在弯头弯曲点前后的区域呈现不同的能量聚焦及扩散特征。超声导波在弯管弯头中的传播特性与波达轴向位置、弯头弯曲半径和激励频率有密切关系。进入弯头后直管段区域的导波引入非对称模态，呈现出更多的复杂性。此项研究有助于建立对弯管超声导波传播特性的深入了解，为进一步利用超声导波实现弯管缺陷的全面检测提供理论基础。

来源：2025年第3期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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