[发明专利]一种管路异质界面超声导波传播规律建模分析方法

权利要求书

1.一种管路异质界面超声导波传播规律建模分析方法，所述管路包括直管和异质界面，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1、建立管路异质界面动力学显示有限元仿真模型：建立所述显示有限元仿真模型时，分别建立直管显示有限元仿真模型和异质界面显示有限元仿真模型，并分别赋予不同的材料属性，然后使用Merge功能将两仿真模型合并或者在异质界面上建立Tie约束，以将异质界面与直管界面进行绑定；

步骤2、获得超声导波在异质界面处的反射特征波形，以便于剔除该反射特征波形对管路损伤特征波形的影响。

2.如权利要求1所述的一种管路异质界面超声导波传播规律建模分析方法，其特征在于，所述异质界面为焊缝。

3.如权利要求2所述的一种管路异质界面超声导波传播规律建模分析方法，其特征在于，所述步骤1中，所述管路异质界面动力学有限元仿真模型中的参数包括弹性模量和泊松比，结合焊缝力学性能测试结果，对焊缝的材料参数进行修正。

4.如权利要求3所述的一种管路异质界面超声导波传播规律建模分析方法，其特征在于，所述力学性能测试为单向拉伸试验，包括以下步骤：

(1)采用对接焊工艺制造工艺试样，工艺试样中的焊缝宽度不低于待测焊缝原始标准距离的1/3，且焊缝部分位于工艺试样的中部；

(2)实施拉伸试验；

(3)绘制工艺试样中焊缝的拉伸应力应变曲线，其斜率即为焊缝的弹性模量，其横向应变与纵向应变的比值即为泊松比。

5.如权利要求4所述的一种管路异质界面超声导波传播规律建模分析方法，其特征在于，所述拉伸试验根据GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验方法》实施。

6.如权利要求3所述的一种管路异质界面超声导波传播规律建模分析方法，其特征在于，所述修正，包括修正系数，修正系数在0.85-0.95之间。

7.如权利要求2或4所述的一种管路异质界面超声导波传播规律建模分析方法，其特征在于，所述步骤2具体包括以下步骤：

a、设置时间步和边界条件：所述时间步分为第一时间步和第二时间步，第一时间步内施加位移激励，第二个时间步内管道在一定的边界条件下振荡；所述边界条件包括第一边界条件和第二边界条件，第一边界条件为位移激励，所述位移激励施加在管路始端并在第一时间步内激活，在第二时间步内失效；第二边界条件为位移约束，所述位移约束施加在管壁最外层节点，约束管路的横向运动，管路轴向可自由振动；

b、设置网格单元；

c、获取管路位移响应曲线：在管路的一端均匀环向布置若干个接收点作为位移响应输出观测点，将得到的位移响应结果累加求平均值，得到管路损伤响应信号，即一条位移响应曲线，所述曲线记为[l₁,l₂…l_n]，其中，l为位移值，n为采样数量；

d、设置不同的焊缝宽度、不同的焊缝材料力学性能参数，得到一系列位移响应曲线[l^k₁,l^k₂…l^k_n]，即一系列超声导波反射特征波形，其中k代表不同的模型特征；

e、通过计算不同模型特征下的位移响应曲线，建立位移响应曲线样本库；

f、通过对比测试得到的位移响应曲线与位移响应曲线库样本之间的距离，剔除该特征波形对管路损伤特征波形的影响。

8.如权利要求7所述的一种管路异质界面超声导波传播规律建模分析方法，其特征在于，所述位移激励为随时间变化的强迫节点位移激励。该位移激励具体为汉宁窗调制的5周期正弦波。

9.如权利要求7所述的一种管路异质界面超声导波传播规律建模分析方法，其特征在于，所述网格单元的尺寸满足L≤λ/8的标准，其中，L为网格尺寸，λ为超声导波波长。

10.如权利要求7所述的一种管路异质界面超声导波传播规律建模分析方法，其特征在于，所述接收点设置为16个。