压电空心圆柱体中的周向SH波

基于三维线性压电弹性理论,采用一种正交多项式级数方法研究了轴向极化、电开路时正交各向异性压电空心圆柱中的周向SH波。把位移和电势展开成勒让德多项式级数,引入点确定的材料常数以解决边界条件,最后把问题的解简化为一个特征值问题。计算了不同径厚比下PZT-4管道周向SH的波频散曲线和电势分布。讨论了压电的影响。

正交各向异性空心圆柱体的周向SH波

基于线性三维弹性理论,得到了正交各向异性管道中位移表示的周向波控制方程。波动方程中的轴向位移独立于其它两个方向。即波的传播可以分解为SH波和类Lamb波。通过贝塞尔函数求得了这个周向SH波频散方程。方程中决定周向SH波特性的弹性常数有两个,一个决定了波的频率,另一个决定了波速。最后分别讨论了两个弹性常数和波数变化对周向SH波位移模式的影响。

粘弹正交各向异性空心圆柱体周向SH波

基于Kelvin-Voight模型,推导了粘弹正交各向异性空心圆柱体周向SH波控制方程,得出了SH波特性受两个弹性常数与粘性系数的影响。通过第一类和第二类Bessel函数,求出频散方程。计算了四种不同径厚比下的相速度频散曲线和衰减曲线,分析了径厚比的变化对频散和衰减曲线的影响。为了与正交各向异性相比较,计算了粘弹各向同性空心圆柱体中周向SH波,并讨论了两个弹性常数和粘性系数对频散曲线和衰减曲线的影响。

周向导波电磁超声探头(EMAT)设计与优化

为了利用SH0模超声周向导波检测油气管道纵向裂纹,提出了一种新的周向导波电磁超声探头(EMAT)结构设计,其结构特点是磁铁顶部放置碳钢片,相邻磁铁之间放置非磁性材料片。为了提高周向导波EMAT的换能效率,采用ANSYS仿真对其结构参数进行了优化。优化的结果为:磁铁顶部应放置厚度大于1 mm的碳钢片,线圈中导线间距要尽量小。在直径200 mm壁厚、4 mm的管材上进行实验,结果表明,优化设计后的探头能有效地激励出周向SH0导波。