项目名称: 基于电磁超声导波层析成像的管道复杂缺陷轮廓定量描述

项目编号: No.11304067

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 康磊

作者单位: 哈尔滨工业大学

项目金额: 28万元

中文摘要: 腐蚀是管道失效的主要原因之一。精确测量腐蚀区域在管壁厚度方向的轮廓,对于掌握管道结构健康状况、保障管道安全运行至关重要。然而,腐蚀区域结构特征复杂,传统超声无损检测方法难以有效获取其轮廓信息。为此,本项目通过将电磁超声换能器 (EMAT) 与导波层析成像技术优势相结合,提出一条采用电磁超声导波层析成像技术来解决复杂缺陷轮廓定量描述问题的新途径。本项目提出电磁超声导波换能器阵列非线性多物理场双层模型架构,解决EMAT阵列模型精确性、完整性与模型求解效率之间的矛盾;提出基于高频、低频电磁超声导波层析成像相结合的缺陷轮廓描述方法,提高复杂缺陷轮廓的定量描述精度;提出电磁超声导波换能器阵列三阶段多目标综合优化设计方法,解决现有电磁超声换能器设计理论难以满足EMAT阵列设计需求的问题。本项目为研究基于电磁超声的管道结构健康监测技术奠定了理论基础,具有重要的理论意义和实用价值。

中文关键词: 电磁超声换能器;导波;层析成像;有限元分析;

英文摘要: Corrosion is one of the main reasons for the failure of pipes. Accurate measurement of the profiles of corrosion patches is of great significance for the structure health monitoring and safe operation of pipes. However, the profiles of the corrosion patches are very complex, and it is quite hard for conventional ultrasonic techniques to obtain the profiles. Consequently, we propose a quantitative characterization method for the profiles of complex defects based on electromagnetic ultrasonic guided wave tomography, by combining the advantages of electromagnetic acoustic transducers (EMAT) and guided wave tomography. A nonlinear multi-physics two-layer model of electromagnetic guided wave transducer arrays is proposed to solve the contradiction between model's accuracy, completeness and its solution efficiency; a profile characterization method based on the combination of high-frequency and low-frequency guided waves tomography is proposed, to increase the accuracy of the measured profile; a three-stage multi-objective comprehensive optimal design method for electromagnetic ultrasonic guided arrays is proposed, to solve the problem which conventional EMAT design methods can not meet the requirements of EMAT arrays. This research lays a theoretical foundation for structure health monitoring technique of pipes based

英文关键词: Electromagnetic acoustic transducer;guided wave;tomography;finite element analysis;

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