基于自动超声检测信息的损伤管道完整性分析研究

论文摘要

市政供水管道系统作为现代城市生存和发展的重要基础设施,其运行的可靠、安全与否直接关系着城市体系的正常运转和安全,影响着人民的正常生活与生产活动。保障供水系统的安全和可靠性,需要积极准确地检测管道的损伤状况并对其进行完整性分析。因此,研究管道损伤区域的超声自动数据采集系统以及进行基于损伤区域三维数据信息的损伤管道完整性分析具有重要意义。鉴于超声波技术独特的检测优点和管道损伤区域的特点,本文通过对超声检测原理和方法的研究,确定了超声自动检测系统的设计方案。在此基础上,选择和调试了系统所需的硬件设备,开发了自动超声检测系统软件,并将超声采集系统和自动化设备搭接实现对损伤区域各个损伤点的厚度和位置信息的检测。为了验证超声自动检测系统的功能和检测能力,本文结合理论和实验研究,确定了实验的测试方法,设计多个实验来考察检测系统的可靠性和效率,并完成对损伤管道实际样件三维数据信息的采集。基于管道的失效判据理论确定出管道完整性分析的指标,在对埋地管道力学性能分析的基础上,实现埋地供水损伤管道的完整性分析。通过对土体本构模型的理论分析,构建适合供水管道的土体模型。基于超声自动检测系统采集的损伤区域三维数据信息,建立损伤管道的实体模型。在此基础上,建立管土相互作用模型。结合埋地管道受载特点,运用ABAQUS软件完成典型作用载荷有限元分析,进行不同损伤位置、数量下的损伤管道的完整性分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 超声检测技术现状
• 1.2.1 超声测厚技术现状
• 1.2.2 超声自动测量技术现状
• 1.3 埋地管道完整性分析方法
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 超声自动损伤数据采集系统的设计
• 2.1 超声检测原理与方法
• 2.2 超声自动检测系统总体方案
• 2.3 超声采集系统的设计
• 2.3.1 PCI 超声采集卡性能及开发应用
• 2.3.2 超声换能器的计算与选型
• 2.4 运动控制系统
• 2.5 超声检测软件系统的开发
• 2.5.1 UT-2000 超声卡功能函数
• 2.5.2 软件系统功能分析与开发
• 2.6 反射波的影响因素分析
• 2.7 超声自动检测系统的调试
• 2.8 本章小结
• 第3章 超声自动检测系统的性能测试及实验
• 3.1 引言
• 3.2 聚焦探头的检测特性分析
• 3.3 超声自动检测系统可靠性分析
• 3.4 超声自动检测系统效率测试
• 3.5 管道损伤样块的测量
• 3.6 本章小结
• 第4章 损伤管道完整性分析
• 4.1 引言
• 4.2 管道失效判据
• 4.2.1 基于应力的失效判据
• 4.2.2 基于应变的失效判据
• 4.2.3 失效准则
• 4.3 管道作用载荷
• 4.4 埋管的埋置方式
• 4.5 管土模型
• 4.5.1 土体本构模型
• 4.5.2 损伤管道模型
• 4.5.3 管土相互作用模型
• 4.5.4 有限元模型建立
• 4.6 无损伤管道模型有限元分析
• 4.7 损伤管道完整性分析
• 4.7.1 缺陷位置的影响分析
• 4.7.2 缺陷数目的影响分析
• 4.7.3 典型载荷下的完整性分析
• 4.8 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢