1、學(xué)校代碼：10406分類號：TG115.28學(xué)號：130080402001南昌航空大學(xué)南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)位研究生）輸電鐵塔角鋼型材缺陷的輸電鐵塔角鋼型材缺陷的超聲導(dǎo)波檢測方法研究超聲導(dǎo)波檢測方法研究碩士研究生：王晉威導(dǎo)師：盧超教授申請學(xué)位級別：碩士學(xué)科、專業(yè)：測試計量技術(shù)及儀器所在單位：測試與光電工程學(xué)院答辯日期：2016年6月授予學(xué)位單位：南昌航空大學(xué)I摘要輸電鐵塔用角鋼型材是用于組裝構(gòu)成架空輸電線路鐵塔的基材，在電力系統(tǒng)內(nèi)

2、應(yīng)用廣泛。輸電鐵塔大多架設(shè)在野外，受環(huán)境影響，鐵塔角鋼容易產(chǎn)生腐蝕損傷。由于輸電鐵塔角鋼用量大，檢測工作量大，采用傳統(tǒng)的無損檢測方法，檢測效率低，難以滿足實際工程需要，如何對鐵塔角鋼進(jìn)行快速有效的檢測，以及如何檢測出混凝土塔基中插入混凝土中角鋼的腐蝕損傷一直為電力行業(yè)所關(guān)注。與傳統(tǒng)的點對點超聲檢測方法相比，導(dǎo)波檢測方法具有一處激發(fā)、長距離傳播，檢測范圍大的突出特點。研究角鋼型材中的導(dǎo)波傳播特性以及導(dǎo)波在缺陷上的散射特性從而研究對輸電鐵塔

3、角鋼腐蝕缺陷損傷的快速檢測方法具有重要的意義。本文在彈性波理論指導(dǎo)下采用有限元數(shù)值模擬和實驗測試相結(jié)合的方法，開展角鋼型材及角鋼固結(jié)在混凝土塔基結(jié)構(gòu)中導(dǎo)波的傳播特性及腐蝕缺陷檢測研究。首先，應(yīng)用有限元軟件ABAQUS建立了角鋼型材的數(shù)值模型，由于角鋼型材可視為由兩塊角鋼窄鋼板按090組成，因此基于鋼板蘭姆波頻散曲線和波結(jié)構(gòu)特點選擇激發(fā)0A模式蘭姆波作為檢測模式波。有限元模擬的波場快照和時域響應(yīng)回波表明，由于本研究角鋼式樣為截面呈“L”形

4、的固體聲波導(dǎo)，在角鋼鋼板上按0A模式蘭姆波激發(fā)的導(dǎo)波沿角鋼向前傳播，聲場覆蓋角鋼鋼板和角鋼鋼板組成的端角區(qū)域，導(dǎo)波在角鋼中不同部位的缺陷上會形成反射，缺陷反射回波可以被識別出來，但由于角鋼不同于平板，按0A蘭姆波模式激發(fā)的導(dǎo)波在傳播一定距離后呈現(xiàn)出特有的傳播特性，其頻散曲線與蘭姆波有所不同，本研究稱之為類0A模式導(dǎo)波。本研究重點研究了該導(dǎo)波的群速度頻散曲線和衰減特性，為有限元模擬和實驗檢測提供方法指導(dǎo)。其次，建立自由狀態(tài)角鋼型材三維模型

5、，研究了單探頭自發(fā)自收模式和雙探頭一發(fā)一收模式檢測角鋼中不同位置、不同深度的腐蝕缺陷研究。有限元仿真結(jié)果表明采用單探頭自發(fā)自收方式的檢測效果優(yōu)于雙探頭一發(fā)一收檢測方式，位于角鋼鋼板的缺陷比位于角鋼端角處的缺陷更容易檢出。為進(jìn)一步檢測角鋼插入混凝土式塔基中角鋼腐蝕缺陷，在自由狀態(tài)角鋼有限元模型的基礎(chǔ)上建立了角鋼型材與混凝土結(jié)構(gòu)相互接觸的模型，研究了不同位置和尺寸大小的凹槽、裂紋和鋼板厚度減薄等模擬腐蝕缺陷的類0A模式導(dǎo)波檢測的時域回波響應(yīng)