بررسی تحلیلی و عددی انعکاس امواج فراصوت هدایت شده از سطح عیب خوردگی در لوله

الموضوعات : یافته های نوین کاربردی و محاسباتی در سیستم های مکانیکی

پژمان تقی پور بیرگانی ¹

1 - گروه مهندسی مکانیک، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

تاريخ الإرسال : 13 الخميس , رمضان, 1443 تاريخ التأكيد : 11 الجمعة , ذو القعدة, 1443 تاريخ الإصدار : 21 الأحد , شوال, 1443

الکلمات المفتاحية: نمودارهای تجزیه, ضریب بازتاب, امواج فراصوت هدایت شده, عیب خوردگی محیطی,

ملخص المقالة :

در این مقاله ضریب بازتاب امواج فراصوت هدایت شده از سطح یک عیب خوردگی محیطی جهت یافتن رابطه‌ای بین این ضریب و اندازه‌ی عیب بررسی شده‌است. در ابتدا با حل معادلات حاکم بر انتشار موج به روش ماتریس کلی و با توجه به شرایط مرزی موجود در لوله، نمودارهای تجزیه سرعت فاز و سرعت گروه استخراج شده، سپس شبیه‌سازی انتشار موج با استفاده از نرم‌افزار اجزاء محدود آباکوس انجام شده است. به منظور تولید موج در لوله از مود طولی (2,0)L که از خصوصیات فرکانسی مناسبی برخوردار است استفاده شده است. پس از بررسی هم‌گرایی، انتشار موج در لوله‌ی دارای عیب با ابعاد مختلف بررسی شده است. در شبیه‌سازی انتشار موج، بخشی از موج تولید شده پس از برخورد به عیب، انعکاس پیدا کرده و مودهای مختلفی حاصل شده که با محاسبه‌ی سرعت مودهای بازگشتی و مقایسه‌ی این سرعت‌ها با نمودار تجزیه سرعت گروه در فرکانس 170 کیلوهرتز، اولین مود بازتابی مود (2,0)L و دومین مود بازتابی، مود (2,1)F می‌باشد. با توجه به ابعاد مختلف عیب، ضرایب بازتاب مختلفی حاصل شده و مشاهده شده که با افزایش عمق عیب، ضریب انعکاس موج بازتابی طولی نیز افزایش پیدا می‌کند. در این مقاله همچنین تاثیر پهنای خوردگی محیطی بر روی ضریب انعکاس موج طولی نیز بررسی شده و مشاهده شده که ضریب انعکاس امواج فقط به عمق عیب بستگی داشته و با تغییر پهنای خوردگی محیطی تغییر چندانی ندارد.

المصادر:

[1] Alleyne, D.N.,  Cawley, P., (1996). The effect of discontinuities on the long-range propagation of lamb waves in pipes, Journal of Process Mechanical Engineering, 210(11), pp. 217-226.

[2] Alleyne, D.N., Lowe, M.J.S., Cawley, P., (1998). The reflection of guided waves from circumferential notches in pipes, Journal of Applied Mechanics, 65(3), pp. 635-641.

[3] Lowe, M.J.S., Alleyne, D.N., Cowley, P., (1998). The mode conversion of a guided wave by a part-circumferential notch in a pipe, Journal of Applied Mechanics, 65(3), pp. 649-656.

[4] Jae, H.,  Shin, Rose, J.L., (1999). Guided waves by axisymmetric and non-axisymmetric surface loading on hollow cylinders, Ultrasonics,37(5), pp. 355-363.

[5] Alleyne, D.N.,  Pavlakovic, B., Lowe, M.J.S.,  Cawley, P., (2001). Rapid, long range inspection of chemical plant pipework using guided waves, Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation,20, pp. 180-187.

[6] Demma, A., Cawley, P., Lowe, M.J.S., (2004). The reflection of guided waves from notches in pipes: a guide for interpreting corrosion measurements, NDT & E International,37(3), pp. 167-180.

[7] Wang, X., Tse, P.W., Mechefske, C.K.,  Hua, M., (2010). Experimental investigation of reflection in guided wave-based inspection for the characterization of pipeline defects, NDT&E International, 43, pp. 365–374.

[8] Zheng, M. F., Lu, C., Chen, G. Z., Men, P., (2011). Modeling three-dimensional ultrasonic guided wave propagation and scattering in circular cylindrical structures using finite element approach, Physics Procedia, 22, Pp. 112-118.

[9] Qing-Tian, D., Zhi-Chun, Y., (2013). Wave propagation analysis in buried pipe conveying fluid, Applied Mathematical Modeling,37, pp. 6225–6233.

[10] Wang, Y.S.,  Liu, K., Wu, Z., Ma, S., (2015). The reflection of guided waves from simple dents in pipes, Ultrasonics, 57, pp. 190-197.

[11] Maghami, S., Honarvar, F., Bouzary, H., (2016). Simulation of ultrasonic guided waves in pipes by finite element method, In Proceedings of the 3rd Iranian International NDT Conference, Tehran, Iran.

[12] Zhang, X., Tang, Z., Lu F. and Pan, X., (2016) Excitation of dominant flexural guided waves in elastic hollow cylinders using time delay circular array transducers, Wave Motion, 62, pp. 41–54.

[13] Taghipour Birgani, P., (2020). Ultrasonic guided waves reflection from simple dent in pipe for defect rate estimation and parameters determination of axisymmetric wave generation source, Journal of Computational Applied Mechanics,51(1), pp. 66-71.

[14] Mu, J., (2008). Guided wave propagation and focusing in viscoelastic multilayered hollow cylinder, A Dissertation in Engineering Science and Mechanics, Department of Engineering Science and Mechanics.