粘性充液管道中超声导波的轴向功率流分布

粘性充液管道中超声导波的轴向功率流分布

一、Axial power flow distributions of ultrasonic guided waves in viscous liquid-filled pipes(论文文献综述)

陈德锦[1](2021)在《基于声固耦合的输流管道振声特性及减振措施研究》文中研究说明输流管道在海洋工程、机械、军工等领域已成为不可缺少的一部分,是传送流体介质的重要输送工具。设备开机与管道运作过程中会产生振动,并在管道内会产生声波传递,剧烈的振动会导致管道破裂引起流体泄漏,产生的严重噪声会影响工作人员正常的作息。因此,分析输流管道振声特性及开展减振措施研究,为管道故障声检测提供一定的理论依据,对管道输送安全性具有重要意义。管道振声是一个复杂的耦合过程,只考虑单向耦合是不够的,需同时考虑流体与管道的相互作用。本文基于声固耦合理论研究了不同管壁特性的输流管道特征模态,以及管道内部不同流体介质的弹性波传播规律和部分浸没管道的振动声辐射特性,并对添加阻尼片与不添加阻尼片的单管进行了模态对比试验,验证其减振效果。主要进行了以下四个方面的工作。首先,对输流管道的振声问题以及声固耦合理论进行分析说明。基于声固耦合理论建立二维单层管道数值模型,通过参数化扫描求解管道模态的频散曲线,分析了弹性壁输流管道内部分别为空气、水、原油时的频散特性,研究了弹性壁和硬声场壁及不同壁厚对管道频散特性的影响。研究表明,不同管壁情况下管内声压分布情况基本一致;内部为液体或气体其频散特性区别较大,水和原油的频散特性直通模式有区别;由于声固耦合效应,使弹性管道模态数增加;壁厚改变会导致管道弹性波模态截止频率的变化。接着,对内外钢管中间有填充的夹层输流管道弹性波频散特征进行了研究分析。采用铁木辛克梁模型构建管道的波数解析式,基于声固耦合理论对二维夹层输流管道的管壁弹性波与管内流体声波耦合的波数与声压应力分布进行求解。计算了夹层管内流体域为水和空气的频散关系与导波模式,求解了不同阶次的截止频率。研究表明,不同流体介质的夹层输流管道频散曲线解析解与数值解基本吻合,弯曲模态在一定频率之后会产生偏差,结果验证了铁木辛克梁模型运用在夹层管道上的可行性。再次,对部分浸没于液体的输流管道进行振动声辐射研究,考虑内外流场作用计算不同浸没深度管道的水下声压应力分布情况和不同激励频率的管道声辐射导致水下不同位置的声压级变化曲线,研究表明,在同一浸没深度的水下声压级变化曲线形式一致。最后,运用COMSOL Multiphysics的固体力学和声学模块与ANSYS的Modal和Acoustic模块同时建立管道有限元模型,分别对添加阻尼片和不添加阻尼片管道进行模态实验,与仿真结果相比较。验证了阻尼片添加在管道不同位置的减振效果。说明了声固耦合理论对管道耦合特性研究具有可行性。

李代峰[2](2020)在《薄壁管壳受迫振动位移响应及损伤识别》文中研究表明薄壁圆柱壳是一种具有优良力学性能的空间曲面结构,被广泛应用于生产生活中。管壳受到外部激励时会产生振动及噪声,长期的振动冲击容易导致结构损伤,因此研究管壳的振动响应特性,对损伤的检测和评估具有重要意义。针对上述问题,本文对薄壁圆柱壳的振动特性进行研究,通过分析裂纹管壳的振动位移响应特性,提出了基于位移幅值特性的损伤识别方法,主要工作及成果如下:(1)基于Flügge壳体理论建立了薄壁管壳自由振动方程,以波传播方法进行研究,对耦合系统特征方程系数进行修正,推导得到了关于系统特征方程系数的六次代数方程和八次代数方程,通过求解六次代数方程得到管壳各阶耦合模态下的固有频率,与有限元法及其它文献的计算结果进行比较验证了理论计算的可靠性,并进一步给出了管壳几何参数与各阶模态下管壳固有频率的关系。通过求解八次代数方程得到管壳无量纲轴向特征波数,分析了管壳前几阶周向模态下的频散特性,其中详细讨论了传播波的频散特性,给出了在各阶周向模态下三支传播波的波传播特性,结果表明:衰减驻波只会在相对低频段出现,随着无量纲频率的升高,管壳系统最终都会含有三支传播波和一支近场波,且三支传播波分别反映其弯曲、扭转和拉伸特性。(2)将周向余弦分布激励作为外部激励源,采用傅里叶变换的方法将系统特征方程变换到波数域进行求解,根据留数定理将无限域的积分问题转化求特征根问题,得到了薄壁圆柱壳受迫振动位移响应的具体表达式。对不同周向模态下薄壁管壳的位移响应幅值特性进行分析,得到了呼吸模态下管壳轴向和径向位移的解耦特性。并进一步研究了薄壁圆柱壳的无量纲输入功率流特性,得到了无量纲输入功率流在频域的波动规律及其峰值位置分布。(3)基于兰金涡模型,结合赫姆霍兹的求解方法求解得到旋涡贯穿的临界条件,并基于流固耦合理论对管壳模型进行修正。建立相应的流固耦合模型,分析了旋涡冲击下,不同管径下管壳的受迫振动响应特性,结果表明:管壳振动信号的突变特征与旋涡的临界贯穿状态相关。(4)基于线弹簧理论分析了直裂纹对管壳局部刚度的影响,以及位移在裂纹处的不连续性,建立相应的含直裂纹管有限元模型,对不同裂纹参数下的裂纹管壳进行模态分析,给出了管壳前三阶固有频率与裂纹参数之间的变化关系。以周向均匀分布激励作为裂纹管壳的外部激励源,研究了裂纹管壳的受迫振动响应,对比分析了应力波在完善管壳和裂纹管壳上的传播方式,以及管壳轴向、周向和径向三个方向的位移响应的规律,详细分析了径向位移响应特性与裂纹周向位置之间的关系,最后根据裂纹管壳的固有频率特性和径向位移幅值特性对裂纹的周向位置、轴向位置、相对深度进行有效识别。研究成果可为薄壁管壳振动和损伤识别相关研究提供技术支持。

徐国良[3](2020)在《水下结构应力波传播规律研究》文中提出随着国家经济建设的加快和人民生活需求的增大,海上复杂工程结构和装备如船舶、海洋平台、工业管线等也随之增加。由于海面及水下环境多变,在其中工作的工程结构承受不同水压、温度变化及流致激励形成的复杂交变载荷,加之工程结构在建造焊接过程中难免会存在结构和材料缺陷,交变载荷使结构尤其是焊缝缺陷处应力场发生变化。焊缝处的应力集中导致疲劳裂纹产生,裂纹的萌生和扩展是结构焊缝产生应力波信号的主要来源。当前研究表明应力波技术具有应用在海上工程结构远程监测的潜力。监测工程结构和设备产生的应力波信号可以在设备的使用寿命内及早发现故障和缺陷,从而为规划和实施必要的维护和维修程序提供更多时间,以避免灾难性故障。因此研究水下结构应力波传播及应力波入水后的传播规律对于进一步探究水下结构健康监测等应用有很大的工程意义。本文以圆柱壳体为例,通过理论分析和数值模拟分析结构焊缝部位受到动态载荷激发的应力波产生及其在结构中的传播特性:包括在壳体结构边界条件下形成的典型导波和壳体结构中应力波在流固界面上的传递规律(传递过程产生的能量分配,波型转化等与不同应力波源、不同介质特性阻抗的关系)。根据断裂力学原理分析水下结构应力波源的物理基础,建立能反映裂纹应力波源特征的数学模型;根据导波基本理论,研究了结构内体波在壳体结构边界条件下形成的典型导波的特征,设计算法求解圆柱壳结构中导波的频散方程得到频散曲线,利用数值仿真和理论分析相结合的方法,验证固体—流体相互作用下结构应力波传播的有限元方法的准确性;基于已建立的等效应力波源与已验证的水下应力波传播模型,分别在时域和频域分析了不同受载条件下应力波响应特征,利用Choi-Williams分布分析水下壳体结构在不同应力波源加载下的传播模态;分析了耦合界面(空气—固体耦合、流体—固体耦合)应力波的波形转换与传播路径,基于广义Snell定律和有限元功率流能量分析方法定性和定量分析不同应力波源、不同介质对耦合界面应力波能量传递影响,并计算能量传递比例。

朱吟龙,谭大鹏,李霖,郑帅[4](2019)在《含裂纹损伤充液圆柱壳的振动响应求解方法》文中提出薄壁圆柱壳流体冲击振动响应是一个复杂的流固耦合(FSI)动力学问题,对于薄壳状态监测与缺陷识别具有重要意义.基于Flügge壳体应力理论,得到壳体运动的高阶偏微分方程组(PDE),利用波传播方法获得圆柱壳系统振动响应.将壳体周围流体定义为理想声学介质,通过亥姆霍兹方程描述声压场,得到流固耦合条件下的薄壁圆柱壳受迫振动响应演变规律.针对薄壳裂纹损伤识别问题,基于断裂力学理论建立局部柔度矩阵,结合呼吸型线弹簧模型(LSM),构造裂纹附近应力及位移连续条件,获得含裂纹损伤充液圆柱壳的振动响应,进而给出一种基于振动能量流的裂纹损伤识别方法.研究结果表明:充液圆柱壳耦合系统在非线性激励下,位移响应在沿轴向、周向和径向的传播特性差异明显;裂纹的存在会导致结构局部柔度的降低和耦合系统固有频率下降;归一化输入功率流能够有效地对充液圆柱壳耦合系统进行结构裂纹损伤识别.研究结果可为充液薄壳振动响应方面的研究提供有益参考,也可为流固耦合条件下的结构裂纹损伤识别方面提供技术支持.

陆毛毛[5](2017)在《基于Terfenol-D材料的刀型结构超声导波激励换能器的研究》文中进行了进一步梳理随着国民经济的迅猛发展,管道在消防、冶金、石油等方面的运输中承担着越来越重要的作用。然而管道由于所处环境恶劣、检测维修周期长,导致管线因为破损、腐蚀而发生泄漏。现有检测方法虽然检测精度高但效率低下且耗费财力,超声导波无损检测技术因其具有一次性长距离的检测、且只需在安装检测装置的位置剥离包覆层等优点而获得广泛关注。因激励换能器的性能直接决定了导波检测的效果,且激励换能器的性能主要取决于其敏感材料的性能。目前常用PZT作为制作激励换能器的敏感材料,由于该材料机电耦合系数较低,且产生的激振能量不够大,故这种材料制作的换能器尚存在着不足。相较于PZT,Terfenol-D具有巨大的磁致伸缩系数、高的能量转化效率、微秒级的响应速度等优点,可通过线圈来励磁,所需的负载电压较小,因此可用于制作激励换能器。因此,本文利用Terfenol-D材料作为设计激励换能器的敏感材料,将换能器产生的振动耦合入待测管道,使其产生导波。通过将Terfenol-D材料设计成一端较薄另一端较厚的刀型以解决Terfenol-D换能器无法在管道外表面中间的任意位置产生导波的问题。在薄端绕制励磁线圈,薄端端部放置三片永磁铁为Terfenol-D材料提供偏置磁场。对线圈的参数进行优化,使线圈以最小的励磁功率激励出所需的交变磁场,从而确定敏感材料薄端的尺寸,并对换能器的性能进行评定,对影响换能器激励性能的厚端尺寸进行实验。研究结果表明:当厚端厚度为2.5mm、长度为13mm时得到的回波反射系数和回波幅值较大。对励磁线圈产生的交变磁场强度进行了理论分析,通过实验验证了线圈参数对换能器性能的影响,结果表明:当线圈线径为0.21mm、匝数为180匝时,换能器的性能较好。实验研究了背衬层的厚度和粘接方式对接收信号噪声的影响,结果表明:当刀型Terfenol-D材料厚端的上表面用环氧树脂胶粘接5mm厚的背衬层时,换能器对应的回波反射系数和回波幅值较大。将所研制的Terfenol-D材料换能器和传统的用PZT材料制作的换能器,在长为10.34m的管道(含三道焊缝)上进行检测,研究结果表明:当用自行研制的换能器进行激励时,其接收信号中缺陷的回波反射系数和焊缝回波幅值均高于PZT换能器,且衰减较低,可见自行研制的换能器的性能比传统的PZT换能器的性能好。

张术臣[6](2017)在《基于导波的管道结构损伤识别与定位研究》文中进行了进一步梳理管道结构在日常社会中随处可见,对工业生产、人们生活、军事国防都是必不可缺的战略性工程结构,远到到地下石油天然气、海洋石油天然气等重要能源的开采与运输,近到居民家用自来水管、暖气管道、排污管道、煤气管道,深度覆盖了生产生活中的方方面面。能力越大,责任越大。具有优良工程品质的管道结构大多服役于较为恶劣的环境中,容易受到各种如材料老化、载荷冲击、液体或气体腐蚀、环境变化等工况的影响,致使管道结构表面或者内部发生损伤,随着时间推移损伤不断扩大,导致结构承载能力变弱,严重时甚至会造成巨大工程事故和人员伤亡。为保证管道结构的平稳安全运行,定期检修必不可少。超声导波技术是近代兴起的新式无损检测技术,由于其具有检测速度快、监测跨度大、现场破坏小、能够在线实时监测等众多优点,已被广泛应用于各类结构的检测中,特别是对于管道等比较规则的工程构件具有极大应用前景。本文首先概述国内外管道结构健康监测及损伤识别与定位技术的研究现状,然后演绎超声导波基本理论,归纳管道结构中超声导波的各种模态的传播过程,接着用进化规划算法推理管道结构中导波各种模态的频散曲线,综合考虑各种因素选择激励信号,进行ABAQUS仿真分析并加以实验验证,对管道在各种工况下、各种定位方案下、各种损伤形式下的超声导波损伤识别与定位进行研究。管道结构在激励下会产生很多模态与模式的导波,有些模式是损伤识别与定位过程中需要的,有的则是不需要甚至要尽量避免的。从管道损伤定位中的轴向定位与周向定位两个维度出发,设计出了两种定位方案。一种方案是纵向L(0,2)模式和周向Lamb第二模式的双模式定位法,该方案采用单点激励、多点接收的传感网络布置方式和基于椭圆传感路径的概率密度法进行定位;另一种方案是扭转波T(0,1)单模式定位法,该方案采用整周扭转激励、多点接收的传感网络布置方式和基于类椭圆传感路径的概率密度法进行定位。针对自由管道和流体管道等不同工况、孔损伤和槽损伤等不同损伤形式实施以上两种方案的定位。然后对比分析其在损伤定位方面的差异。最后搭建实验平台进行实验验证,以佐证仿真分析结果的可靠性和定位方案的正确性。本文在管道结构超声导波损伤识别与定位方面的研究方法与结论,对类似工程结构导波检测的研究具有重要的参考意义。

吕瑞宏[7](2016)在《基于能量密度超声波管道防腐层剥离缺陷内检测方法研究》文中认为管道防腐层运行状态的检测是确保管道安全运行非常重要的内容。目前,对于管道防腐层检测方法主要采用外检测技术,这类方法无法满足油气管道完整性管理理念、对防腐层缺陷的定量化描述较为困难。若采用管道内检测技术对管道外防腐层运行状态进行分析研究,应用管道内检测器采集管道运行状况的数据,则可以满足管道检测的综合数据分析并实现管道防腐层定量化检测。为了解决上述问题,本文主要研究了基于非线性超声导波的管道防腐层剥离缺陷的内检测方法。将管道防腐层介质理想化为弹性-粘弹性双层结构,从理论建模、仿真分析和实验验证方面对超声导波的频散特性和能量传播特性进行分析,提出基于能量密度的防腐层检测方法并对其回波信号进行了定量化研究。主要的研究工作及贡献如下:(1)针对超声导波在管道防腐层双层结构中的传播机理十分复杂,仅分析导波多模态频散特性很难获取检测防腐层缺陷的有效信息的问题,本文从单层板状结构的弹性性能入手,研究了弹性-粘弹性双层结构介质的能量传播特性,从能量密度角度分析了不同双层结构中介质对超声导波传播过程中能量传播的影响因素,建立了试验平台对弹性-粘弹性双层结构介质的能量传播特性进行了实验研究。研究表明:超声导波各模态在双层结构介质产生剥离等缺陷时,其群速度、相速度及能量密度均发生较为明显的变化;防腐层剥离缺陷尺寸越大,能量衰减变小,节点振动速度变慢,则回波信号幅值越大。(2)针对超声导波传播机理复杂和多模态特性导致其回波信号难识别的问题,本文以兰姆波为研究对象,利用热力学第一定律建立钢板微体元中能量密度分布模型,对微体元力密度与振动位移的关系及能量密度分布特征进行理论分析和数值计算,提出已知激励频率下钢板中电磁超声兰姆波多模态的能量密度分布特征研究方法,并采用收发分离式电磁超声兰姆波换能器对理论分析和仿真计算过程进行初步的实验研究。研究表明:微体元振动位移与洛仑兹力、磁致伸缩力的函数关系反映电磁超声兰姆波中能量传递趋势。能量在动能和势能间不断转换;通过对不同模态兰姆波的能量密度分布特征分析,获得各模态的能量强度及能量传播速度,为基于能量密度的超声导波检测提供一定的理论依据。在不同激励频率下,通过实验研究验证了电磁超声兰姆波的能量密度分布特征,依据波群信号能量密度分布特征,可简化回波信号的识别。(3)针对管道防腐层存在的孔洞、剥离等缺陷问题,提出SH导波能量密度检测方法。利用粘弹性动力学理论建立能量平衡单元体V的双层结构波动模型,对单元体V的频散特性、能量密度和导波衰减进行理论分析和数值计算;设计SH-EMAT换能器对轴向防腐层剥离缺陷进行了仿真和实验研究。研究表明:在一定频率范围内,防腐层剥离厚度越大,SH导波模态对应相速度、群速度越大,且差异显着。频率趋于无穷时,SH导波相速度与防腐层严重剥离缺陷对应的线性度较好。防腐层剥离程度可引起单元体V中SH0模态的频散曲线变化,通过检测SH0模态群速度可实现钢管防腐层剥离缺陷的内检测。防腐层剥离缺陷轴向长度和位置信息可通过SH导波衰减表示,单元体V中能量密度因子QE的特征参数可为管道防腐层剥离、孔洞缺陷的内检测提供一定量化研究的理论依据。(4)针对防腐层缺陷检测信号进行时频分析获得产生剥离缺陷交界处的非线性特征参数,对管道防腐层剥离缺陷进行量化研究,以此作为防腐层剥离缺陷检测的等级量化标准,为防腐层缺陷程度的评价提供一定的量化研究依据。综上所述,本文针对管道防腐层的超声导波内检测技术进行研究,以弹性-粘弹性双层结构介质为研究对象,建立能量密度传播模型进行分析,对其获取导波传播特性和缺陷信息,并采用时频分析手段对缺陷轴向尺寸进行等级量化研究,最终实现对管道防腐层缺陷信息的内检测目标。

杨理践,吕瑞宏,高松巍,刘斌[8](2016)在《基于SH导波的防腐层能量密度检测机理研究》文中进行了进一步梳理涂敷防腐层是确保油气管道完整性非常重要的手段,但因环境或外力等因素使防腐层产生剥离、孔洞等缺陷。本文针对埋地管道外涂防腐层轴向剥离、孔洞缺陷,利用粘弹性动力学理论建立能量平衡单元体F的双层结构波动模型,对单元体F的频散特性、能量密度和导波衰减进行理论分析和数值计算,并设计SH-EMAT换能器进行了防腐层剥离缺陷实验研究。研究表明:防腐层剥离程度可引起单元体F中各模态频散特性变化,防腐层剥离厚度越大,SH导波模态对应相速度、群速度越大,且差异显着。在一定频率范围内,其相速度与防腐层剥离缺陷尺寸成正比。导波能量衰减依赖于能量密度因子QE且独立于导波模态,能量密度趋向于防腐层等效粘弹性介质的剪切速度倒数;单元体F中能量密度因子QE的特征参数可为管道防腐层剥离、孔洞缺陷内检测的量化研究提供理论依据。

左德发[9](2015)在《基于超声导波的管道损伤检测技术研究》文中认为火炮是现代战争中不可缺少的武器装备,其安全性和可靠性一直备受关注。据统计,身管损伤是导致火炮事故的重要原因,因此实现身管损伤的及时检测并采取一定的措施避免灾难性事故的发生具有重要意义。目前常用的身管损伤检测技术主要局限于表面缺陷且检测效率较低、漏检率高,因此迫切需要研究新的检测方法。超声导波由于检测范围广、效率高、可以探测到结构内部损伤等优点在无损检测领域得到了广泛的关注。这种方法根据声波遇到损伤时发生的反射、散射等现象来检测和评价损伤,原理相对简单,但要应用到身管这类复杂管道结构(膛线、凸台、安装孔等)还有许多问题需要深入研究,包括损伤与超声导波的作用机理、损伤特征提取方法和损伤定位方法。针对上述问题,本文以火炮损伤检测为背景,以管道类结构为对象,对超声导波在管道类结构中的传播特性、信号处理算法、损伤的检测与定位方法、非线性超声导波在微裂纹损伤检测中的应用开展了理论、仿真和试验方面的研究。主要工作包括:1.分析了超声导波在管道中的传播特性及其与损伤的相互作用规律。从Navier波动控制方程出发推导了管道中导波的波动方程,通过数值求解分析了超声导波在管道中的频散特性和波结构特性;利用ANSYS软件建立了超声导波与损伤相互作用的有限元模型,根据仿真获取了损伤对导波信号的影响规律,为超声导波检测试验系统的搭建和试验参数选取提供了理论依据。2.开展了基于超声导波的管道结构裂纹损伤检测试验研究,并研究了超声导波信号处理算法。在理论分析的基础上,搭建了超声导波检测试验系统,开展了管道结构裂纹损伤超声导波检测试验。针对超声导波信号非平稳多分量的特性,选择Hilbert-Huang变换作为信号处理工具,提取了损伤特征参数,实现了管道损伤的轴向定位,并分析了产生定位误差的原因和影响因素。3.研究了基于时间反转的超声导波增强检测方法。针对超声导波频散和多模态效应导致损伤定位误差较大的不足,研究了基于时间反转的导波增强检测方法。从理论上推导了时间反转声场的表达式,证明了其时间-空间聚焦效应;开展了时间反转超声导波检测试验,试验结果表明,时间反转方法可以抑制导波的频散和多模态效应,实现能量的自适应聚焦,提高损伤回波的幅值,增强损伤的轴向定位精度。4.探索了非线性调制超声导波方法在管道结构微裂纹损伤检测中的应用。针对线性超声导波对微裂纹和闭合裂纹不敏感的问题,探索了非线性调制超声导波在管道结构微小闭合裂纹损伤检测中的应用。试验结果表明,相对于线性导波方法,非线性调制超声导波对微小闭合裂纹具有更高的检测灵敏度。

魏巍[10](2015)在《基于叠前逆时偏移方法的圆管损伤识别》文中认为在现代工业中管道结构发挥着不可替代的作用,管结构的损伤与破坏会导致严重的工程事故及重大经济损失,因此对管道结构进行健康监测与损伤识别十分必要。在诸多无损检测方法中,基于超声导波的无损检测方法由于其快捷、造价低且适应大范围检测等优点而受到广泛关注。本文针对金属圆管中的裂缝损伤,采用基于导波理论和叠前逆时偏移的方法对其进行损伤成像。本文中首先给出了各向同性空心圆管中导波的频散特征方程,对三种沿轴向传播的导波模态的基本传播特性进行了分析,并根据简正模态展开法探讨了在局部非轴对称荷载激励下导波的幅值大小及位移场分布;其次,介绍了叠前逆时偏移方法的基本原理,对扭转波在各向同性金属管中的波动进行了建模。最后,试验研究了d31型和d36型两种压电晶片环形阵列对圆管上裂缝损伤的检测,应用数值模拟技术实现了波场的逆时偏移过程,然后采用激励-时间成像条件提取了损伤的成像结果,将成像结果与损伤的实际状态进行了对比,并分别分析了纵向模态和扭转模态对裂缝损伤的检测能力。研究表明,采用叠前逆时偏移的方法,根据圆管外表面上环形分布的传感系统所采集到的反射信号,能够成功的对圆管上的缺陷进行成像,试验验证了该方法对圆管上的裂缝进行成像的有效性和可应用性。

二、Axial power flow distributions of ultrasonic guided waves in viscous liquid-filled pipes(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、Axial power flow distributions of ultrasonic guided waves in viscous liquid-filled pipes(论文提纲范文)

(1)基于声固耦合的输流管道振声特性及减振措施研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 管道模型研究现状
        1.2.2 输流管道声固耦合研究方法
        1.2.3 结构与声弹性波研究进展
        1.2.4 管道振动与声辐射研究现状
        1.2.5 管道减振措施研究现状
    1.3 本文主要研究内容
2 输流管道振声理论
    2.1 波动理论
        2.1.1 波动方程
        2.1.2 频散关系
    2.2 管道梁模型理论
        2.2.1 欧拉伯努利梁
        2.2.2 铁木辛柯梁
    2.3 模态分析理论
    2.4 声固耦合理论
    2.5 本章小结
3 基于声固耦合的输流管道特征模态分析
    3.1 数值模型建立
        3.1.1 模型简化假设
        3.1.2 计算模型
    3.2 管道声固耦合
    3.3 弹性壁与硬声场壁管道
        3.3.1 管道声压应力分布
        3.3.2 管道频散曲线
    3.4 管道不同壁厚与内部不同流体
        3.4.1 不同壁厚频散曲线
        3.4.2 内部不同流体频散曲线
    3.5 本章小结
4 基于声固耦合的夹层输流管道弹性波频散特征分析
    4.1 管道弹性波波数解析式建立
        4.1.1 管中导波模态
        4.1.2 管壁波数
        4.1.3 管内声学域波数
    4.2 数值模型建立
    4.3 频散关系分析
    4.4 截止频率及模态分析
    4.5 本章小结
5 基于声固耦合的部分浸没输流管道振动声辐射研究
    5.1 数值模型建立
    5.2 声辐射条件
    5.3 管道振动与声辐射计算分析
        5.3.1 部分浸没管道声压应力分布图
        5.3.2 管道外场声压级变化曲线
    5.4 本章小结
6 管道系统减振措施及验证
    6.1 减振措施方案设计
    6.2 计算模态分析
        6.2.1 数值模型建立
        6.2.2 计算结果
    6.3 试验模态分析
        6.3.1 测试技术
        6.3.2 试验平台搭建
    6.4 试验测试
        6.4.1 采样与信号处理
        6.4.2 试验测试结果
    6.5 减振措施研究
        6.5.1 数值模型建立
        6.5.2 阻尼减振试验
    6.6 减振措施效果验证分析
    6.7 本章小结
7 总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 未来展望
参考文献
致谢
作者简介
导师简介

(2)薄壁管壳受迫振动位移响应及损伤识别(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 薄壁管壳的建模与求解
        1.2.1 理想圆柱壳
        1.2.2 加肋圆柱壳
        1.2.3 双圆柱壳
        1.2.4 其它管壳结构
    1.3 薄壁管壳受迫振动响应
        1.3.1 受迫振动响应特性
        1.3.2 能量流与声辐射
    1.4 损伤结构研究现状
        1.4.1 损伤识别方法
    1.5 本课题研究内容
        1.5.1 课题研究内容
        1.5.2 课题技术路线
第2章 薄壁管壳自由振动
    2.1 本章引言
    2.2 薄壁管壳自由振动方程
    2.3 管壳自由振动频率特性分析
        2.3.1 管壳的耦合模态
        2.3.2 固有频率分析
    2.4 波传播特性分析
        2.4.1 频散曲线
        2.4.2 传播波特性
    2.5 本章小结
第3章 薄壁管壳受迫振动
    3.1 本章引言
    3.2 薄壁管壳受迫振动位移方程求解
        3.2.1 管壳受迫振动位移求解
        3.2.2 管壳受迫振动输入功率流
    3.3 管壳受迫振动位移响应分析
        3.3.1 薄壁管壳受迫振动位移响应
    3.4 管壳的受迫振动输入能量流
    3.5 本章小结
第4章 流固耦合条件下管壳受迫振动
    4.1 本章引言
    4.2 控制方程
        4.2.1 兰金涡模型
        4.2.2 旋涡临界条件
        4.2.3 流固耦合模型修正
    4.3 模型建立及参数设定
        4.3.1 模型参数
        4.3.2 模型有效性验证
    4.4 仿真结果与分析
        4.4.1 旋涡的形成及发展过程
        4.4.2 压力脉动分析
        4.4.3 旋涡冲击下管壳振动位移响应分析
        4.4.4 旋涡冲击下管壳振动加速度响应分析
        4.4.5 旋涡冲击下管壳振动响应频谱分析
    4.5 本章小结
第5章 裂纹管壳受迫振动响应与损伤识别
    5.1 本章引言
    5.2 直裂纹理论模型
    5.3 直裂纹管壳有限元模型
        5.3.1 管壳模型参数
        5.3.2 外部激励源
        5.3.3 网格无关性验证
    5.4 结果与分析
        5.4.1 裂纹管壳固有频率特性分析
        5.4.2 裂纹管受迫振动响应分析
        5.4.3 基于位移响应和固有频率特性的损伤识别
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
致谢
作者简介
    1 作者简历
    2 攻读硕士学位期间发表的学术论文
学位论文数据集

(3)水下结构应力波传播规律研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 研究概况
        1.2.2 应力波源建模研究
        1.2.3 考虑流固耦合的结构应力波传播研究
    1.3 本文研究内容
2 水下结构应力波源建模及传播理论
    2.1 应力波源的物理基础
    2.2 裂纹应力波源建模方法
        2.2.1 等效体力理论
        2.2.2 广义声发射理论
        2.2.3 基于有限元的应力波源建模
    2.3 壳体结构弹性波动与纵向导波理论
        2.3.1 考虑流固耦合的壳体结构弹性波动理论
        2.3.2 水载壳体结构中的纵向导波
    2.4 本章小结
3 应力波特征分析方法及仿真方法验证
    3.1 应力波信号特征分析方法
        3.1.1 傅里叶变换
        3.1.2 二维傅里叶变换
        3.1.3 Choi-Williams分布
    3.2 基于有限元的应力波传播分析方法
        3.2.1 ABAQUS显式动力学方法
        3.2.2 有限元建模
    3.3 仿真方法验证
    3.4 本章小结
4 水下壳体结构应力波传播仿真分析
    4.1 有限元模型
    4.2 应力波响应波形分析
        4.2.1 应力云图
        4.2.2 应力波响应时域分析
        4.2.3 应力波响应频域分析
    4.3 应力波传播模态分析
        4.3.1 模态分析方法
        4.3.2 基于Choi-Williams分布的导波模态识别
    4.4 本章小结
5 耦合界面应力波能量传递分析
    5.1 能量传递定性分析
        5.1.1 耦合界面的波
        5.1.2 广义斯涅尔定律
        5.1.3 能量传递定性分析
    5.2 能量传递定量分析
        5.2.1 能量传递定量分析方法
        5.2.2 不同介质能量传递分析
        5.2.3 不同应力波源对比分析
    5.3 本章小结
6 结论与展望
参考文献
附录A 附录内容名称
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

(4)含裂纹损伤充液圆柱壳的振动响应求解方法(论文提纲范文)

0 引言
1 薄壳流固耦合模型及振动响应
    1.1 薄壳流固耦合振动方程
    1.2 充液壳体受迫位移响应
    1.3 含裂纹条件下的薄壳位移响应
    1.4 薄壳受迫激励能量流输入
2 数值计算结果与讨论
    2.1 充液圆柱壳受迫激励振动响应
    2.2 含裂纹薄壳受迫激励振动响应
    2.3 含裂纹充液圆柱壳的能量流识别
3 结论

(5)基于Terfenol-D材料的刀型结构超声导波激励换能器的研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 管道缺陷常用检测方法分析
        1.2.2 超声导波检测技术现状分析
        1.2.3 超声导波激励换能器技术现状
    1.3 课题来源及研究主要内容
第二章 超声导波检测的原理分析
    2.1 超声导波基本概念
    2.2 超声导波性质分析
        2.2.1 群速度和相速度分析
        2.2.2 多模态特性分析
        2.2.3 频散特性分析
    2.3 超声导波检测的技术原理
    2.4 空心圆管导波的频散方程和求解
    2.5 空心圆管中导波模态和激励频率的选择方式
        2.5.1 导波模态的选择方式
        2.5.2 激励频率的选择方式
    2.6 本章小结
第三章 Terfenol-D磁致伸缩式激励换能器的基本理论
    3.1 磁致伸缩效应
    3.2 磁致伸缩现象的物理理论分析
        3.2.1 自发磁致伸缩
        3.2.2 形状效应
        3.2.3 磁场致变
    3.3 激励换能器敏感材料的选择
    3.4 Terfenol-D材料的性能分析
        3.4.1 磁致伸缩特性
        3.4.2 磁机耦合特性
        3.4.3 倍频现象
        3.4.4 磁滞、涡流损耗
        3.4.5 其他特性
    3.5 激励换能器性能评定参数
    3.6 本章小结
第四章 基于Terfenol-D材料的激励换能器设计及试验研究
    4.1 激励换能器总体方案设计
    4.2 敏感材料结构及激励线圈设计
        4.2.1 敏感材料结构优化
        4.2.2 励磁线圈功率设计
        4.2.3 刀型Terfenol-D厚端尺寸对敏感元件激励性能的影响研究
    4.3 稳态偏置磁场设计
        4.3.1 偏置磁场的选择
        4.3.2 偏置磁场对敏感元件激励性能的影响
    4.4 激励磁场对敏感元件性能的影响
        4.4.1 交变磁场强度
        4.4.2 交变磁场实验
    4.5 背衬层对敏感元件激励性能的影响研究
        4.5.1 背衬层材料
        4.5.2 背衬层粘接方式
        4.5.3 背衬层实验
    4.6 换能器封装外壳
        4.6.1 封装外壳
        4.6.2 封装方法
    4.7 本章小结
第五章 刀型Terfenol-D激励换能器对钢管焊缝回波检测实验
    5.1 检测系统
    5.2 刀型Terfenol-D激励换能器与PZT换能器的性能对比
    5.3 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文及其他科研成果

(6)基于导波的管道结构损伤识别与定位研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 无损检测技术
        1.2.2 超声导波无损检测新技术
        1.2.3 导波的激励与接收
    1.3 本文研究内容
    1.4 本文纲要
第二章 导波基本理论
    2.1 超声导波
        2.1.1 导波运动方程
        2.1.2 群速度与相速度
    2.2 自由管道中导波频散方程
        2.2.1 纵向导波频散方程
        2.2.2 周向导波频散方程
    2.3 本章小结
第三章 激励信号的选择与有限元仿真建模
    3.1 激励信号的选择
        3.1.1 管道中导波频散曲线
        3.1.2 导波模式选择
        3.1.3 避开截止区域
        3.1.4 波的结构
        3.1.5 导波群速度与速度重合点
        3.1.6 确定激励信号
    3.2 ABAQUS有限元仿真建模
        3.2.1 有限元模型仿真参数
        3.2.2 检测结构中的损伤建模
        3.2.3 PZT换能器与载荷建模
    3.3 本章小结
第四章 自由管道中超声导波传播机理及损伤定位
    4.1 自由管道下的双模式定位
        4.1.1 仿真建模
        4.1.2 定位方法
        4.1.3 定位过程
    4.2 自由管道下的扭转波单模式定位
        4.2.1 仿真建模
        4.2.2 定位过程
        4.2.3 实验分析
    4.3 损伤定位误差分析
    4.4 本章小结
第五章 流体管道中超声导波传播机理及损伤定位
    5.1 水圆柱体中导波传播特性
    5.2 流体管道下的双模式定位
        5.2.1 仿真建模
        5.2.2 定位过程
    5.3 流体管道下的扭转波单模式定位
    5.4 实验分析
    5.5 流体对管道损伤检测的影响
    5.6 各种工况和不同定位方法的对比
    5.7 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 研究工作总结
    6.2 本文的创新点
    6.3 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

(7)基于能量密度超声波管道防腐层剥离缺陷内检测方法研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究目的及来源
        1.1.1 研究目的及意义
        1.1.2 课题来源
    1.2 课题研究背景
        1.2.1 管道防腐层结构及缺陷类型
        1.2.2 管道防腐层缺陷检测方法
    1.3 课题研究现状及动态
        1.3.1 管道内检测技术研究现状
        1.3.2 超声导波研究现状
    1.4 存在问题
    1.5 本文研究内容与结构安排
        1.5.1 技术路线及分析
        1.5.2 内容章节安排
第2章 非线性超声导波传播特性
    2.1 固体介质的非线性超声波动特性
        2.1.1 单层板弹性性能分析
        2.1.2 单层板超声导波传播特性分析
        2.1.3 超声导波特征方程数值解分析
        2.1.4 有界双层结构超声导波频散特性分析
    2.2 固体介质的非线性超声能量传播特性
        2.2.1 弹性介质能量传播特性分析
        2.2.2 粘弹性介质能量传播特性分析
        2.2.3 双层结构介质能量传播特性分析
    2.3 本章小结
第3章 超声导波多模态能量密度分布特征研究
    3.1 电磁超声兰姆波换能机理
    3.2 电磁超声兰姆波能量理论模型
    3.3 能量密度分布有限元仿真计算
        3.3.1 电磁超声兰姆波频散特性数值计算
        3.3.2 基于力密度的兰姆波能量密度仿真
    3.4 应用实验与结果分析
        3.4.1 电磁超声兰姆波实验环境建立
        3.4.2 电磁超声兰姆波实验数据分析
    3.5 本章小结
第4章 基于SH导波的防腐层能量密度检测机理研究
    4.1 管道防腐层能量衰减模型
    4.2 管道防腐层能量衰减特性分析及仿真
        4.2.1 单元体V的SH导波频散特性分析
        4.2.2 基于SH导波防腐层能量衰减特性仿真
    4.3 基于能量因素的防腐层剥离缺陷检测实验及分析
        4.3.1 基于SH-EMAT防腐层测试系统设计
        4.3.2 防腐层缺陷检测实验数据分析
    4.4 本章小结
第5章 防腐层超声导波检测信号处理及量化研究
    5.1 防腐层检测信号时频分析
        5.1.1 短时傅立叶变换时频分析
        5.1.2 伪Wigner-Ville时频分析
        5.1.3 Affme类时频分析重排方法
        5.1.4 Cohen类时频分析重排方法
        5.1.5 防腐层检测信号非线性特性时频分析
    5.2 防腐层缺陷超声导波信号量化检测方法
        5.2.1 基于超声导波的防腐层缺陷等级量化检测模型
        5.2.2 基于HHT的超声导波信号非线性特征分析
        5.2.3 防腐层缺陷量化数据对比分析
    5.3 本章小结
第6章 结论
    6.1 本文工作及创新
    6.2 未来工作展望
参考文献
在学研究成果
致谢

(8)基于SH导波的防腐层能量密度检测机理研究(论文提纲范文)

1 引言
2 管道防腐层SH导波能量衰减模型
3 分析及仿真
    3.1 单元体F的SH导波频散特性分析
    3.2 基于SH导波防腐层能量衰减特性仿真
4 实验验证及结果分析
    4.1 基于SH-EMAT防腐层测试系统设计
    4.2 实验数据分析
5 结论

(9)基于超声导波的管道损伤检测技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 管道类结构损伤检测技术的国内外研究现状
        1.2.1 常规检测方法
        1.2.2 超声导波检测方法
    1.3 论文研究内容与结构安排
        1.3.1 论文研究内容
        1.3.2 论文结构安排
第二章 管道中超声导波的传播特性建模与仿真
    2.1 引言
    2.2 超声导波在管道中的传播特性分析
        2.2.1 管道中超声导波的波动方程
        2.2.2 管道中超声导波的频散特性
        2.2.3 管道中超声导波的波结构特性
    2.3 裂纹损伤对管道波传播特性的影响建模与仿真
        2.3.1 管道有限元模型
        2.3.2 负载建模
        2.3.3 损伤建模
        2.3.4 仿真结果分析
    2.4 本章小结
第三章 基于超声导波的管道裂纹损伤检测和定位方法研究
    3.1 引言
    3.2 基于超声导波的管道裂纹损伤检测试验
        3.2.1 试验系统设计
        3.2.2 试验参数的选取
        3.2.3 超声导波检测试验
    3.3 超声导波信号处理算法研究
        3.3.1 超声导波信号的时频算法分析
        3.3.2 损伤特征提取
    3.4 基于超声导波的裂纹损伤检测和定位方法
        3.4.1 管道导波群速度的计算
        3.4.2 损伤的轴向定位
    3.5 本章小结
第四章 基于时间反转导波的管道裂纹增强检测和定位方法研究
    4.1 引言
    4.2 时间反转聚焦效应
        4.2.1 时间反转的基本原理
        4.2.2 时间反转导波信号的频散聚焦效应
        4.2.3 时间反转导波信号的多模式聚焦效应
    4.3 基于时间反转的超声导波检测和定位试验
        4.3.1 试验设计与试验步骤
        4.3.2 试验结果分析
    4.4 时间反转聚焦影响因素分析
    4.5 本章小结
第五章 基于非线性超声导波的管道微裂纹检测方法研究
    5.1 引言
    5.2 非线性超声检测方法的基本原理
        5.2.1 非线性超声基本原理
        5.2.3 非线性调制的实现方法
    5.3 非线性调制超声试验
        5.3.1 试验系统设计
        5.3.2 cross-modulation检测试验
        5.3.3 inter-modulation检测试验
    5.4 与线性超声检测结果的对比
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
        6.1.1 完成的主要研究工作
        6.1.2 得出的主要结论
        6.1.3 主要创新点
    6.2 工作展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果

(10)基于叠前逆时偏移方法的圆管损伤识别(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 用于管结构检测的超声导波方法
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究与应用现状
        1.2.3 国内外文献综述
    1.3 本文开展的工作
第2章 管中导波的位移分布
    2.1 引言
    2.2 空心圆管中的导波
    2.3 空心圆柱体中的频率方程
    2.4 导波模态分析
        2.4.1 扭转模态
        2.4.2 纵向模态
        2.4.3 弯曲模态
    2.5 频散曲线
    2.6 简正模态展开法
        2.6.1 完备性与正交性
        2.6.2 简正模态展开法
        2.6.3 导波幅值大小
        2.6.4 位移场分布
    2.7 本章小结
第3章 管中的逆时偏移方法
    3.1 引言
    3.2 偏移的目的
    3.3 偏移的过程
    3.4 圆管中的偏移方法
        3.4.1 圆管中的外推公式
        3.4.2 稳定性条件
        3.4.3 成像条件
        3.4.4 边界条件
    3.5 压电片输出电压与位移的关系
        3.5.1 有限元模型
        3.5.2 激励信号
        3.5.3 输出电压与位移的关系
    3.6 本章小结
第4章 管中的逆时偏移试验成像
    4.1 引言
    4.2 基于d31型压电晶片阵列的试验研究
        4.2.1 试验系统
        4.2.2 激励频率
        4.2.3 反射波场
        4.2.4 外推与成像
    4.3 基于d36型压电晶片阵列的试验研究
        4.3.1 激励频率
        4.3.2 反射波场
        4.3.3 外推与成像
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢

四、Axial power flow distributions of ultrasonic guided waves in viscous liquid-filled pipes(论文参考文献)

  • [1]基于声固耦合的输流管道振声特性及减振措施研究[D]. 陈德锦. 广东海洋大学, 2021
  • [2]薄壁管壳受迫振动位移响应及损伤识别[D]. 李代峰. 浙江工业大学, 2020(02)
  • [3]水下结构应力波传播规律研究[D]. 徐国良. 大连理工大学, 2020(02)
  • [4]含裂纹损伤充液圆柱壳的振动响应求解方法[J]. 朱吟龙,谭大鹏,李霖,郑帅. 固体力学学报, 2019(01)
  • [5]基于Terfenol-D材料的刀型结构超声导波激励换能器的研究[D]. 陆毛毛. 江苏大学, 2017(05)
  • [6]基于导波的管道结构损伤识别与定位研究[D]. 张术臣. 上海交通大学, 2017(09)
  • [7]基于能量密度超声波管道防腐层剥离缺陷内检测方法研究[D]. 吕瑞宏. 沈阳工业大学, 2016(02)
  • [8]基于SH导波的防腐层能量密度检测机理研究[J]. 杨理践,吕瑞宏,高松巍,刘斌. 仪器仪表学报, 2016(05)
  • [9]基于超声导波的管道损伤检测技术研究[D]. 左德发. 国防科学技术大学, 2015(04)
  • [10]基于叠前逆时偏移方法的圆管损伤识别[D]. 魏巍. 哈尔滨工业大学, 2015(02)

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粘性充液管道中超声导波的轴向功率流分布
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