Comsol 实现管道 SH 波压电三维模拟：探索管道无损检测新途径

comsol管道SH波压电3维 利用16个80kHz的压电片PZT-4切向激励均匀贴在在外径72mm壁厚3mm的钢管外侧面激励轴向SH导波。 动画为管道无缺陷下的声场动图。 压电片为自发自收模式16个压电片的探测信号如图1所示上中下分别为轴向裂纹周向裂纹和无裂纹时的波形在时间轴上波包分别为始波(裂纹反射波)端面反射回波。 图3为频散曲线模型测得速度约3078与理论值3185较为符合。 优势: 1.单一模态没有波型转换无杂波干扰。 2.可同时检测周向或者轴向裂纹。 内存需求约40G粗化网格可减少内存需求量。 模型编号:23 (价格为含周/轴向裂纹和不含裂纹共3个模型) 其他: 模型都是自己做的支持定制修改讲解视 频录制等没有教不会的。 想要自发他收的信号激励和接收方式请看21-1 【注:最近倒卖我这个模型的人越来越多切勿贪便宜买那些没有售后保障的】在管道无损检测领域基于压电效应激励和检测导波的方法越来越受到关注。今天就和大家分享我利用 Comsol 搭建的一个“comsol 管道 SH 波压电 3 维”模型希望能给相关研究的小伙伴一些启发。一、模型构建我们利用 16 个 80kHz 的压电片 PZT - 4 切向激励并均匀贴在一个外径 72mm、壁厚 3mm 的钢管外侧面以此来激励轴向 SH 导波。comsol管道SH波压电3维 利用16个80kHz的压电片PZT-4切向激励均匀贴在在外径72mm壁厚3mm的钢管外侧面激励轴向SH导波。 动画为管道无缺陷下的声场动图。 压电片为自发自收模式16个压电片的探测信号如图1所示上中下分别为轴向裂纹周向裂纹和无裂纹时的波形在时间轴上波包分别为始波(裂纹反射波)端面反射回波。 图3为频散曲线模型测得速度约3078与理论值3185较为符合。 优势: 1.单一模态没有波型转换无杂波干扰。 2.可同时检测周向或者轴向裂纹。 内存需求约40G粗化网格可减少内存需求量。 模型编号:23 (价格为含周/轴向裂纹和不含裂纹共3个模型) 其他: 模型都是自己做的支持定制修改讲解视 频录制等没有教不会的。 想要自发他收的信号激励和接收方式请看21-1 【注:最近倒卖我这个模型的人越来越多切勿贪便宜买那些没有售后保障的】这里简单提一下 Comsol 建模中关于压电片设置的代码思路以下代码为伪代码示例实际需根据 Comsol 语法调整// 定义压电片属性 material(PZT - 4); // 设置激励频率 frequency 80e3; // 定义切向激励 excitation_direction [0, 1, 0]; // 假设 y 方向为切向这段代码中我们先定义了使用的压电材料为 PZT - 4 接着设置了激励频率为 80kHz 最后确定了切向激励的方向。通过这些设置压电片就能按照我们的需求对管道施加激励。二、模型呈现动画展示了管道无缺陷下的声场动图能直观地看到导波在管道中的传播情况。而压电片采用自发自收模式16 个压电片探测到的信号十分关键如图 1 所示上中下分别为轴向裂纹、周向裂纹和无裂纹时的波形。在时间轴上能清晰分辨出波包分别为始波、裂纹反射波、端面反射回波。这对于我们分析管道内部是否存在缺陷以及缺陷的类型提供了重要依据。三、频散曲线与速度验证图 3 给出了频散曲线从模型中测得的速度约为 3078 与理论值 3185 较为符合。这表明我们构建的模型在一定程度上是准确可靠的能够较为真实地模拟 SH 导波在管道中的传播特性。四、模型优势单一模态纯净检测该模型产生的是单一模态的 SH 波没有波型转换也就不存在杂波干扰。这使得信号分析变得相对简单大大提高了检测的准确性。就好比在杂乱的声音中我们只听到了一个清晰的旋律更容易分辨其中的细节。全面检测周轴兼顾它可同时检测周向或者轴向裂纹。无论是管道横向还是纵向的隐患都能被这个模型敏锐地捕捉到大大提升了检测效率和全面性。五、内存与优化值得注意的是这个模型的内存需求约 40G 。如果你的设备内存有限别担心粗化网格可减少内存需求量。虽然粗化网格可能会在一定程度上影响精度但通过合理调整还是能在内存和精度之间找到一个较好的平衡点。六、模型相关信息模型编号为 23 价格涵盖了含周/轴向裂纹和不含裂纹共 3 个模型。这些模型都是我自己精心制作的而且支持定制修改还能提供讲解视频录制等服务。可以很自信地说没有教不会的。如果有小伙伴想要自发他收的信号激励和接收方式请看 21 - 1 模型。最后提醒一下最近倒卖我这个模型的人越来越多大家切勿贪便宜买那些没有售后保障的。没有专业的支持在使用过程中遇到问题可能就会抓瞎还是要选择有保障的途径获取模型哦。希望这个分享能对大家在管道无损检测的研究和实践中有所帮助