【摘要】：球罐、換熱器、塔等焊接制造的設備在石油化工、航空航天、船舶運輸?shù)刃袠I(yè)得到廣泛應用。隨著設備的大型化、高溫高壓等高參數(shù)化，其焊縫中易出現(xiàn)的裂紋等損傷對其安全構成巨大威脅，有必要進行健康監(jiān)測。本論文就壓電阻抗技術應用于石化領域中焊接結構焊縫損傷識別進行了分析和試驗研究。具體分析了壓電阻抗法應用于焊接制造的設備中焊縫損傷識別的可行性，完成了對金屬材料中出現(xiàn)的裂紋、孔洞等損傷進行模擬定位試驗以及數(shù)值模擬分析，初步得到阻抗曲線變化與損傷位置的關系，從而提出了可行的監(jiān)測方法，，并進行了初步試驗。 本文主要研究內容如下： 1、分析了當前焊接結構安全保障手段的現(xiàn)狀以及當前各種無損檢測手段的不足，闡述了將壓電阻抗法應用于焊接結構損傷識別的意義。 2、介紹了當前國內外壓電阻抗技術的發(fā)展，就其力學模型建立和試驗情況做了詳細分析； 3、完成了壓電阻抗法試驗，從一定量的試驗數(shù)據(jù)中整理得出其損傷出現(xiàn)前后阻抗-頻率曲線相關系數(shù)與損傷所處位置距離成線性關系的規(guī)律； 4、運用ANSYS有限元分析軟件對壓電陶瓷片及平板裂紋損傷情形下的阻抗特性變化進行了數(shù)值模擬分析，其變化規(guī)律與實際試驗結論基本一致； 5、基于試驗及數(shù)值模擬結論，提出了一種針對焊接結構焊縫處進行損傷定位的健康監(jiān)測方法并進行了試驗，試驗結果表明該種方法測量結果的誤差在可接受范圍內。
[Abstract]:Spherical tanks, heat exchangers, towers and other welding equipment have been widely used in petrochemical, aerospace, shipping and other industries. With the large scale of equipment and the parameterization of high temperature and high pressure, the damage such as cracks in the weld is a great threat to its safety, so it is necessary to carry out health monitoring. In this paper, the application of piezoelectric impedance technique to weld damage identification of welded structures in petrochemical field is analyzed and tested. The feasibility of the application of the pressure impedance method in welding equipment damage identification is analyzed, and the simulated localization test and numerical simulation analysis of the cracks and holes in metal materials are completed. The relationship between the change of impedance curve and the damage location is obtained, and a feasible monitoring method is put forward, and a preliminary test is carried out. The main contents of this paper are as follows: 1. The present situation of safety and security means of welding structures and the shortcomings of various nondestructive testing methods are analyzed. The significance of applying the voltage impedance method to the damage identification of welded structures is expounded. 2. The development of piezoelectric impedance technology at home and abroad is introduced, and the establishment of mechanical model and the experimental situation are analyzed in detail. (3) the voltage impedance test was completed, and the correlation coefficient between the impedance and frequency curve before and after the damage appeared was linear with the location distance of the damage from a certain amount of test data. 4. The ANSYS finite element analysis software is used to simulate the impedance characteristics of piezoelectric ceramic plates and plates under crack damage, and the results are in good agreement with the experimental results. 5. Based on the results of experiment and numerical simulation, a health monitoring method for weld seam location of welded structure is proposed and the results show that the error of the method is within the acceptable range.
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TH165.3

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本文編號：2379839