In order to investigate the behavio

In order to investigate the behavior of guided waves across the
elbows, the FE simulation is introduced here for modeling the
propagation of fundamental L (0, 2) mode of different pipe configurations.
Here, full three-dimensional models included space-Z
type, U type, and plane-Z type are established in the dynamic simulation
module LS-DYNA of FE software ANSYS for analysis of
wave propagation. The mesh used in the models consisted of 3D
solid 164 element which ensures a converged solution for elastic
wave propagation. Thirty-two elements along the circumferential
and 5-mm long element along the axial direction are selected,
while elements in the bend part are refined, to make the grid
even. After that, the axisymmetric guided waves L (0, 2) are
excited through the identical longitudinal force in axial direction
at the 32 circumferential nodes of one end of the pipe (as shown
in Fig. 1). A ten-cycle sinusoidal tone burst with 100 kHz center frequency modulated by Hanning window is used for the excitation.
The material properties of steel are the modulus of elasticity
E¼211 GPa, Poisson ratio t ¼0.3, and density q ¼7800 kg/m3.
Total computing time is set as 0.15 ms to achieve the wave
propagation in the pipe. An iteration step of 0.8106 s
is adopted based on calculation precision according to
Dt < 0:8  ðLe=VgÞ [15], where Le is the size of element
and Vg is the group velocity. Integrated pipes are used here for exploring the energy flow in the elbows. The transient
wave stress distribution in the elbows is obtained by using
ANSYS. Figure 2 shows the snapshot of the transient stress distribution
for bent pipes of different geometries while L (0, 2)
mode travels across the first bend.
As shown in Fig. 2, when guided waves travel across the first
elbow of three types of pipe, the energy of guided waves tends to
focus on extrados of the elbow. All the pipes share the common
propagation characteristic which means that pipe configuration
difference has no significant influence on the guided waves propagation
across the first elbow.
Contrarily (as shown in Fig. 3), the characteristics of wave
propagation are totally different when guided waves travel across
the second bend. The two perspectives indicate the snapshot of
transient stress distribution. When guided waves propagate across
the second elbow of space-Z pipe, the energy distributes in the
extrados primarily, with only a little energy passing along the
intrados. For U pipe, from the perspectives, there is energy flow
distribution both in the extra and intrados, and it is more in the
intrados. However, for plane-Z pipe, from the inside and outside
perspectives, the energy focuses on the extrados when guided
waves travel across the second bend.
Simulation results indicate that bend defect detection sensitivity
depends on the pipe configuration. Defect detection for the second
elbow in space-Z and plane-Z pipe is more sensitive in the extrados
than in the intrados, while U pipe has relatively high detection
sensitivity in the intrados.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

เพื่อตรวจสอบลักษณะการทำงานของคลื่น guided ข้ามข้อ การจำลอง FE จะแนะนำที่นี่สำหรับโมเดลการแพร่กระจายของพื้นฐาน L (0, 2) วิธีการกำหนดค่าท่อต่าง ๆที่นี่ รูปแบบสามมิติเต็มรูปแบบรวมพื้นที่ Zชนิด ชนิด U และ Z เครื่องบินชนิดก่อตั้งขึ้นในการจำลองแบบไดนามิกโมดูลของนได LS ของ FE ซอฟท์แวร์ ANSYS สำหรับการวิเคราะห์การแพร่กระจายคลื่น ประกอบด้วยตาข่ายที่ใช้ในรูปแบบ 3Dองค์ประกอบ 164 แข็งที่ทางแก้ไข converged ยืดหยุ่นการแพร่กระจายคลื่น สามสิบสององค์ตาม circumferentialและ เลือกองค์ประกอบยาว 5 มม.ตามแนวแกนทิศทางในขณะที่องค์ประกอบในส่วนโค้งรับ ทำตารางแม้ หลังจากนั้น มีคลื่น guided axisymmetric L (0, 2)ตื่นเต้นผ่านแรงระยะยาวเหมือนกันในทิศทางตามแนวแกนที่โหน circumferential 32 ของปลายด้านหนึ่งของท่อ (ตามที่แสดงใน Fig. 1) ระเบิดเสียง sinusoidal สิบรอบ ด้วย 100 kHz ความถี่ศูนย์สันทัด Hanning หน้าต่างใช้สำหรับการในการกระตุ้นคุณสมบัติวัสดุของเหล็กมีโมดูลัสของความยืดหยุ่นเกรด เฉลี่ย E¼211, t อัตราส่วนของปัวซอง ¼0.3 และ q ความหนาแน่น ¼7800 kg/m3รวมคอมพิวเตอร์ตั้งเวลาเป็น 0.15 ms ให้คลื่นเผยแพร่ในท่อ ขั้นตอนการเกิดซ้ำของ 0.8 s 10 6จะนำมาใช้ขึ้นอยู่กับความแม่นยำในการคำนวณตามDt < 0:8 ðLe = VgÞ [15], ขนาดขององค์ประกอบเลอและ Vg คือ ความเร็วกลุ่ม รวมท่อจะใช้ที่นี่ในกระแสพลังงานในข้อ แบบฉับพลันคลื่นการกระจายความเครียดในข้อได้รับ โดยใช้ANSYS รูปที่ 2 แสดงภาพรวมของการกระจายความเครียดแบบฉับพลันสำหรับท่อโค้งของรูปทรงเรขาคณิตที่แตกต่างกันในขณะที่ L (0, 2)โหมดเดินทางผ่านโค้งแรกตามที่แสดงใน Fig. 2 เมื่อนำคลื่นเดินทางในครั้งแรกข้อศอกของท่อ พลังงานของคลื่น guided สามชนิดมีแนวโน้มเน้น extrados ของศอก ทั่วไปใช้ท่อทั้งหมดลักษณะการแพร่กระจายซึ่งหมายถึง การตั้งค่าคอนฟิกที่ท่อความแตกต่างได้ไม่มีอิทธิพลสำคัญในการแพร่กระจายคลื่น guidedข้ามศอกแรกหรือเป็นแสดงใน Fig. 3), ลักษณะของคลื่นเผยแพร่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิงเมื่อ guided คลื่นเดินทางข้ามโค้งที่สอง มุมมองที่สองบ่งชี้ของการกระจายความเครียดแบบฉับพลัน เมื่อคลื่น guided แพร่กระจายทั่วศอกสองท่อพื้นที่ Z พลังงานกระจายในextrados เป็นหลัก มีเพียงเล็กน้อยพลังงานผ่านไปตามintrados สำหรับท่อตัว U จากมุมมอง มีกระแสพลังงานแจก ทั้งพิเศษ และ intrados และมีเพิ่มเติมในการintrados อย่างไรก็ตาม สำหรับท่อ Z เครื่องบิน จากภายใน และภายนอกมุมมอง พลังงานเน้น extrados เมื่อนำคลื่นเดินทางผ่านโค้งที่สองผลการทดลองบ่งชี้ข้อบกพร่องที่โค้งความไวในการตรวจสอบขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าท่อ ตรวจหาข้อบกพร่องสำหรับสองข้อศอกในท่อพื้นที่ Z และ Z เครื่องบินจะมีความไวมากในการ extradosกว่าใน intrados ในขณะที่ท่อตัว U มีตรวจค่อนข้างสูงความไวในการ intrados

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

เพื่อที่จะตรวจสอบการทำงานของคลื่นแนะนำข้ามที่ข้อศอกจำลอง FE เป็นที่รู้จักที่นี่สำหรับการสร้างแบบจำลองการแพร่กระจายของพื้นฐานL (0, 2) โหมดของการกำหนดค่าท่อที่แตกต่างกัน. ที่นี่เต็มรูปแบบสามมิติรวมพื้นที่-Z ชนิด ประเภท U, และประเภทเครื่องบิน-Z ได้รับการจัดตั้งขึ้นในการจำลองแบบไดนามิกโมดูลLS-DYNA ของซอฟต์แวร์ FE ANSYS การวิเคราะห์การบริหารจัดการคลื่น ตาข่ายที่ใช้ในรูปแบบ 3 มิติประกอบด้วยองค์ประกอบที่เป็นของแข็ง164 ซึ่งทำให้การแก้ปัญหาการแปรสภาพยืดหยุ่นสำหรับการบริหารจัดการคลื่น สามสิบสององค์ประกอบตามแนวเส้นรอบวงองค์ประกอบและระยะยาว 5 มมตามแนวแกนจะถูกเลือกในขณะที่องค์ประกอบในส่วนโค้งที่มีการกลั่นที่จะทำให้ตารางแม้กระทั่ง หลังจากนั้น axisymmetric ไกด์คลื่น L (0, 2) มีความตื่นเต้นผ่านแรงยาวเหมือนกันในแนวแกนที่32 โหนดเส้นรอบวงของปลายด้านหนึ่งของท่อ (ดังแสดงในรูปที่1). เสียงสิบวงจรซายน์ออกมาด้วยศูนย์ 100 เฮิร์ทซ์ปรับความถี่หน้าต่าง Hanning จะใช้สำหรับการกระตุ้น. คุณสมบัติของวัสดุเหล็กโมดูลัสความยืดหยุ่นE¼211เกรดเฉลี่ยอัตราส่วนปัวซองเสื้อ¼0.3และความหนาแน่นคิว¼7800 kg / m3 รวมเวลาที่คอมพิวเตอร์ถูกตั้งค่าเป็น 0.15 มิลลิวินาทีเพื่อให้บรรลุคลื่นการขยายพันธุ์ในท่อ ? ขั้นตอนซ้ำ 0.8 10 6 s ถูกนำมาใช้ขึ้นอยู่กับความแม่นยำในการคำนวณตามDt <0: 8 DLE = VgÞ [15] ที่ Le คือขนาดขององค์ประกอบและVg คือความเร็วกลุ่ม ท่อแบบบูรณาการที่มีการใช้ที่นี่สำหรับการสำรวจการไหลของพลังงานในข้อศอก ชั่วคราวกระจายความเครียดคลื่นข้อศอกจะได้รับโดยใช้ANSYS รูปที่ 2 แสดงให้เห็นภาพรวมของการกระจายความเครียดชั่วคราวสำหรับท่อโค้งงอของรูปทรงเรขาคณิตที่แตกต่างกันในขณะที่L (0, 2) โหมดการเดินทางข้ามโค้งแรก. ดังแสดงในรูป 2 เมื่อคลื่นไกด์เดินทางข้ามแรกข้อศอกสามประเภทของท่อพลังงานของคลื่นที่แนะนำมีแนวโน้มที่จะมุ่งเน้นไปที่extrados ข้อศอก ท่อทั้งหมดร่วมกันที่พบลักษณะการขยายพันธุ์ซึ่งหมายความว่าการกำหนดค่าท่อแตกต่างไม่มีอิทธิพลอย่างมีนัยสำคัญในการบริหารจัดการคลื่นแนะนำทั่วข้อศอกแรก. ตรงกันข้าม (ดังแสดงในรูปที่. 3) ลักษณะของคลื่นการขยายพันธุ์ที่แตกต่างเมื่อได้รับคำแนะนำการเดินทางคลื่นข้ามโค้งที่สอง ทั้งสองมุมมองที่แสดงให้เห็นภาพรวมของการกระจายความเครียดชั่วคราว เมื่อคลื่นแนะนำเผยแพร่ทั่วข้อศอกที่สองของท่อพื้นที่-Z พลังงานจัดจำหน่ายใน extrados ส่วนใหญ่มีเพียงการส่งผ่านพลังงานน้อยตามintrados สำหรับท่อ U, จากมุมมองที่มีการไหลของพลังงานการจัดจำหน่ายทั้งในพิเศษและintrados และมันก็เป็นมากขึ้นในintrados แต่สำหรับท่อเครื่องบิน-Z จากภายในและภายนอกมุมมองพลังงานมุ่งเน้นไปที่extrados แนะนำเมื่อคลื่นเดินทางข้ามโค้งที่สอง. ผลของการจำลองแสดงให้เห็นว่ามีความไวตรวจสอบข้อบกพร่องโค้งขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าท่อ ตรวจสอบข้อบกพร่องที่สองศอกในพื้นที่-Z และท่อเครื่องบิน-Z มีความสำคัญมากขึ้นในการ extrados กว่าใน intrados ในขณะที่ท่อยูมีการตรวจสอบที่ค่อนข้างสูงความไวในintrados

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

เพื่อศึกษาพฤติกรรมของจรวดคลื่นข้าม
ข้อศอก , เหล็กจำลองเป็นที่รู้จักที่นี่สำหรับการจำลอง
ขยายพันธุ์พื้นฐาน L ( 0 , 2 ) โหมดของระบบท่อที่แตกต่างกัน .
ที่นี่แบบสามมิติเต็มรูปแบบ รวม space-z
ประเภท , ชนิด U , และประเภท plane-z จัดตั้งขึ้นในการจำลองพลศาสตร์
โมดูล ls-dyna Fe ซอฟต์แวร์ ANSYS วิเคราะห์
การแพร่กระจายคลื่น .ตาข่ายที่ใช้ในแบบจำลองประกอบด้วยองค์ประกอบ 3D
แข็ง 164 ซึ่งช่วยให้แอพพลิเคชั่น โซลูชั่นสำหรับยืดหยุ่น
การแพร่กระจายคลื่น . สามสิบสององค์ประกอบตามแนวเส้นรอบวงและองค์ประกอบ 5-mm
ตามแนวยาวที่ถูกเลือก ในขณะที่องค์ประกอบ
ในส่วนโค้งที่มีการกลั่นเพื่อให้ตาราง
ด้วยซ้ำ หลังจากนั้น ทางนั้นแนะนำคลื่น L ( 0 , 2 )
ตื่นเต้นเหมือนกันในแนวแกนตามยาวผ่านบังคับทิศทาง
ที่ 32 โหนด เส้นรอบวงของปลายด้านหนึ่งของท่อ ( ดังแสดงในรูปที่ 1
) วงจรเสียงระเบิด 10 เส้น 100 kHz ความถี่ปรับโดยศูนย์ hanning หน้าต่างที่ใช้สำหรับกระตุ้น .
วัสดุคุณสมบัติของเหล็กกล้าและโมดูลัสของความยืดหยุ่น
E ¼ 211 ผลการเรียนเฉลี่ยอัตราส่วนปัวซอ T ¼ 0.3 และความหนาแน่นของ Q ¼ 7800 kg / m3
.เวลาคอมพิวเตอร์ทั้งหมด เป็น 0.15 MS เพื่อให้บรรลุการเผยแผ่คลื่น
ในท่อ การทำซ้ำขั้นตอนที่ 0.8  10  6 S
เป็นบุตรบุญธรรมตามแม่นยำการคำนวณตาม
DT < 0:8  ðเลอ = VG Þ [ 15 ] ที่ เลอ คือขนาดขององค์ประกอบ
2 คือกลุ่มและความเร็ว ท่อแบบบูรณาการจะใช้ที่นี่เพื่อสำรวจการไหลของพลังงานในข้อศอก
ชั่วคราวคลื่นการกระจายความเค้นในข้อศอกจะได้รับโดยใช้
ANSYS . รูปที่ 2 แสดงให้เห็นภาพรวมของการกระจายความเค้นดัดโค้งท่อสำหรับทราน
ของเรขาคณิตที่แตกต่างกันในขณะที่ L ( 0 , 2 )
โหมดเดินทางผ่านโค้งแรก
ดังแสดงในรูปที่ 2 เมื่อจรวดคลื่นเดินทางผ่านข้อศอกก่อน
3 ประเภทของท่อพลังงานของคลื่นจึงแนะนำ

เน้น extrados ของข้อศอกท่อทั้งหมดใช้ร่วมกัน
ขยายพันธุ์ลักษณะซึ่งหมายความว่าความแตกต่าง ท่อแต่ง
ไม่มีอิทธิพลต่อบนจรวดคลื่นกระจายทั่วข้อศอกก่อน
.
อุปสงค์ ( ดังแสดงในรูปที่ 3 ) , ลักษณะของการแพร่กระจายคลื่น
แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงเมื่อจรวดคลื่นเดินทางข้าม
โค้งที่สอง สองมุมมองที่แสดงภาพรวมของ
การกระจายความเครียดชั่วคราว เมื่อจรวดคลื่นแพร่กระจายข้าม
ข้อศอกสองท่อ space-z พลังงานกระจายใน
extrados เป็นหลัก โดยเฉพาะพลังงานน้อยผ่านพร้อม
intrados . สำหรับคุณท่อ จากมุมมอง มีกระแสพลังงาน
จำหน่ายทั้งในและ intrados พิเศษ และมันเป็นมากกว่า
intrados . อย่างไรก็ตาม สำหรับท่อ plane-z จากภายในและภายนอก
มุมมอง , พลังงานที่เน้น extrados เมื่อคลื่นเดินทางข้ามา

โค้งที่สอง ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าการตรวจสอบความไวของเสียงอ
ขึ้นอยู่กับท่อ การตั้งค่า ข้อบกพร่องการตรวจสอบสำหรับข้อศอกสอง
ใน space-z และท่อ plane-z มีความไวใน extrados
กว่าใน intrados ในขณะที่ยูท่อมีความไวค่อนข้างสูงในการตรวจจับ
intrados .