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管道在石油化工等生产运输中,占有极其重要的地位,一旦发生事故,就会危及正常生产,甚至引起火灾、中毒、爆炸等恶性事故。管道破坏的原因很多,不管是腐蚀破坏、疲劳破坏,还是脆性破坏等,它们最终的表现形式大多是管道出现裂纹,造成结构的断裂失效。为了防止管道事故的发生,及时发现管道缺陷并尽可能准确地确定管道损伤位置,对保证社会生产和生活以及保护人民的生命财产具有重要的实际意义。基于振动的损伤检测方法克服了目前用于管道系统的无损检测技术普遍存在的效率低、过程繁琐、可操作性差等局限性,成为了管道裂纹识别的一种新方法。基于振动的检测方法是通过测量管道振动模态参数,根据管道模态参数的变化识别管道是否损伤及损伤的程度。在管道模态参数中,固有频率较易测试,只需在适当位置安装单个传感器进行单点测量,在选择测点时,不需要逐点检测,操作简便,检测精度高。因此,本文在对裂纹管道进行动力学特性分析的基础上,研究了利用振动检测方法识别管道裂纹的技术,主要内容如下:(1)基于应变能释放原理和线性断裂力学原理,对于非贯穿和贯穿裂纹,研究了裂纹尖端方向与管道竖直轴线方向成任意角度时横向裂纹等效刚度的计算方程。并在此基础上,进一步研究了裂纹与管道固有频率的关系,得到了不同裂纹相对位置、相对深度和方向角时裂纹管道的前3阶固有频率。(2)研制了管道频率测试实验台,该实验台能够对不同管径、管长及裂纹尖端方向与管道竖直轴线方向成不同角度时裂纹管道固有频率进行测试,并能对裂纹在不同相对位置、相对深度及方向角的管道的固有频率进行实体测量,讨论不同工况下裂纹管固有频率的变化规律。(3)通过对含任意方向角的横向裂纹管进行实验,将得到的实验测试值与固有频率的数值解进行对比,两者基本吻合,验证了本文裂纹管道固有频率计算方法的有效性,总结出了管道中的裂纹对管道固有频率的影响规律。