近日，智能传感与无损检测团队在立管裂纹高精度监测技术方面取得重要进展。研究成果《利用电磁声换能器对立管裂纹进行扭导波双模态定位和定量》（Double modes of torsional guided waves for locating and quantifying cracks in riser using electromagnetic acoustic transducer）发表于海洋工程领域的国际顶级期刊《Ocean Engineering》，最新影响因子达到5.0。
该研究由我校与中海油研究总院合作完成，袁新安副教授担任论文通讯作者。研究工作得到了国家自然科学基金会、山东省自然科学基金会等项目的大力支持。
图1 论文首页
研究团队基于管道扭转导波的传播理论及频散特性，建立扭转导波检测有限元仿真模型，优化激励信号及换能器参数，设计了一种适用于立管结构的环形阵列扭转导波换能器。在此基础上，根据扭转导波在裂纹处反射时会产生弯曲模态的特点，提出了一种基于模态分解的裂纹定位及定量方法，以弯曲模态分量为特征信号实现裂纹的准确定位和定量。通过构建管道电磁超声扭转导波检测系统验证该方法的准确性，结果表明，该方法对裂纹定位的最大误差为2.02%，裂纹长度定量最大误差为6.53mm，裂纹深度定量的最大误差为1.87mm。
图2 扭转导波在裂纹处的模态转换
图3 基于模态分解的裂纹轴向及周向定位
图4 裂纹的超声导波模态分量信号
该研究成果不仅在理论上具有创新性，在实际应用中也具有重要的工程价值。通过对立管裂纹的精确定位定量，对于保障海洋平台的安全性、延长其使用寿命具有重要意义。该技术的成功应用，也可为其他领域的管道裂纹监测提供参考。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0029801824023783
