一種聲束在相貫線內(nèi)傳播的截面仿真方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超聲波探傷技術(shù)領(lǐng)域，I其涉及一種聲束在相貫線內(nèi)傳播的截面仿真方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]相貫線檢測工藝的制定需要事先模擬出焊縫各個位置的截面情況、探頭相對焊縫的位置情況以及探頭所發(fā)射的超聲波聲束在截面中的傳播情況。通過相控陣聚焦法則的確認(rèn)、探頭位置的確認(rèn)、聲束覆蓋情況的確認(rèn)、才能制定出合適的檢測工藝。但是相貫線焊縫界面在空間360°的截面復(fù)雜性，以及檢測過程中由于要求探頭聲束垂直于焊縫切線的要求，使每個位置(空間360° )的焊縫截面都不相同，且每個焊縫截面的焊縫坡口情況，聲束傳播的母材區(qū)域情況也不相同。所以，專門針對這些相貫線的聲束反射面設(shè)計的仿真軟件對相貫線檢測工藝的正確制定、提高超聲波檢測質(zhì)量、保證產(chǎn)品壽命、減少工程事故發(fā)生和減少人民生命財廣損失有著重大意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提出一種聲束在相貫線內(nèi)傳播的截面仿真方法和裝置，對超聲波聲束在相貫線內(nèi)的傳播路徑進(jìn)行仿真，幫助相貫線檢測工藝的正確制定、提高超聲波檢測質(zhì)量、保證產(chǎn)品壽命。
[0004]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]第一方面，提供一種聲束在相貫線內(nèi)傳播的截面仿真方法，包括:
[0006]獲得被聲束掃查的相貫線上任意一點的坐標(biāo)值；
[0007]根據(jù)所述坐標(biāo)值，獲得對應(yīng)的相貫線的二面角和切線角；
[0008]根據(jù)所述二面角和切線角，獲得相貫線截面仿真圖；
[0009]根據(jù)所述相貫線截面仿真圖，獲得聲束在相貫線內(nèi)傳播的路徑仿真信息。
[0010]其中，所述相貫線上任意一點A的坐標(biāo)值為A(x、y、z);
[0011]所述X = ycos Θ-rbcos Φ ；
[0012]所述y = (r2m-r2bsin2<i)) ~1/2 ;
[0013]所述z = rbsin Φ ；
[0014]其中，所述rm為焊接管件的主管半徑，rb為焊接管件的支管半徑，Θ為焊接管件的主管與焊接管件的支管之間夾角，Φ為聲束掃查相貫線時對應(yīng)的相貫線圓心角。
[0015]其中，所述二面角為主切面和支切面之間夾角，其中，所述主切面為經(jīng)過A點、并對應(yīng)焊接管件的主管的切面，所述支切面為經(jīng)過A點、并對應(yīng)焊接管件的支管的切面；
[0016]所述切線角包括主管探頭夾角和支管探頭夾角，所述主管探頭夾角為橢圓面與主管軸線之間夾角，所述支管探頭夾角為橢圓面與支管軸線之間夾角，所述橢圓面為經(jīng)過A點、并沿著A點切線的法平面。
[0017]其中，所述二面角為:
[0018]arccos {rbsin2 Φ +cos Φ cos θ [ (r2m-r2bsin2 Φ)" 1/2]} /rm；
[0019]所述主管探頭夾角為:
[0020]arccos {~z (ysin θ +χ c o s θ ) / (z2y2 + z2x2 + y2x2sin2 θ +y 4c ο S2 θ -ζ y 3Xsin θ cos θ )" 1/2}；
[0021]所述支管探頭夾角為:
[0022]arccos[~zx/(z2y2+z2x2+y2x2sin2 Θ +y4cos2 Θ -zy3x sin Θ cos Θ ) ~l/2]。
[0023]其中，所述二面角為α，焊接管件的截面坡口角為β ;
[0024]當(dāng)180。彡 α 彡 135。時，β = α-90。；
[0025]當(dāng)135。>α 彡 90。時，β = 45。；
[0026]當(dāng)90。>α 彡 45。時，β =45。-(90。-a )/2 ；
[0027]當(dāng)45。>α 彡 30。時，β =22.5。-(45。-a )22.5。/15。；
[0028]當(dāng)30。>α 彡 15。時，β = O。。
[0029]第二方面，提供一種聲束在相貫線內(nèi)傳播的截面仿真裝置，包括:
[0030]坐標(biāo)獲得單元，用于獲得被聲束掃查的相貫線上任意一點的坐標(biāo)值；
[0031]角度獲得單元，用于根據(jù)所述坐標(biāo)值，獲得對應(yīng)的相貫線的二面角和切線角；
[0032]截面仿真單元，用于根據(jù)所述二面角和切線角，獲得相貫線截面仿真圖；
[0033]路徑仿真單元，用于根據(jù)所述相貫線截面仿真圖，獲得聲束在相貫線內(nèi)傳播的路徑仿真信息。
[0034]其中，所述相貫線上任意一點A的坐標(biāo)值為A(x、y、z);
[0035]所述χ = ycos Θ -rbcos Φ ；
[0036]所述y = (r2m-r2bsin2<i)) ~1/2 ;
[0037]所述z = rbsin Φ ；
[0038]其中，所述rm為焊接管件的主管半徑，rb為焊接管件的支管半徑，Θ為焊接管件的主管與焊接管件的支管之間夾角，Φ為聲束掃查相貫線時對應(yīng)的相貫線圓心角。
[0039]其中，所述二面角為主切面和支切面之間夾角，其中，所述主切面為經(jīng)過A點、并對應(yīng)焊接管件的主管的切面，所述支切面為經(jīng)過A點、并對應(yīng)焊接管件的支管的切面；
[0040]所述切線角包括主管探頭夾角和支管探頭夾角，所述主管探頭夾角為橢圓面與主管軸線之間夾角，所述支管探頭夾角為橢圓面與支管軸線之間夾角，所述橢圓面為經(jīng)過A點、并沿著A點切線的法平面。
[0041]其中，所述二面角為:
[0042]arccos {rbsin2 Φ+cos Φ cos Θ [ (r2m-r2bsin2 Φ)" 1/2]} /rm；
[0043]所述主管探頭夾角為:
[0044]arccos {-z (ysin θ +χ c o s θ ) / (z2y2 + z2x2 + y2x2sin2 θ +y 4c ο S2 θ -ζ y 3Xsin θ cos θ )" 1/2}；
[0045]所述支管探頭夾角為:
[0046]arccos[~zx/(z2y2+z2x2+y2x2sin2 Θ +y4cos2 Θ -zy3x sin Θ cos Θ ) ~l/2]。
[0047]其中，所述二面角為α，焊接管件的截面坡口角為β ;
[0048]當(dāng)180。彡 α 彡 135。時，β = α-90。；
[0049]當(dāng)135。>α 彡 90。時，β = 45。；
[0050]當(dāng)90。>α 彡 45。時，β =45。-(90。-a )/2 ；
[0051]當(dāng)45。>α 彡 30。時，β = 22.5° -(45。-a )22.5。/15。；
[0052]當(dāng)30。>α 彡 15。時，β = O。。
[0053]本發(fā)明的有益效果在于:一種聲束在相貫線內(nèi)傳播的截面仿真方法和裝置，包括坐標(biāo)獲得單元、角度獲得單元、截面仿真單元和路徑仿真單元；所述坐標(biāo)獲得單元，用于獲得被聲束掃查的相貫線上任意一點的坐標(biāo)值；所述角度獲得單元，用于根據(jù)所述坐標(biāo)值，獲得對應(yīng)的相貫線的二面角和切線角；所述截面仿真單元，用于根據(jù)所述二面角和切線角，獲得相貫線截面仿真圖；所述路徑仿真單元，用于根據(jù)所述相貫線截面仿真圖，獲得聲束在相貫線內(nèi)傳播的路徑仿真信息。該聲束在相貫線內(nèi)傳播的截面仿真方法和裝置，對超聲波聲束在相貫線內(nèi)的傳播路徑進(jìn)行仿真，幫助相貫線檢測工藝的正確制定、提高超聲波檢測質(zhì)量、保證產(chǎn)品壽命。
【附圖說明】
[0054]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對本發(fā)明實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)本發(fā)明實施例的內(nèi)容和這些附圖獲得其他的附圖。
[0055]圖1是本發(fā)明提供的聲束在相貫線內(nèi)傳播的截面仿真方法的方法流程圖。
[0056]圖2是本發(fā)明提供的利用聲束在相貫線內(nèi)傳播的截面仿真方法設(shè)計的仿真軟件界面圖。
[0057]圖3是本發(fā)明提供的聲束在相貫線內(nèi)傳播的截面仿真裝置的結(jié)構(gòu)方框圖。
【具體實施方式】
[0058]為使本發(fā)明解決的技術(shù)問題、采用的技術(shù)方案和達(dá)到的技術(shù)效果更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0059]請參考圖1，其是本發(fā)明提供的聲束在相貫線內(nèi)傳播的截面仿真方法的方法流程圖。本發(fā)明實施例的聲束在相貫線內(nèi)傳播的截面仿真方法，可應(yīng)用于各類超聲波探傷儀。
[0060]該聲束在相貫線內(nèi)傳播的截面仿真方法，包括:
[0061]步驟S101、獲得被聲束掃查的相貫線上任意一點的坐標(biāo)值。
[0062]其中，所述相貫線上任意一點A的坐標(biāo)值為A(x、y、z);
[0063]所述χ = ycos Θ -rbcos Φ ；
[0064