毕业论文课题相关文献综述
文献综述
1.1 碳纤维复合材料管道研究背景及意义
碳纤维复合材料具有许多吸引人的特性，例如重量轻，机械强度高，并且被公认为是深水高压高温和腐蚀性环境应用的有利技术[1]。与金属结构相比，碳纤维增强型复合材料具有轻质高强、耐腐蚀、不易疲劳等优点，已被广泛应用于航空航天、石油化工等领域。在恶劣的工作环境下，复合材料结构内部往往会发生一定程度的损坏，有必要对其开展无损检测研究，从而确保结构安全[2]。
管道运输是继公路、铁路、船舶和航空运输之后的第５种交通运输方式。管道用作油气资源运输的主要载体，早在20世纪，美国成为世界上管道建设里程最长的国家，管道建设变成一项重要的能源工程[3]。在中国，油气管网是国家重要的基础设施，是油气运输环节上下衔接的关键，体现现代能源与现代交通运输体系的重要组成部分。过去数十年，全球因管道故障引发事故不计其数，旧管道在老龄化进程中，发生危险的可能性逐年递增，新建管道仍面临巨大风险[4,5]。
金属管道虽在管道工业领域中广泛应用，但相对于复合材料，还是存在明显不足。由于管道对接焊缝工艺复杂，焊缝中可能存在未熔合、未焊透、气孔、夹杂、裂纹等缺陷，这对管道的正常运行存在极大的安全隐患。超声波检测因其方向性好、能量高、穿透力强、检测灵敏度高等优点发展迅速，是目前应用频率最高的无损检测方法之一[6,7]。利用超声检测技术实现管道焊缝中缺陷的定性判别，可有效分析管道焊缝的结构异常、缺陷存在及其危害程度，对保证管道安全运行具有重要的经济价值和社会意义。但复合材料具有明显的各向异性和复杂的构型，增加了超声波检测技术应用的难点。现如今，越来越多的人开始探索复合材料对管道运输的影响[8]。
1.2 碳纤维管道中超声波损伤检测研究
1.2.1 碳纤维复合材料相关知识
碳纤维增强复合材料层合板是根据不同的设计要求，将单层单向的纤维材料，增强成为预浸料的模式，并按照这一方式进行层层叠铺的方式获得。碳纤维增强复合材料是一种以碳纤维为增强材料、以环氧树脂作为基础的合成材料[9]。碳纤维增强复合材料以及应用其制作的构件主要包括了固化与成形两种工艺技术。根据不同的材料、产品形状、结构性能、使用要求和工艺设备等方面的特征，可以选择不同的固化与成形方法。例如，常见的碳纤维增强复合材料层合板制备方法为模压方法，这种方法能够最大限度地提高材料本身的利用率，减少废料产生，避免浪费同时也降低对环境的污染[10]。
1.2.2 超声导波原理
导波是机械波的一种，属于超声波范畴，当传播超声波介质的断面尺寸小于波长数倍时，纵波和横波不能独立存在，此时会产生一种与介质断面尺寸有关的特殊波动，称为导波[11]。
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