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金属平板表面缺陷扰动的磁场量分布研究

张玉华  
【摘要】:交变磁场测量是一项能精确测量金属表面裂纹的电磁无损检测技术。本文在阐述该技术的国内外研究现状及发展趋势,分析其特点及原理的基础上,详细说明了金属平板表面缺陷周围空间磁场的数学模型。利用有限元数值仿真方法对激励线圈运动情况下,受缺陷扰动的磁场分布状态进行研究,并采用远场域处理三维电磁场中的开域问题。通过对线圈走向和激励电流流向不同的情况下受扰动的场特性作细致地分析,发现利用磁场特征分量比传统涡流检测中的阻抗分析能更精确地描述缺陷的几何尺寸,得出从与试件表面垂直的磁场分量B_z的曲线分布能定量判别缺陷的长度,而缺陷的深度和与感应电流垂直的切向磁场分量B_x之间存在一一对应的关系,指出这种关系可用两者之间的函数曲线来描述,用于实现对深度的定量测量。同时针对仿真分析的结果中因不同的网格离散所引入的误差,提出在局部重点区域参考滑动网格拓扑结构的优点进行有限元离散,以提高计算结果的精度,并在ANSYS软件中实现了这种划分方法。最后,针对利用磁场量测量实现缺陷定量评估的思路,设计了空间“点”磁场测量的线圈式传感器,用实验验证了仿真结论的正确性,为表面缺陷的定量测量提供了理论依据。


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