基于有限元法的涡流检测数值仿真

用有限单元法数值仿真涡流信号，并采用现代科学可视化技术中常用的彩色云图法来显示有限元计算结果，利用该方法对渗碳试件表面硬化截面分布进行了简洁，直观地描述。     

核电站换热管涡流阵列检测的仿真

分析了涡流阵列检测技术的基本原理,建立了以收发式线圈为基础的蒸发器传热管的缺陷检测模型。针对平底孔和人工槽缺陷,采用解析法和体积分方法进行仿真分析,在此基础上,比对其与ANSOFT软件仿真的结果。研究表明:基于解析和数值组合方法的仿真结果与商用软件的仿真结果具有较高的吻合度。     

基于有限元仿真的核电站传热管涡流检测

核电是公认的清洁能源,但核电安全问题日益引起人们的高度关注。采用有限元仿真的方法研究了核电站蒸汽发生器传热管缺陷特征与涡流阻抗信号之间的关系。利用内穿式差动Bobbin线圈对传热管缺陷进行了数值模拟检测。研究了缺陷形状结构对缺陷信号特征的影响,分析了检测频率、裂纹宽度和裂纹深度对缺陷信号特征的影响。通过对仿真试验结果的分析,发现不同缺陷结构、不同缺陷宽度、不同缺陷深度及不同检测频率对涡流阻抗信号影响具有各自明显的规律。该研究成果对核电站在役管道的涡流无损检测具有重要的实用价值和理论意义。     

涡流阵列检测裂纹的定量仿真研究

通过CIVA软件仿真涡流阵列检测薄板裂纹,基于横向裂纹的空域波形所隐含的长度信息对横向裂纹的长度进行计算。通过CIVA仿真得到感应电压的C扫描图和感应电压空域波形图。依据感应电压空域波形图,分析波形宽度中含有裂纹长度的信息,采用最小二乘法建立裂纹长度与波形宽度的关系式,并进行误差分析。研究结果表明：横向裂纹长度与其对应的空域波形有关,空域波形的宽度随着裂纹的长度的增加而增大;纵向裂纹的空域波形宽度随着裂纹长度的增加而无变化,因此空域波形不包含裂纹的宽度信息;裂纹深度的变化不影响其空域波形的宽度变化。     

基于涡流阵列的裂纹检测仿真分析

分析了涡流阵列检测技术的基本原理。利用有限元方法建立了一种涡流阵列传感器的仿真模型,研究了裂纹检测时的输出信号特征,并考察了工作频率对输出特性的影响。研究表明,裂纹的出现会导致感应线圈输出信号的幅值和相位发生变化,随着激励信号频率的增加,涡流阵列传感器输出信号的差异变大,在3MHz左右时达到最大,然后减小。试验为该传感器的进一步研究及应用提供了参考。     

燃料组件控制棒包壳在役超声涡流自动检测

燃料组件控制棒(RCCA)在运行期间，可能发生以下损伤：微振磨损引起包壳壁厚减薄；中子吸收体的肿胀导致包壳肿胀；包壳的腐蚀以及开裂等。为掌握控制棒包壳管的状态，正确判断控制棒组件的更换周期，保证核电站的安全、经济运行，必需采取适合的技术手段，如超声、涡流等无损检测方法对在役的控制棒包壳进行全面的无损检测。     

大口径管道远场涡流缺陷检测仿真建模

利用有限元分析软件ANSYS对大口径油气管道的远场涡流检测进行了仿真研究。根据远场涡流的特点,采取局部法进行三维仿真,即先对无缺陷的二维轴对称远场涡流模型做仿真,得到缺陷外围区域的磁场分布,再以此为边界条件对缺陷区域做三维仿真。该方案显著降低了模型的规模,提高了远场涡流缺陷检测仿真的效率和准确性,使得对大口径油气管道的远场涡流仿真得以在PC机上完成。     

导体材料涡流热成像应力检测的仿真

当导体表面或内部存在应力集中区域时,该区域的材料参数如电导率、热导率等会发生相应改变。电导率及热导率是涡流热成像(ECT)检测过程中感应加热与热传导阶段的重要影响因素。在获得电导率和热导率等参数对ECT检测结果影响规律的前提下,可以通过ECT检测导体材料的应力状态。在COMSOL MULTIPHYSICS多物理仿真平台上采用数值仿真分析的方法,研究了导体材料的电导率、热导率大小及应力层厚度对被测试件表面温度的影响规律,获得了应力值与温度变化的映射关系。结果表明:在一定范围内,导体应力值、应力层厚度与其表面温度均近似为线性关系。导体拉应力值及应力层厚度越大,应力层的温度越高;压应力值及应力层厚度越大,应力层的温度越低。仿真结果可为后续开展涡流热成像定量检测导体材料的应力提供理论参考。     

基于磁屏蔽的脉冲涡流缺陷检测仿真

针对铁磁性/非铁磁性的脉冲涡流缺陷检测,建立了磁屏蔽下的脉冲涡流检测数值仿真模型,分析了两种金属构件磁屏蔽下的涡流、磁感线分布和涡流检测信号的作用机制。磁屏蔽主要包括线圈无磁屏蔽、线圈内磁屏蔽、线圈外磁屏蔽、线圈内外磁屏蔽四种磁屏蔽方式。仿真结果表明:两种金属构件下的四种脉冲涡流缺陷检测磁屏蔽模型中,线圈内磁屏蔽措施对于提高脉冲涡流缺陷检测的灵敏度最有效。     

基于CIVA仿真的电涡流检测参数优化

涡流缺陷检测作为较为成熟的无损检测方法,虽有对传感器的部分参数进行优化改进的研究,但缺乏整体、系统的分析。CIVA软件作为较为新兴的软件,在无损检测仿真方面,更具专业性,操作更为简洁。建立不同材料的3D缺陷仿真模型,并设计了相应的正交实验,通过直观分析、方差分析、贡献率分析等方法,探究了各因素对缺陷检测结果的影响程度,确定了在不同材料缺陷检测时,主要影响因素贡献率的变化规律,提出了最优的探头尺寸参数,并最终给出了实际调试过程中不同参数的推荐调试顺序。     

阵列涡流传感器表面裂纹检测的有限元仿真

阵列涡流传感器线圈间互感干扰中包含缺陷的有效信息,基于传感器动态检测的复杂情况,利用ANSYS软件建立了三维场-路耦合有限元模型并从互感中提取表面裂纹的定量化信息,从理论上分析了双线圈检测模式下检测方向、裂纹长度和深度变化对检测线圈感应电压幅值的影响,采用微分处理方法对数据进行处理进而对裂纹进行了定量分析。仿真结果表明,检测方向、裂纹长度和深度变化可显著影响检测感应电压幅值,微分处理可从互感中提取表面裂纹的定量化信息。     

铝合金焊缝裂纹的阵列涡流检测仿真研究

为了分析阵列涡流传感器扫查不同位置表面横向裂纹时的线圈输出信号特征,以及焊缝受热区金属材质变化对线圈输出信号的影响,建立铝合金焊缝裂纹的阵列涡流检测的三维有限元模型。结果表明:当裂纹长度分别为1.6、3.0、4.5 mm时,裂纹长度与线圈感应电动势的波峰幅值呈单调递增关系,探头扫查侧面裂纹时的线圈感应信号总是大于正上方裂纹;焊接所引起的5A06铝合金材料电导率减小会使线圈的感应电动势幅值增大,且当裂纹长度分别为1.6、3.0、4.5 mm时,裂纹长度越大,电导率减小在裂纹检测时对线圈输出信号的影响越小。     

低频涡流检测激励频率选取的仿真研究

在低频涡流检测时,激励频率的大小影响检测的结果。本文利用ANSYS电磁仿真软件对低频涡流检测的激励频率进行了研究,分析在不同激励频率下缺陷的响应结果,并通过比较得出加载低频涡流检测的大致频率段,为低频涡流检测激励频率的选取提供了理论依据。     

管道多缺陷对涡流检测影响的仿真

由于金属构件缺陷各异,损伤部位可能存在多个缺陷,为了实现涡流检测的可靠性评价,建立了合两个矩形槽缺陷的管道二维轴对称有限元模型,计算了信号的相位和幅值。仿真结果表明,多缺陷对涡流信号的影响不同于单一缺陷,且随激励频率不同,阻抗信号偏差不同;而在进行缺陷定量表征时,缺陷的几何状态(深度、宽度、内外壁状况)会对深度较小缺陷的定量表征有影响,引起损伤评价不当,可参考幅值细致分析此影响。     

高速检测条件下缺陷钢轨涡流效应的仿真

由于高速漏磁检测下速度效应的存在,检测信号会发生畸变。根据漏磁检测中速度效应的基本原理可知,速度感应产生的涡流是直接影响漏磁检测信号的因素之一,而且其大小同速度及磁场强度成正比。因此文章根据高速检测的这一特点,建立了新的高速检测模型,对一系列运行在不同速度下有缺陷的钢轨模型进行了有限元仿真,并将该模型下的检测信号与经典漏磁模型的检测信号对比,进一步认识了涡流效应对检测信号的影响。     

激励参数对脉冲涡流缺陷检测的仿真分析

脉冲涡流检测技术是一种新兴的电磁无损检测技术,激励参数与脉冲涡流检测灵敏度、涡流渗透深度密切相关,选择合适的激励参数十分必要。采用COMSOL有限元仿真软件建立了脉冲涡流圆柱型探头的有限元模型,分析了不同幅值、不同占空比以及幅值与时间的乘积相同的情况下,对金属部件表面下缺陷检测的影响。通过有限元仿真分析,提出增大激励幅值可以提高检测的灵敏度,增大占空比可以提高涡流的渗透深度的结论。该结论为工程实践金属内部缺陷检测提供了一定的参考价值。     

新型脉冲远场涡流传感器检测性能的仿真分析

远场涡流技术由于不受集肤效应的限制,其可实现原位检测的优点成为解决大厚度非磁性金属平板的有效途径。在前期研究工作基础上,介绍了新型非磁性平板构件脉冲远场涡流传感器的设计原理,并仿真分析了基于连通磁路传感器对不同走向缺陷及不同厚度平板的检测能力。结果表明：将脉冲远场涡流技术应用至非磁性金属平板检测时,检测信号所受扰动主要是缺陷对感应涡流的扰动,而非缺陷对磁场的扰动,这与其检测铁磁性材料存在根本的区别,同时,其可检测的板材厚度达到了25 mm,研究结果为脉冲远场涡流技术在航空领域的应用提供了有益的探索。     

基于脉冲涡流热成像的金属材料缺陷检测仿真

根据脉冲涡流检测过程所涉及的涡流场和温度场理论,利用COMSOL4.4多物理仿真软件对金属铝材料进行缺陷检测仿真。分析了带有缺陷的铝材料表面的涡流和温度分布状况以及相关机理;并通过改变激励频率,观察不同激励频率下材料表面的温度分布变化,得出了激励频率对脉冲涡流加热的影响,从而选取合适的激励频率对金属材料进行加热检测。     

管道腐蚀脉冲涡流检测的三维仿真与试验

脉冲涡流检测技术具有非接触、对大面积腐蚀检测灵敏度高等特点,适合通过非开挖外检测方式对埋地管道腐蚀状况作出评价。利用ANSYS MAXWELL有限元分析软件建立脉冲涡流检测仿真模型,分析不同壁厚管道的信号变化规律,结合仿真结果制作了试验装置,并通过该装置对管径为108mm,壁厚分别为6,10mm的管道进行检测。结果表明:不同壁厚的脉冲涡流信号衰减曲线与仿真曲线基本重合。仿真结果为实际非开挖管道腐蚀检测器的设计、远场涡流探头的优化和腐蚀量化评估提供了有效参考。     

混凝土配重海底管道脉冲涡流检测数值模拟仿真

当前脉冲涡流外检测的研究对象主要是带泡沫保温层的化工管道,而海洋石油工程中常用的配重海底管道包覆层为钢筋混凝土结构,内部存在铁矿砂、钢丝网等复杂磁场环境。本文利用ANSYS有限元软件建立了混凝土配重海底管道有限元模型,通过数值仿真计算,研究分析了不同壁厚混凝土配重海底管道对应的脉冲涡流检测电压信号曲线,为脉冲涡流检测在配重海底管道中的应用提供了一定的参考依据。