电磁超声表面波的铝板检测技术

针对电磁超声换能器激发导波多模态的问题,研究了单极性磁钢作用下具有曲折线圈结构的EMAT在铝板中的工作机理,以及固定激发频率下曲折线圈间距对该EMAT激发导波多模态的影响。利用ANSYS有限元软件对不同线圈间距的电磁超声换能器进行仿真,分析质点所受洛伦兹力。只改变线圈间距的情况下在铝板上对1.5mm、3mm、5mm三种间距的曲折线圈进行对比实验。实验结果表明线圈间距小于1.5mm时,换能器在铝板上激发出的表面波现象增强。     

铝板电磁焊接过程中洛伦兹力的三维仿真研究

板件电磁焊接过程中洛仑兹力的分布不均匀导致了焊接接头部位板件的变形不均匀,在一定程度上影响了焊接质量。本文利用电磁焊接技术对两块1 mm厚的1系铝板进行了焊接试验,同时利用电磁场仿真软件对焊接过程中板件所受洛仑兹力进行了三维仿真研究。流过集磁器内电流的仿真结果与试验结果于首个波峰位置误差在3.45%以内,板件表面洛仑兹力分布的仿真结果与试验中所发现的板件焊接区域表面变形现象一致。通过对比被焊板件表面特征区域所受垂向洛伦兹力的大小,发现不同区域范围板件所受垂向洛伦兹力呈现不同的分布规律,该区域范围主要由被焊板件内所产生的感应涡流分布所决定。     

多通道体导一体电磁超声换能器的优化设计

为了减少多通道电磁超声换能器的磁铁数量,提高检测信号的信噪比,提出了一种组合型磁铁结构EMAT(电磁超声换能器),使用该EMAT可以在一次检测过程中完成超声测厚、轴向导波和周向导波扫查。通过仿真优化了换能器结构设计,分析了其结构参数对磁场强度的影响。设计换能器并搭建试验平台,验证了模型结构的正确性。与传统换能器的励磁效果相比,该换能器在工件近表面产生的磁场强度较大,可以在一次检测中同时完成测厚与轴向和周向两个方向的导波扫查;测厚信号的信噪比提升了2 dB,导波信号的信噪比提升了19.5%,检测效率得到提高。     

ASTM E816-96利用电磁声换能器(EMAT)技术进行超声检查的标准方法

1　范围1 .1　本标准规定了利用电磁声换能器 ( EMAT)进行特定的超声波检测的工艺规程和方法。推荐利用EMAT技术进行表面检测、整体检测和测厚的特定应用。1 .2　本标准方法为利用电磁声换能器能产生和接收超声波信息进行可靠的能再生的超声波整体检测和测厚提供了技术细节和指导方针。在这一点上 ,EMAT技术可以作为一种基础性技术为各种元件的适用性和生产的过程控制提供无损评估办法。1 .3　本标准方法包含了一些非接触性检测方法 ,这些方法是利用电磁场产生连续不断的超声波能量进入到样品中去的方法进行检测的。常用到的波形有表面…     

电磁超声高温测厚原理及应用案例

电磁超声是超声波无损检测的一个分支。该技术利用电磁场的相互作用,在被测材料表面产生超声波。因此,电磁超声无损检测过程无需使用耦合剂,并且支持非接触检测。不停工情况下的在役管道以及其他压力容器的剩余壁厚测量是当今无损检测领域的一个研究热点。在常温管道测量方面,使用传统的压电超声可以比较精确地测量管道的剩余壁厚。但是,在高温管道测量方面,目前高温耦合剂还是存在易于挥发、效果不稳定的缺点,而且价格昂贵,不利于实际应用。文章介绍了电磁超声测厚的基本原理、电磁超声厚度测量的仪器设备、探头及其使用范围。结合高温管道测厚的实际应用案例,对电磁超声测厚应用进行了阐述、分析和总结。最后得出,电磁超声由于无需接触、不需要耦合剂等特点,对材料的高温测厚具有独特的优势。     

基于电磁超声横波的铝板厚度检测技术

电磁超声横波在金属板中传播速度相对纵波较慢,当使用横波对金属板进行厚度测量时,检测灵敏度较高。通过分析电磁超声横波在铝板中的传播特性,设计了电磁超声回波接收部分的电路,包括:仪表放大、滤波和增益调节电路。实验中,采用自发自收式电磁超声换能器对不同厚度的铝板测厚信号进行接收,将采集的信号传入计算机中,用matlab软件中的小波工具箱对其进行处理,并采用读取相邻回波峰值点对应时差的方式计算它们的厚度值。实验结果表明,处理过的数据计算出铝板厚度精确度更高,相对误差小于1%。     

电磁超声表面波换能器发射过程的精确建模与分析

针对具有曲折线圈结构的电磁超声表面波换能器模型精度较低问题,以铝合金板材表层缺陷检测为背景,在考虑交变磁场影响前提下,通过将有限元方法与解析法相结合,建立了一个精确描述电磁超声表面波换能器发射过程的三维模型。仿真分析表明,换能器在发射过程中产生的交变磁场可激发出两倍频率成分的表面波;该表面波分量能够有效提高换能器的缺陷敏感度;增加发射电流、降低提离距离均可显著增强该分量。试验验证了所建模型的有效性和精确性。     

考虑电磁机械耦合效应的电磁超声数值模拟方法

提出了考虑速度效应电磁机械耦合的电磁超声数值模拟方法,并开发了相应的程序。该方法在控制方程中导入了速度诱发电场项,并采用退化向量位法(Ar)进行涡流场数值模拟和采用有限元及逐步积分方法进行超声波计算。数值模拟所得EMAT信号和超声波传播过程均证实了本方法和程序的有效性。为了确定耦合效应的影响,对考虑耦合和忽略耦合两种情况分别在不同条件下进行了数值模拟。通过比较振动幅值和洛伦兹力的模拟结果,证实耦合效应对EMAT数值模拟结果影响并不显著。     

用于无损检测的电磁超声换能器研究进展

电磁超声换能器(EMAT)是一种通过电磁耦合方法产生和接收超声波的换能器。由于EMAT具有非接触性、无需耦合剂等优点,受到广大无损检测与评估工作者的广泛关注。从物理原理出发,介绍了EMAT过程数学建模、装置设计以及工程应用等方面的研究现状,并对其发展趋势作出了展望。     

静态偏置磁场对铁磁材料电磁超声换能器信噪比的影响

电磁超声换能器的信噪比低,严重限制了电磁超声技术的进一步发展。为解决这一问题,分析了影响电磁超声换能器信噪比的关键因素——静态偏置磁场。以麦克斯韦方程组和波动方程为理论基础,建立了铁磁材料电磁超声换能器数值模拟方法并开发了相应的程序,探究了静态偏置磁场强度对电磁超声换能器的影响。结果表明:随着静态偏置磁场强度的增大,磁致伸缩体力逐渐减小,而洛伦兹力一直增加;永磁体厚度的增大,使回波信号幅值逐渐减弱,但趋于稳定。     

瞬变电磁法检测埋地金属管道腐蚀模型的ANSYS仿真

为探讨埋地金属管道腐蚀后瞬变电磁场响应,采用二维有限元数值模拟方法研究了不同壁厚埋地金属管道对瞬变电磁场的影响规律;利用ANSYS有限元仿真软件对模型进行了分析计算,考察瞬变电磁场对不同壁厚埋地金属管道的分辨能力。结果表明：埋地金属管道管壁越厚,磁场越强,且随时间增加管壁上磁场强度逐渐减弱;管道壁厚不同时,磁场强度曲线尾支明显分离;瞬变电磁法能有效检测埋地金属管道腐蚀程度并对其进行失效评价。     

不同电磁搅拌器内电磁力的有限元数值计算

从电磁场的基本理论出发,利用有限元软件ANSYS对三类电磁搅拌器进行了数值模拟,结合相关电磁场理论对金属熔体的受力进行了分析讨论。结果表明：三种电磁搅拌器在熔体区域内的磁感应强度都随着电流频率的增大而减小,不同搅拌器的电磁力随频率的变化情况有所不同。在频率一定的情况下,通过增大电压可增加熔体区域内的电磁力。     

Effect of tube size on electromagnetic tube bulging

The commercial finite code ANSYS was employed for the simulation of the electromagnetic tube bulging process. The finite element model and boundary conditions were thoroughly discussed. ANSYS/EMAG was used to model the time varying electromagnetic field in order to obtain the radial and axial magnetic pressure acting on the tube, The magnetic pressure was then used as boundary conditions to model the high velocity deformation of various length tube with ANSYS/LSDYNA. The time space distribution of magnetic pressure on various length tubes was presented. Effect of tube size on the distribution of radial magnetic pressure and axial magnetic pressure and high velocity deformafion were discussed. According to the radial magnetic pressure ratio of tube end to tube center and corresponding dimensionless length ratio of tube to coil, the free electromagnetic tube bulging was studied in classification. The calculated results show good agreements with practice.     

电磁阀波纹管结构优化与应力数值模拟

面对新能源汽车空调技术的需求，作为空调系统的核心部件电磁阀的性能是系统稳定的关键，而针对电磁阀尤其是其中波纹管结构优化与应力分析的研究甚少。采用有限元分析法，建立波纹管结构简化模型，分析波纹管的波高、壁厚对波纹管的刚度和等效应力的影响。结果表明：波纹管的波高与刚度、等效应力成负相关，壁厚与刚度、等效应力成正相关，设计波纹管结构时，需要综合考虑壁厚、波高、刚度与等效应力影响。以波纹管为研究对象，利用Ansoft Maxwell和ANSYS Workbench建立波纹管的电磁结构耦合有限元模型，通过Ansoft Maxwell电磁场有限元分析得到电磁阀电磁力分布情况，把电磁力作为载荷导入ANSYS Workbench中，对波纹管的主体结构进行动力学分析，得到结构的变形分布情况。     

A FINITE ELEMENT ANALYSIS OF ELECTROMAGNETIC SHEET METAL EXPANSION PROCESS

１ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｆｏｒｍｉｎｇ,ｅｓｅｎｔｉａｌｙｂｅｉｎｇａｋｉｎｄｏｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｉｍｐｕｌｓｅｉｎｔｅｎｓｉｖｅｃｕｒｅｎｔｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｎｍｅｔａｌｗｏｒｋｉｎｇ,ｄｅａｌｓｗｉｔｈ...     

基于电磁力随焊控制残余应力和变形的可行性分析

提出了基于脉冲电磁力随焊控制焊接应力及变形新方法.针对平面螺旋线圈,采用ANSYS软件论证了该方法的可行性.该方法的基本思想是将电磁线圈置于焊件上方,并在焊接过程中使其始终处于靠近焊枪的合适位置.将线圈通入较大的脉冲电流,产生变化磁场,使焊件感生涡流,线圈和焊件之间产生电磁力的作用.依靠电磁力对热态焊缝及近缝区金属的延展作用控制残余应力及变形.结果表明,平面螺旋线圈轴向电磁力的方向垂直板面向下,能够延展高温金属.基于电磁力随焊控制焊接残余应力和变形是可行的.     

Coupled Modeling of Electromagnetic Fleld,Fluid Flow,Heat Transfer and Solidification During Conventional DC Casting and Low Ftequency Electrmagnetic Casting of 7xxx Aluminum Alloys

A comprehensive mathematical model has been developed to describe the interaction of the multiple physics fields during the conventional DC casting and LFEC (low frequency electromagnetic casting) process. The model is based on a combination of the commercial finite element package ANSYS and the commercial finite volume package FLUENT, with the former for the calculation of the electromagnetic field and the latter for the calculation of the magnetic driven fluid flow, heat transfer and solidification. Moreo...     

铝硅合金软接触电磁铸造成型中耦合场计算研究

从电磁场的基本原理出发,利用ANSYS有限元软件建立铝硅合金半固态电磁铸造的磁流耦合场模型,通过数值模拟计算磁场对流场和温度场的影响。结果表明,电磁场频率直接决定流场及温度场的分布,高频电磁场感应加热效果明显、洛伦兹力主要表现为电磁压力,有利于电磁铸造约束成型。     

板料电磁成形集磁器工作原理的模拟

文章采用有限元软件ANSYS 2D和ANSYS 3D模拟技术,研究电磁成形集磁器的工作原理。采用ANSYS2D模拟算法,研究集磁器的相对直径、厚度、中心圆孔半径等结构参数对被成形板料上电磁力分布和强度的影响,并提出提高集磁器效率和改善板料成形效果的途径;采用ANSYS 3D模拟算法,分析集磁器机理,并对ANSYS2D与ANSYS 3D的模拟分析结果进行比较,认为在保证准确度的前提下,采用ANSYS 2D模拟分析效率更高。     

电磁搅拌作用下铝合金凝固组织的数值模拟

建立了有限元(Finite Element)和元胞自动机法(Cellular Automaton)相结合的宏微观耦合的CA-FE模型,实现了电磁搅拌作用下Al-5％Cu合金凝固组织的数值模拟.该模型利用ANSYS软件计算电磁力,利用有限差分法计算宏观流场和温度场.在微观计算中,采用基于高斯分布的连续形核模型,并采用KGT生长模型计算枝晶尖端生长速率.模拟和实验结果表明,施加电磁搅拌后,铝合金的温度场均匀,冷却速率加快,利于组织细化.