Hamilton体系在电磁涡流耗散系统建模中的应用研究

电磁涡流场问题的传统求解方法是按照电磁场基本理论来建立方程,并通过各种数值计算方法来求解,其缺点是计算量大,精度难以保证。文中从能量的角度出发,给出电磁涡流耗散系统的Hamilton函数;依据分析力学中Hamilton理论,推导出系统的正则方程,建立了涡流耗散系统问题求解的新模型。该建模方法将为电磁涡流问题的求解提供一条新途径。     

电涡流传感器仿真开发与缺陷无损检测实验研究

金属表面缺陷电磁场分布情况是影响电涡流探测器灵敏度的主要原因。采用有限元方法和ANSYS工具,建立了电涡流探测器仿真过程中的有限元建模、材料特性定义、网格划分、边界条件设置、模型加载及模型求解等算法,对电涡流的电磁场分布进行仿真分析,并辅助设计电涡流探测器的线圈形状结构以及工作频率对传感器灵敏度的影响,并进行了实验研究,该技术可行,可指导电涡流探伤传感器优化设计和近表面缺陷无损检测。     

二维多体机械系统多区域接触问题的研究

传统上，人们大多研究物体局部区域或简单结构间的接触问题及其详细力学性态；本文将接触问题放入机械系统中进行研究，不仅考虑物体间的接触，更关注机械系统中各物体的总体弹性变形与物体接触边界间的耦合影响。本文应用势能最小原理，建立了一类描述机械系统中多区域接触问题的力学模型，用一组代数方程组描述接触体间点的约束关系，获得一组包含力学模型和约束方程的代数方程组。用Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ法求解之，可获得     

地下电缆排管涡流损耗及经济性分析

为解决传输线电流在传统钢筋混凝土地下电缆排管中产生涡流损耗而造成电能浪费的问题,将有限元数值分析技术应用于地下复杂环境涡流-温度场的分析和计算。提出了地下电缆排管涡流-温度耦合场的三维有限元模型,兼顾求解速度和计算精度需求的剖分方法以及多物理耦合场的迭代求解方法。通过对典型钢筋混凝土结构地下电缆排管的涡流场和温度场的数值分析,得到了典型钢筋混凝土结构地下电缆排管中金属构件的涡流分布,整个场域的温度场分布和谐态工况下的电缆线芯的温度;并据此提出了玻璃纤维代替传统钢筋的解决方案,对比分析了两种结构电缆排管的技术特点和经济性能。数值分析结果表明,使用玻璃纤维筋电缆排管的替代方案在能够降低涡流损耗的同时具有更好的经济效益。     

基于复杂路径下的六自由度机器人动力学仿真

虚拟样机技术是机械产品开发的一个重要仿真手段,是提高产品开发效率和节约成本的有效途径。利用Solid Works建立六自由度雕刻工业机器人的三维模型,以D-H矩阵建立空间坐标系,将其机械臂以矩阵方式在空间坐标系中表达出来,通过对MATLAB Robotics Toolbox工具箱进行二次开发,完成其轨迹的逆运动求解,将逆运动求解结果及三维模型导入ADAMS进行机器人联合动力学仿真。实现了一种快速基于复杂工作路径下的六自由度机器人动力学的求解,与传统运用STEP函数求解相比,仿真轨迹更加真实、仿真结果更加可靠。     

铁磁性构件缺陷的脉冲涡流检测模式研究

针对铁磁性材料的脉冲涡流检测信号比较复杂的问题,建立脉冲涡流矩形传感器检测模型,提出了矩形探头中同时存在脉冲涡流与脉冲漏磁检测区域,并进行脉冲电磁检测的仿真分析,研究了缺陷和矩形探头轴线所呈角度的最佳检测位置。仿真和实验结果表明了矩形探头的脉冲涡流有效检测区域为探头正下方的边框区域,而脉冲漏磁有效检测区域为矩形线圈中心的正下方区域。脉冲涡流最佳检测点为矩形探头轴线与缺陷呈10°附近位置,而脉冲漏磁最佳检测点为矩形探头轴线与缺陷呈70°位置。     

基于两相流体网络的复杂制冷空调系统模型研究

以系统论和相似理论为基础，建立了基于两相流体网络的复杂制冷空调系统仿真模型，并将两相流体网络特性与制冷系统特性相结合，建立了复杂制冷空调系统仿真模型的求解方法。与试验结果比较表明，仿真算法可以用来求解制冷系统两相流体网络模型，且仿真误差很小，可以用来对复杂制冷系统进行性能分析，为研究复杂制冷系统与两相流体网络提供了一种有效的工具。     

正交铺层碳纤维复合材料板电涡流分布三维有限元仿真

采用ANSYS软件对正交铺层CFRP板电涡流分布进行了有限元仿真。建立了包括线圈、复合材料板和空气区域的三维仿真模型,采用谐响应分析方法对模型电涡流进行了计算,重点给出了CFRP板电涡流分布规律。开展了电涡流分布的影响因素分析,分别研究了探头线圈激励频率、激励电压以及探头与CFRP板之间距离对电涡流分布的影响规律,给出了各因素对电涡流强度和分布形状的影响结果。     

液压系统仿真中几种阀口流量模型的解算分析

针对液压系统中传统阀口流量模型存在的仿真刚性问题,提出了两种改进的阀口流量模型。改进模型一考虑流量系数的非恒定性,采用可变的流量系数;改进模型二给出了一个经验公式来取代零压差附近的传统紊流流量公式,建立了分段描述的阀口流量模型。实际仿真求解表明,两种改进的阀口流量模型都能保证ODEs求解器变步长算法的收敛,有效地提高了复杂液压系统仿真计算的效率。     

灵巧机械手多指协调控制技术

根据抓取力封闭约束和力平衡约束条件,将多指精细抓取的力优化问题转换为非线性规划问题。对于非线性规划问题的求解,传统算法的实现一般需要编写相对复杂的程序,因此提出一种以序列二次规划算法为核心的fmincon函数对非线性规划问题进行快速求解的方法,并将该方法用Matlab软件予以实现;针对多指抓取的任务要求,提出一种试探性抓取并采用关节阻抗控制算法控制手指各指节与物体接触力的多指强力抓取方法,该方法简单且具有一定自主性。采用ADAMS仿真软件中生成的灵巧机械手控制模块在Simulink仿真环境中建立多指协调控制仿真系统,并以此对上述提出的方法进行算例验证。分析结果表明在精细抓取和强力抓取的不同任务要求下,灵巧机械手完成了对目标物体的稳定抓取,证明了所提方法的准确性。     

超声与涡流复合式无损检测的机理及应用

基于超声与涡流复合检测技术的国内外现状,总结国内外各阶段复合式无损检测技术的特点,归纳研究热点,展望复合式检测技术的发展趋势。     

脉冲涡流磁场特征分析

脉冲涡流是近年发展起来的新检测技术，目前还未被广泛应用，主要是因为脉冲信号的解释还处在初期。为了对脉冲信号做出客观的解释，介绍了直接测量导体内部涡流信号，首次观察到脉冲激励时的涡流信号波形。通过时域频域分析得出涡流信号的频率特性与导体深度无关，而与脉冲重复频率有关。这一结论对脉冲涡流技术的工程应用具有指导意义。     

基于脉冲涡流的铁磁性材料屈服强度检测方法

钢铁工业中的铁磁性材料屈服强度的检测依赖拉伸检测,增加了检测成本,为此提出了一种多特征融合的铁磁性材料屈服强度脉冲涡流检测方法。提取脉冲涡流响应信号的时域特征、频域特征,然后建立各个信号特征与材料屈服强度的神经网络模型,最后用神经网络模型对材料的屈服强度进行估计。该方法是一种无损检测方法,检测误差不超过5%。     

基于调频激励和细化谱分析的多频涡流检测技术研究

常规多频涡流检测技术在谱分析时,一般采用多个频率的正弦信号同时工作,其激励信号峰值因数较大且检测信号频谱为离散谱.文中提出了一种基于调频信号激励和检测信号细化谱分析的多频涡流检测技术,它不仅降低了激励信号峰值因数,而且检测信号频谱为连续谱.对检测信号施加Tukey窗函数改善谱图,采用Chirp-Z变换计算检测信号频谱,提高谱图的频率分辨率.定义谱图能量、谱图重心、谱图峰度和谱图偏度4个特征量应用于缺陷识别和分类.对于内部缺陷,采用谱图差峰值频率点,定量检测内部缺陷的位置.理论分析和实验结果相一致,验证了所采用方法的正确性.     

涡流阵列检测裂纹特征提取方法的研究

涡流阵列检测是一种可以对大面积平板和复杂形状关键件实施快速、有效检测的电磁无损检测技术.在简要阐述涡流阵列检测技术原理的基础上,设计制作了涡流阵列检测平台和涡流阵列传感器.基于涡流阵列6种激励检测模式,提出了裂纹长度和深度定量检测的方法.研究结果表明:裂纹长度可通过小波变换提取锁定放大输出幅值波形的特征点如波峰、波谷、拐点等的位置准确计算,裂纹深度可通过弹性BP神经网络对输出幅值波形波峰峰值的训练来较为准确地估计.     

脉冲涡流无损检测技术综述

不同于传统的谐波激励的涡流检测方法,脉冲涡流检测采用方波或阶跃方式激励,其测量的是涡流在构件中的衰减。由傅里叶理论可知,脉冲涡流激励中包含多种频率成分,根据电磁场理论,低频电磁波有更深的穿透深度,因而也就可能检测出更深的缺陷。由于脉冲涡流检测时,激励已经停止,因而传统涡流阻抗分析方法已经不适用于脉冲涡流检测信号分析,需要寻找新的信号处理方法或数据解释方法;同时由于导磁材料与非导磁性材料特性不同,信号特性差异极大,上述问题不论从理论上还是从工程上对脉冲涡流检测技术都提出了极大的挑战。从检测理论模型、传感器、信号处理方法及工程应用等方面,对脉冲涡流检测技术作论述,指出该技术进一步发展需要研究的问题,更好地推动脉冲涡流检测技术的发展。     

Investigation of the magnetic field response from eddy current inspection of defects

Eddy current testing is one of the most widely used methods in non-destructive testing for the inspection of conductive materials. Numerical modelling of eddy current testing has emerged as an important approach alongside experimental studies. This paper investigates an application of numerical modelling and experimental study as a means of the quantitative non-destructive evaluation (QNDE) of defects in conductive samples. There are two methods of measuring eddy current response, more commonly by measuring the change in impedance of the eddy current probe coil, or as used in this work, by measuring the change in magnetic field directly using magnetic field sensors such as superconducting quantum interference devices, giant magneto resistance, or as in this case Hall sensors. Specifically, measurements made using an eddy current probe containing an excitation coil and a Hall sensor, experimentally obtained using an X?CY scanner table, are compared with a numerical (finite element method) model. The discrepancies between the experimental tests and the numerical models have been analysed and explained, which is an important factor in engineering applications of QNDE.     

管线对接焊缝的在役涡流检测技术

通过分析裂纹对涡流检测信号影响的方式和规律,对缺陷和涡流信号响应特征之间的关系进行了分析和研究,并介绍了焊缝表面涡流检测技术的原理、方法,制作了对比试样并进行了测试分析。通过实际检测表明,涡流检测速度快、灵敏度高、测试结果准确。     

铁磁性构件缺陷的脉冲涡流检测传感机理研究

铁磁性构件的脉冲涡流检测法是一种融合了漏磁检测与涡流检测的新的复合磁传感检测法。建立了脉冲涡流复合传感有限元仿真模型,仿真分析了铁磁性构件电导率、磁导率和导入直流电流激励大小对脉冲涡流响应信号的影响规律。实验结果表明:随着导入直流电流激励增加,铁磁性构件表面缺陷漏磁场和电流密度引起扰动磁场的复合场对脉冲涡流响应信号的影响更显著,而铁磁构件亚表面埋藏缺陷随着缺陷深度的增大而增大,缺陷漏磁及电流扰动磁场的复合场对脉冲涡流响应信号的影响变小,涡流响应信号占主导地位,为脉冲涡流传感器设计奠定理论基础。     

InSb磁敏电阻脉冲涡流传感器的研究

脉冲涡流检测方法是涡流检测技术的一个新兴分支。因脉冲信号频带很宽,比单一频率正弦涡流衰减慢,其瞬态感应电压信号中就包含了有关缺陷的重要信息。本文分析了InSb磁敏电阻作为脉冲涡流检测元件的工作原理,设计了探头结构和调理电路,有效抑制了环境温度的干扰,并分析了应用InSb磁敏电阻的涡流探头检测金属裂纹特征的信息提取方法。实验结果表明,采用InSb磁敏电阻作为脉冲涡流检测传感器,具有较高的裂纹灵敏度,且可以较好地反映裂纹的深度。