基于磁导率非线性条件下的油套管脉冲涡流检测仿真

根据有限元方法,建立了考虑磁导率非线性条件下的脉冲涡流检测系统瞬态数学模型;在磁导率非线性条件下,对不同激励电流下的油套管脉冲涡流检测过程进行了仿真。通过对每一时刻的磁导率进行迭代计算,得到更为精确的求解结果。利用该模型,获得了不同激励电流下4mm腐蚀深度时所产生的脉冲涡流信号检测结果。根据仿真计算检测结果,发现由于材料磁导率非线性特点的存在,加大激励电流并不一定能提高检测灵敏度。     

基于磁噪声和增量磁导率的塑性变形定量无损评价

针对机械结构在加工、制造和使用过程中常出现的塑性变形损伤,研究了碳素钢材料塑性变形与巴克豪森噪声及增量磁导率之间的关联性。试验结果表明,在小变形时,巴克豪森噪声信号随塑性变形变化明显;增量磁导率值随塑性变形的增大而规律性变化。不同碳素钢材料的试验结果表明,巴克豪森磁噪声和增量磁导率可用于碳素钢材料中塑性变形的定量无损评价。     

管材涡流探伤最佳频率数值模拟与试验验证

目前广泛采用的确定涡流探伤频率的方法主要是特征频率法和试验法,两种方法得出的频率通常不是最佳频率。采用ANSYS数值计算方法对人工标准缺陷的信号进行数值模拟,从而找出对内外壁缺陷信号的幅度都比较大,并且内外壁缺陷信号的相位差接近极大的激励频率。经过试验验证,计算结果与试验结果完全符合。结论认为,用ANSYS信号模拟方法可以找出最佳的激励频率,既能兼顾内外壁缺陷的检测灵敏度,又能从相位上区分内外壁缺陷的激励频率。     

热交换器换热管内壁涡流检测显示判定方法

针对在热交换器换热管涡流检测过程中遇到的内壁附着物、磁导率变化等涡流信号与真实的内壁缺陷信号特征基本一致,且用常规的分析方法难以辨别的问题,通过在实验室条件下利用实际缺陷换热管和人工缺陷试验管相结合的方法,得出了内壁缺陷与伪缺陷的判定方法,对Bobbin和旋转探头内壁缺陷的检测能力进行了验证,并通过对内壁缺陷的涡流检测深度与金相检验深度进行对比分析,得出其定量检测偏差的范围,为涡流检测内壁显示的定性和内壁缺陷的定量检测提供技术支持。     

涡流效应对脉冲漏磁检测信号的影响

为了研究脉冲漏磁检测中涡流效应对漏磁信号的影响,应用有限元分析软件建立了脉冲漏磁检测仿真模型,对被测样本内磁场与涡流分布随时间变化的情况进行了分析,进而研究了基于不同激励电压和磁芯磁导率仿真模型的漏磁信号波形。仿真结果表明,当磁场激励较小时,漏磁信号在脉冲激励电压的上升阶段存在过冲现象,随后达到稳态。搭建了检测平台进行检测试验,检测结果与仿真结果相一致,研究表明在缺陷检测中应用检测信号峰值特征评估缺陷深度的方法具有更高的精度。     

钢管内壁缺陷涡流检测的机理研究

钢管涡流检测多采用磁饱和技术以抑制磁导率波动引起的信号噪声,检测实践中发现此时内壁缺陷被检出,这与趋肤效应原理相矛盾。建立了含内壁刻槽的钢管磁饱和下的仿真和试验模型,剖析了内壁缺陷检出机理。仿真和试验结果表明:钢管缺陷漏磁场在探头内引起低频响应经相敏检波后被滤除,对信号无作用贡献,内壁缺陷在钢管外壁引起的磁导率畸变是影响信号的真正根源。研究结果明确了磁饱和下钢管涡流检测机理,可望指导钢管的工程实践检测。     

蒸汽发生器传热管涡流检验中多缺陷信号判别的可靠性

利用数值计算的方法,通过对涡流检验区域存在多缺陷的传热管道模型进行模拟及计算,获得了缺陷不同间距、深度与复合信号响应的幅值及相位的变化关系,以此分析对缺陷进行深度定量的可靠性并归纳多缺陷信号的判定依据,从而提高涡流检验的效果与精度。     

基于脉冲涡流/电磁超声复合检测方法的复杂缺陷检测

相比于电磁超声检测方法,脉冲涡流检测方法对于近表面缺陷具有较高检测灵敏度。而电磁超声信号本身包含脉冲涡流信号部分,基于此特点,开发了电磁超声/脉冲涡流的复合无损检测方法。首先,基于有限元理论开发了电磁超声/脉冲涡流复合信号的数值模拟方法;其次,提出了基于频谱分析、滤波等策略对混合检出信号进行信号分离提取的方法,并结合试验验证了所提方法的有效性;最后,基于复合检测方法对铝板中的三种类型缺陷(表面缺陷、底部减薄缺陷、复合缺陷)同时成功地进行了检测,验证了所开发复合检测方法的优越性。     

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。     

淬火过程温度场的三维有限元模拟

建立了淬火过程三维温度场的非线性瞬态数学模型,考虑了材料非线性、边界条件非线性以及相变潜热等多种因素的影响,并用C 语言编写了相应的有限元模拟软件.选择了一个有解析解的算例,用其结果以及ANSYS模拟结果与本文中有限元模拟程序求得的结果进行了比较,发现三者计算结果吻合较好,从而验证了本文所开发的温度场有限元模拟程序的可行性.     

304不锈钢相变条件下涡流检测频率选取仿真

304奥氏体不锈钢由于其本身组织特性,在制造和在役过程中会产生部分铁素体和马氏体并析出,使其具有一定的磁性,即相对磁导率肼大于1,试验测试结果表明：当不锈钢件形变量在20％以内,随着形变量的增加,试件的磁导率增加,并逐渐开始具有铁磁材料的磁特性,导致不锈钢涡流检测集肤深度降低,也改变了检测的最佳激励频率。此外,通过比较2种不同激励频率的选取方法可得,在不锈钢形变量20％以内,不锈钢形变量增大,其最佳检测频率倾向于降低,且小于100kHz。试验和仿真结果表明,304不锈钢压力容器最佳检测频率范围为40—100kHz。     

A hybrid nondestructive testing method of pulsed eddy current testing and electromagnetic acoustic transducer techniques for simultaneous surface and volumetric defects inspection

In this paper, a hybrid nondestructive testing (NDT) method combining with the pulsed eddy current testing (PECT) method and the electromagnetic acoustic transducer (EMAT) method has been proposed and validated through numerical simulations and experiments. First, a numerical code is developed for the simulation of hybrid EMAT/PECT signals based on the developed EMAT and PECT code. Second, based on the numerical simulation, the influences of the eddy current induced by the excitation coil and the eddy current due to the velocity effect of the ultrasonic wave are compared and analyzed. In addition, the features of the EMAT and the PECT signals are analyzed respectively. Third, several signal separation and extraction methods are proposed on the basis of the spectral analysis and filtering strategies for extracting EMAT and PECT signals from the mixed signals of the hybrid EMAT/PECT method and their validity are evaluated through experiments. Finally, hybrid EMAT/PECT experiments are conducted and three types of defects (surface defects, bottom thinning defects, composite defects) in an aluminum plate and a SUS304 plate are successfully detected at the same time using the proposed hybrid NDT method and the signal feature parameters. Based on the numerical and experimental results, the proposed hybrid PECT/EMAT NDT method is demonstrated both high detectability and high efficiency for detecting surface and volumetric defects at the same time.     

磁饱和后的涡流检测信号的非涡流效应

系统地进行了实验规划和验证,最后应用等效源法对实验结果进行了分析。分析表明,钢管在磁饱和状态下的涡流检测信号并不是由涡流效应产生的,而是由漏磁场引起的。缺陷的漏磁信号可视为一等效电流源,产生的扰动磁场被调制在高频载波上而引起涡流仪的信号显示。     

基于聚焦探头的带包覆层管道复杂结构部位脉冲涡流检测研究

脉冲涡流检测技术在带包覆层管道腐蚀缺陷检测中展现出优势而引起广泛关注。本研究设计了一种脉冲涡流聚焦探头,通过有限元仿真与试验,研究其在复杂结构部位中的检测能力。仿真结果显示,设计的脉冲涡流聚焦探头能有效聚集磁场与涡流场能量,有利于对局部缺陷与复杂结构中的缺陷进行检测。通过探究聚焦探头在提离10~50 mm下对管道焊缝及各种尺寸局部缺陷的检测灵敏度,分析其检测能力与提离检测极限,以及在检测过程中的信号特征。结果表明,聚焦探头在提离50 mm下仍能检出尺寸为40 mm×40 mm×1 mm（长×宽×深）的方形局部腐蚀缺陷,焊缝信号的凸起特征、缺陷信号的下凹特征与仿真结果相印证。     

Magnetic field shielding technique for pulsed remote field eddy current inspection of planar conductors

Pulsed remote field eddy current (PRFEC) can be used for detection of deeply buried flaws in non-magnetic flat plates. However, detection sensitivity for buried defect is low due to the great depth and the weak detecting signal. To improve the defect detection sensitivity, the PRFEC probe is optimized with the magnetic field shielding techniques in this work. On one hand, the exciting coil with shielding structure can focus the indirect magnetic field to penetrate through the plate. On the other hand, the detecting coil and the region between these two coils with shielding material can block and minimize the magnetic field energy diffusion along the direct coupling path. In order to investigate the shielding technique which blocks the direct coupling magnetic field, simulation studies using finite element method (FEM) has been first conducted, where three different PRFEC probes have been simulated and compared. Both detection abilities to defects in different directions and to thickness variation have been analyzed by using the second probe with shielding structure. The conclusions derived from the simulation study have been validated through experimental studies. Both simulation and experimental studies have indicated that the shielding technique can improve the detection sensitivity of subsurface defects.     

径向磁液轴承的转子散热规律研究

为了提升磁液轴承的稳定性以及使用寿命,建立磁液轴承的涡流损耗仿真模型,分析初始条件下磁液轴承的磁场、温度场及热变形的分布,利用Ansoft Maxwell软件仿真求解轴承转子产生的涡流损耗,基于多场耦合作用分析输入电流、转速、进油流量变化对导磁套涡流损耗及传热率的影响,探索转子散热规律的变化,并进行试验验证。试验结果表明：随着电流和转速的增加,进出油口温差逐渐增大,试验值与仿真值趋势一致,误差在可接受范围内,验证了仿真结果的可靠性。     

浅析钢管涡流探伤之相位分辨

钢管涡流探伤中,为克服铁磁性金属磁导率对探伤的影响,需要对钢管进行饱和磁化。在实际检测中有时会出现缺陷信号的相位无法分辨的问题。理论分析及试验表明,磁化导致存在涡流效应以及漏磁效应两种机理。当磁化强度过饱和时,漏磁效应强于涡流效应,由于缺陷的漏磁信号不含有相位信息,使得缺陷信号相位无法分辨;当磁化强度合适时,涡流效应占主导地位,这时检测结果阻抗平面图上的各缺陷信号的形式与非铁磁性涡流探伤结果类似,缺陷相位分辨清楚。     

涡流检测缺陷定量评估的研究

在涡流检测中实现缺陷定量评估具有重要意义。通常涡流检测是利用线圈阻抗变化来实现缺陷检测,分析受缺陷扰动的磁场量B的分布变化,比传统的涡流检测方法更有利于实现缺陷定量评估。利用有限元方法,对有裂纹的金属平板的空间磁场进行了数值仿真。仿真结果证实可通过分析磁场量B的变化来实现缺陷定量评估,并得到了缺陷的长度、深度与平板表面的磁场分量之间的量值关系。对平板裂纹的定量评估提供了理论上的依据。     

电阻加热金属丝材塑性变形电-热-机械响应分析

电阻加热金属丝材增材制造技术对空间设备的修复和制造具有重要意义，在电阻加热金属丝材熔化沉积成形过程中，金属熔体的塑性变形影响金属零件的成形形貌. 为了精确探究金属熔体的塑性变形，将不同的电流密度通过短路的金属丝材，通过高速摄像机观测金属丝材塑性变化，采用热像仪和电压电流采集系统分别采集了金属丝材熔化过程的温度变化和电信号变化. 数值分析金属丝材塑性变形的机电热响应状态. 结果表明，数值计算得出最大挠度是电流密度的线性函数，与试验结果一致，通过高密度电流的金属丝材会发生显着的塑性变形. 在高电流密度的电流的作用下，释放出大量的焦耳热会引起局部温度的显着升高，从而导致屈服应力的降低，由于电-热-机械相互作用的原因，容易在电子互连中引起塑性变形.