Numerical Analysis of Electromagneto-Mechanical Coupling Dynamic Response of a Typical Tokomak Structure

In an effort to simulate the dynamic behavior of a non-ferromagnetic conducting structure with consideration of the magnetic damping effect,a finite element code is developed,which is based on the reduced vector potential (Ar) method,the step-by-step integration algorithm and a time-partitioned strategy.An additional term is introduced to the conventional governing equations of eddy current problems to take into account the velocity-induced electric field corresponding to the magnetic damping effect.The TEAM-16 benchmark problem is simulated using the proposed method in conjunction with the commercial code ANSYS.The simulation results indicate that the proposed method has better simulation accuracy,especially in the presence of a high-intensity external magnetic field.     

埋地聚乙烯管线外部土壤空穴的微波无损定量检测

聚焦于埋地PE(聚乙烯)管线外部土壤空穴的无损定量检测,分析了PE管道内检式微波检测方法。搭建了试验平台,结合多频段微波检测探头,进一步证实内检式微波检测方法及所提检测信号特征、定量评估算法等在埋地PE管线外部土壤空穴无损定量检测中的有效性。     

曲面PBX构件内部裂纹小角度斜入射超声检测数值模拟

为探究裂纹分布、形态等复杂性对高聚物黏结炸药(PBX)曲面构件中超声传播特殊性的影响,优化水浸超声斜入射检测参数,基于有限元方法和典型检测工况,建立了曲面PBX构件超声无损检测的数值计算模型,利用COMSOL商用软件计算分析了表面瞬态位移激励下曲面PBX构件内部声场传播规律,模拟计算了不同角度及裂纹的超声检测信号,研究了入射角度等参数对曲面PBX构件裂纹水浸超声小角度斜入射检测结果的影响.数值仿真结果表明,声束与裂纹夹角为8°～10°时,小角度斜入射超声检测方法对PBX构件的内部裂纹缺陷的检测性能最优,且不受裂纹深度的影响.同时,设计制作了曲面PBX模拟试件,搭建了小角度超声检测实验系统,开展了不同入射角度、裂纹参数下的超声检测实验,实验所得最优检测角度(8°)与仿真结果(8°～10°)吻合,验证了数值模拟结果的合理性和小角度超声检测的有效性.     

塑性变形和疲劳对304不锈钢电磁属性的影响研究及微观结构分析（英文）

材料在地震和和长期的流体作用力/应力等外部环境力作用下,极易产生塑性变形和疲劳损伤等典型的微观损伤,这些微观损伤会严重影响材料的电磁属性并缩短结构的使用寿命。本文首先利用MTS试验机分别制作了塑性变形试件和疲劳试件;其次,研究了304奥氏体不锈钢的电磁属性与其塑性变形和疲劳损伤之间的关系;最后,根据微观结构分析讨论了其作用机理。研究发现,随着塑性变形的增加,材料的电导率下降,这归因于材料内部的微观缺陷的产生;随着塑性变形的增加,材料的磁极化强度上升,这归因于材料的非磁性奥氏体相到磁性马氏体相的相变。研究还发现,与塑性变形类似,疲劳损伤也会降低材料的电导率,提高材料的磁极化强度。     

基于固态磁场传感器的脉冲涡流检测铁磁性构件腐蚀缺陷

脉冲涡流检测技术是一种新兴的电磁无损检测技术,该技术可用于铁磁性材料腐蚀缺陷的检测和评估。目前国内外铁磁性材料腐蚀缺陷的脉冲涡流检测多采用盘式检出线圈拾取感应电压信号,但对采用固态磁场传感器拾取磁场信号的分析尚存不足。通过解析建模仿真和试验发现,与传统感应电压信号相比,磁场信号对铁磁性构件腐蚀缺陷深度的响应更为灵敏,有利于铁磁性构件腐蚀缺陷检出率和评估精度的提升。     

基于支持向量机和神经网络方法的应力腐蚀裂纹定量重构

应力腐蚀裂纹具有类似于树枝分叉的复杂微观结构,其无损定量检测非常困难。提出了利用神经网络和支持向量机方法的涡流检测应力腐蚀裂纹定量重构方案并进行了有效性验证。首先将应力腐蚀裂纹等效为部分导电的半椭圆形平面裂纹,利用FEM-BEM混合法程序建立了涡流检测训练信号集;其次,针对所选神经网络和支持向量机方法分别提出了相应的裂纹参数化和阻抗信号特征提取方案,建立了应力腐蚀裂纹重构策略,在此基础上分别对模拟应力腐蚀裂纹进行了重构。计算结果表明支持向量机方法对含噪声信号的反演效果明显好于神经网络,该法对于应力腐蚀裂纹的定量重构更为有效。     

铁磁材料电磁超声无损检测数值模拟

电磁超声无损检测由于具有无需耦合剂、检测速度快、效率高等优点而被应用于众多工程领域。文章研究了碳素钢电磁超声无损检测数值模拟中的重点问题——磁性材料内部磁场分布的数值模拟方法。以麦克斯韦方程组为理论基础,基于等效磁极化法开发了铁磁材料内部的磁化强度计算方法和程序。数值模拟中采用有限元-边界元混合方法,并采用等效电流模型计算永磁体磁场分布,以实现铁磁性材料内部三维静态磁场数值模拟。通过对数值模拟结果的分析及与ANSYS计算结果进行比对,验证了方法的有效性。     

涡流传感器斜偏对输油管道涂层厚度测量精度的影响及斜偏矫正

针对涡流传感器斜偏影响钢管涂层厚度测量信号的情况,提出了传感器斜偏的矫正措施以及消除斜偏影响的信号处理方法,为涂层厚度测量时传感器的对中和垂直度调整提供理论指导。采用电磁场数值仿真方法,研究了传感器斜偏对提离检测精度的影响程度,以及不同提离距离、不同管道尺寸情况下传感器斜偏的影响规律,根据提离信号的变化规律提出了传感器斜偏的矫正措施和斜偏信号的校正方法,解决了传感器斜偏对检测精度的影响问题。数值仿真结果表明,通过对传感器斜偏的矫正以及信号处理,可有效减小传感器斜偏对提离检测信号的影响,提高了涂层厚度的测量精度。     

涡流检测超轻夹层栅格材料的有效性

研究了涡流检测技术对超轻多孔夹芯板无损检测的有效性。通过对波纹夹芯板和点阵桁架夹芯板的涡流检测进行建模和有限元数值模拟,研究了夹芯板焊部裂纹信号和焊部噪声信号的特征,考察了焊部形状尺寸变化对检测信号的影响,验证了利用多频信号演算方法(MFA)提取裂纹信号的可行性。计算结果表明,对于波纹夹芯板和点阵桁架夹芯板,表层和夹层焊接部位的噪声信号和裂纹信号具有明显不同的频率相位特征,裂纹信号对激励频率更敏感。焊部检测信号中的裂纹信息可利用多频信号演算方法进行分离,并可进一步对裂纹的存在和大小进行定性和定量分析。     

基于神经网络方法的应力腐蚀裂纹定量重构

应力腐蚀裂纹(SCC)主要沿着晶界进展,具有类似于树枝分叉的复杂微观结构,其无损定量检测难度较大。基于应力腐蚀裂纹的简化模型和神经网络,提出了一种SCC定量重构方案。主要思路包括将SCC等效为导电率不为零的半椭圆裂纹,采用涡流饼式探头检测信号作为重构源信号,利用FEM-BEM混合法程序计算教师信号,针对所选神经网络提出相应的裂纹参数化方法。最后利用提出的重构方法对模拟SCC进行了定量重构试验。结果表明,所提出的基于主成分分析和神经网络的方法可用于应力腐蚀裂纹的定量重构。