焊缝与EMAT兰姆波相互作用的数值仿真及试验研究
发布时间：2022-01-09 02:43
电磁超声传感器（EMAT）检测技术——新兴的无损检测和结构健康监测方法,摆脱了常规检测效率低、成本高的限制,具有长距离检测、不需要耦合剂、对人体无害等优点,在远程、大规模检测方面具有独特的优势。本文在电磁超声换能器换能机理和Lamb波传播特性的理论基础上,结合钢板焊缝的检测需要,利用COMSOL软件模拟钢板焊缝中特征导波的传播,研究钢板焊缝中特征导波的传播特性和缺陷识别效果,研究设计电磁超声Lamb波传感器,并搭建钢板对接焊缝电磁超声Lamb波检测试验系统,详细内容如下。首先,介绍了电磁超声换能器的传导机理,对Lamb波的传播特性和焊缝特征导波的形成原因进行理论分析,利用Matlab对Lamb波特征频率方程进行编程求解,最终得出3mm厚度钢板的Lamb波频散曲线。由此可以得到不同频厚积所对应的模态波,以及群速度和相速度值。利用COMSOL软件,建立钢板对接焊缝的三维有限元模型。分别对多场耦合条件下电磁场、机械力场和超声波场进行数值模拟分析。在焊缝端部施加载荷,激励出焊缝特征导波,在此基础上模拟了焊缝和母材中的声波传播过程和声场分布,证明了加载方式的正确性和焊缝特征导波模态的存在,并仿真...
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型焊缝缺陷
(c)射线法检测 (d)磁粉法检测图 1-2 几种常规的焊缝检测方法磁粉检测主要通过磁化被测试件，导致被测试件表面和近表面缺陷处的磁发生失真，从而产生漏磁场使吸附在试件表面上的磁粉显现出磁痕，最后根痕对缺陷进行定性定量地判断。磁粉检测的优点是易于操作，检测成本低，测结果清晰；缺点是磁粉检测的检测范围狭窄，仅适用于铁磁性材料的表面表面缺陷检测，对埋藏较深的内部缺陷没有识别能力。以上四种常规焊缝检测方法在实际工程应用方面具有重要意义，但是在检本、检测精度、安全性等方面或多或少存在局限性，在役检测仍然存在困难就对无损检测技术提出了挑战，需要开发新的焊缝无损检测技术。1.3 研究现状及进展.3.1 电磁超声检测技术国内外研究现状及进展
图 2-3 磁致伸缩力激发过程示意图应引起的张力 的值由磁场强度 和位移量 决定程可表示为[28]： = ∑ ( ) , >0式： 10 , 01 02 = 10 表示磁场与材料之间的幂级数展开常数张量；状态下，材料中的晶格呈现完全对称状态，上式 = 10 01 02 = 10 , 01 02 代表胡可定律； 01 代表压磁效应；将偏
【参考文献】：
期刊论文
[1]管道电磁超声导波技术及其应用研究进展[J]. 黄松岭,王哲,王珅,赵伟. 仪器仪表学报. 2018(03)
[2]电磁超声激励系统阻抗匹配网络的设计[J]. 刘素贞,张严伟,张闯,蔡智超,杨庆新. 电工技术学报. 2016(16)
[3]超声波散射有限元模型中单一模态入射研究[J]. 刘会彬,郑阳,郑晖,邬冠华. 声学技术. 2016(02)
[4]Lamb波在对接焊缝中的传播特性及影响因素[J]. 吴斌,崔辰悦,张也弛,何存富. 应用基础与工程科学学报. 2014(04)
[5]板状结构中基于Lamb波单模态的缺陷成像试验研究[J]. 刘增华,徐营赞,何存富,吴斌. 工程力学. 2014(04)
[6]电磁超声检测系统阻抗匹配电路优化设计[J]. 王亚午,宋小春,陈海林,李羽可. 湖北工业大学学报. 2014(02)
[7]电磁声发射-电磁超声复合检测阻抗匹配分析[J]. 刘素贞,蔡智超,张闯,杨庆新. 河北工业大学学报. 2013(06)
[8]新型无损检测技术在焊缝缺陷检验中的应用[J]. 石小何,高书苑,严有琪. 广东化工. 2013(21)
[9]基于压电晶片的超声导波激发特性试验[J]. 李鸿源,徐鸿. 无损检测. 2013(01)
[10]一种简便的电磁超声测厚实现方法探究[J]. 康宜华,涂君,杨芸,刘姚瑶. 自动化仪表. 2012(10)
硕士论文
[1]Lamb波在板中对接焊缝处的传播特性和缺陷检测研究[D]. 崔辰悦.北京工业大学 2014
[2]结构健康监测超声导波传播特性[D]. 周凯.大连理工大学 2014
[3]钢轨应力的电磁超声检测技术研究[D]. 金哲.南京航空航天大学 2011
[4]电磁超声无损检测技术的研究与实验[D]. 高潮.天津大学 2010
[5]电磁超声技术在钢板缺陷检测中的研究[D]. 任晓可.天津大学 2008
[6]电磁超声检测机理的实验研究[D]. 安佰江.华中科技大学 2008
本文编号：3577787
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型焊缝缺陷
(c)射线法检测 (d)磁粉法检测图 1-2 几种常规的焊缝检测方法磁粉检测主要通过磁化被测试件，导致被测试件表面和近表面缺陷处的磁发生失真，从而产生漏磁场使吸附在试件表面上的磁粉显现出磁痕，最后根痕对缺陷进行定性定量地判断。磁粉检测的优点是易于操作，检测成本低，测结果清晰；缺点是磁粉检测的检测范围狭窄，仅适用于铁磁性材料的表面表面缺陷检测，对埋藏较深的内部缺陷没有识别能力。以上四种常规焊缝检测方法在实际工程应用方面具有重要意义，但是在检本、检测精度、安全性等方面或多或少存在局限性，在役检测仍然存在困难就对无损检测技术提出了挑战，需要开发新的焊缝无损检测技术。1.3 研究现状及进展.3.1 电磁超声检测技术国内外研究现状及进展
图 2-3 磁致伸缩力激发过程示意图应引起的张力 的值由磁场强度 和位移量 决定程可表示为[28]： = ∑ ( ) , >0式： 10 , 01 02 = 10 表示磁场与材料之间的幂级数展开常数张量；状态下，材料中的晶格呈现完全对称状态，上式 = 10 01 02 = 10 , 01 02 代表胡可定律； 01 代表压磁效应；将偏
【参考文献】：
期刊论文
[1]管道电磁超声导波技术及其应用研究进展[J]. 黄松岭,王哲,王珅,赵伟. 仪器仪表学报. 2018(03)
[2]电磁超声激励系统阻抗匹配网络的设计[J]. 刘素贞,张严伟,张闯,蔡智超,杨庆新. 电工技术学报. 2016(16)
[3]超声波散射有限元模型中单一模态入射研究[J]. 刘会彬,郑阳,郑晖,邬冠华. 声学技术. 2016(02)
[4]Lamb波在对接焊缝中的传播特性及影响因素[J]. 吴斌,崔辰悦,张也弛,何存富. 应用基础与工程科学学报. 2014(04)
[5]板状结构中基于Lamb波单模态的缺陷成像试验研究[J]. 刘增华,徐营赞,何存富,吴斌. 工程力学. 2014(04)
[6]电磁超声检测系统阻抗匹配电路优化设计[J]. 王亚午,宋小春,陈海林,李羽可. 湖北工业大学学报. 2014(02)
[7]电磁声发射-电磁超声复合检测阻抗匹配分析[J]. 刘素贞,蔡智超,张闯,杨庆新. 河北工业大学学报. 2013(06)
[8]新型无损检测技术在焊缝缺陷检验中的应用[J]. 石小何,高书苑,严有琪. 广东化工. 2013(21)
[9]基于压电晶片的超声导波激发特性试验[J]. 李鸿源,徐鸿. 无损检测. 2013(01)
[10]一种简便的电磁超声测厚实现方法探究[J]. 康宜华,涂君,杨芸,刘姚瑶. 自动化仪表. 2012(10)
硕士论文
[1]Lamb波在板中对接焊缝处的传播特性和缺陷检测研究[D]. 崔辰悦.北京工业大学 2014
[2]结构健康监测超声导波传播特性[D]. 周凯.大连理工大学 2014
[3]钢轨应力的电磁超声检测技术研究[D]. 金哲.南京航空航天大学 2011
[4]电磁超声无损检测技术的研究与实验[D]. 高潮.天津大学 2010
[5]电磁超声技术在钢板缺陷检测中的研究[D]. 任晓可.天津大学 2008
[6]电磁超声检测机理的实验研究[D]. 安佰江.华中科技大学 2008
本文编号：3577787
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