钢板电磁超声表面波的仿真分析及缺陷定量检测

发布时间：2024-04-22 02:20

　　电磁超声换能器(EMAT)的换能机制与被测试材料的电磁特性密切相关,EMAT对不同电磁特性材料的响应不同。铁磁材料具有磁致伸缩效应,磁致伸缩的非线性导致其电磁超声换能机制变得复杂。该文依据铁磁材料的本构方程,考虑洛伦兹力、磁致伸缩效应和磁化力的共同作用,建立含有矩形槽裂纹钢板的电磁超声换能器有限元模型,仿真分析表面波对钢板中缺陷的响应特性,得出缺陷深度与反射系数、透射系数的关系,为钢板裂纹缺陷定量检测奠定基础。最后,对标准试件的不同深度裂纹进行实验研究,验证了仿真分析的正确性和有效性。

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

图2低碳钢的磁致伸缩曲线

式中，d11和d35为两个独立的压磁系数，其中d11与应变的大小有关，而d35与应变的方向变化有关。偏置磁场在一定程度上产生磁应变，而动态磁场使应变在静磁致伸缩应变附近振荡。S1～S6为被测试件内部动态磁致伸缩应变。由文献[22]通过桥式应变测量设备得到低碳钢的磁致伸缩曲线如图2....

图3压磁系数d11和d35的绝对值

图2低碳钢的磁致伸缩曲线磁致伸缩力的大小与动态磁场强度Hd和逆变压磁矩阵eT相关，磁致伸缩力的表达式为

图4钢板中电磁超声表面波仿真模型

钢板的宽×高为300mm×50mm；产生静态磁场的磁铁的宽×高为36mm×10mm；磁铁与钢板的距离为1mm；导线的宽×高为0.6mm×0.2mm，其提离距离为0.3mm；采用表面波波长为9mm，当线圈间距为波长的一半时激发表面波的幅值最大，因此线间距为4.5mm，根据表面波在钢....

图5低碳钢磁化曲线

静磁感应强度和动磁感应强度与涡流密度相互作用产生洛伦兹力，即式（2），通过体载荷加载到试件的特性。对于磁致伸缩应力，则将其转换为应变添加在固体力学，将压磁矩阵中涉及的两个变量d11、d35转换为六个应变量S1～S6添加在固体力学中。2.2电磁场仿真分析

本文编号：3961784