涡流检测阵列探头信号数值模拟

发布时间：2017-08-11 18:02

  本文关键词：涡流检测阵列探头信号数值模拟

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【摘要】：涡流检测技术在核电厂蒸汽发生器管道的在役检测中具有不可替代的作用。阵列探头由于其检测速度快、不存在盲视问题、缺陷特征分辨能力强等特点,受到格外的重视,将成为今后探头的主要形式。数值模拟是研究涡流检测技术的重要手段,由于阵列探头结构复杂,有限元法、边界元法等方法往往计算量大,计算时间长,内存需求大,实现起来较困难。本文研究适合于涡流阵列探头数值模拟的建模方法和计算方法。直接仿真计算阵列探头对管道的检测,由于所有的结构都是三维的,计算量很大。考虑到单个线圈尺寸远小于管道半径,可以把管壁近似为一个平板,从而大大简化计算的难度。从这一点出发,本文详细研究了管道模型和平板模型的等效性,找出了一种能将管道模型转化成平板模型的方法。使结构复杂的管道模型问题能够转换为结构简单的平板问题求解。根据等效原理,涡流检测问题可以分解为求解入射场和扰动场两个部分。对于无限大平板模型来说,入射场可以用解析法求出。而扰动场可以用有限元法或积分方程法求解。积分方程法中积分内核的边界条件与缺陷模型无关,由无缺陷模型决定,平板模型的边界问题很容易解决,所以本文采用解析法加积分方程法作为求解平板涡流检测问题的主要算法。根据以上方法,本文编写了裂纹缺陷的计算程序,用平板模型代替管道模型进行计算。数值实验表明,计算结果与管道模型的计算结果吻合度较高。本文研究内容可为理解阵列探头涡流检测的机理、实现探头优化、信号识别等提供有力的手段。
【关键词】：涡流检测 阵列探头 电磁场 数值模拟 积分方程法
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM623
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 课题背景8-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 本文研究内容及总体框架12-14
• 2 涡流检测的基本数学模型14-26
• 2.1 引言14
• 2.2 阵列探头模型14-16
• 2.3 涡流检测数学模型16-20
• 2.4 入射场解析解20-22
• 2.5 并矢格林函数22-25
• 2.6 本章小结25-26
• 3 管道模型与平板模型的相似性研究26-42
• 3.1 引言26
• 3.2 平板模型与管道模型阵列探头信号的有限元计算26-30
• 3.3 两种模型中线圈提离距离的折算30-33
• 3.4 两种模型中线圈相对位置的等效性研究33-37
• 3.5 阵列探头检测模式分析37-39
• 3.6 阵列探头参数对检测信号的影响规律初探39-41
• 3.7 本章小结41-42
• 4 阵列探头裂纹缺陷的模拟42-55
• 4.1 引言42
• 4.2 理想裂纹模型42-43
• 4.3 积分方程的离散43-44
• 4.4 接收信号的计算44-48
• 4.5 裂纹缺陷计算程序48-50
• 4.6 数值试验50-53
• 4.7 本章小结53-55
• 5 全文总结展望55-57
• 5.1 全文工作总结55-56
• 5.2 未来工作展望56-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-61

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本文编号：657474