金属板电磁超声导波机理研究与仿真分析

发布时间：2017-05-20 06:06

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【摘要】：超声导波检测技术是近年来新兴起的一种无损检测方法,这种检测技术适用范围非常广,可以被用来检测板材、管材、棒材和弯曲变形等工件。这种检测技术有着检测速度快、检测距离远和检测范围广的优点,而且它可以在一个点激发超声导波得到一条线上的缺陷情况,所以这种检测方法非常节省检测时间,使得检测的工作效率大大的提高了 论文研究了超声导波形成的原理、产生条件以及传播特性,并对电磁超声导波进行了深入研究,推导出了电磁超声换能过程的完整方程和边界条件。通过对电磁超声换能器线圈和永磁体的研究设计出了一种有效的用于产生电磁超声导波的电磁换能器模型,并将其应用于论文的仿真中。利用ANSYS有限元软件对水平磁场下和垂直磁场下产生电磁超声导波的四个过程分别进行了仿真。主要对电磁超声的偏置磁场、涡流、洛伦兹力和电磁超声导波进行研究,仿真将电磁超声导波的传播视觉化。 通过仿真表明对电磁超声有意义的那部分磁场的磁场强度非常小；线圈正下方的涡流和洛伦兹力最大,且涡流的方向与激励电流的频率相反。通过对所有质点位移在某一时刻的变化和单个质点位移随时间的变化都能直观地看到电磁超声导波在极短的时间内迅速衰减。在对垂直磁场下的电磁超声导波进行仿真时,通过研究线圈间距、线圈提离距和频厚积对换能效率的影响,提出了三种提高换能器效率的方法。通过对水平磁场和垂直磁场下电磁超声导波的仿真对比,得出了在相同的参数条件下水平磁场下的电磁超声换能器的转换效率更高的结论。
【关键词】：超声导波 电磁超声换能器 偏置磁场 涡流 洛仑兹力 ANSYS有限元分析
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TH878.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 超声导波检测技术的研究意义9
• 1.2 电磁超声检测技术9-11
• 1.3 电磁超声检测技术的特点11
• 1.4 电磁超声检测技术的工业应用11-13
• 1.5 电磁超声检测技术的国内外研究现状13-14
• 1.5.1 国外研究现状13-14
• 1.5.2 国内研究现状14
• 1.6 论文研究的主要内容及章节安排14-16
• 1.6.1 论文的主要内容14-15
• 1.6.2 论文的章节安排15-16
• 第二章 超声导波及电磁超声的理论基础16-35
• 2.1 超声导波的理论基础16-20
• 2.1.1 超声导波的概念16-17
• 2.1.2 超声导波的特性17-20
• 2.2 电磁超声的理论基础20-34
• 2.2.1 电磁超声的电磁方程21
• 2.2.2 电磁超声的机械力学方程21-25
• 2.2.3 电磁超声的弹性动力学方程25
• 2.2.4 电磁超声系统的完整方程及边界条件25-29
• 2.2.5 板中电磁超声波的类型29-34
• 2.3 本章小结34-35
• 第三章 电磁超声换能器的研究35-44
• 3.1 电磁超声波产生的基本原理35-36
• 3.2 高频线圈的研究36-40
• 3.2.1 螺旋式线圈36-37
• 3.2.2 立式线圈37
• 3.2.3 回折线圈37-40
• 3.3 偏置磁场的研究40-43
• 3.3.1 永磁体40-41
• 3.3.2 电磁铁41-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 电磁超声导波的有限元仿真44-66
• 4.1 电磁超声的ANSYS仿真44
• 4.2 水平磁场的电磁超声ANSYS仿真44-55
• 4.2.1 永磁体产生偏置磁场44-47
• 4.2.2 铝板表面感生出涡流47-49
• 4.2.3 铝板受到洛伦兹力49
• 4.2.4 振动产生电磁超声导波49-55
• 4.3 垂直磁场的电磁超声ANSYS仿真55-63
• 4.3.1 永磁体产生偏置磁场55-58
• 4.3.2 铝板表面感生出涡流58
• 4.3.3 铝板受到洛伦兹力58-59
• 4.3.4 振动产生电磁超声导波59-63
• 4.4 EMAT的参数优化63-65
• 4.5 本章小结65-66
• 第五章 结论66-67
• 参考文献67-69
• 在学研究成果69-70
• 致谢70

【引证文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李春华;铝板电磁超声检测技术关键问题研究[D];沈阳工业大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 刘明明;金属板表面电磁超声探伤技术的研究[D];沈阳工业大学;2012年

2 潘丽娜;基于超声波的管道防腐层剥离检测方法研究[D];沈阳工业大学;2013年

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本文编号：380790