金属构件自然缺陷涡流无损检测特征信号计算方法研究
发布时间：2021-04-10 06:59
在日常的工程应用中,金属材料构件由于恶劣的工作环境和复杂的工作条件导致其在内部或表面产生缺陷,如果不及时处理任由缺陷加剧,进而导致金属构件的断裂、机械设备的故障,则会造成重大损失,因此对金属构件进行缺陷的日常检测从而实现对于缺陷的早期识别具有重要意义。本文采用解析计算法和数值仿真法,主要对电磁涡流无损检测中对于缺陷的涡流检测的正向问题进行研究,目的是推导当金属构件中存在自然缺陷时,涡流无损检测系统磁场解析表达式,为涡流无损检测技术应用于自然缺陷的检测奠定理论基础。目前在涡流无损检测正向问题求解的解析计算研究领域,对于被测试件中无缺陷的解析模型研究较多,对于含有缺陷的解析模型研究较少;在含有缺陷的解析模型中,对于规则形状缺陷的解析模型研究较多,而对于自然缺陷的解析模型研究较少。对于目前在涡流无损检测正向问题的解析模型求解计算中存在的以上两个问题,本文展开以下几个方面的研究:（1）改进的含柱状缺陷的涡流无损检测信号计算方法研究。首先对于已有的圆柱形缺陷的解析计算模型,根据实际应用场景需要,扩展其求解域,求解得出了矩形截面圆柱线圈所在区域的磁场信号的级数表达式,然后对其进行拉普拉斯逆变换得出...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
列车轨道断裂过程图
第一章绪论9节内容安排如下：第一章为绪论。首先从工程应用角度出发阐述本课题研究的背景和意义，通过对几种无损检测方法的对比，说明了涡流无损检测的优势，对国内外相关领域的文献进行了调研，确定了本文的主要研究内容，并对研究过程中的创新点进行阐述。第二章为改进的含柱状缺陷检涡流无损检测信号计算方法研究，针对高宽厚出的含柱状缺陷磁场信号解析计算方法在求解域和激励信号两方面进行改进，并用数值仿真法对计算结果相互验证。第三章为自然缺陷涡流无损检测信号计算方法研究，建立了自然缺陷的理论计算模型，采用解析法对该模型进行解析求解，并用数值仿真法对计算结果进行对比分析。第四章为圆锥缺陷涡流无损检测信号计算方法研究，建立了圆锥缺陷的理论计算模型，采用解析法对该模型进行解析求解，并用数值仿真法对计算结果进行对比分析。第五章为总结与展望，首先对本文所做工作内容及成果进行阐述总结，并出下一步研究工作的方向与展望。图1-2论文内容结构框架示意图
第二章改进的含柱状缺陷的涡流无损检测信号计算方法研究13(a)(b)图2-2检测探头示意图。(a)结构图；(b)实物图2.2.1线圈区域的磁场解析计算求解线圈区域的磁场解析计算的表达式，就是求解如图2-1（c）所示的区域1-2的磁矢势的级数表达式。根据叠加原理区域1-2中任一点z（z1<z<z2）处的磁场信号可以看作由这一点处所在的水平面将圆柱形线圈水平截为上下两个圆柱形线圈各自在所求点处的磁场信号叠加。由式（2-6）可求得区域1和区域2的磁矢势级数形式的表达式，将1~A的系数B1中的z1替换为z，将2~A的系数B2和C2中的z2替换为z，可得2)(2212eCBBλzz（2-8）)(J~e21101-1)z-z(21rrITλEλCλ（2-9）21111111111111111111111111111111112][ee][ee][ee][ee][ee][ee][ee][eeCEUNpHpEλVpNHEUNpHpEλVpNHUMKKEλVpMEUMKKEλVpMEEUNpHpEλVpNHEUNpHpEλVpNHUMKKEλVpMEUMKKEλVpMEBppppppppppppppppllllllllllllllll（2-10）式中，l为柱状缺陷的深度，~I为激励电流的频域表达式，r为线圈半径，矩阵K和H的表达式为
【参考文献】：
期刊论文
[1]已知深度范围缺陷的选频带脉冲涡流检测方法[J]. 赵莹,解社娟,田明明,仝宗飞,李勇,陈振茂. 中国机械工程. 2018(06)
[2]金属材料点蚀缺陷的无损检测方法综述[J]. 张博,张宝俊,张登,郑赟. 河北科技大学学报. 2017(06)
[3]基于电磁层析成像的金属缺陷稀疏成像方法[J]. 王琦,崔莉莎,汪剑鸣,孙玉宽,王化祥. 仪器仪表学报. 2017(09)
[4]电导率任意各向异性海洋可控源电磁三维矢量有限元数值模拟[J]. 李勇,吴小平,林品荣,韩思旭,李荡,刘卫强. 地球物理学报. 2017 (05)
[5]双层导电涂层厚度的涡流无损检测方法研究[J]. 高宽厚,于亚婷,杨姣,申鹏程. 机械工程学报. 2017(14)
[6]关于电磁场解析方法的一些认识[J]. 雷银照. 电工技术学报. 2016(19)
[7]铁路钢轨缺陷伤损巡检与监测技术综述[J]. 田贵云,高斌,高运来,王平,王海涛,石永生. 仪器仪表学报. 2016(08)
[8]铁磁平板脉冲涡流场感应电压时域近似式[J]. 陈兴乐,雷银照. 电工技术学报. 2015(10)
[9]导电导磁管道外任意放置线圈激励下脉冲涡流场时域解析解[J]. 陈兴乐,雷银照. 物理学报. 2014(24)
[10]平板导体脉冲涡流场时域解与测厚特征量的提取[J]. 陈兴乐,雷银照. 电工技术学报. 2013(06)
博士论文
[1]带金属保护层构件脉冲涡流检测解析模型及应用[D]. 张卿.华中科技大学 2018
[2]多层导电结构电涡流检测的解析建模研究[D]. 范孟豹.浙江大学 2009
硕士论文
[1]基于光流法的铁轨疲劳斜裂纹涡流热成像检测技术[D]. 吴凡.西南交通大学 2019
[2]金属缺陷电磁无损检测特征信号计算方法研究[D]. 高宽厚.电子科技大学 2018
[3]基于PEC的铁磁性材料缝状缺陷无损检测方法研究[D]. 叶朋鑫.电子科技大学 2018
[4]基于脉冲涡流技术的导电多涂层厚度检测方法研究[D]. 杨姣.电子科技大学 2017
[5]多层板材电磁无损检测技术研究[D]. 杨海龙.电子科技大学 2015
[6]基于脉冲涡流无损检测方法的结构缺陷识别实验研究[D]. 关佳.电子科技大学 2013
本文编号：3129190
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
列车轨道断裂过程图
第一章绪论9节内容安排如下：第一章为绪论。首先从工程应用角度出发阐述本课题研究的背景和意义，通过对几种无损检测方法的对比，说明了涡流无损检测的优势，对国内外相关领域的文献进行了调研，确定了本文的主要研究内容，并对研究过程中的创新点进行阐述。第二章为改进的含柱状缺陷检涡流无损检测信号计算方法研究，针对高宽厚出的含柱状缺陷磁场信号解析计算方法在求解域和激励信号两方面进行改进，并用数值仿真法对计算结果相互验证。第三章为自然缺陷涡流无损检测信号计算方法研究，建立了自然缺陷的理论计算模型，采用解析法对该模型进行解析求解，并用数值仿真法对计算结果进行对比分析。第四章为圆锥缺陷涡流无损检测信号计算方法研究，建立了圆锥缺陷的理论计算模型，采用解析法对该模型进行解析求解，并用数值仿真法对计算结果进行对比分析。第五章为总结与展望，首先对本文所做工作内容及成果进行阐述总结，并出下一步研究工作的方向与展望。图1-2论文内容结构框架示意图
第二章改进的含柱状缺陷的涡流无损检测信号计算方法研究13(a)(b)图2-2检测探头示意图。(a)结构图；(b)实物图2.2.1线圈区域的磁场解析计算求解线圈区域的磁场解析计算的表达式，就是求解如图2-1（c）所示的区域1-2的磁矢势的级数表达式。根据叠加原理区域1-2中任一点z（z1<z<z2）处的磁场信号可以看作由这一点处所在的水平面将圆柱形线圈水平截为上下两个圆柱形线圈各自在所求点处的磁场信号叠加。由式（2-6）可求得区域1和区域2的磁矢势级数形式的表达式，将1~A的系数B1中的z1替换为z，将2~A的系数B2和C2中的z2替换为z，可得2)(2212eCBBλzz（2-8）)(J~e21101-1)z-z(21rrITλEλCλ（2-9）21111111111111111111111111111111112][ee][ee][ee][ee][ee][ee][ee][eeCEUNpHpEλVpNHEUNpHpEλVpNHUMKKEλVpMEUMKKEλVpMEEUNpHpEλVpNHEUNpHpEλVpNHUMKKEλVpMEUMKKEλVpMEBppppppppppppppppllllllllllllllll（2-10）式中，l为柱状缺陷的深度，~I为激励电流的频域表达式，r为线圈半径，矩阵K和H的表达式为
【参考文献】：
期刊论文
[1]已知深度范围缺陷的选频带脉冲涡流检测方法[J]. 赵莹,解社娟,田明明,仝宗飞,李勇,陈振茂. 中国机械工程. 2018(06)
[2]金属材料点蚀缺陷的无损检测方法综述[J]. 张博,张宝俊,张登,郑赟. 河北科技大学学报. 2017(06)
[3]基于电磁层析成像的金属缺陷稀疏成像方法[J]. 王琦,崔莉莎,汪剑鸣,孙玉宽,王化祥. 仪器仪表学报. 2017(09)
[4]电导率任意各向异性海洋可控源电磁三维矢量有限元数值模拟[J]. 李勇,吴小平,林品荣,韩思旭,李荡,刘卫强. 地球物理学报. 2017 (05)
[5]双层导电涂层厚度的涡流无损检测方法研究[J]. 高宽厚,于亚婷,杨姣,申鹏程. 机械工程学报. 2017(14)
[6]关于电磁场解析方法的一些认识[J]. 雷银照. 电工技术学报. 2016(19)
[7]铁路钢轨缺陷伤损巡检与监测技术综述[J]. 田贵云,高斌,高运来,王平,王海涛,石永生. 仪器仪表学报. 2016(08)
[8]铁磁平板脉冲涡流场感应电压时域近似式[J]. 陈兴乐,雷银照. 电工技术学报. 2015(10)
[9]导电导磁管道外任意放置线圈激励下脉冲涡流场时域解析解[J]. 陈兴乐,雷银照. 物理学报. 2014(24)
[10]平板导体脉冲涡流场时域解与测厚特征量的提取[J]. 陈兴乐,雷银照. 电工技术学报. 2013(06)
博士论文
[1]带金属保护层构件脉冲涡流检测解析模型及应用[D]. 张卿.华中科技大学 2018
[2]多层导电结构电涡流检测的解析建模研究[D]. 范孟豹.浙江大学 2009
硕士论文
[1]基于光流法的铁轨疲劳斜裂纹涡流热成像检测技术[D]. 吴凡.西南交通大学 2019
[2]金属缺陷电磁无损检测特征信号计算方法研究[D]. 高宽厚.电子科技大学 2018
[3]基于PEC的铁磁性材料缝状缺陷无损检测方法研究[D]. 叶朋鑫.电子科技大学 2018
[4]基于脉冲涡流技术的导电多涂层厚度检测方法研究[D]. 杨姣.电子科技大学 2017
[5]多层板材电磁无损检测技术研究[D]. 杨海龙.电子科技大学 2015
[6]基于脉冲涡流无损检测方法的结构缺陷识别实验研究[D]. 关佳.电子科技大学 2013
本文编号：3129190
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