电磁超声换能器超声探伤涡流场洛仑兹力场有限元仿真论文.doc

永磁激励下电磁超声探伤方法的研究【摘要】 电磁超声探伤方法是一种工业上应用比较广泛的探伤方法,由于这种技术不需要耦合剂,因此在高准确度测量中,对管道,板材等都能有很好的实际检测。电磁超声探伤方法按照激励方式的不同可以分为两种,一种是永磁激励的电磁超声探伤方法,一种是交流磁铁激励的电磁超声探伤方法。本文讨论的电磁超声探伤方法均为永磁激励的电磁超声探伤方法。而电磁超声换能器是永磁激励下电磁超声设备中最重要的设备,因此优化电磁超声换能器的设计能够影响整个永磁激励下电磁超声检测装置设计的好坏。论文中,主要针对的是电磁超声换能器在电磁超声探伤中的应用检测问题。这些问题分别是电磁超声换能器的电磁场问题,机械场问题和超声场问题。对这些问题进行研究并同时研究换能器的工作原理,在电磁理论,机械理论和超声波场理论的基础上对整个电磁超声换能器产生超声波的过程进行分析。研究了有限元仿真软件ANSYS,并利用ANSYS软件在电磁学的理论,对电磁超声换能器进行ANSYS仿真。通过使用ANSYS软件对电磁超声换能器进行二维仿真,了解被测试件缺陷在电磁超声换能器检测中磁场的变化。然后使用ANSYS仿真被测材料铝板表面上产生的涡流以及涡流在偏置磁场下产生的洛仑.更多还原【Abstract】 Electromagnetic ultrasonic flaw detection method is a relatively wide range of industrial application inspection method, because it does not require coupling agent, and in the high accuracy measurement of pipes, plates, etc. can have a good practical test. Electromagnetic ultrasonic testing methods,according to the different excitation can be divided into two kinds, one is the permanent magnet excitation method, one is the exchange of electromagnetic excitation method. In this article,electromag.更多还原 【关键词】 电磁超声换能器； 超声探伤； 涡流场； 洛仑兹力场； 有限元仿真； 【Key words】 EMAT； Ultrasonic Inspection； Eddy； Lorentz Force； FEM Simulation； 摘要 5-6 Abstract 6 第一章 绪论 9-17 1.1 电磁超声检测技术 9-12 1.2 电磁超声检测技术在检测中的应用 12-13 1.3 电磁超声检测技术在国内外的现状 13-16 1.3.1 电磁超声检测技术在国外的现状 14-15 1.3.2 电磁超声检测技术在国内的现状 15-16 1.4 论文的主要工作及章节安排 16-17 1.4.1 论文的主要工作 16 1.4.2 章节安排 16-17 第二章 电磁超声换能器的基本结构 17-25 2.1 电磁超声换能器的构成部分及构成原理 17-23 2.2 电磁超声换能器的两种类型 23-24 2.3 本章小结 24-25 第三章 电磁超声换能器的基础理论 25-33 3.1 电磁超声换能器的电磁场理论 26 3.2 电磁超声换能器的机械场理论 26-29 3.2.1 非磁性材料在磁场中的洛仑兹力 27 3.2.2 磁性材料的磁致伸缩效应 27-29 3.3 电磁超声换能器的超声波理论 29-32 3.3.1 超声波的类型 29-30 3.3.2 电磁超声换能器的超声场方程 30-32 3.4 电磁超声换能器的有限元理论 32 3.5 本章小结 32-33 第四章 电磁超声换能器的有限元仿真 33-58 4.1 有限元仿真在电磁超声换能器中的应用 33-38 4.2 二维下电磁超声换能器探伤过程的仿真 38-40 4.3 三维下电磁超声换能器几何参数的仿真 40-52 4.3.1 对电磁超声换能器进行数学建模 40-42 4.3.2 三种常用激励线圈对换能效率影响的仿真 42-47 4.3.3 改变等间距蛇形线圈间隔对换能效率影响的仿真 47-49 4.3.4 改变永久磁铁体积对换能效率影响的仿真 49-50 4.3.5 改变等间距蛇形线圈提离距离对换能效率影响的仿真 50-52 4.3.6 电磁超声换能器几何参数ANSYS仿真的结论 52 4.4 三维下两种电磁超声换能