感應(yīng)式磁聲發(fā)射無(wú)損檢測(cè)數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、鋁合金板材具有高強(qiáng)度、低密度、強(qiáng)耐腐蝕、高斷裂韌性和良好的高低溫特性等優(yōu)點(diǎn)，是制造宇宙飛船、運(yùn)載火箭、飛機(jī)、艦船、坦克、裝甲車和高速列車的主要材料。然而，由于加工工藝限制，鋁合金板材在生產(chǎn)過(guò)程中不可避免地存在分層、夾雜、裂紋和氧化膜等缺陷。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是一種在不破壞待測(cè)物材質(zhì)與性能前提下實(shí)現(xiàn)構(gòu)件質(zhì)量檢測(cè)的技術(shù)，目前已在許多領(lǐng)域成為確保產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的強(qiáng)制性措施。
　　本文研究的感應(yīng)式磁聲發(fā)射無(wú)損檢測(cè)方法是利用線圈在導(dǎo)體感應(yīng)出的渦

2、流在靜態(tài)磁場(chǎng)的作用下會(huì)受到洛侖茲力的作用使導(dǎo)體發(fā)生機(jī)械振動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生磁聲信號(hào)，該磁聲信號(hào)包含了導(dǎo)體表面缺陷的電特性信息，通過(guò)聲傳感器接收該磁聲信號(hào)，通過(guò)電磁場(chǎng)與聲場(chǎng)的逆問(wèn)題計(jì)算得出導(dǎo)體的電特性參數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)導(dǎo)體缺陷電特征參數(shù)圖像的重建。
　　本文首先對(duì)感應(yīng)式磁聲信號(hào)激發(fā)過(guò)程中激勵(lì)電流在導(dǎo)體中產(chǎn)生的渦流場(chǎng)和渦流引起的洛倫茲力場(chǎng)進(jìn)行了機(jī)理分析，并對(duì)洛倫茲力激發(fā)磁聲信號(hào)基本方程進(jìn)行了推算。然后利用有限元仿真軟件ANSYS對(duì)用于鋁板缺陷檢

3、測(cè)的磁聲發(fā)射裝置進(jìn)行仿真。采用建模仿真的方式分析在磁聲線圈中通入脈沖電流后在鋁板表面激發(fā)的磁場(chǎng)、渦流場(chǎng)以及洛倫茲力分布等，并仿真分析了磁聲線圈結(jié)構(gòu)尺寸和提離值等參數(shù)對(duì)磁聲信號(hào)強(qiáng)度的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上分別討論了橫向、豎向和傾斜三種方位的表面缺陷對(duì)渦流場(chǎng)和洛倫茲力場(chǎng)分布的影響，并通過(guò)二維仿真得到缺陷與鋁板表面夾角對(duì)渦流強(qiáng)度的影響。
　　為了驗(yàn)證仿真結(jié)果的合理性，本文在搭建的磁聲信號(hào)激勵(lì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行一系列物理實(shí)驗(yàn)，在不同厚度的鋁板上