感應式磁聲發(fā)射無損檢測數(shù)值模擬及實驗研究.pdf

1、鋁合金板材具有高強度、低密度、強耐腐蝕、高斷裂韌性和良好的高低溫特性等優(yōu)點，是制造宇宙飛船、運載火箭、飛機、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)過程中不可避免地存在分層、夾雜、裂紋和氧化膜等缺陷。無損檢測技術是一種在不破壞待測物材質(zhì)與性能前提下實現(xiàn)構件質(zhì)量檢測的技術，目前已在許多領域成為確保產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的強制性措施。
　　本文研究的感應式磁聲發(fā)射無損檢測方法是利用線圈在導體感應出的渦

2、流在靜態(tài)磁場的作用下會受到洛侖茲力的作用使導體發(fā)生機械振動，進而產(chǎn)生磁聲信號，該磁聲信號包含了導體表面缺陷的電特性信息，通過聲傳感器接收該磁聲信號，通過電磁場與聲場的逆問題計算得出導體的電特性參數(shù)，最終實現(xiàn)導體缺陷電特征參數(shù)圖像的重建。
　　本文首先對感應式磁聲信號激發(fā)過程中激勵電流在導體中產(chǎn)生的渦流場和渦流引起的洛倫茲力場進行了機理分析，并對洛倫茲力激發(fā)磁聲信號基本方程進行了推算。然后利用有限元仿真軟件ANSYS對用于鋁板缺陷檢

3、測的磁聲發(fā)射裝置進行仿真。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、渦流場以及洛倫茲力分布等，并仿真分析了磁聲線圈結(jié)構尺寸和提離值等參數(shù)對磁聲信號強度的影響規(guī)律。在此基礎上分別討論了橫向、豎向和傾斜三種方位的表面缺陷對渦流場和洛倫茲力場分布的影響，并通過二維仿真得到缺陷與鋁板表面夾角對渦流強度的影響。
　　為了驗證仿真結(jié)果的合理性，本文在搭建的磁聲信號激勵實驗平臺上進行一系列物理實驗，在不同厚度的鋁板上