脈沖渦流檢測的三維有限元仿真研究.pdf

1、脈沖渦流檢測技術(shù)是一種新型的渦流檢測技術(shù)。由于它的激勵(lì)信號(hào)頻譜寬廣，并且不同頻率分量對應(yīng)不同的趨膚深度，使檢測信號(hào)包含豐富的材料內(nèi)部深度方向的信息，在航空航天、石油化工、核能電力等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。因此對脈沖渦流檢測技術(shù)的研究有著重要的意義。
　　對脈沖渦流檢測的仿真可以指導(dǎo)脈沖渦流檢測技術(shù)的研究。相對于實(shí)驗(yàn)研究，仿真所需的設(shè)備簡單，研究成本低，研究過程更靈活，同時(shí)可以避免實(shí)驗(yàn)研究中不確定因素帶來的干擾?；谶@一點(diǎn)，本文以電

2、磁場理論為基礎(chǔ)，建立了脈沖渦流檢測的仿真模型，應(yīng)用有限元分析方法，使用FORTRAN語言編寫程序，實(shí)現(xiàn)了含有磁芯探頭掃描的脈沖渦流檢測的三維仿真。通過與實(shí)驗(yàn)、理論解及二維軸對稱仿真的結(jié)果對比，驗(yàn)證了三維仿真程序的可靠性。
　　在計(jì)算脈沖渦流檢測的時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)，本文采用了傅里葉變換法。然而脈沖信號(hào)的頻率成分非常多，傳統(tǒng)的傅里葉變換法要對所有頻率分量逐個(gè)進(jìn)行計(jì)算，這對于求解規(guī)模龐大的三維有限元模型來說，計(jì)算量將是巨大的，需要消耗的計(jì)

3、算時(shí)間也是不可接受的。本文分析了激勵(lì)幅值不變的情況下，響應(yīng)與激勵(lì)頻率的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，采用插值策略，只需選取方波頻率成分中的少數(shù)分量進(jìn)行計(jì)算，其它分量的響應(yīng)由插值快速得到。在保證計(jì)算精度的前提下，大大縮短了計(jì)算時(shí)間。
　　本文采用了分解區(qū)域算法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整體區(qū)域上的直接求解，不僅減小了網(wǎng)格規(guī)模，降低了計(jì)算機(jī)內(nèi)存消耗，還在模擬磁芯探頭掃描檢測的問題中，避免了對模型重新劃分網(wǎng)格。相應(yīng)地，對于同一頻率分量下的不同探頭位置，剛度矩陣的產(chǎn)