新型复合励磁法漏磁检测有限元仿真与试验

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1、试验研究新型复合励磁法漏磁检测有限元仿真与试验戴光，王学增，任毅（东北石油大学机械科学与工程学院，大庆１６３３１８）摘要：提出了一种新型的用于漏磁检测的复合励磁磁化模型。利用ＡＮＳＹＳ有限元软件进行有限元仿真分析，分别改变安匝数、缺陷深度、缺陷大小等参量，获得缺陷处的漏磁场分布特性，并对模型进行了试验证。有限元结果与试验结果均表明：多路并联复合励磁模型有效，并可用于钢板缺陷的检测。关键词：多路并联；复合励磁；有限元仿真中图分类号：ＴＧ１１５．２８文献标志码：Ａ文章编号：１０００６６５６（２０１５）０１００６００４犜犺犲犉犻狀犻狋犲犈

2、犾犲犿犲狀狋犛犻犿狌犾犪狋犻狅狀犪狀犱犈狓狆犲狉犻犿犲狀狋犪犾犚犲狊犲犪狉犮犺犳狅狉犕犉犔犜犲狊狋犻狀犵犕狅犱犲犾狅犳犆狅犿狆狅狌狀犱犈狓犮犻狋犪狋犻狅狀犇犃犐犌狌犪狀犵，犠犃犖犌犡狌犲狕犲狀犵，犚犈犖犢犻（ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｑｉｎｇ１６３３１８，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓａｎｅｗｋｉｎｄｏｆｃｏｍｐｏｕｎｄｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｕｓｅｄｆｏｒＭＦＬ．Ｉｎｔｈｉｓａ

3、ｒｔｉｃｌｅ，ｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆａｍｐｅｒｅｔｕｒｎｓａｎｄｔｈｅｄｅｐｔｈｏｒｓｉｚｅｏｆｔｈｅｄｅｆｅｃｔｓｗｅｒｅｓｅｐａｒａｔｅｌｙｃｈａｎｇｅｄａｎｄｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｍａｄｅｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅＡＮＳＹＳｓｏｆｔｗａｒｅ，ａｎｄｈｅｎｃｅｔｈｅｌｅａｋａｇｅｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｄｅｆｅｃｔｗｅｒｅａｃｑｕｉｒｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ，ａｎ

4、ｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｏｍｐｏｕｎｄｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅ，ａｎｄｃａｎｂｅｕｓｅｄｆｏｒｄｅｆｅｃｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｉｎｓｔｅｅｌｐｌａｔｅｓ．犓犲狔狑狅狉犱狊：Ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌｉｎｐａｒａｌｌｅｌ；Ｃｏｍｐｏｕｎｄｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ；Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ目前用于漏磁检测的励磁方式主要以永磁励磁场分布特性，并对模型进行了试验。［１］

5、磁法和电磁励磁法为主。永磁励磁法能检测较厚１多路并联励磁的漏磁检测原理的待检钢板，需要针对不同厚度的待检测钢板设计不同强度的磁铁，电磁励磁法可通过加载不同大小图１为常规漏磁检测的等效磁路图，当铁磁性的电流来对不同厚度的待检钢板进行检测，但其发底板无缺陷时，磁力线贯穿底板，不发生溢出；当存［２］热量较大，且磁化结构质量大。针对一种新型的在缺陷时，由于缺陷处磁阻增大，磁力线发生弯曲［３］多路复合励磁检测装置，在永磁体磁路的基础上，畸变，泄露出底板表面，形成漏磁场。由于并联多以外罩衔铁为载体，并联多个直流电磁磁路，通过个励磁线圈，相比以往的励磁

6、方式，增加了磁效率，调节直流电流的大小来增加或减弱电流励磁的作减少了发热，减轻了重量。用，增强了检测仪器的自适性和可控性。利用ＡＮ２多路并联复合励磁漏磁检测犃犖犛犢犛有限ＳＹＳ有限元软件进行有限元仿真分析，分别改变安元仿真分析匝数、缺陷深度、缺陷大小等参量，获得缺陷处的漏应用ＡＮＳＹＳ有限元软件，将多路并联复合励磁磁化结构作用于带有腐蚀缺陷的平板试件进行收稿日期：２０１４０５０４模拟。模型采用８节点的Ｓｏｌｉｄ９６单元，其中多路基金项目：国家自然科学基金资助项目（１１２７２０８４）并联复合励磁采用两路作用于外衔铁的并联直流作者简介：

7、戴光（１９５４－），男，教授，博士生导师，主要从事化工机械和无损检测的教学和科研工作。线圈励磁，并采用ＲＡＣＥ命令建立跑道型线圈。６０２０１５年第３７卷第１期戴光等：新型复合励磁法漏磁检测有限元仿真与试验!３有限元计算的参量分析３．１缺陷深度对多路并联复合励磁漏磁场的影响采用控制变量法，在模型建立时，通过布尔求减，人为制作宽度犇为６ｍｍ的圆柱形腐蚀缺陷，励磁线圈的安匝数为５０００，改变缺陷深度犎分别为２０％，４０％，６０％，８０％钢板厚，即犎为１．６，３．２，４．８，６．４ｍｍ时，拟合不同缺陷深度情况下，多路并联复合励磁磁感应强度水平方向

8、分量犅与竖直方狓向分量犅。从图４，５中可以看出，随着缺陷深度的狔增加，缺陷上方漏磁场信号有所增强。图１多路并联复合励磁检测原理２．１建立模型被测钢板为８ｍｍ厚的Ｑ２３５钢板，磁铁选择Ｎ４８稀土