電磁超聲換能器(EMAT)的換能機(jī)制與被測(cè)試材料的電磁特性密切相關(guān),EMAT對(duì)不同電磁特性材料的響應(yīng)不同。鐵磁材料具有磁致伸縮效應(yīng),磁致伸縮的非線性導(dǎo)致其電磁超聲換能機(jī)制變得復(fù)雜。該文依據(jù)鐵磁材料的本構(gòu)方程,考慮洛倫茲力、磁致伸縮效應(yīng)和磁化力的共同作用,建立含有矩形槽裂紋鋼板的電磁超聲換能器有限元模型,仿真分析表面波對(duì)鋼板中缺陷的響應(yīng)特性,得出缺陷深度與反射系數(shù)、透射系數(shù)的關(guān)系,為鋼板裂紋缺陷定量檢測(cè)奠定基礎(chǔ)。最后,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)試件的不同深度裂紋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,驗(yàn)證了仿真分析的正確性和有效性。

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【部分圖文】：

圖2低碳鋼的磁致伸縮曲線

式中，d11和d35為兩個(gè)獨(dú)立的壓磁系數(shù)，其中d11與應(yīng)變的大小有關(guān)，而d35與應(yīng)變的方向變化有關(guān)。偏置磁場(chǎng)在一定程度上產(chǎn)生磁應(yīng)變，而動(dòng)態(tài)磁場(chǎng)使應(yīng)變?cè)陟o磁致伸縮應(yīng)變附近振蕩。S1～S6為被測(cè)試件內(nèi)部動(dòng)態(tài)磁致伸縮應(yīng)變。由文獻(xiàn)[22]通過(guò)橋式應(yīng)變測(cè)量設(shè)備得到低碳鋼的磁致伸縮曲線如圖2....

圖3壓磁系數(shù)d11和d35的絕對(duì)值

圖2低碳鋼的磁致伸縮曲線磁致伸縮力的大小與動(dòng)態(tài)磁場(chǎng)強(qiáng)度Hd和逆變壓磁矩陣eT相關(guān)，磁致伸縮力的表達(dá)式為

圖4鋼板中電磁超聲表面波仿真模型

鋼板的寬×高為300mm×50mm；產(chǎn)生靜態(tài)磁場(chǎng)的磁鐵的寬×高為36mm×10mm；磁鐵與鋼板的距離為1mm；導(dǎo)線的寬×高為0.6mm×0.2mm，其提離距離為0.3mm；采用表面波波長(zhǎng)為9mm，當(dāng)線圈間距為波長(zhǎng)的一半時(shí)激發(fā)表面波的幅值最大，因此線間距為4.5mm，根據(jù)表面波在鋼....

圖5低碳鋼磁化曲線

靜磁感應(yīng)強(qiáng)度和動(dòng)磁感應(yīng)強(qiáng)度與渦流密度相互作用產(chǎn)生洛倫茲力，即式（2），通過(guò)體載荷加載到試件的特性。對(duì)于磁致伸縮應(yīng)力，則將其轉(zhuǎn)換為應(yīng)變添加在固體力學(xué)，將壓磁矩陣中涉及的兩個(gè)變量d11、d35轉(zhuǎn)換為六個(gè)應(yīng)變量S1～S6添加在固體力學(xué)中。2.2電磁場(chǎng)仿真分析

本文編號(hào)：3961784