電磁超聲換能器(EMAT)的換能機制與被測試材料的電磁特性密切相關,EMAT對不同電磁特性材料的響應不同。鐵磁材料具有磁致伸縮效應,磁致伸縮的非線性導致其電磁超聲換能機制變得復雜。該文依據鐵磁材料的本構方程,考慮洛倫茲力、磁致伸縮效應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,仿真分析表面波對鋼板中缺陷的響應特性,得出缺陷深度與反射系數、透射系數的關系,為鋼板裂紋缺陷定量檢測奠定基礎。最后,對標準試件的不同深度裂紋進行實驗研究,驗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為兩個獨立的壓磁系數，其中d11與應變的大小有關，而d35與應變的方向變化有關。偏置磁場在一定程度上產生磁應變，而動態(tài)磁場使應變在靜磁致伸縮應變附近振蕩。S1～S6為被測試件內部動態(tài)磁致伸縮應變。由文獻[22]通過橋式應變測量設備得到低碳鋼的磁致伸縮曲線如圖2....

圖3壓磁系數d11和d35的絕對值

圖2低碳鋼的磁致伸縮曲線磁致伸縮力的大小與動態(tài)磁場強度Hd和逆變壓磁矩陣eT相關，磁致伸縮力的表達式為

圖4鋼板中電磁超聲表面波仿真模型

鋼板的寬×高為300mm×50mm；產生靜態(tài)磁場的磁鐵的寬×高為36mm×10mm；磁鐵與鋼板的距離為1mm；導線的寬×高為0.6mm×0.2mm，其提離距離為0.3mm；采用表面波波長為9mm，當線圈間距為波長的一半時激發(fā)表面波的幅值最大，因此線間距為4.5mm，根據表面波在鋼....

圖5低碳鋼磁化曲線

靜磁感應強度和動磁感應強度與渦流密度相互作用產生洛倫茲力，即式（2），通過體載荷加載到試件的特性。對于磁致伸縮應力，則將其轉換為應變添加在固體力學，將壓磁矩陣中涉及的兩個變量d11、d35轉換為六個應變量S1～S6添加在固體力學中。2.2電磁場仿真分析

本文編號：3961784