本文關(guān)鍵詞：基于有限元的管狀基體涂層厚度渦流法測(cè)量仿真研究

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【摘要】：涂敷非金屬涂層的金屬管道或管狀型容器在石油、化工、航空航天等領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用，而涂層厚薄直接影響管道或容器的使用性能。因此在涂敷完成或者長(zhǎng)時(shí)間工作后，必須對(duì)其厚度進(jìn)行測(cè)量。因此，研究管狀金屬基體涂層厚度的測(cè)量具有一定的實(shí)際意義。 根據(jù)麥克斯韋方程組，推導(dǎo)了三維渦流場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算模型；并根據(jù)渦流檢測(cè)的邊界條件和幾何特征，結(jié)合有限元建模理論，，采用ANSYS有限元分析對(duì)其進(jìn)行仿真研究，建立了渦流檢測(cè)管狀基體涂層厚度的三維有限元仿真模型，通過電磁場(chǎng)諧性分析得到了電磁場(chǎng)的磁力線分布、被測(cè)體的渦流分布以及線圈的阻抗值。 本文針對(duì)影響渦流法測(cè)量管狀基體涂層厚度準(zhǔn)確性的影響因素，從線圈阻抗的角度分析了管狀基體的曲率半徑變化、厚度對(duì)渦流信號(hào)及涂層測(cè)量精度的影響，并對(duì)探頭線圈的阻抗值進(jìn)行歸一化；通過獲取平板標(biāo)定曲線的方法驗(yàn)證了管狀基體涂層厚度渦流檢測(cè)有限元仿真的可行性和準(zhǔn)確性，得出了滿足測(cè)量精度的管狀基體的曲率半徑和厚度范圍； 通過研究探頭線圈幾何參數(shù)對(duì)探頭性能的影響，給出了探頭性能優(yōu)化的方法。以渦流測(cè)厚的理論分析為基礎(chǔ)，搭建了渦流測(cè)厚實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，利用渦流探頭對(duì)不同管狀基體上的提離距離進(jìn)行測(cè)量及誤差分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：使用該探頭可以測(cè)量曲率半徑大于60mm、厚度大于4mm的管狀基體上的涂層厚度，5mm涂層的測(cè)量精度基本可達(dá)到0.1mm,為渦流測(cè)量管狀基體涂層的實(shí)際應(yīng)用提供了有價(jià)值的參考。
【關(guān)鍵詞】：渦流檢測(cè) 管狀基體 涂層厚度測(cè)量 有限元 線圈阻抗
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG115;TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 課題研究背景和意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 渦流測(cè)厚的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 渦流仿真計(jì)算的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀11-12
• 1.3 課題研究的主要內(nèi)容12-13
• 第二章 渦流測(cè)厚相關(guān)理論及數(shù)值計(jì)算方法13-22
• 2.1 渦流測(cè)厚基本理論13-17
• 2.1.1 渦流測(cè)厚的原理13-16
• 2.1.2 渦流測(cè)厚的影響因素分析16-17
• 2.1.3 渦流測(cè)厚的趨膚效應(yīng)17
• 2.2 渦流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算的電磁場(chǎng)理論基礎(chǔ)17-19
• 2.2.1 麥克斯韋方程組17-18
• 2.2.2 電磁場(chǎng)分析中的邊界條件18-19
• 2.3 渦流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算的數(shù)學(xué)模型19-21
• 2.4 渦流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算的具體實(shí)現(xiàn)21
• 2.5 本章小結(jié)21-22
• 第三章 管狀基體涂層厚度渦流檢測(cè)的三維有限元仿真22-43
• 3.1 有限元仿真的理論基礎(chǔ)22-23
• 3.2 管狀基體涂層厚度測(cè)量的三維建模及仿真分析23-29
• 3.2.1 參數(shù)化（APDL）幾何建模23-26
• 3.2.2 網(wǎng)格劃分26-27
• 3.2.3 定義邊界條件27-28
• 3.2.4 施加載荷及求解28
• 3.2.5 后處理過程及分析28-29
• 3.3 涂層厚度渦流法測(cè)量的影響因素分析29-35
• 3.3.1 管狀基體曲率變化對(duì)渦流信號(hào)的影響30-31
• 3.3.2 管狀基體厚度對(duì)渦流信號(hào)的影響31-33
• 3.3.3 探頭提離變化對(duì)渦流信號(hào)的影響33-35
• 3.4 有限元分析管狀基體涂層厚度測(cè)量的可行性驗(yàn)證35-38
• 3.5 探頭線圈尺寸對(duì)渦流探頭性能的影響38-41
• 3.5.1 線圈匝數(shù)不變38-40
• 3.5.2 線圈匝數(shù)密度不變40-41
• 3.6 有限元仿真綜合分析41-42
• 3.7 本章小結(jié)42-43
• 第四章 涂層厚度渦流法測(cè)量的實(shí)驗(yàn)研究43-50
• 4.1 渦流測(cè)厚實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建及試件的制作43-45
• 4.2 涂層測(cè)厚的步驟45-47
• 4.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果與仿真結(jié)果的對(duì)比分析47-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 第五章 總結(jié)和展望50-52
• 5.1 本文完成的主要工作50
• 5.2 工作展望50-52
• 參考文獻(xiàn)52-56
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和研究成果56-57
• 致謝57-58

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1037504