用等效磁化区法计算永磁电机的三维静磁场

本文对计算三维静磁场的等效磁化区法作了研究,从理论上证明了用等效磁化区方法计算三维静磁场的正确性,并提出了构成等效磁化区的一般方法。按照等效磁化区法的数学模型,本文对用有限元方法求解三维静磁问题的离散格式作了推导,并研究了用等效磁化区法计算非线性磁场的途径,给出了按牛顿-拉斐逊法求解非线性方程组的雅可比矩阵。应用所编的PORTRAN程序,本文计算了飞轮式永磁发电机的空载和负载三维静磁场,并对电机的端部磁场作了测量。结果表明,计算值与测量值之间虽存在一定误差,但磁密的变化趋势两者基本一致。     

钻杆外螺纹检测中磁化器的有限元分析与设计

提出了一种采用有限元法对钻杆外螺纹检测中磁化器的各项几何参数进行设计的方法.以齿根有1.0mm深0.2 mm宽的根部裂纹、其管体直径为φ127的钻杆为例,分析了磁化器各项几何参数的变化对缺陷所产生的漏磁场的影响,得到了漏磁场水平分量随磁化器几何尺寸改变时的变化规律,通过实验对根据上述方法设计的磁化器进行了验证,实验结果与有限元分析结果完全相符.研究结果有助于从整体上设计磁化器,改善磁化效果,提高漏磁检测灵敏度,进而为漏磁检测中磁路的优化设计提供了依据.     

钻杆加厚过渡带漏磁检测方法研究

通过磁折射理论及相应的有限元模型分析了加厚过渡区的磁场分布特性,主要包括由于内外径变化产生的空间磁场和由于壁厚变化产生的磁感应强度的非均匀性;找到并确认了变径产生的空间磁场是造成漏磁检测信号基线漂移的主要原因,并通过差分法进行了消除;同时,也发现了变壁厚区磁化的非均匀性会导致同当量缺陷的漏磁场信号不一致,通过分析壁厚及磁化强度对漏磁场的影响,提出深度饱和磁化方法.结果表明:该方法能有效消除钻杆过渡带区域的背景磁场干扰并保证信号一致性,使漏磁法能适用于钻杆加厚过渡带的检测.     

大面积钢板局部磁化的三维有限元分析

采用三维有限元方法研究了大面积钢板漏磁检测的局部磁化，分析了钢板宽度变化对磁化效果的影响，论证了局部磁化的可行性．研究了励磁装置中永磁体磁厚度、磁极面积以及磁化间隙等变化对局部磁化效果的影响．分析表明，永磁体极面积是影响磁化性能的关键因素，当钢板内局部被磁化饱和时，永磁体厚度和磁化间隙的影响不显著．根据有限元优化结果设计的大面积钢板漏磁检测的励磁装置在实践中得到了应用．     

基于等效面磁荷的缆索闭合式磁化解析模型

针对缆索磁性检测中大直径缆索深层次钢丝磁化的难题,建立了缆索闭合磁化解析模型,研究缆索磁化规律．提出一种穿过闭合式磁化器的轴对称模型,采用等效面磁荷法对永磁体进行等效,并应用截断区域特征函数展开法和传递矩阵求解磁标位方程,得到磁场的空间解析表达式,该模型可用于求解缆索内部磁场分布．与有限元仿真结果的对比显示：当使用解析模型计算磁化器两磁极中间区域磁场时,轴向磁感应强度的相对计算误差不大于3%,径向磁感应强度不大于12%,表明使用该模型计算缆索内部磁场是可行的．     

基于自然磁化现象的损伤定量无损检测方法

为了开发对材料裂纹产生前的早期损伤程度进行定量无损检测的新方法,探讨自然磁化机理,以核能设备中常用的常磁性材料——奥氏体不锈钢SUS304为研究对象,通过实验对不同形状和厚度的材料试样进行多次拉伸,测量相应的自然磁化漏磁场磁感应强度和残余应变分布,从而建立了基于自然磁化现象的机械损伤与其磁化漏磁场的定量关系,进而证明了可以通过检测自然磁化漏磁场强度实现对奥氏体不锈钢材料损伤程度的定量检测和评估.基于实验所建立的机械损伤与自然磁化漏磁场的定量关系,结合磁记忆检测方法的优点,提出了一种较为简单但更为全面的对局部缺陷损伤程度进行定量检测的方法.奥氏体不锈钢的自然磁化机理可以初步认为是机械损伤引起的位错堆积导致了奥氏体不锈钢中马氏体含量和位错能的增加,由于材料的各向异性致使在铁磁属性的马氏体组织内产生了自然磁化,从而使材料整体呈现自然磁化特性.     

计算机有限元仿真在缺陷漏磁定量检测中的应用

介绍了有限元基本理论,采用有限元方法分析了棒材表面有无缺陷以及缺陷尺寸变化时的缺陷磁场的分布。仿真结果表明,采用有限元方法可以非常好的对缺陷漏磁场进行分析,分析结果揭示了缺陷尺寸与漏磁场分布之间的关系,为缺陷的定量检测提供了很好的依据。     

管道磁化的有限元优化设计

为计算磁路设计中永磁体几何参数对管道磁化效果的影响,采用了有限元方法研究管道磁化磁路中永磁体长度（10～40mm）、直径（25～100mm）改变时,管道表面缺陷（0.2mm深,0.2mm宽）产生的漏磁场的变化情况,得到了缺陷漏磁场水平分量B     

金属磁记忆定量化评价的三维仿真分析与实验

早期损伤是导致金属构件发生突发性断裂的主要因素.针对大多数常规无损检测方法都只能对已成形的宏观缺陷进行检测,不能检测尚未成形的微观缺陷或应力集中区,以及金属磁记忆检测技术目前只能对早期微观缺陷进行定位,无法定量的问题,利用仿真与实验相结合的方法,建立了三维力磁耦合模型,仿真计算了微观缺陷表面空间三维磁场的分布,研究了应力、微观缺陷长度及扫描路径对磁记忆信号的影响,在此基础上,构建了金属磁记忆检测系统,实验研究了外加载荷、扫描路径与金属磁记忆信号的关系.研究结果表明:利用金属磁记忆检测技术可以实现对早期微观缺陷进行定量检测.     

有限元模拟在外斯型电磁铁设计中的应用

设计了一个外斯型电磁铁,采用有限元方法对其磁场强度进行了三维模拟。推导了极头的设计方法,并计算了不同气隙间距和不同线圈电流条件下的磁场分布。结果表明,采用有限元模拟后的磁场比用简单磁路方法计算的结果更加准确。