漏磁无损检测传感器提离值与缺陷漏磁场关系的仿真研究毕业论文(编辑修改稿)

漏磁无损检测传感器提离值与缺陷漏磁场关系的仿真研究毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

不同 ,线圈可以做成多种形式。 线圈的匝数和相对运动速度、截面积决定测量的灵敏度。 而霍尔元件的优点是较宽的响应频带、制造工艺成熟、温度特性和稳定性较好等。 漏磁检测主要采用的方式有： 漏磁检测标准现状 漏磁检测再自动方面优势明显。 国际上已经制订了 ISO 9598《无缝和焊接铁磁性压力钢管横向缺陷的全圆周传感器和漏磁探伤》和 ISO 9402《无缝和焊接铁磁性压力钢管纵缺陷的全圆周传感器和漏磁探伤》两项标准 ，即 EN 10246/4： 1999《无缝铁磁性钢管的自动全圆周磁传感器和漏磁检测》，用以检测纵向缺陷。 EN 10246/5:1999《无缝和焊接（埋弧焊除外）铁磁性钢管的自动全圆周磁传感器和漏磁检测》，用以检测纵向缺陷。 美国方面有 ASTM E5701997《铁磁性钢管制品漏磁检验实施方法》和 API对铁磁性材料检验的一些要求。 1991 年 5 月我国指定了第一部漏磁检测标准钢 GB/T 126061990《钢管及圆钢棒的漏磁探伤方法》，规定了铁磁性钢管、圆钢棒表面缺陷的漏磁探伤方法。 在 1998 年又进 行了标准修订。 但再压力容器检测方面，国内外都还没有标准提出来采用漏磁检测方法。 第 3 章 ANSYS 有限元分析 ANSYS 的产生 自上个世纪后半页以来，人类科技便已不可阻挡之势迅猛向前发展。 而其中最具有代表性的当属计算机科学的进步。 对于工程界的广大人事而言，这不可不谓是一种福音。 在工程实用的诸多领域里，为寻求可靠的、最优的工艺和技术方案，以往凭借和依赖的直觉、经验、试验和 “尝试法 ”随着工艺设计要求的日益严格，最求质量所引发竞争的口臻激烈，已开始显得力不从心。 倘若利用计算机这一先进手段 ，并辅以相应软件，进行虚拟加工，则可提高产品加工质量，省时省力，降低成本。 ANSYS 正是再这样一种大前提下，应运而生的。 ANSYS 简介 ANSYS软件式世界上著名的大型通用有限元计软件，具有强大求解和前、后处理功能，为我们解决复杂、庞大的工程项目和致力于高水平的科研攻关提供了一个两地工作环境，更使我们从繁杂、单调的常规有限元编程中解脱出来。 在求解电机磁场问题时，常用的数值计算方法有差分法、边界元法和有限元法三种，目前广泛采用的是有限元法。 作为一种多功能有限元分析软件 ， ANSYS已广泛应用于许多工程领域。 美国 ANSYS 公司成立于 1970 年，由 John Swanson 博士创立的。 总部位于美国宾夕法尼亚州的匹兹堡。 ANSYS 程序是该公司开发的主要产品， ANSYS 大型通用有限元分析软件融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体，交互式操作菜单环境，极大地简化了分析过程的操作性，使设计分析更加直观和可视化，不仅提供了求解器，同时提供了前后处理器，对模型的创建和结果的处理更加方便。 ANSYS 软件是融热、电磁、流体、声学于一体的大型通用有限元分析软件。 采用 ANSYS 有限元分析软件中相关电磁计算方法 ,可以对被检测的构件和漏磁检测方法 ,建立漏磁检测的有限元分析模型 ,从计算结果中分析研究检测的机理 ,为检测传感器的设计和结果分析提供理论指导。 通过 ANSYS 软件可以模拟各种缺陷试验 ,分析过程可以分为三个阶段。 第一 ,前处理阶段 ,此阶段先建立实体模型、定义出材料一些相关参数 (有限单元的划分 ,有限单元的输入和输出结果参数 )；第二 ,求解阶段 ,施加载荷 ,通过求解器求解；最后为处理阶段 ,查看模拟算的结果 ,根据它的输出结果 ,可以产生试验模型的磁力线图、矢量磁位、磁感应强度、磁场 强度的等值图、矢量图等。 计算时间的多少和模拟的近似程度 ,主要取决于模型的维数、单元的多少。 在目前最快的台式 PC 机上 ,漏磁检测模型的二维有限元计算已经能较快地给出结果。 根据管道内漏磁检测器的工作状态，忽略次要因素的影响，可以为其建立二维或三维的有限元分析模型，进行静态磁场分析计算。 选择 ANSYS分析模型时应充分考虑到其对称性，具有对称性的模型可只为一部分建模，从而大大减少模型的大小，提高运算速度。 进行二维有限元分析是在假设存在的缺陷为环状缺陷的前提下进行的，通过二维分析可以掌握管壁缺陷漏磁信号的一些规律， 但是，管壁上的大多数缺陷是点状或面状的，当缺陷的长度和深度相同时，不同宽度的缺陷产生的漏磁信号时有差别的，为了研究缺陷的宽度对漏磁信号的影响需要建立三维有限元模型。 三维有限元模型是一个复杂的过程，但由于研究重点为缺陷附近的漏磁情况，因此并非一定要建立有限元的全模型，可以根据要分析的缺陷的大小选择半模型、四分之一模型或八分之一模型（八分之一模型实际仿真存在八个缺陷的管道）缺陷漏磁场的范围为缺陷表面积的 25 倍，选择三维模型应以要分析缺陷的实际情况而定，以两个缺陷漏磁场互不影响为原则。 经过三维有 限元分析，漏磁信号更接近于实际侧的信号。 ANSYS的分析功能包括结构分析、非线性分析、热分析、电磁场分析、电场法分析、流体流动分析、耦合磁场分析。 在本论文中我们主要应用的是 ANSYS 的电磁场分析功能。 ANSYS 将模型信息 (单元、节点、材料等 )、边界信息（载荷、约束等）以及后处理信息（求解结果等）集成在一个数据库中，这些功能增强了程序的电磁分析能力和灵活性。 ANSYS 软件主要包括三部分：前处理模块，分析计 算模块和后处理模块。 前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、压力分析，可以模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；后处理模块可以将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流显示、立体切片显示等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示。 软件提供了 10 0 种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种材料和结构。 该软件有多种不同版本，可以运行 在从个人机到大型机的多种计算机设备上，如 PC， SGI， HP， SUN， DEC， IBM， CRAY 等。 目前版本为 ，其微机版本要求的操作系统为 Windows 95 或 Windows NT,也可运行于 UNIX系统下。 微机版的基本硬件要求为：显示分辨率为 1024768，显示内存为 2M 以上，硬盘大于 350M，推荐使用 17 英寸显示器。 ANSYS 软件特点 该软件具有以下三方面的特点。 （ 1）强大而广泛的分析功能：可以广泛应用于结构、热、流体、电磁、声学等多物理场及多场耦合的线性和非线性问题的分析。 （ 2）一体化的处理技术：主要包括几何建模、自动网格划分、求解、后处理、优化设计等多种功能及实现工具。 （ 3）丰富的产品系列和完善的开放体系：不同的产品配套可应用于各种工业领域，如航空、航天、船舶、汽车、兵器、铁道、机械、电子、核工业、能源、建筑、医疗等。 ANSYS 具体分析步骤： （ 1）创建有限元模型，包括： ① 创建或读入几何模型 ② 网格划分 ③ 定义材料属性 （ 2）施加载荷并求解。 施加载荷及载荷选项、设定约束条件，然后求解。 （ 3）后处理。 计算或查看结果，然后检验结果。 ANSYS 软件的具体应用 前处理器 实际模型的建立要根据漏磁检测装置测量部分的实际形状，管道模型具有明显的轴对称特征，可只为一部分建模，再 ANSYS 的二维轴对称分析中， Y轴对称为对称轴，且在 X轴上只能有正值。 建立二维实体模型模拟的是环状缺陷的漏磁情况，当研究缺陷的宽度对漏磁信号有影响时需要建立三维模型。 ANSYS 程序的模型输入可以采用 MKS,CGS或其他一些单位制，系统缺省的单位是 MKS，这里采用系统的缺省单位制。 一旦选用了一种单位制，以后所有的输入均要按照这种单位制。 2 .定义材料属性。