Page 119 - 无损检测2023年第八期
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王延东, 等:
磁轭夹角可变的旋转磁场探伤仪
根据仪器实际情况, 设 L 为100mm , Δl 最大
为16mm , 此时获得磁轭夹角最小为68.4° , 最大椭
圆率为0.68 。
图5 几何模型的网格划分示意
圈匝数设置为1000 , 激励方式为电流激励, 选择电
流流通方向的横截面为输入面 [ 7 ] 。
图3 探伤仪底部关节活动距离与磁轭夹角对应关系 2.3 求解及结果分析
设置两 U 型磁轭之间夹角以及时间t 为变
2 仿真分析
量, 根据 1.3 节 计 算 结 果, 选 取 的 磁 轭 夹 角θ 为
2.1 几何模型的建立 60°~90° , 选取时间为0~1s , 为方便计算, 设 T=
针对上述磁场分布问题, 利用 COMSOL 软件 π / 2- θ , 线圈电流设置为 sin ( 4πt ) A 及 sin ( 4πt+
进行仿真研究, 以期获得更直观的数据显示 [ 3-4 ] 。 T+π / 2 )。
建立旋转磁场探伤仪的有限元三维模型并进行仿真 磁轭之间夹角逐渐增大时, 保持二者相位差不
分析, 模型包括交叉磁轭、 感应工件和求解域三部分 变, P 点磁场由圆形变化为椭圆形, 进行参数化扫
( 见图4 )。被检工件尺寸为1000mm×1000mm× 描, 获得中心点 P 处磁场的变化轨迹( 见图 6 ), 当
100mm ( 长×宽×高); 磁芯为交叉 U 型, 尺寸( 宽× θ= 90° 时, P 点磁场轨迹近似圆形; θ= 60° 时, P 点
长×高) 为40mm×220mm×120mm , 求解域设置 磁场轨迹近似椭圆, 与理论推算一致。
为长方体, 其尺寸为 200mm×200mm×100mm
( 长×宽×高)。感应线圈材料设置为铜, 被测物材
料设置为碳钢, 求解域部分设置为空气 [ 5-6 ] 。
图4 交叉磁轭检测的几何模型
网格划分采用“ 细化”, 划分的网格如图5所示,
完整网格包含28706个域单元、 4336 个边界元和
720个边单元。
2.2 物理场选择及参数设定
在 COMSOL软件中 AC / DC ( 交流 / 直流) 模块 图6 P 点磁场变化轨迹示意
选用磁场( MF ) 作为物理场, 并将求解器研究设置 同时计算P 点处磁场强度 H 的变化, 其结果
为瞬态。将空气求解域的所有外边界设置为磁绝 如图7所示。由图7可得, 磁场强度 H 峰值下降,
缘, 矢量磁势 A 为零。感应线圈选择多匝线圈, 线 整体有效值也随之下降, 最大下降幅度为25% 。
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2023年 第45卷 第8期
无损检测
