基于臨界折射縱波對(duì)金屬材料進(jìn)行應(yīng)力無(wú)損檢測(cè)具有廣泛的應(yīng)用前景,該檢測(cè)技術(shù)中金屬材料聲彈性系數(shù)的標(biāo)定尤為重要。目前金屬材料聲彈性系數(shù)標(biāo)定方法主要是采用機(jī)械加載方式對(duì)金屬材料進(jìn)行拉伸測(cè)試,這種方法不適用于一些在役金屬構(gòu)件的聲彈性系數(shù)的測(cè)量。針對(duì)上述問(wèn)題,該文基于洛侖茲力的產(chǎn)生機(jī)理設(shè)計(jì)了一種用于鋁板聲彈性系數(shù)標(biāo)定的電磁加載裝置。采用二維仿真模型對(duì)裝置進(jìn)行了尺寸參數(shù)分析與選擇,建立三維有限元仿真模型計(jì)算鋁板軸向電磁加載力。搭建了電磁加載實(shí)驗(yàn)平臺(tái),測(cè)量電磁加載狀態(tài)下鋁板中臨界折射縱波的傳播時(shí)間并計(jì)算鋁板中軸向應(yīng)力平均值,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果基本一致,驗(yàn)證了電磁加載裝置的可行性。 

【文章來(lái)源】：電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2020,35(19)北大核心

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【部分圖文】：

四個(gè)對(duì)稱(chēng)放置的電磁加載裝置截面圖Fig.3Sectionoffoursymmetricalelectromagnetic

脅??拇鷗杏?強(qiáng)度，其中永磁體磁感應(yīng)強(qiáng)度均為0.5T。不同靜磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的剩余磁通密度分布如圖5所示。仿真結(jié)果表明帶鐵心的永磁體陣列產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值超過(guò)了1T，鋁板上的剩余磁通密度約為0.42T；而單個(gè)永磁體產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度最高不超過(guò)0.5T，在鋁板上的剩余磁通密度則低于0.3T，所以本文選用帶鐵心的永磁體陣列來(lái)構(gòu)建偏置磁常圖5不同靜磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的剩余磁通密度分布Fig.5Residualfluxdensitydistributionofdifferentstaticmagneticfieldstructures計(jì)算二維軸對(duì)稱(chēng)電磁加載仿真模型。圖6a所示為鋁板軸向應(yīng)力分布圖，從仿真結(jié)果可以看出鋁板中間部分的應(yīng)力分布較為均勻。二維軸對(duì)稱(chēng)電磁加載仿真模型計(jì)算結(jié)果如圖6b所示，選取鋁板仿真模型中對(duì)稱(chēng)軸中心點(diǎn)為研究對(duì)象，計(jì)算該

擠掄娼峁?Fig.11Simulationresultsofstressdistributionunderdifferentlift-offdistances2.2電磁加載裝置三維仿真建模與結(jié)果分析上述電磁加載裝置二維軸對(duì)稱(chēng)模型由于其模型簡(jiǎn)單、仿真計(jì)算時(shí)間短，僅用作電磁加載裝置的尺寸參數(shù)選擇，該模型只能反映電磁加載裝置如圖3所示截面的剩余磁通密度、鋁板上渦流密度以及鋁板軸向應(yīng)力的分布狀況。對(duì)于實(shí)際電磁加載裝置的偏置磁場(chǎng)分布以及在鋁板中感應(yīng)的渦流分布和軸向應(yīng)力分布則需要通過(guò)建立三維仿真模型來(lái)反映。本文按照2.1節(jié)確定的電磁加載裝置最佳尺寸建立如圖12所示的三維電磁加載裝置仿真模型�？紤]到電磁加載裝置的對(duì)稱(chēng)性，為縮短模型的計(jì)算時(shí)間，本文僅建立裝置的左半部分模型。此外，由于仿真軟件對(duì)線(xiàn)圈幾何形狀的限制，模型采用環(huán)狀線(xiàn)圈代替跑道型線(xiàn)圈。圖12三維電磁加載裝置仿真模型Fig.123Dsimulationmodelofelectromagneticloadingdevice三維模型仿真結(jié)果如圖13所示。圖13a為鋁板上的剩余磁通密度分布，鐵心下方部位的磁感應(yīng)強(qiáng)度大約0.55T；圖13b為電磁加載裝置x-z截面上的偏置磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度分布圖，圖中磁感應(yīng)強(qiáng)度分布與圖5a中二維模型磁感應(yīng)強(qiáng)度分布基本一致，驗(yàn)證了本文采用二維建模對(duì)裝置進(jìn)行尺寸參數(shù)分析的可行性；圖13c為鋁板y軸方向上的渦流密度分布；圖13d為鋁板軸向應(yīng)力分布，可以觀(guān)察到整個(gè)鋁板中間區(qū)域的應(yīng)力分布較為均勻。不同放電電壓下鋁板中應(yīng)力大小如圖14所示，改變電容的放電電壓，仿真計(jì)算不同激勵(lì)電壓下鋁板中軸向應(yīng)力平均值，坐標(biāo)系中每個(gè)點(diǎn)的應(yīng)力值取鋁板三維模型中高度4mm，x軸方向150～300mm截面的應(yīng)力平均值，由曲線(xiàn)圖可知，放電電壓與鋁板軸向平均應(yīng)力成正比

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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