[發明專利]一種用于不規則形狀缺陷的漏磁檢測建模分析方法

在審

• 申請號: 201710941422.2
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107918693A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 韓文花;原野;張玉祥;周孟初;汪素青
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 葉敏華

技術領域

本發明涉及漏磁檢測領域，尤其是涉及一種用于不規則形狀缺陷的漏磁檢測建模分析方法。

背景技術

漏磁檢測是一種十分適用于鐵磁性材料的無損檢測方法。漏磁檢測的主要原理是在被測鐵磁物體周圍施加磁場時，若被測物體有缺陷，由于磁導率的改變使得磁感應曲線發生畸變，部分磁通會進入到物體表面以上的地方，在缺陷附近出現了漏磁場；若物體完好、均勻，磁通會基本存在于物體內部，物體表面幾乎沒有磁場。通過檢測分析缺陷表面的磁場，可以對缺陷進行評估。

為了對缺陷進行評估，首先要對建立被測物體的缺陷區域進行建模，現有的建模方式一般是檢測具有缺陷的被測物體的漏磁場，繼而通過ANSYS等建模工具對缺陷被測物體的周圍磁場進行隨機建模，根據建模的結果對缺陷的漏磁場特點進行分析，再根據分析結果與實際檢測的漏磁場進行比對，修正建立的模型，最終以比對結果差距最小對應的建模結果作為最終模型

現在國內外研究比較多的缺陷是矩形，三角形等規則缺陷，對于有一定自由度的不規則形狀缺陷研究非常少。而絕大部分缺陷都是不規則的，甚至不能近似成規則缺陷，如何建立任意形狀缺陷的模型，并得到與該任意形狀缺陷的模型的漏磁場特點，成為了一個亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是針對上述問題提供一種用于不規則形狀缺陷的漏磁檢測建模分析方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種用于不規則形狀缺陷的漏磁檢測建模分析方法，所述方法包括下列步驟：

1)根據漏磁檢測的實體裝置，通過對缺陷形狀進行輪廓描繪和網格劃分，建立被測物體磁場的仿真模型；

2)根據步驟1)中建立的仿真模型，構建每一個網格所對應的單元方程以及整體方程，同時施加相應的邊界條件，求解得到指定路徑上的漏磁信號；

3)根據步驟1)中建立的仿真模型，結合步驟2)中施加的邊界條件，通過計算得到仿真模型中的磁感應強度分布云圖和磁力線分布圖；

4)根據步驟2)中得到的指定路徑上的漏磁信號，以及步驟3)中得到的磁感應強度分布云圖和磁力線分布圖，對步驟1)中建立的仿真模型中的缺陷進行漏磁分析。

優選地，所述步驟1)包括：

11)移除漏磁檢測裝置，將被測物體所處環境的永磁體的激勵等效為平行于鋼板的電流激勵，在缺陷處通過輪廓描繪建立模型，在遠離缺陷的區域建立磁場強度相同的模型；

12)分別對缺陷處建立的模型和遠離缺陷的區域建立的模型進行網格劃分；

13)根據網格劃分結果，施加相應的激勵，得到被測物體磁場的仿真模型。

優選地，所述在缺陷處通過輪廓描繪建立模型具體為：

111)根據實際情況確定缺陷的自由度，隨機產生一個與自由度相匹配的輪廓向量，所述輪廓向量中的每個點代表缺陷輪廓在該點的深度；

112)將輪廓向量中的所有點連接起來得到的形狀不規則的區域，作為缺陷處的模型。

優選地，所述劃分后的網格滿足：相鄰之間的網格不存在重疊或間隔、相鄰網格之間頂點相連、不同材料的區域劃分形式不同、任意網格不存在窄形單元以及網格精度隨著與缺陷區域的距離增加而降低。

優選地，所述步驟13)包括：

131)根據網格劃分結果，確定不同網格對應的磁導率μ；

132)在磁導率不同的網格的相鄰邊界上，施加相應激勵，所述相應激勵具體為：

其中，A_z為磁勢，μ為磁導率，上標+和-分別代表相應的量位于相鄰邊界的+側和-側，表示相鄰邊界的單位法向量。

優選地，所述邊界條件具體為：

-▽·(μ^-1▽A_z)＝0 in Ω

其中，Γ_L,Γ_R,Γ_U,Γ_D表示建立的仿真模型的4條邊界，Ω為通過Γ_L,Γ_R,Γ_U,Γ_D4條邊界圍成的整個區域，Γ_α-,Γ_α+為電流層與XY平面相交的線，A_z為磁勢，μ為磁導率，α為電流密度。