现代电磁无损检测学术丛书 电磁无损检测数值模拟方法
作者：陈振茂，解社娟，曾志伟，裴翠祥 著
出版时间：2017年版
丛编项： 现代电磁无损检测学术丛书
内容简介
　　本书以作者长年科学研究成果为基础，结合学科新进展，针对典型电磁无损检测方法，包括涡流检测、脉冲涡流检测、漏磁检测、直流电位检测以及电磁超声检测的数值模拟方法进行了系统介绍。针对各种检测方法，给出了电磁场有限元分析、信号计算的理论公式和具体计算步骤，以及程序开发思路和针对典型检测探头和检测对象的数值计算例。同时，以典型缺陷反演重构为目的，给出了检测信号反演的各种方法和计算实例，并介绍了几种检测信号高效计算方法。后给出了核能结构、复合材料、超轻多孔材料检测等方面的应用实例。本书首次系统归纳了电磁无损检测数值模拟理论和方法，对电磁无损检测和计算电磁场研究人员和研究生具有参考意义。
目录
序1
序2
前言
第1章绪论1
1.1无损检测和电磁无损检测1
1.1.1无损检测的基本概念1
1.1.2无损检测一般原理2
1.1.3电磁无损检测方法3
1.1.4无损检测实际应用要点5
1.2无损检测典型工程背景6
1.2.1核电站结构应力腐蚀裂纹无损检测6
1.2.2燃气轮机热端叶片热障涂层无损评价7
1.2.3超轻多孔材料无损检测8
1.2.4碳纤维增强树脂基复合材料无损检测9
1.3电磁无损检测研究历史和现状10
1.4电磁无损检测数值模拟方法研究现状12
1.4.1电磁无损检测数值模拟基本过程12
1.4.2电磁无损检测正问题数值模拟方法13
1.4.3电磁无损检测反问题数值模拟方法14
1.5本书主要内容和框架15
第2章涡流检测数值模拟方法17
2.1涡流检测问题基本方程17
2.1.1涡流场基本控制方程17
2.1.2A表述涡流场基本方程18
2.1.3A*表述涡流场基本方程20
2.2涡流检测轴对称问题21
2.2.1涡流场轴对称问题控制方程21
2.2.2轴对称问题有限元离散22
2.3三维涡流检测正问题数值模拟方法25
2.3.1基于A方程的有限元边界元混合法25
2.3.2基于退化磁向量位和棱边有限元的Ar方法30
2.3.3涡流检测体积分计算方法32
2.3.4涡流检测信号计算公式34
2.4基于数据库的正问题高效求解方法38
2.5正问题求解方法验证算例40
2.5.1轴对称问题算例40
2.5.2三维涡流检测正问题算例40
2.6涡流检测反问题方法42
2.6.1基于共轭梯度方法的裂纹形状重构42
2.6.2复杂裂纹随机组合反演重构49
2.6.3基于神经网络的裂纹重构55
第3章涡流检测数值模拟新进展60
3.1带磁心涡流探头检测信号计算60
3.1.1传统三维涡流有限元模拟方法存在的问题60
3.1.2区域分解方法基本思想61
3.1.3基于插值耦合的区域分解方法63
3.1.4基于解析计算耦合的区域分解方法67
3.2各向异性复合材料的涡流检测数值模拟方法73
3.2.1碳纤维增强树脂基复合材料涡流检测及其数值模拟研究概况74
3.2.2电各向异性材料涡流分析的Ar,ArV表述75
3.2.3电各向异性对平面内涡流分布的影响79
3.2.4纤维方向对平面内涡流分布的影响79
3.2.5碳纤维增强树脂基复合材料中的涡流衰减规律82
3.2.6纤维断裂涡流检测模拟83
3.3无网格伽辽金法涡流检测数值模拟85
3.3.1移动最小二乘法构造近似解85
3.3.2涡流场的无网格伽辽金法求解基本原理86
3.3.3无网格伽辽金法求解电磁场问题应用实例93
3.3.4无网格伽辽金法存在的问题95
第4章脉冲涡流检测信号数值模拟方法97
4.1脉冲涡流检测信号数值计算方法97
4.1.1基于傅里叶级数的脉冲涡流检测信号计算方法97
4.1.2脉冲涡流信号时域积分法102
4.1.3验证与应用103
4.2脉冲涡流信号的高效数值模拟方法104
4.2.1脉冲涡流信号高效数值求解的重要性104
4.2.2体缺陷涡流检测快速求解算法104
4.2.3体缺陷脉冲涡流检测快速算法及其验证109
4.3基于共轭梯度方法的脉冲涡流反问题110
4.3.1三维管壁局部减薄缺陷的定量反演算法110
4.3.2双层结构冷却管道的管壁减薄脉冲涡流检测实验115
4.3.3基于实验信号的管壁减薄缺陷重构结果117
4.4神经网络共轭梯度复合脉冲涡流信号反演方法119
4.4.1脉冲涡流信号的人工神经网络反演算法120
4.4.2神经网络和共轭梯度混合法122
第5章直流电位检测数值模拟方法124
5.1直流电位检测电阻网络正问题方法124
5.1.1电阻网络模型124
5.1.2电阻网络法控制方程125
5.1.3电阻网络法求解过程126
5.2直流电位检测有限元数值模拟方法127
5.2.1直流电位检测信号有限元法数值模拟理论127
5.2.2数值模拟程序及算例129
5.3复杂边界缺陷处理方法130
5.3.1多介质有限单元130
5.3.2多介质单元系数矩阵计算方法131
5.3.3基于多介质单元的直流电位信号计算程序和算例132
5.4直流电位检测信号的高效计算133
5.4.1直流电位检测信号的高效数值计算理论133
5.4.2快速算法中数据库的建立方法135
5.4.3高效数值模拟方法程序的开发与正确性验证135
5.4.4基于多介质单元的数据库型快速算法135
5.5直流电位检测反问题方法137
5.5.1基于随机优化方法的直流电位检测信号反演137
5.5.2基于最速下降法的泡沫金属缺陷定量重构140
5.5.3基于混合反问题方法的泡沫金属复杂缺陷定量重构141
第6章漏磁检测数值模拟方法143
6.1静态磁场等效磁极化计算方法143
6.1.1非线性静态磁场问题控制方程143
6.1.2非线性磁性材料静磁问题的三维FEMBEM混合解法144
6.1.3程序开发和有效性验证148
6.2漏磁检测信号的高效计算方法150
6.2.1快速正问题算法基本方程151
6.2.2计算区域的缩减151
6.2.3快速算法的数值实现152
6.2.4数值算例153
6.3漏磁检测反问题154
6.3.1裂纹形状的参数化155
6.3.2裂纹形状重构算法155
6.3.3反问题求解算例156
第7章电磁超声检测数值模拟方法158
7.1电磁超声检测概述158
7.1.1电磁超声换能器的基本构造158
7.1.2电磁超声检测基本原理159
7.2洛伦兹力电磁超声检测数值模拟方法160
7.2.1基于等效磁荷法的静态磁场计算160
7.2.2脉冲涡流场和洛伦兹力的计算162
7.2.3超声波的有限差分数值计算方法163
7.2.4超声波的有限元数值模拟方法167
7.2.5基于洛伦兹力的电磁


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