[发明专利]一种用于不规则形状缺陷的漏磁检测建模分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及漏磁检测领域，尤其是涉及一种用于不规则形状缺陷的漏磁检测建模分析方法。

背景技术

漏磁检测是一种十分适用于铁磁性材料的无损检测方法。漏磁检测的主要原理是在被测铁磁物体周围施加磁场时，若被测物体有缺陷，由于磁导率的改变使得磁感应曲线发生畸变，部分磁通会进入到物体表面以上的地方，在缺陷附近出现了漏磁场；若物体完好、均匀，磁通会基本存在于物体内部，物体表面几乎没有磁场。通过检测分析缺陷表面的磁场，可以对缺陷进行评估。

为了对缺陷进行评估，首先要对建立被测物体的缺陷区域进行建模，现有的建模方式一般是检测具有缺陷的被测物体的漏磁场，继而通过ANSYS等建模工具对缺陷被测物体的周围磁场进行随机建模，根据建模的结果对缺陷的漏磁场特点进行分析，再根据分析结果与实际检测的漏磁场进行比对，修正建立的模型，最终以比对结果差距最小对应的建模结果作为最终模型

现在国内外研究比较多的缺陷是矩形，三角形等规则缺陷，对于有一定自由度的不规则形状缺陷研究非常少。而绝大部分缺陷都是不规则的，甚至不能近似成规则缺陷，如何建立任意形状缺陷的模型，并得到与该任意形状缺陷的模型的漏磁场特点，成为了一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种用于不规则形状缺陷的漏磁检测建模分析方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于不规则形状缺陷的漏磁检测建模分析方法，所述方法包括下列步骤：

1)根据漏磁检测的实体装置，通过对缺陷形状进行轮廓描绘和网格划分，建立被测物体磁场的仿真模型；

2)根据步骤1)中建立的仿真模型，构建每一个网格所对应的单元方程以及整体方程，同时施加相应的边界条件，求解得到指定路径上的漏磁信号；

3)根据步骤1)中建立的仿真模型，结合步骤2)中施加的边界条件，通过计算得到仿真模型中的磁感应强度分布云图和磁力线分布图；

4)根据步骤2)中得到的指定路径上的漏磁信号，以及步骤3)中得到的磁感应强度分布云图和磁力线分布图，对步骤1)中建立的仿真模型中的缺陷进行漏磁分析。

优选地，所述步骤1)包括：

11)移除漏磁检测装置，将被测物体所处环境的永磁体的激励等效为平行于钢板的电流激励，在缺陷处通过轮廓描绘建立模型，在远离缺陷的区域建立磁场强度相同的模型；

12)分别对缺陷处建立的模型和远离缺陷的区域建立的模型进行网格划分；

13)根据网格划分结果，施加相应的激励，得到被测物体磁场的仿真模型。

优选地，所述在缺陷处通过轮廓描绘建立模型具体为：

111)根据实际情况确定缺陷的自由度，随机产生一个与自由度相匹配的轮廓向量，所述轮廓向量中的每个点代表缺陷轮廓在该点的深度；

112)将轮廓向量中的所有点连接起来得到的形状不规则的区域，作为缺陷处的模型。

优选地，所述划分后的网格满足：相邻之间的网格不存在重叠或间隔、相邻网格之间顶点相连、不同材料的区域划分形式不同、任意网格不存在窄形单元以及网格精度随着与缺陷区域的距离增加而降低。

优选地，所述步骤13)包括：

131)根据网格划分结果，确定不同网格对应的磁导率μ；

132)在磁导率不同的网格的相邻边界上，施加相应激励，所述相应激励具体为：

其中，A_z为磁势，μ为磁导率，上标+和-分别代表相应的量位于相邻边界的+侧和-侧，表示相邻边界的单位法向量。

优选地，所述边界条件具体为：

-▽·(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条边界，Ω为通过Γ_L,Γ_R,Γ_U,Γ_D4条边界围成的整个区域，Γ_α-,Γ_α+为电流层与XY平面相交的线，A_z为磁势，μ为磁导率，α为电流密度。