基本信息
書名:電磁無損檢測數值模擬方法
:148.00元
作者:陳振茂
齣版社:機械工業齣版社
齣版日期:2017-11-01
ISBN:9787111559191
字數:367000
頁碼:229
版次:1
裝幀:精裝
開本:16開
商品重量:0.4kg
編輯推薦
內容提要
本書以作者長年科學研究成果為基礎,結閤學科新進展,針對典型電磁無損檢測方法,包括渦流檢測、脈衝渦流檢測、漏磁檢測、直流電位檢測以及電磁超聲檢測的數值模擬方法進行瞭係統介紹。針對各種檢測方法,給齣瞭電磁場有限元分析、信號計算的理論公式和具體計算步驟,以及程序開發思路和針對典型檢測探頭和檢測對象的數值計算例。同時,以典型缺陷反演重構為目的,給齣瞭檢測信號反演的各種方法和計算實例,並介紹瞭幾種檢測信號高效計算方法。後給齣瞭核能結構、復閤材料、超輕多孔材料檢測等方麵的應用實例。本書係統歸納瞭電磁無損檢測數值模擬理論和方法,對電磁無損檢測和計算電磁場研究人員和研究生具有參考意義。
目錄
序1
序2
前言
第1章緒論1
1.1無損檢測和電磁無損檢測1
1.1.1無損檢測的基本概念1
1.1.2無損檢測一般原理2
1.1.3電磁無損檢測方法3
1.1.4無損檢測實際應用要點5
1.2無損檢測典型工程背景6
1.2.1核電站結構應力腐蝕裂紋無損檢測6
1.2.2燃氣輪機熱端葉片熱障塗層無損評價7
1.2.3超輕多孔材料無損檢測8
1.2.4碳縴維增強樹脂基復閤材料無損檢測9
1.3電磁無損檢測研究曆史和現狀10
1.4電磁無損檢測數值模擬方法研究現狀12
1.4.1電磁無損檢測數值模擬基本過程12
1.4.2電磁無損檢測正問題數值模擬方法13
1.4.3電磁無損檢測反問題數值模擬方法14
1.5本書主要內容和框架15
第2章渦流檢測數值模擬方法17
2.1渦流檢測問題基本方程17
2.1.1渦流場基本控製方程17
2.1.2A�撥急硎鑫辛鞽』�本方程18
2.1.3A*錶述渦流場基本方程20
2.2渦流檢測軸對稱問題21
2.2.1渦流場軸對稱問題控製方程21
2.2.2軸對稱問題有限元離散22
2.3三維渦流檢測正問題數值模擬方法25
2.3.1基於A�撥擠匠痰撓邢拊��脖囈繚�混閤法25
2.3.2基於退化磁嚮量位和棱邊有限元的Ar方法30
2.3.3渦流檢測體積分計算方法32
2.3.4渦流檢測信號計算公式34
2.4基於數據庫的正問題高效求解方法38
2.5正問題求解方法驗證算例40
2.5.1軸對稱問題算例40
2.5.2三維渦流檢測正問題算例40
2.6渦流檢測反問題方法42
2.6.1基於共軛梯度方法的裂紋形狀重構42
2.6.2復雜裂紋隨機組閤反演重構49
2.6.3基於神經網絡的裂紋重構55
第3章渦流檢測數值模擬新進展60
3.1帶磁心渦流探頭檢測信號計算60
3.1.1傳統三維渦流有限元模擬方法存在的問題60
3.1.2區域分解方法基本思想61
3.1.3基於插值耦閤的區域分解方法63
3.1.4基於解析計算耦閤的區域分解方法67
3.2各嚮異性復閤材料的渦流檢測數值模擬方法73
3.2.1碳縴維增強樹脂基復閤材料渦流檢測及其數值模擬研究概況74
3.2.2電各嚮異性材料渦流分析的Ar,Ar�睼錶述75
3.2.3電各嚮異性對平麵內渦流分布的影響79
3.2.4縴維方嚮對平麵內渦流分布的影響79
3.2.5碳縴維增強樹脂基復閤材料中的渦流衰減規律82
3.2.6縴維斷裂渦流檢測模擬83
3.3無網格伽遼金法渦流檢測數值模擬85
3.3.1移動小二乘法構造近似解85
3.3.2渦流場的無網格伽遼金法求解基本原理86
3.3.3無網格伽遼金法求解電磁場問題應用實例93
3.3.4無網格伽遼金法存在的問題95
第4章脈衝渦流檢測信號數值模擬方法97
4.1脈衝渦流檢測信號數值計算方法97
4.1.1基於傅裏葉級數的脈衝渦流檢測信號計算方法97
4.1.2脈衝渦流信號時域積分法102
4.1.3驗證與應用103
4.2脈衝渦流信號的高效數值模擬方法104
4.2.1脈衝渦流信號高效數值求解的重要性104
4.2.2體缺陷渦流檢測快速求解算法104
4.2.3體缺陷脈衝渦流檢測快速算法及其驗證109
4.3基於共軛梯度方法的脈衝渦流反問題110
4.3.1三維管壁局部減薄缺陷的定量反演算法110
4.3.2雙層結構冷卻管道的管壁減薄脈衝渦流檢測實驗115
4.3.3基於實驗信號的管壁減薄缺陷重構結果117
4.4神經網絡�補查釤荻雀春下齔邐辛饜藕歐囪莘椒�119
4.4.1脈衝渦流信號的人工神經網絡反演算法120
4.4.2神經網絡和共軛梯度混閤法122
第5章直流電位檢測數值模擬方法124
5.1直流電位檢測電阻網絡正問題方法124
5.1.1電阻網絡模型124
5.1.2電阻網絡法控製方程125
5.1.3電阻網絡法求解過程126
5.2直流電位檢測有限元數值模擬方法127
5.2.1直流電位檢測信號有限元法數值模擬理論127
5.2.2數值模擬程序及算例129
5.3復雜邊界缺陷處理方法130
5.3.1多介質有限單元130
5.3.2多介質單元係數矩陣計算方法131
5.3.3基於多介質單元的直流電位信號計算程序和算例132
5.4直流電位檢測信號的高效計算133
5.4.1直流電位檢測信號的高效數值計算理論133
5.4.2快速算法中數據庫的建立方法135
5.4.3高效數值模擬方法程序的開發與正確性驗證135
5.4.4基於多介質單元的數據庫型快速算法135
5.5直流電位檢測反問題方法137
5.5.1基於隨機優化方法的直流電位檢測信號反演137
5.5.2基於速下降法的泡沫金屬缺陷定量重構140
5.5.3基於混閤反問題方法的泡沫金屬復雜缺陷定量重構141
第6章漏磁檢測數值模擬方法143
6.1靜態磁場等效磁極化計算方法143
6.1.1非綫性靜態磁場問題控製方程143
6.1.2非綫性磁性材料靜磁問題的三維FEM�睟EM混閤解法144
6.1.3程序開發和有效性驗證148
6.2漏磁檢測信號的高效計算方法150
6.2.1快速正問題算法基本方程151
6.2.2計算區域的縮減151
6.2.3快速算法的數值實現152
6.2.4數值算例153
6.3漏磁檢測反問題154
6.3.1裂紋形狀的參數化155
6.3.2裂紋形狀重構算法155
6.3.3反問題求解算例156
第7章電磁超聲檢測數值模擬方法158
7.1電磁超聲檢測概述158
7.1.1電磁超聲換能器的基本構造158
7.1.2電磁超聲檢測基本原理159
7.2洛倫茲力電磁超聲檢測數值模擬方法160
7.2.1基於等效磁荷法的靜態磁場計算160
7.2.2脈衝渦流場和洛倫茲力的計算162
7.2.3超聲波的有限差分數值計算方法163
7.2.4超聲波的有限元數值模擬方法167
7.2.5基於洛倫茲力的電磁
作者介紹
文摘
序言
我是一名對科技發展趨勢有著敏銳洞察力的行業觀察者,一直關注著各個領域前沿技術的發展。在無損檢測領域,我注意到數值模擬技術的應用越來越廣泛,並且正在深刻地改變著傳統的檢測理念和方法。 《電磁無損檢測數值模擬方法》這本書的標題,正是我一直以來關注的焦點。我預感這本書將會是一本非常有價值的著作,它能夠將抽象的物理原理、復雜的數學模型與實際的工程應用巧妙地融閤在一起。我非常好奇書中會如何係統地梳理電磁無損檢測的多種技術,例如渦流檢測(Eddy Current Testing, ECT)、漏磁檢測(Magnetic Flux Leakage, MFL)、磁記憶檢測(Magnetic Memory Testing, MMT)等,並且深入探討每種技術背後的電磁場行為。我期待書中能夠詳細介紹如何利用現代計算機技術,通過數值模擬的方法,來精確地描述這些技術的物理過程。這包括但不限於如何構建反映真實工件幾何形狀和材料特性的三維模型,如何模擬各種激勵源(如綫圈、永磁體)産生的電磁場,以及如何捕捉這些電磁場與材料內部缺陷(如裂紋、空洞、夾雜物)相互作用後産生的響應信號。更重要的是,我希望這本書能夠為讀者提供一套係統的思路和方法論,幫助他們理解如何利用模擬結果來指導實際檢測,例如優化探頭設計、確定最佳檢測參數、提升缺陷的檢齣率和定位精度,甚至預測材料的剩餘壽命。
評分我是一名對工程仿真技術充滿熱情的技術愛好者,尤其關注其在各個工程領域的應用拓展。最近,我對無損檢測技術産生瞭濃厚的興趣,並瞭解到數值模擬在其中扮演著越來越重要的角色。《電磁無損檢測數值模擬方法》這本書,無疑為我打開瞭一個新的視野。我非常好奇書中是如何將電磁學理論與數值計算方法相結閤,以解決實際的無損檢測問題的。我猜想,書中會詳細介紹如何建立電磁場的數值模型,例如,如何準確描述工件的幾何形狀,如何選擇閤適的材料電磁參數,以及如何模擬各種電磁激勵源。我期待書中能夠深入講解各種常用的數值求解方法,比如有限元法、邊界元法,以及它們在處理不同類型缺陷(如錶麵裂紋、內部孔洞、材料內部不均勻性)時的優勢和局限性。更重要的是,我希望書中能夠提供一些具體的工程案例,例如,如何利用數值模擬來預測渦流探頭在檢測不同尺寸和深度的裂紋時的響應信號,或者如何模擬漏磁傳感器在檢測管道腐蝕時産生的漏磁場分布。如果書中能夠指導讀者如何利用這些模擬結果來優化檢測參數,提高缺陷的檢齣率和定位精度,甚至開發齣更先進的無損檢測技術,那將是極大的驚喜。
評分我在一傢航空航天製造企業工作,深知材料的可靠性對於安全至關重要,尤其是在關鍵部件的製造過程中,一絲微小的瑕疵都可能帶來災難性的後果。因此,無損檢測技術是我們質量控製環節中不可或缺的一環。近年來,隨著新材料、新工藝的不斷湧現,傳統的無損檢測方法在應對復雜結構、微小缺陷時,其探測能力和分辨率受到瞭越來越大的挑戰。 《電磁無損檢測數值模擬方法》這本書的齣現,讓我看到瞭突破現有瓶頸的希望。我猜測,這本書會係統性地介紹如何利用數值模擬的方法,來深入理解電磁波與材料之間的相互作用機理,以及如何精確地模擬各種電磁無損檢測技術,例如渦流檢測、漏磁檢測、相控陣超聲導波檢測等。我非常期待書中能夠涵蓋從理論建模到軟件實現的完整流程,包括如何構建精確的幾何模型,如何選擇閤適的數值算法,如何進行參數設置和求解,以及如何對仿真結果進行科學的分析和解讀。特彆地,對於航空領域常見的復雜形狀結構,例如發動機葉片、渦輪盤等,我希望能看到書中介紹如何利用數值模擬來預測這些結構中的電磁場分布,以及如何分析不同類型和尺寸的缺陷(如疲勞裂紋、孔隙、夾雜等)對檢測信號的影響。如果書中能提供一些針對航空領域典型案例的仿真分析,那將對我來說意義非凡。
評分我在一傢大型能源企業從事設備維護和安全管理工作,深知設備故障可能帶來的巨大經濟損失和安全風險。因此,無損檢測技術是我們保障設備安全運行的關鍵手段之一。近年來,隨著檢測對象日益復雜化、精細化,以及對檢測精度和效率要求的不斷提高,傳統的經驗式無損檢測方法逐漸暴露齣其局限性。 《電磁無損檢測數值模擬方法》這本書的齣現,讓我看到瞭提升檢測技術水平的新途徑。我猜測,這本書的核心價值在於提供一種係統性的、基於物理原理的分析框架,幫助我們深入理解電磁無損檢測技術的內在機製,從而優化檢測策略,提高檢測的可靠性。我非常好奇書中是否會詳細介紹如何針對不同類型的設備(例如,輸油管道、發電機轉子、鍋爐受壓元件等)和不同的潛在缺陷(例如,腐蝕、疲勞裂紋、焊縫缺陷等),建立精確的數值模擬模型。我希望能看到書中提供具體的建模步驟,包括如何準確描述工件的復雜幾何形狀、材料的電磁特性,以及如何模擬各種激勵方式(例如,外部磁場、感應電流)以及不同類型探頭(例如,渦流探頭、漏磁探頭)的工作原理。更重要的是,我期待書中能夠闡述如何利用模擬結果來預測缺陷的檢齣概率,評估不同檢測方案的優劣,甚至指導設備設計,以提高其可檢測性。
評分坦白說,我是一名對理論物理和計算方法都非常感興趣的學生,雖然目前的研究方嚮尚未完全聚焦於電磁無損檢測,但一直以來我都對如何將前沿的科學理論應用於解決實際工程問題充滿瞭好奇。這本書的標題《電磁無損檢測數值模擬方法》正是我一直在尋找的那種結閤瞭理論深度和應用廣度的學術著作。我猜想,書中一定會對電磁場理論,比如麥剋斯韋方程組,在無損檢測中的具體應用進行深入的講解,並且詳細闡述如何將其轉化為可用於數值計算的數學模型。更讓我感到興奮的是“數值模擬”這個關鍵詞。我對此充滿期待,希望書中能夠介紹包括有限元法(FEM)、邊界元法(BEM)、時域有限差分法(FDTD)等在內的多種數值模擬技術,並詳細分析它們在解決不同類型的電磁無損檢測問題時的適用性、優缺點以及計算效率。例如,對於一些幾何形狀復雜的工件,FEM可能更具優勢;而對於無限域的電磁問題,BEM可能更簡潔。書中會不會提供一些源代碼示例,或者至少介紹一些常用的模擬軟件的接口和編程技巧,這將對我後續的學習和研究提供極大的幫助。我非常想瞭解,如何利用這些數值方法來模擬不同材料的電磁響應,如何模擬各種預設缺陷(如裂紋、氣孔、夾縫)與電磁場之間的相互作用,以及如何分析和解釋模擬得到的電磁場分布和感應信號。
評分我是一名即將畢業的博士研究生,我的研究方嚮與材料的無損評價密切相關,尤其對利用先進的物理探測手段來識彆材料內部的微觀缺陷非常感興趣。在撰寫論文的過程中,我常常會遇到一些理論上的瓶頸,例如,如何精確地量化分析某種特定類型缺陷(如細小裂紋、亞錶麵孔洞)對電磁信號的影響,以及如何根據采集到的信號反推齣缺陷的精確尺寸、形狀和位置。 《電磁無損檢測數值模擬方法》這本書的標題,精準地擊中瞭我的研究痛點。我迫切地想知道,書中是如何將復雜的電磁場理論,如電磁感應、電磁波傳播等,轉化為可執行的計算模型,並且如何利用這些模型來模擬電磁無損檢測的整個過程。我非常期待書中能夠詳細介紹如何在數值模擬中考慮各種實際因素,例如材料的非均勻性、溫度變化對材料導電率和磁導率的影響、以及探頭與工件錶麵之間的耦閤關係等。更重要的是,我希望書中能夠提供一些關於如何從模擬結果中提取有效信息的指導,例如,如何設計閤適的特徵提取算法來識彆和分類不同類型的缺陷,以及如何利用反演算法來精確地重構缺陷的幾何參數。如果書中能提供一些關於如何將數值模擬結果與實驗數據進行對比驗證的方法,那將對我非常有啓發。
評分最近在圖書館偶然翻到這本《電磁無損檢測數值模擬方法》,純粹是抱著學習的心態藉閱的,畢竟是無損檢測領域,而且還涉及數值模擬,聽起來就挺硬核的。拿到書後,第一感覺是厚重,書頁泛黃,帶著一股淡淡的油墨香,仿佛承載著多年的知識沉澱。我之前對電磁無損檢測的一些基礎原理略有涉獵,但總覺得在實際應用中,很多細節處理起來非常棘手,尤其是對於復雜形狀的工件或者內部缺陷的精確定位,往往需要大量的經驗積纍,有時候甚至隻能依靠“感覺”。這讓我一直很睏惑,難道就沒有一種更係統、更科學的方法來指導我們的檢測過程嗎?這本書的標題正好戳中瞭我的痛點, numerical simulation(數值模擬)這個詞尤其吸引我,它預示著一種強大的分析工具,能夠幫助我們深入理解電磁場的行為,預測不同檢測條件下的響應,從而優化檢測方案,提高效率和準確性。我迫切地想知道,這本書到底是如何將抽象的物理理論與具體的工程實踐相結閤的,又是如何通過數值方法來解決實際的無損檢測難題的。我特彆關注書中是否會介紹一些主流的數值計算軟件,比如COMSOL、ANSYS或者MATLAB等,以及如何利用這些軟件進行模型建立、參數設置、網格劃分、求解器選擇以及結果後處理等關鍵步驟。畢竟,理論再好,如果不能轉化為實際操作,終究是紙上談兵。我對這本書在講解數值模擬算法時,是否能夠做到通俗易懂,並且提供清晰的算例,非常期待。
評分最近在思考如何提升公司産品質量檢測的效率和準確性,接觸到“無損檢測”這個領域,並被它深深吸引。在進一步瞭解過程中,我發現電磁無損檢測作為其中一個重要的分支,其檢測原理涉及復雜的電磁場理論,而傳統的檢測方法在麵對日益復雜的檢測對象和精度要求時,顯得有些力不從心。 《電磁無損檢測數值模擬方法》這本書的標題,讓我眼前一亮。我推測,這本書的核心內容很可能在於如何利用強大的計算工具和先進的模擬技術,來深入理解和預測電磁場在材料中的行為,從而指導實際的無損檢測工作。我非常期待書中能夠詳細介紹如何建立精確的數值模型,包括如何準確描述工件的幾何形狀、材料的電磁屬性(如導電率、磁導率、介電常數等),以及如何精確地模擬各種可能存在的缺陷,比如微小的裂紋、內部空洞、或者材料的不均勻性。更重要的是,我希望書中能夠深入探討各種電磁激勵方式,例如不同頻率和形狀的渦流探頭,或者磁化裝置,如何在模擬中被有效地錶示齣來,以及它們産生的電磁場如何與工件和其中的缺陷發生相互作用。我相信,通過對這些過程的數值模擬,我們能夠更有效地預測檢測結果,優化探頭設計,甚至開發齣全新的、更具優勢的電磁無損檢測技術,從而真正實現“心中有數,檢測無憂”。
評分最近在為實驗室購置新一批的專業書籍,希望能引進一些能夠提升研究人員理論水平和實踐能力的著作。在眾多推薦的書籍中,《電磁無損檢測數值模擬方法》這本書引起瞭我的特彆關注。作為一名長期從事材料科學和無損檢測研究的科研人員,我深知理論與實踐相結閤的重要性,而數值模擬正是連接這兩者之間不可或缺的橋梁。我猜想,這本書的作者一定是一位在電磁學和計算方法領域都有深厚造詣的專傢。我非常期待書中能夠詳細介紹各種主流的數值模擬技術,例如有限元法(FEM)、邊界元法(BEM)、矩量法(MoM)等,並對其在電磁無損檢測領域的應用進行深入的闡述。特彆是,我希望書中能夠提供詳細的算法推導和實現過程,以及針對不同類型無損檢測問題(如錶麵缺陷檢測、內部缺陷檢測、材料均勻性評估等)的算例分析。例如,對於渦流檢測,如何利用數值模擬來分析不同頻率、不同綫圈幾何形狀對缺陷響應的影響;對於漏磁檢測,如何模擬磁化過程中産生的漏磁場分布,以及如何捕捉不同缺陷對漏磁場的影響。此外,我也希望書中能夠探討一些前沿的數值模擬技術,比如基於機器學習或人工智能的電磁無損檢測方法,以及如何利用這些技術來提高檢測的智能化水平和效率。
評分這本書的齣現,對於我這樣一名長期在一綫從事無損檢測工作的工程師來說,簡直如獲至寶。過去,我們更多依賴的是經驗法則和大量的試錯。舉個例子,在對大型鋼結構進行渦流檢測時,麵對不同的材料特性、錶麵粗糙度以及潛在缺陷的形狀和深度,我們需要反復調整綫圈參數、掃查速度和靈敏度,纔能勉強找到一個相對理想的檢測狀態。即使如此,誤報和漏報的情況也時有發生,每一次檢測都像是在“摸石頭過河”。而《電磁無損檢測數值模擬方法》的齣現,就像是為我們點亮瞭一盞明燈。它讓我看到瞭通過數值模擬來“預演”檢測過程的可能。想象一下,我們可以先在計算機上建立一個高精度的工件模型,然後模擬不同類型的缺陷,再加載各種電磁激勵源,觀察其産生的渦流響應。通過改變激勵頻率、綫圈幾何形狀、掃查距離等參數,我們可以直觀地看到它們對檢測信號的影響,從而在實際檢測前就確定最優的檢測方案。這不僅能夠極大地縮短檢測準備時間,更重要的是,能夠顯著提高檢測的可靠性和靈敏度。我尤其好奇書中會不會詳細介紹如何對各種復雜的電磁無損檢測技術,比如磁粉檢測、漏磁檢測、渦流檢測、超聲導波檢測等,進行數值模擬,並且在模型中考慮各種實際的乾擾因素,比如溫度、濕度、磁化強度等,以及如何通過模擬來評估不同技術在特定應用場景下的優勢和局限性。
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