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铝合金板材具有高强度、低密度、强耐腐蚀、高断裂韧性和良好的高低温特性等优点,是制造宇宙飞船、运载火箭、飞机、舰船、坦克、装甲车和高速列车的主要材料。然而,由于加工工艺限制,铝合金板材在生产过程中不可避免地存在分层、夹杂、裂纹和氧化膜等缺陷。无损检测技术是一种在不破坏待测物材质与性能前提下实现构件质量检测的技术,目前已在许多领域成为确保产品质量和可靠性的强制性措施。 本文研究的感应式磁声发射无损检测方法是利用线圈在导体感应出的涡流在静态磁场的作用下会受到洛仑兹力的作用使导体发生机械振动,进而产生磁声信号,该磁声信号包含了导体表面缺陷的电特性信息,通过声传感器接收该磁声信号,通过电磁场与声场的逆问题计算得出导体的电特性参数,最终实现导体缺陷电特征参数图像的重建。 本文首先对感应式磁声信号激发过程中激励电流在导体中产生的涡流场和涡流引起的洛伦兹力场进行了机理分析,并对洛伦兹力激发磁声信号基本方程进行了推算。然后利用有限元仿真软件ANSYS对用于铝板缺陷检测的磁声发射装置进行仿真。采用建模仿真的方式分析在磁声线圈中通入脉冲电流后在铝板表面激发的磁场、涡流场以及洛伦兹力分布等,并仿真分析了磁声线圈结构尺寸和提离值等参数对磁声信号强度的影响规律。在此基础上分别讨论了横向、竖向和倾斜三种方位的表面缺陷对涡流场和洛伦兹力场分布的影响,并通过二维仿真得到缺陷与铝板表面夹角对涡流强度的影响。 为了验证仿真结果的合理性,本文在搭建的磁声信号激励实验平台上进行一系列物理实验,在不同厚度的铝板上进行磁声信号激发实验,验证激发的磁声信号波模式,并对缺陷磁声信号进行了一系列实验研究。