基本信息
书名:电磁无损检测数值模拟方法
:148.00元
作者:陈振茂
出版社:机械工业出版社
出版日期:2017-11-01
ISBN:9787111559191
字数:367000
页码:229
版次:1
装帧:精装
开本:16开
商品重量:0.4kg
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内容提要
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�拨急硎鑫辛鞒』�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�拨挤匠痰挠邢拊��脖呓缭�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�睼表述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�补查钐荻雀春下龀逦辛餍藕欧囱莘椒�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�睟EM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
作者介绍
文摘
序言
最近在为实验室购置新一批的专业书籍,希望能引进一些能够提升研究人员理论水平和实践能力的著作。在众多推荐的书籍中,《电磁无损检测数值模拟方法》这本书引起了我的特别关注。作为一名长期从事材料科学和无损检测研究的科研人员,我深知理论与实践相结合的重要性,而数值模拟正是连接这两者之间不可或缺的桥梁。我猜想,这本书的作者一定是一位在电磁学和计算方法领域都有深厚造诣的专家。我非常期待书中能够详细介绍各种主流的数值模拟技术,例如有限元法(FEM)、边界元法(BEM)、矩量法(MoM)等,并对其在电磁无损检测领域的应用进行深入的阐述。特别是,我希望书中能够提供详细的算法推导和实现过程,以及针对不同类型无损检测问题(如表面缺陷检测、内部缺陷检测、材料均匀性评估等)的算例分析。例如,对于涡流检测,如何利用数值模拟来分析不同频率、不同线圈几何形状对缺陷响应的影响;对于漏磁检测,如何模拟磁化过程中产生的漏磁场分布,以及如何捕捉不同缺陷对漏磁场的影响。此外,我也希望书中能够探讨一些前沿的数值模拟技术,比如基于机器学习或人工智能的电磁无损检测方法,以及如何利用这些技术来提高检测的智能化水平和效率。
评分我在一家大型能源企业从事设备维护和安全管理工作,深知设备故障可能带来的巨大经济损失和安全风险。因此,无损检测技术是我们保障设备安全运行的关键手段之一。近年来,随着检测对象日益复杂化、精细化,以及对检测精度和效率要求的不断提高,传统的经验式无损检测方法逐渐暴露出其局限性。 《电磁无损检测数值模拟方法》这本书的出现,让我看到了提升检测技术水平的新途径。我猜测,这本书的核心价值在于提供一种系统性的、基于物理原理的分析框架,帮助我们深入理解电磁无损检测技术的内在机制,从而优化检测策略,提高检测的可靠性。我非常好奇书中是否会详细介绍如何针对不同类型的设备(例如,输油管道、发电机转子、锅炉受压元件等)和不同的潜在缺陷(例如,腐蚀、疲劳裂纹、焊缝缺陷等),建立精确的数值模拟模型。我希望能看到书中提供具体的建模步骤,包括如何准确描述工件的复杂几何形状、材料的电磁特性,以及如何模拟各种激励方式(例如,外部磁场、感应电流)以及不同类型探头(例如,涡流探头、漏磁探头)的工作原理。更重要的是,我期待书中能够阐述如何利用模拟结果来预测缺陷的检出概率,评估不同检测方案的优劣,甚至指导设备设计,以提高其可检测性。
评分最近在图书馆偶然翻到这本《电磁无损检测数值模拟方法》,纯粹是抱着学习的心态借阅的,毕竟是无损检测领域,而且还涉及数值模拟,听起来就挺硬核的。拿到书后,第一感觉是厚重,书页泛黄,带着一股淡淡的油墨香,仿佛承载着多年的知识沉淀。我之前对电磁无损检测的一些基础原理略有涉猎,但总觉得在实际应用中,很多细节处理起来非常棘手,尤其是对于复杂形状的工件或者内部缺陷的精确定位,往往需要大量的经验积累,有时候甚至只能依靠“感觉”。这让我一直很困惑,难道就没有一种更系统、更科学的方法来指导我们的检测过程吗?这本书的标题正好戳中了我的痛点, numerical simulation(数值模拟)这个词尤其吸引我,它预示着一种强大的分析工具,能够帮助我们深入理解电磁场的行为,预测不同检测条件下的响应,从而优化检测方案,提高效率和准确性。我迫切地想知道,这本书到底是如何将抽象的物理理论与具体的工程实践相结合的,又是如何通过数值方法来解决实际的无损检测难题的。我特别关注书中是否会介绍一些主流的数值计算软件,比如COMSOL、ANSYS或者MATLAB等,以及如何利用这些软件进行模型建立、参数设置、网格划分、求解器选择以及结果后处理等关键步骤。毕竟,理论再好,如果不能转化为实际操作,终究是纸上谈兵。我对这本书在讲解数值模拟算法时,是否能够做到通俗易懂,并且提供清晰的算例,非常期待。
评分最近在思考如何提升公司产品质量检测的效率和准确性,接触到“无损检测”这个领域,并被它深深吸引。在进一步了解过程中,我发现电磁无损检测作为其中一个重要的分支,其检测原理涉及复杂的电磁场理论,而传统的检测方法在面对日益复杂的检测对象和精度要求时,显得有些力不从心。 《电磁无损检测数值模拟方法》这本书的标题,让我眼前一亮。我推测,这本书的核心内容很可能在于如何利用强大的计算工具和先进的模拟技术,来深入理解和预测电磁场在材料中的行为,从而指导实际的无损检测工作。我非常期待书中能够详细介绍如何建立精确的数值模型,包括如何准确描述工件的几何形状、材料的电磁属性(如导电率、磁导率、介电常数等),以及如何精确地模拟各种可能存在的缺陷,比如微小的裂纹、内部空洞、或者材料的不均匀性。更重要的是,我希望书中能够深入探讨各种电磁激励方式,例如不同频率和形状的涡流探头,或者磁化装置,如何在模拟中被有效地表示出来,以及它们产生的电磁场如何与工件和其中的缺陷发生相互作用。我相信,通过对这些过程的数值模拟,我们能够更有效地预测检测结果,优化探头设计,甚至开发出全新的、更具优势的电磁无损检测技术,从而真正实现“心中有数,检测无忧”。
评分我在一家航空航天制造企业工作,深知材料的可靠性对于安全至关重要,尤其是在关键部件的制造过程中,一丝微小的瑕疵都可能带来灾难性的后果。因此,无损检测技术是我们质量控制环节中不可或缺的一环。近年来,随着新材料、新工艺的不断涌现,传统的无损检测方法在应对复杂结构、微小缺陷时,其探测能力和分辨率受到了越来越大的挑战。 《电磁无损检测数值模拟方法》这本书的出现,让我看到了突破现有瓶颈的希望。我猜测,这本书会系统性地介绍如何利用数值模拟的方法,来深入理解电磁波与材料之间的相互作用机理,以及如何精确地模拟各种电磁无损检测技术,例如涡流检测、漏磁检测、相控阵超声导波检测等。我非常期待书中能够涵盖从理论建模到软件实现的完整流程,包括如何构建精确的几何模型,如何选择合适的数值算法,如何进行参数设置和求解,以及如何对仿真结果进行科学的分析和解读。特别地,对于航空领域常见的复杂形状结构,例如发动机叶片、涡轮盘等,我希望能看到书中介绍如何利用数值模拟来预测这些结构中的电磁场分布,以及如何分析不同类型和尺寸的缺陷(如疲劳裂纹、孔隙、夹杂等)对检测信号的影响。如果书中能提供一些针对航空领域典型案例的仿真分析,那将对我来说意义非凡。
评分这本书的出现,对于我这样一名长期在一线从事无损检测工作的工程师来说,简直如获至宝。过去,我们更多依赖的是经验法则和大量的试错。举个例子,在对大型钢结构进行涡流检测时,面对不同的材料特性、表面粗糙度以及潜在缺陷的形状和深度,我们需要反复调整线圈参数、扫查速度和灵敏度,才能勉强找到一个相对理想的检测状态。即使如此,误报和漏报的情况也时有发生,每一次检测都像是在“摸石头过河”。而《电磁无损检测数值模拟方法》的出现,就像是为我们点亮了一盏明灯。它让我看到了通过数值模拟来“预演”检测过程的可能。想象一下,我们可以先在计算机上建立一个高精度的工件模型,然后模拟不同类型的缺陷,再加载各种电磁激励源,观察其产生的涡流响应。通过改变激励频率、线圈几何形状、扫查距离等参数,我们可以直观地看到它们对检测信号的影响,从而在实际检测前就确定最优的检测方案。这不仅能够极大地缩短检测准备时间,更重要的是,能够显著提高检测的可靠性和灵敏度。我尤其好奇书中会不会详细介绍如何对各种复杂的电磁无损检测技术,比如磁粉检测、漏磁检测、涡流检测、超声导波检测等,进行数值模拟,并且在模型中考虑各种实际的干扰因素,比如温度、湿度、磁化强度等,以及如何通过模拟来评估不同技术在特定应用场景下的优势和局限性。
评分我是一名对工程仿真技术充满热情的技术爱好者,尤其关注其在各个工程领域的应用拓展。最近,我对无损检测技术产生了浓厚的兴趣,并了解到数值模拟在其中扮演着越来越重要的角色。《电磁无损检测数值模拟方法》这本书,无疑为我打开了一个新的视野。我非常好奇书中是如何将电磁学理论与数值计算方法相结合,以解决实际的无损检测问题的。我猜想,书中会详细介绍如何建立电磁场的数值模型,例如,如何准确描述工件的几何形状,如何选择合适的材料电磁参数,以及如何模拟各种电磁激励源。我期待书中能够深入讲解各种常用的数值求解方法,比如有限元法、边界元法,以及它们在处理不同类型缺陷(如表面裂纹、内部孔洞、材料内部不均匀性)时的优势和局限性。更重要的是,我希望书中能够提供一些具体的工程案例,例如,如何利用数值模拟来预测涡流探头在检测不同尺寸和深度的裂纹时的响应信号,或者如何模拟漏磁传感器在检测管道腐蚀时产生的漏磁场分布。如果书中能够指导读者如何利用这些模拟结果来优化检测参数,提高缺陷的检出率和定位精度,甚至开发出更先进的无损检测技术,那将是极大的惊喜。
评分坦白说,我是一名对理论物理和计算方法都非常感兴趣的学生,虽然目前的研究方向尚未完全聚焦于电磁无损检测,但一直以来我都对如何将前沿的科学理论应用于解决实际工程问题充满了好奇。这本书的标题《电磁无损检测数值模拟方法》正是我一直在寻找的那种结合了理论深度和应用广度的学术著作。我猜想,书中一定会对电磁场理论,比如麦克斯韦方程组,在无损检测中的具体应用进行深入的讲解,并且详细阐述如何将其转化为可用于数值计算的数学模型。更让我感到兴奋的是“数值模拟”这个关键词。我对此充满期待,希望书中能够介绍包括有限元法(FEM)、边界元法(BEM)、时域有限差分法(FDTD)等在内的多种数值模拟技术,并详细分析它们在解决不同类型的电磁无损检测问题时的适用性、优缺点以及计算效率。例如,对于一些几何形状复杂的工件,FEM可能更具优势;而对于无限域的电磁问题,BEM可能更简洁。书中会不会提供一些源代码示例,或者至少介绍一些常用的模拟软件的接口和编程技巧,这将对我后续的学习和研究提供极大的帮助。我非常想了解,如何利用这些数值方法来模拟不同材料的电磁响应,如何模拟各种预设缺陷(如裂纹、气孔、夹缝)与电磁场之间的相互作用,以及如何分析和解释模拟得到的电磁场分布和感应信号。
评分我是一名对科技发展趋势有着敏锐洞察力的行业观察者,一直关注着各个领域前沿技术的发展。在无损检测领域,我注意到数值模拟技术的应用越来越广泛,并且正在深刻地改变着传统的检测理念和方法。 《电磁无损检测数值模拟方法》这本书的标题,正是我一直以来关注的焦点。我预感这本书将会是一本非常有价值的著作,它能够将抽象的物理原理、复杂的数学模型与实际的工程应用巧妙地融合在一起。我非常好奇书中会如何系统地梳理电磁无损检测的多种技术,例如涡流检测(Eddy Current Testing, ECT)、漏磁检测(Magnetic Flux Leakage, MFL)、磁记忆检测(Magnetic Memory Testing, MMT)等,并且深入探讨每种技术背后的电磁场行为。我期待书中能够详细介绍如何利用现代计算机技术,通过数值模拟的方法,来精确地描述这些技术的物理过程。这包括但不限于如何构建反映真实工件几何形状和材料特性的三维模型,如何模拟各种激励源(如线圈、永磁体)产生的电磁场,以及如何捕捉这些电磁场与材料内部缺陷(如裂纹、空洞、夹杂物)相互作用后产生的响应信号。更重要的是,我希望这本书能够为读者提供一套系统的思路和方法论,帮助他们理解如何利用模拟结果来指导实际检测,例如优化探头设计、确定最佳检测参数、提升缺陷的检出率和定位精度,甚至预测材料的剩余寿命。
评分我是一名即将毕业的博士研究生,我的研究方向与材料的无损评价密切相关,尤其对利用先进的物理探测手段来识别材料内部的微观缺陷非常感兴趣。在撰写论文的过程中,我常常会遇到一些理论上的瓶颈,例如,如何精确地量化分析某种特定类型缺陷(如细小裂纹、亚表面孔洞)对电磁信号的影响,以及如何根据采集到的信号反推出缺陷的精确尺寸、形状和位置。 《电磁无损检测数值模拟方法》这本书的标题,精准地击中了我的研究痛点。我迫切地想知道,书中是如何将复杂的电磁场理论,如电磁感应、电磁波传播等,转化为可执行的计算模型,并且如何利用这些模型来模拟电磁无损检测的整个过程。我非常期待书中能够详细介绍如何在数值模拟中考虑各种实际因素,例如材料的非均匀性、温度变化对材料导电率和磁导率的影响、以及探头与工件表面之间的耦合关系等。更重要的是,我希望书中能够提供一些关于如何从模拟结果中提取有效信息的指导,例如,如何设计合适的特征提取算法来识别和分类不同类型的缺陷,以及如何利用反演算法来精确地重构缺陷的几何参数。如果书中能提供一些关于如何将数值模拟结果与实验数据进行对比验证的方法,那将对我非常有启发。
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