裂纹漏磁场分析及信号识别方法研究

论文摘要

近年来,漏磁检测方法被广泛应用,尤其在腐蚀缺陷检测的研究和推广应用中,漏磁检测已经成为比较成熟的检测技术。在储罐和管道服役期间,除了腐蚀缺陷存在外,还可能形成许多危险性更大的裂纹缺陷。由于裂纹的漏磁检测结果受很多因素的影响,这给裂纹的漏磁检测以及评价增加了很大的难度。本文以裂纹漏磁检测为研究对象,综合运用理论分析、有限元分析、实验研究的方法进行裂纹漏磁检测分析,并应用神经网络技术对裂纹漏磁检测信号进行智能识别。本文把储罐底板表面裂纹简化成形状相对简单的几种分析模型,即V形端面裂纹、矩形端面裂纹以及组合形端面裂纹。在理论上应用等效带偶极子对裂纹漏磁场进行了分析;并以麦克斯韦方程组为理论基础,应用ANSYS有限元软件对裂纹漏磁场进行有限元仿真分析,分析得出裂纹的深度、宽度、深宽比、平行裂纹间距等裂纹参数对裂纹漏磁场的影响,并分析了外部检测条件,如传感器提离值、极靴气隙高度等对裂纹漏磁场的影响;根据裂纹漏磁检测的工程实际情况,组建裂纹漏磁检测实验系统,通过实验对偶极子模型分析和有限元分析所得结论进形验证。应用ANSYS对裂纹漏磁场进行有限元模拟和分析所得数据,提取裂纹漏磁场特征量,通过分析得到裂纹外形参数与漏磁场特征量的关系。根据漏磁检测信号的特点,结合神经网络理论,构建裂纹几何参数预测BP神经网络模型,综合运用有限元分析所得到的数据和实验分析中所得到的数据,作为BP网络训练样本,训练BP神经网络,对裂纹深度和宽度等特征参量进行识别,并验证网络对裂纹缺陷预测的可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 创新点摘要
• 第一章 引言
• 第二章 裂纹漏磁场理论分析
• 2.1 引言
• 2.2 裂纹漏磁检测原理
• 2.3 裂纹漏磁场磁偶极子模型
• 2.4 裂纹漏磁场分析
• 2.4.1 裂纹几何形状统计分析
• 2.4.2 裂纹参数影响分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 裂纹漏磁场有限元分析
• 3.1 引言
• 3.2 电磁场有限元分析理论
• 3.3 有限元方法在漏磁场分析中的应用
• 3.4 ANSYS 在磁场分析中的应用
• 3.4.1 ANSYS 软件简介
• 3.4.2 ANSYS 电磁场有限元分析方法
• 3.5 裂纹漏磁场有限元分析
• 3.5.1 漏磁场三维有限元分析的模型建立
• 3.5.2 模型的单元体类型
• 3.5.3 单元体材料属性
• 3.5.4 静态磁场分析网格划分
• 3.5.5 静态漏磁场分析的边界条件与求解
• 3.6 裂纹漏磁场静态模拟结果分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 裂纹参量对漏磁场影响
• 4.1 引言
• 4.2 裂纹端面几何形状分析
• 4.3 裂纹深度对裂纹漏磁场的影响
• 4.3.1 裂纹深度与磁感应强度水平分量Bx 的关系
• 4.3.2 裂纹深度与磁感应强度垂直分量By 的关系
• 4.4 裂纹宽度对裂纹漏磁场的影响
• 4.5 裂纹深宽比对裂纹漏磁场的影响
• 4.6 裂纹倾斜角度对裂纹漏磁场的影响
• 4.7 提离值对裂纹漏磁场的影响
• 4.8 气隙高度对裂纹漏磁场的影响
• 4.9 平行裂纹对裂纹漏磁场的影响
• 4.10 本章小结
• 第五章 裂纹漏磁检测实验分析
• 5.1 引言
• 5.2 裂纹漏磁检测实验系统
• 5.3 裂纹的制备
• 5.4 裂纹深度影响分析
• 5.5 裂纹倾斜角度影响分析
• 5.6 平行裂纹影响分析
• 5.7 本章小结
• 第六章 裂纹漏磁检测信号识别
• 6.1 引言
• 6.2 人工神经网络概述
• 6.2.1 神经元模型
• 6.2.2 网络结构
• 6.2.3 网络的学习
• 6.3 BP 神经网络概述
• 6.3.1 BP 网络的网络结构
• 6.3.2 BP 算法
• 6.3.3 BP 网络算法的改进
• 6.4 裂纹缺陷识别BP 神经网络
• 6.4.1 BP 网络算法流程
• 6.4.2 BP 网络训练样本
• 6.4.3 裂纹长度和宽度的识别
• 6.5 本章小结
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要