Восстановление формы дефекта ферромагнитной пластины путем решения обратной задачи магнитостатики и серии прямых задач

Обложка

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлена методика верификации решения обратной геометрической задачи магнитостатики в пластине из магнитомягкого ферромагнетика. Методика состоит из решения ряда прямых задач, в которых в качестве первого приближения используют форму дефекта, полученного в результате решения обратной геометрической задачи магнитостатики, а далее, увеличивая либо уменьшая глубину дефекта, не меняя при этом форму граничной поверхности, — сравнения топографий компонент магнитного поля, полученных в ходе измерений над поверхностью пластины и вычисленных (в результате решения прямой задачи) в тех же точках компонент магнитного поля рассеяния от реконструированного трехмерного дефекта. В результате применения методики также могут быть уточнены геометрические параметры исследуемого дефекта. Получение начальных условий для решения обратной задачи и решение прямых задач магнитостатики осуществляется с помощью метода конечных элементов в программе ELMER. Методика работает при одностороннем доступе к любой поверхности пластины (бездефектной поверхности, либо поверхности с дефектом).

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Никитин

Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: an@imp.uran.ru
Россия, 620108 Екатеринбург, ул. Софьи Ковалевской, 18

Л. В. Михайлов

Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН

Email: mikhaylov_lv@imp.uran.ru
Россия, 620108 Екатеринбург, ул. Софьи Ковалевской, 18

А. В. Михайлов

Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН

Email: mikhaylov_lv@imp.uran.ru
Россия, 620108 Екатеринбург, ул. Софьи Ковалевской, 18

Ю. Л. Гобов

Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН

Email: mikhaylov_lv@imp.uran.ru
Россия, 620108 Екатеринбург, ул. Софьи Ковалевской, 18

В. Н. Костин

Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН

Email: mikhaylov_lv@imp.uran.ru
Россия, 620108 Екатеринбург, ул. Софьи Ковалевской, 18

Я. Г. Смородинский

Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН

Email: mikhaylov_lv@imp.uran.ru
Россия, 620108 Екатеринбург, ул. Софьи Ковалевской, 18

Список литературы

  1. Янус Р.И. Некоторые вопросы теории магнитной дефектоскопии // Труды ИФМ УФАН СССР. 1948. Вып. 7. С. 23—37.
  2. Вонсовский С.В. Простейшие расчеты для задач магнитной дефектоскопии // Журнал технической физики. 1938. Т. 8. № 16. С. 1453—1467.
  3. Аркадьев В.К. О развитии теоретических основ дефектоскопии // Известия АН СССР. Отделение технических наук. 1937. № 2. С. 233—239.
  4. Зацепин Н. Н., Щербинин В.Е. К расчету магнитостатического поля поверхностных дефектов. I. Топография полей моделей дефектов // Дефектоскопия. 1966. № 5. С. 50—58.
  5. Ферстер Ф. Неразрушающий контроль методом магнитных полей рассеяния. Теоретические и экспериментальные основы выявления поверхностных дефектов конечной и бесконечной глубины // Дефектоскопия. 1982. № 11. С. 3—25.
  6. Загидулин Р.В., Мужицкий В.Ф., Курозаев В.И. Расчет магнитостатического поля внутреннего дефекта и дефекта внутренней поверхности в ферромагнитной пластине. II Магнитное поле дефекта в воздухе. Нелинейная среда // Дефектоскопия. 1997. № 1. С. 55—62.
  7. Халилеев П.А., Патраманский Б.В., Лоскутов В.Е., Корзунин Г.С., Щербинин В.Е.. Выявляемость дефектов в трубопроводах из различных марок стали в зависимости от их конфигурации // Дефектоскопия. 2000. № 8. С. 22—33.
  8. Кротов Л.Н. Реконструкция границы раздела сред по пространственному распределению магнитного поля рассеяния. II. Постановка и метод решения обратной геометрической задачи магнитостатики // Дефектоскопия. 2004. № 6. С. 36—44.
  9. Дякин В.В., Кудряшова О.В., Раевский В.Я. Обратная задача магнитостатики в полях насыщения // Дефектоскопия. 2019. № 10. С. 35—44.
  10. Гобов Ю.Л., Никитин А.В., Попов С.Э. Решение обратной геометрической задачи магнитостатики для дефектов коррозии с учетом нелинейных свойств ферромагнетика // Дефектоскопия. 2018. № 12. С. 31—37.
  11. Никитин А.В., Гобов Ю.Л., Михайлов А.В., Михайлов Л.В. Методика решения обратной геометрической задачи магнитостатики для поверхностных дефектов магнитомягкого ферромагнетика // Дефектоскопия. 2022. № 58. С. 24—34.
  12. Никитин А.В., Михайлов А.В., Михайлов Л.В., Гобов Ю.Л., Костин В.Н., Смородинский Я.Г. Область применимости методики построения линий магнитной индукции для дефектометрии протяженных объектов // Дефектоскопия. 2023. № 59. С. 51—59.
  13. Specifications and requirements for in-line inspection of pipelines. 2016. https://pipelineoperators.org/

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Пример функции f(x, y), представимой в виде отрезка двойного ряда Фурье в исследуемой области.

Скачать (342KB)
3. Рис. 2. Сечение исследуемой ферромагнитной пластины в поперечном направлении. Намагничивающее поле H0 направлено вдоль оси ОХ.

Скачать (314KB)
4. Рис. 3. Поперечное сечение пластины с реконструкцией границы металла в области дефекта, полученное в результате решения обратной геометрической задачи.

Скачать (141KB)
5. Рис. 4. Граница куполообразного дефекта с размерами 25×25×3 мм, полученная в результате решения обратной геометрической задачи магнитостатики для пластины из стали 20 толщиной 10 мм.

Скачать (315KB)
6. Рис. 5. Поперечное сечение пластины. Реконструкция формы дефекта выполнена с учетом его реальных размеров на поверхности пластины.

Скачать (142KB)
7. Рис. 6. График значений икс-компонент напряженности магнитного поля на поверхности измерений, на линии, проходящей через центр дефекта по оси ОХ. 1 — значения Hx0 исследуемого дефекта; 2 — значения Hxr реконструированного дефекта.

Скачать (238KB)
8. Рис. 7. Зависимость среднего отклонения D от смещения по вертикали поверхности дефекта. Положительный знак S соответствует увеличению глубины дефекта.

Скачать (168KB)

© Российская академия наук, 2024