МЕТОД ДИСКРЕТНИХ ДІЛЯНОК ДЛЯ МОДЕЛЮВАННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО КОНТРОЛЮ - Наукові конференції
Головна
UA RU EN

Вас вітає Інтернет конференція!

Вітаємо на нашому сайті

Рік заснування видання - 2011

МЕТОД ДИСКРЕТНИХ ДІЛЯНОК ДЛЯ МОДЕЛЮВАННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО КОНТРОЛЮ

03.09.2023 17:38

[3. Технічні науки]

Автор: Крикун Вадим Романович, аспірант, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», м. Харків



Сучасні методи неруйнівного контролю, такі як електромагнітна дефектоскопія, грають важливу роль у забезпеченні якості та надійності матеріалів. Моделювання та симуляція процесів електромагнітної дефектоскопії є важливим етапом для розуміння та оптимізації цих методів. У цій роботі ми досліджуємо застосування методу дискретних ділянок для моделювання електромагнітного контролю та виявлення дефектів у матеріалах.

Метод дискретних ділянок (МДД) базується на ідеї розділення об'єкта на дискретні елементи, кожен з яких має визначені електромагнітні властивості. Цей метод використовується для розв'язання рівнянь Максвелла у випадку великих об'єктів зі складною геометрією, де аналітичні або напіваналітичні підходи можуть бути обмеженими.

Основною ідеєю МДД є апроксимація поля в об'єкті сукупністю дискретних ділянок. Поле, створене кожною ділянкою, обчислюється за допомогою відповідних математичних виразів. Загальне поле в об'єкті формується як сума внесків від кожної ділянки. У випадку електромагнітної дефектоскопії, модель об'єкта (наприклад, листового прокату) складається з дискретних елементів, які можуть представляти області з дефектами, зони матеріалу тощо.

Для моделювання електромагнітного контролю застосовуються рівняння Максвелла разом з умовами граничних умов на межах дискретних ділянок. У нашій роботі ми використовуємо такі рівняння:

1. Рівняння Максвелла для електричного поля:

∇ × E = -∂B/∂t

2. Рівняння Максвелла для магнітного поля:

∇ × H = J + ∂D/∂t

де E - електричне поле, B - магнітне поле, H - напруженість магнітного поля, D - електрична індукція, J - електричний струм.

Тепер, щоб змоделювати розповсюдження електромагнітного поля в листі металу, важливо врахувати, що метал є провідником, і в ньому можуть виникати електричні струми. У цьому випадку до рівнянь Максвелла необхідно додати додаткові терміни для урахування цих струмів.

Розглянемо рівняння Максвелла для електричного поля (1) і магнітного поля (2) з додатковим терміном, що враховує електричний струм J:

Рівняння Максвелла для електричного поля з урахуванням струмів:

∇ × E = -∂B/∂t - J/ε

де ε - діелектрична проникність середовища.

Рівняння Максвелла для магнітного поля з урахуванням струмів:

∇ × H = ∂D/∂t + Jm

де Jm - магнітний струм.

У випадку листа металу розповсюдження електромагнітного поля може містити внутрішні взаємодії провідних електронів, які генерують струми. Зміна електричної індукції ∂D/∂t може виникати через зміну електричних струмів у матеріалі. У листі металу, який є провідником, є велика кількість вільних електронів. Ці вільні електрони вільно рухаються в матеріалі. Коли до металу прикладається змінна електрична напруга (наприклад, у випадку високочастотного електромагнітного поля), то вільні електрони рухаються відповідно до цієї напруги.

Цей рух вільних електронів відбувається під впливом електричного поля, яке створюється змінним магнітним полем, а також під впливом самого магнітного поля. Під час цього руху вільні електрони генерують електричний струм, який називається "індукованим струмом". Цей індукований струм є наслідком внутрішніх взаємодій провідних електронів у матеріалі.

Зміна електричної індукції (∂D/∂t), яка виникає через цей індукований струм, відображає зміну електричного поля у матеріалі з часом. Ця зміна поля може бути використана для аналізу розповсюдження електромагнітного поля в металевому листі та для визначення властивостей матеріалу, включаючи виявлення дефектів чи аномалій. Такі внутрішні взаємодії провідних електронів грають важливу роль у розумінні поведінки матеріалу при електромагнітному контролі та дефектоскопії.

Метод дискретних ділянок є потужним інструментом для моделювання та симуляції процесів електромагнітної дефектоскопії. Цей підхід дозволяє враховувати складні геометрії об'єктів та різноманітні електромагнітні властивості матеріалів. Результати моделювання можуть допомогти вдосконалити методи дефектоскопії та забезпечити високу точність виявлення дефектів у матеріалах.

Література

1. Xia Cao. New insights into Maxwell’s equations based on new experimental discoveries. Composites Communications. Volume 39, April 2023.

2. Chen Huang, Xinjun Wu, Zhiyuan Xu, Yihua Kang. Ferromagnetic material pulsed eddy current testing signal modeling by equivalent multiple-coil-coupling approach. NDT & E International. Volume 44, March 2011.

3. Peipei Zhu, Yuhua Cheng, Portia Banerjee, Antonello Tamburrino, Yiming Deng. A novel machine learning model for eddy current testing with uncertainty. NDT & E International. Volume 101, January 2019.

____________________

Науковий керівник: Хомяк Юрій Валентинович, кандидат технічних наук, доцент, Національний  технічний університет «Харківський політехнічний інститут», м. Харків



Creative Commons Attribution Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
допомога Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter

Інші наукові праці даної секції

Конференції

Конференції 2024

Конференції 2023

Конференції 2022

Конференції 2021



Міжнародна інтернет-конференція з економіки, інформаційних систем і технологій, психології та педагогіки

Наукова спільнота - інтернет конференції

:: LEX-LINE :: Юридична лінія

Інформаційне суспільство: технологічні, економічні та технічні аспекти становлення