瞬变电磁法检测埋地金属管道腐蚀的ANSYS仿真
最新ANSYS Maxwell瞬态分析案例
1.Maxwell 2D: 金属块涡流损耗（一）启动W o r k b e n c h并保存1.在windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 15.0→Workbench 15.0命令，启动ANSYS Workbench 15.0，进入主界面。
2.进入Workbench后，单击工具栏中的 按钮，将文件保存。
（二）建立电磁分析1.双击Workbench平台左侧的Toolbox→Analysis Systems→Maxwell 2D此时在ProjectSchematic中出现电磁分析流程图。
2.双击表A中的A2，进入Maxwell软件界面。
在Maxwell软件界面可以完成有限元分析的流程操作。
3.选择菜单栏中Maxwell 2D→Solution Type命令，弹出Solution Type对话框(1)Geometry Mode:Cylinder about Z(2)Magnetic:Transient(3)单击OK按钮4.依次单击Modeler→Units选项，弹出Set Model Units对话框，将单位设置成mm，并单击OK按钮。
（三）建立几何模型和设置材料1.选择菜单栏中Draw→Rectangle 命令，创建长方形在绝对坐标栏中输入：X=500，Y=0，Z=0，并按Enter键在相对坐标栏中输入：dX=20，dY=0，dZ=500，并按Enter键2.选中长方形，选择菜单栏中Edit→Duplicate along line命令在绝对坐标栏中输入：X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键在相对坐标栏中输入：dX=50，dY=0，dZ=0，并按Enter键弹出Duplicate along line对话框，在对话框中Total Number:3，然后单击OK按钮。
3.选中3个长方形右击，在快捷菜单中选择Assign Material命令，在材料库中选择Aluminum，然后单击OK按钮。
埋地管道腐蚀的瞬变电磁法检测探头优化设计
埋地管道腐蚀的瞬变电磁法检测探头优化设计张维景;胡博;于润桥;代占鑫;余业山【摘要】瞬变电磁法的检测探头对埋地金属管道腐蚀检测的效果有较大影响.为了提高检测精度,文中建立瞬变电磁法检测埋地管道的三维有限元模型,仿真分析模拟探头形状、探头施加铁氧体环和缠绕探头的导线直径等因素对检测精度的影响.结果表明:使用大直径导线缠绕成线圈并配合方形铁氧体构成方形的检测探头,能有效提高了分辨率和检测精度,是最优的瞬变电磁仪的探头方案.%The transient electromagnetic testing probe has great influence on the corrosion detection of buried metal pipeline . To improve the accuracy ,the 3D finite element model on transient electromagnetic method testing was built for buried pipelines in this paper .The influencing detection accuracy factors including different probe shapes ,applied ferrite on the probe and wire diam-eter in winding probe were analyzed in simulation .The results show that the square testing probe is made by wrapped large diame-ter wire and square ferrite ring .It effectively improves the resolution and accuracy and is optimal probe scheme of transient elec -tromagnetic instrument .【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2016(000)012【总页数】5页(P37-40,68)【关键词】瞬变电磁法;有限元;检测探头【作者】张维景;胡博;于润桥;代占鑫;余业山【作者单位】南昌航空大学,无损检测技术教育部重点实验室,江西南昌 330036;南昌航空大学,无损检测技术教育部重点实验室,江西南昌 330036;南昌航空大学,无损检测技术教育部重点实验室,江西南昌 330036;南昌航空大学,无损检测技术教育部重点实验室,江西南昌 330036;南昌航空大学,无损检测技术教育部重点实验室,江西南昌 330036【正文语种】中文【中图分类】TP212.13随着工业快速发展，石油天然气管线铺设里程持续增长，埋地金属管道腐蚀严重影响生产生活安全。
「实用」ANSYS电磁仿真工具推荐，做仿真的你可以试试
「实用」ANSYS电磁仿真工具推荐，做仿真的你可以试试在工程仿真领域，安世亚太在2016年除了持续发力结构仿真、流体仿真业务外，还将全面开展对ANSYS电磁软件的推广、技术支持及服务，以多年积累的仿真应用经验，为用户提供专业的解决方案、仿真咨询等服务，帮助用户解决复杂产品的设计难题。
ANSYS电磁产品解决方案对优化复杂电子设计的性能，了解电路细节并系统验证提供了技术保障。
信号完整性分析产品，能够设计现代高速电子器件中常用的高速串行通道、并行总线和完整供电系统。
射频和微波设计产品，可完成通信系统、移动设备、计算机、无线电和雷达中高频组件和天线的建模、仿真与验证工作。
ANSYS机电仿真软件能够精确地定义机电组件的非线性、瞬态运动特性及其对驱动电路和控制系统的影响。
最近发布的ANSYS17.0新品在电磁仿真领域也实现了重要的技术改进，全进程多核并行和拥有专利的时间分解算法实现瞬态电磁场仿真速度大幅提升。
ANSYS Maxwell低频电磁场仿真技术Maxwell包含二维和三维的瞬态磁场、交流电磁场、静磁场、静电场、直流传导场和瞬态电场求解器，能准确地计算力、转矩、电容、电感、电阻和阻抗等参数，并且能自动生成非线性等效电路和状态空间模型，用于进一步控制电路和系统仿真。
Maxwell 精确的场计算结合电路、系统和多物理域仿真产生杠杆效率Maxwell和ANSYS RMxprt组合，能创建最佳电机设计流程。
Maxwell与ANSYS仿真工具耦合，集成高性能计算，可快速实现鲁棒性设计。
ANSYS HFSS高频电磁场仿真分析技术ANSYS HFSS是行业标准的电磁仿真工具，特别针对射频、微波以及信号完整性设计，是分析任何基于电磁场、电流或电压工作物理结构的绝佳工具。
作为基于频域有限元技术的三维全波电磁场求解器，HFSS可提取散射参数，显示三维电磁场图，生成远场辐射方向图，提供ANSYS的全波SPICE模型，该模型可用在ANSYS Designer和其他信号完整性分析工具中。
管道内壁缺陷漏磁信号的ANSYS仿真与分析
管道内壁缺陷漏磁信号的ANSYS仿真与分析
汪友生;梁策
【期刊名称】《计算机测量与控制》
【年(卷),期】2005(13)3
【摘要】漏磁探伤法所检测到的缺陷除了可能是内表面或外表面、纵向或横向这些属性之外,它还有分等级的问题,即可能是一个导致管道报废的缺陷,也可能是一个不影响使用的"合格"缺陷,这要求检测系统有自动识别的功能.以管道内表面缺陷作为研究对象,利用有限元分析软件作为仿真分析工具,对不同内表面缺陷所产生的漏磁信号进行仿真分析,仿真结果表明,不同缺陷所产生的漏磁信号不同,缺陷的参数与其所产生的漏磁信号的参数之间有一定的对应关系,通过大量的模拟仿真数据和实测数据可找出这种对应关系,从而为缺陷的鉴别和管道使用寿命的评价提供依据.【总页数】3页(P273-275)
【作者】汪友生;梁策
【作者单位】北京工业大学,电子信息与控制工程学院,北京,100022;北京工业大学,电子信息与控制工程学院,北京,100022
【正文语种】中文
【中图分类】TP274
【相关文献】
1.管道漏磁检测缺陷信号的仿真分析与量化模型 [J], 丁战武;何仁洋;刘忠
2.钢管表面缺陷漏磁场与漏磁信号分析 [J], 蒋奇;王太勇;刘秋宏
3.检测管道内外壁缺陷漏磁信号所产生漏磁场的仿真与分析 [J], 林汉阳
4.天然气管道内壁缺陷形状的漏磁场分布特征及检测 [J], 杨杨;谢维成;张均富;郭晨鸿;王秀伟
5.管道环焊缝缺陷漏磁检测信号仿真分析 [J], 苏林;成文峰;刘保余;徐杰;宋威因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于ANSYS的腐蚀管道的有限元分析
基于ANSYS的腐蚀管道的有限元分析摘要:本文应用有限元软件ANSYS对腐蚀管道进行承压分析,并分别仿真了腐蚀缺陷处的弹性失效、塑性失效和爆破失效压力,分析了腐蚀深度对三种失效模式的影响。
关键词:有限元软件ANSYS 服饰管道分析管道运输具有耗能少、成本低、效益好等优点。
随着管道服役年限的增长,油气管道会发生腐蚀穿孔给企业造成巨大的损失。
本文以含腐蚀缺陷的管道为研究对象,借助有限元软件ANSYS对管道在内压下弹塑性变形进行模拟,分析了腐蚀程度对管道承载能力的影响,对于及时采取降压、补强等技术措施,确保管道安全运行具有指导意义。
1 有限元模型1.1 失效准则由屈服准则实验结果的验证实验表明,一般韧性金属材料与von Mises准则符合较好,也就是说多数金属符合von Mises准则。
因此在本文的研究与分析中,采用von Mises塑性失效准则。
计算公式为:1.2 假定条件根据管线的特点,为了方便计算,进行了如下假定。
(1)管线材料具有塑性应力-应变状态。
（2)只考虑内压对管壁的作用。
(3)材料在屈服以后的硬化模量是常数。
1.3 模型机构和边界条件本文采用常见的管道腐蚀类型沟槽状腐蚀。
同时由于腐蚀缺陷破坏了管道的整体结构,不能采用壳单元。
由于实际管道很长,可以认为没有受到轴力的作用。
建模时采用三维实体结构,并使用solid185单元。
1.4 管体材料及性能参数1.5 腐蚀管段有限元模型2 仿真结果及分析内压从1 MPa开始,取步长为1 MPa,仿真完成后在通用后处理器中找出腐蚀处失效压力P,然后再取步长为0.1 MPa,在(P-1,P)区间内再次进行仿真计算,分别找出不同深度腐蚀的弹性失效压力、塑性失效压力和爆破失效压力。
结果如表2所示。
从仿真结果看,当腐蚀长度和宽度不变时,随着腐蚀深度的增加,管线的弹性失效、塑性失效和爆破失效压力明显降低。
失效压力与深度的尺寸关系表明,弹性失效压力由于有应力集中的影响,下降的比较快,而塑性失效压力和爆破失效压力则比较稳定,结果如表(图3)所示。
基于ANSYS的金属软管的瞬态动力学分析
基于 ANSYS的金属软管的瞬态动力学分析
盛冬平 1 ,朱如鹏 1 ,王心丰 1 ,吴 虹 2 (1. 南京航空航天大学 机电学院 ,江苏 南京 210016; 2. 南京航天晨光股份有限公司 ,江苏 南京 211100)
摘 要 :运用非线性有限元法 ,采用三维壳单元 Shell93和空间梁单元 B eam189,利用耦合和约束理 论 ,在 ANSYS中建立金属软管的有限元模型 ,对金属软管进行瞬态动力学有限元分析 ,得到金属软 管在一个周期内的阻尼迴滞曲线以及动态响应 ,并将计算结果与试验结果进行比较 ,证明了有限元 建模及其计算结果的正确性 ,为金属软管的力学性能和动态设计分析以及将来的寿命分析的研究 提供了参考 。 关键词 :金属软管 ;有限元 ;动态 ;瞬态
移为 xc - l2 , 利用机构的运动学知识计算得出滑块
在一个周期内任意时刻的位移 ,并把该位移量分 12
个载荷步加载在软管模型的两个方向上 ,初始速度
和加速度可以由公式求得 。此处设置曲柄的长度为
9 mm (滑块的最大位移 ) ,利用参数化有限元分析程
序进行瞬态分析计算金属软管在横向位移和纵向位
图 4 错动阻尼迴滞曲线
图 5 Y正方向错动最大位移应力云图
图 6 Y负方向错动最大位移应力云图
表 2 错动试验数据和计算数据抽样比较
一个周期的位移
(mm )
-4 -9 -4 0 4 9 4 0
试验值支反力 ( kg) - 15 - 40. 5 - 20 7. 2 25 40 17 6. 8
有限元分析值 ( kg) - 16 - 43 - 19 7 24 42 16. 5 7
图 1 金属软管有限元模型
3 金属软管的瞬态动力有限元分析
基于ANSYS的城市金属输水管道内缺陷漏磁模拟
基于ANSYS的城市金属输水管道内缺陷漏磁模拟张周;沈立伟;高欣媛;肖勇;卢新瑞【摘要】以Q235A钢材的城市地下输水管道的相关参数为基础,用ANSYS软件进行二维平面建模,通过变化二维模型内壁上的缺陷长度、缺陷深度以及提离值,可得到描述缺陷漏磁场情况的磁通密度曲线.通过对比磁通密度曲线,得到管道内壁在不同情况下的漏磁场分布规律;提出用于油气管道检测的漏磁检测方法可以用于城市地下金属输水管道的探伤工作.【期刊名称】《钢管》【年(卷),期】2017(046)001【总页数】4页(P64-67)【关键词】管道;城市输水;缺陷;漏磁;ANSYS软件;磁通密度【作者】张周;沈立伟;高欣媛;肖勇;卢新瑞【作者单位】长江大学,湖北武汉430100;长江大学,湖北武汉430100;长江大学,湖北武汉430100;长江大学,湖北武汉430100;长江大学,湖北武汉430100【正文语种】中文【中图分类】TG115.284漏磁检测法是当前国内外对在役油气管道缺陷检测最有效的方法之一，缺陷识别技术是通过对检测到的缺陷漏磁数据的分析，将缺陷的几何参数即缺陷的长度、深度等重要特征信息，以具体数据的方式体现出来［1］。
用传统的物理试验方法，研究各种形状缺陷的漏磁场信号特征具有很大的局限性，很难获得大量的实测数据以用于缺陷的定量检测，所以漏磁场分析主要采用数值方法，其中应用最广泛的就是有限元法［2-4］。
利用ANSYS软件进行有限元数值仿真分析，对漏磁检测原理进行验证，可以使分析结果更准确、更接近实际情况［5］。
本研究基于ANSYS电磁场模拟软件和油气田管道检测中常用的漏磁检测方法［6-8］，对Q235A钢材的城市地下输水管道进行建模，得到不同影响因素下磁通密度在管道径向和轴向上的分布曲线，并以此验证漏磁检测在城市金属管道中的可行性。
1.1 漏磁检测基本原理漏磁检测法是通过测量被磁化的铁磁材料工件表面泄漏的磁场强度，并以此来判定工件缺陷的大小，它是建立在铁磁性材料的高磁导率这一特性上，故漏磁法检测适用于铁磁材料。
瞬变电磁(TEM)检测方法
J 、 J 、 J 分别为管外介质、防腐层和管内介质的磁导率、电导率与介电常数； G、 G 为管体的磁导率与电导率。
2．数学模型 管道外介质的电导率和磁导率远远小于金属管道的电导率和磁导率， 利用瞬 变电磁响应的时间可分性， 实际检测中可以在恰当的时窗范围内只考虑金属管道 与管内介质的响应。此外，将金属管道及其管内介质作为一个外径相同的等效柱 体来考虑，在管外观测时二者所产生的瞬变电磁响应相同。等效柱体与金属管道 及其管内介质之间的参数关系如下：
6
位置的分布情况，确定检测间距，一般情况下应当采用基本检测点距基础上适当 加密的措施，必要时可进行全覆盖（点距不大于被检管道埋深的 2 倍）检测。 B. 对于根据管道日常管理中汇集的管道穿孔及泄漏、介质腐蚀性等数据判 断可能发生腐蚀较严重的管段，可按 25m～50m 基本点距基础上适当加密的方式 布设测点。防腐（保温）层破损、缺陷点及其两侧、阴极保护失效部位、杂散干 扰显著地段及怀疑发生腐蚀的管段应布置加密检测点。弯头或接头两侧、土壤介 质明显变化处、 环境因素明显分界处、 第三方破坏频发处可适当布置加密检测点。 C. 也可以根据管道运行方要求进行抽检。 抽检时需考虑检测位置的代表性， 一般应布置在根据管壁腐蚀影响因素、 维修历史/记录和其他任何管壁腐蚀/破裂 历史等资料所分析的腐蚀可能性较大的管段位置上。 检测点位置测量：瞬变电磁（TEM）检测设计中还应包含定位测量的内容， 具体方法可根据管道运行方对定位测量精度的要求按相关标准确定。 2．现场检测作业 (1) 操作数据采集器 无论使用 GBH-1 或者使用其他脉冲瞬变电磁仪采集数据时， 要按照相应说明 书中规定的步骤操作仪器和附属设备。 (2) 实地布设检测点 根据实地情况布设测点，必要时可适当调整，要避免布置在靠近强干扰源、 强磁场、有金属干扰物的地方。观测前，应首先校对测点号是否正确，随即作好 现场记录，对干扰、周围地物以及必要的点位移动情况要详细记录。 (3) 安放发射-接收回线 在已确定的观测点上安放发射-接收回线使其平面接近水平，回线中心偏离
基于ANSYS的管道交变电磁场仿真分析
摘要介绍了使用ANSYS软件对油田注水管道内的感应磁场进行仿真分析的方法。
利用ANSYS软件的特点，通过APLD语言，建立了大量的管道及线圈有限元模型，并对各种实际工况进行分析和求解，提高了效率及准确度。
通过对实际管道进行仿真，建立了管道周围的交变电磁场分布模型，同时也论证了采用ANSYS软件在实际工程中进行仿真分析的优越性。
关键词电磁场有限元仿真分析管道1 前言在油田生产中，注水管道一旦产生结垢沉积，其危害是相当大的。
电磁防垢技术具有不需添加化学药剂，不需拆除管道，磁场强度可操作调节等优点。
将电磁防垢技术应用于油田注水管道前景广阔。
对于恒定磁场，磁场强度的大小直接影响到防垢效果，而对于交变磁场的感应磁场强度目前无法测量。
本文主要利用ANSYS软件对交变电磁场进行分析，仿真管道内的磁场强度及其分布情况，从而有利于设计高效、实用的电磁防垢系统。
ANSYS软件在实际工程中的应用非常广泛，它强大的分析功能及处理、求解功能给人们的工作学习带来极大的方便，提高产品加工质量，缩短了设计周期。
本文主要是针对油田注水管道及其外部缠绕的线圈进行建模，分析线圈在管道内产生的感应电磁场。
由于各种管道的工况条件不同，所缠绕线圈中电流的变化不同，如果使用物理方法进行模拟仿真，不但操作复杂而且仿真精度差。
因此开发出一个基于ANSYS 环境的管道系统模型，在此基础上加载线圈电流，进行求解分析，便可完成全部计算及仿真。
该仿真使用APLD命令流完成从建模到求解的全部过程。
2 管道模型的建立建立三维有限元模型分析磁场。
由于ANSYS可以针对三维静态电磁场分析，以宏模式预创建过程完备的线圈，无须考虑时间轴，因此可以选择三维静态电磁场分析某一时间点处管道内的磁场分布特性。
自顶向下进行实体建模，定义柱体作为基元，利用基元直接构造几何模型。
创建模型时注意管道外的线圈应为无缝隙密布排列，否则将会存在严重的漏磁现象，影响实验结果。
其命令流如下所示：/prep7CYLIND,0.5,0.4,-1,1,0,360,CYLIND,0.4,0,-1,1,0,360, ！建立管道圆柱模型FLST,2,2,6,ORDE,2FITEM,2,1FITEM,2,-2VGLUE,P51XRACE,0.51,0.51,0.5,150,0.02,0.6, , , '111' ！建立线圈模型GPLOT3 网格划分在单元类型分配时选择管道材料的单元型为SOLID98—Scalar专用的三维单元类型。
实验二 Ansys 仿真实验
实验二基于ANSYS平台的电磁场数值仿真一、实验目的1．在仿真过程中学会使用ANSYS软件。
2．学会边值问题的建模方法。
3．学会用仿真软件检验对电磁场分布的猜测。
二、实验类型本实验为验证型教学实验。
三、实验仪器配备有ANSYS软件平台的台式计算机。
四、实验原理本实验是在ANSYS平台上开发的。
ANSYS是国际上著名的有限元软件包，可对结构力学、流体力学、传热学和电磁学等领域的问题进行求解。
其特点是图形界面友好，易学，前后处理功能强大。
在ANSYS平台上开发电磁场数值仿真实验，只需将问题的求解过程描述清楚，按照给定步骤上机操作，即可得到预期结果。
五、实验内容图1 仿真计算模型（图中a、D可自定）仿真实验包括静电场实验和恒定磁场实验，可任选一个。
对于静电场实验，图1中两导体电位分别为100V和-100V（可自定）；对于恒定磁场实验，图1中两导体电流密度分别为10000A/m2和-10000A/m2。
根据几何结构和源分布的对称性，仿真实验可选用1/4或1/2平面进行建模。
实验分为两步：第一步，按照给定步骤和给定参数上机操作；第二步，尝试改变某些参数，观察仿真结果的变化。
六、实验步骤1.开始→程序→ansys5.6→license status→server（等待）→quit（不能按其他选择）2.开始→程序→ansys5.6→interactive（出现界面）→run（出现界面）→3.ANSYS Main Menu（左侧主菜单）→preferences→electric（点击白框打勾）→ok（预设问题归属）→4.ANSYS Main Menu→preprocessor→material props→-constant-isotropic→1→ok→perx 1→ok（给定材料相对介电常数）→5.ANSYS Main Menu→preprocessor→element type →add/edit/delete→add→electrostatic →2D quard 121→ok（设定内部单元类型）→6.(ANSYS Main Menu→preprocessor→element type →)add/edit/delete→add→infiniteboundary→2D infquard 110→ok→option→AZ改为volt, 4noded quard改为8noded→（设定外部无限单元类型）close→7.(ANSYS Main Menu→preprocessor→modeling→create→-Area- circle→partialannulus→wp x 1, wp y 0, rd-1 0, theta-1 0, rd-2 0.2, theta-2 180, apply→ wp x -1, wp y 0, rd-1 0, theta-1 0, rd-2 0.2, theta-2 180, apply→wp x 0, wp y 0, rd-1 0, theta-1 0, rd-2 5, theta-2 180, apply→wp x 0, wp y 0, rd-1 0, theta-1 0, rd-2 10, theta-2 180,ok（创建几何模型）→8.(ANSYS Main Menu→preprocessor→modeling→operate→-booleans- overlap→area→pick all（模型各部分之间集合运算）→9.(ANSYS Main Menu→preprocessor→modeling→delete→area and below→光标选中两个小圆，ok（删除导体部分）→10.(ANSYS Main Menu→preprocessor→-attributes- define→pick areas→光标选中有两个小圆缺口的内半圆，apply→apply→光标选中外半圆，ok→1 plane121改为 2 infin110→ok（定义区域属性）→11.(ANSYS Main Menu→preprocessor)→mesh tool→lines set→光标选中外层两条弧线，apply→ndiv 50 →apply→光标选中外层扇形左右两条底边，apply →ndiv 1 →apply→光标选两小圆弧，apply → ndiv 20 →apply→光标选中两小圆弧之间的两条小线段，apply→ndiv 20→apply→光标选中两小圆弧与大扇形之间两条长线段，ok→ndiv 20→ok→12.mesh tool菜单中选中quad 和 mapped，点击mesh →光标选中外部大扇形，ok（外部无限单元划网格）→13.mesh tool菜单中选中tri 和 free，点击mesh →光标选中有两个小圆缺口的内半圆，ok（内部有限单元划网格）→14.(ANSYS Main Menu)→solution→-loads- apply→-elecric- boundary→-voltage- online→光标选中右小半圆，apply, 100，apply→光标选中左小半圆，ok, -100 ，ok（导体表面加电位）→15.(ANSYS Main Menu)→solution→-loads- apply→-elecric- flag→-infinite surf- online→光标选中最外边的半圆，ok（无限边界加标志）→16.(ANSYS Main Menu)→solution→-solve- current ls→ok（求解，等待）→close（关闭黄框）→关闭status command文件（白框）17.(ANSYS Main Menu)→general postproc→plot results→-contour plot- nodal solu→dof solution elec poten volt ok（显示电位9色云图）→18.emag 3d utility menu→plot ctrls→device options→shading win32 点击改为contours win32c ， vocter mode off 点击改为on, ok→19.emag 3d utility menu→plot ctrls→style→contours→uniform contours→ncont100 ，ok（显示等电位线分布）→20.(ANSYS Main Menu)→general postproc→plot results→-vector plot-predefined→flux and gradient→选择D或EF（箭头显示电位移矢量或电场强度）→21.emag 3d utility menu→plot ctrls→pan, zoom, rotate→（可以移动、放大、缩小图形）22.ansys toolbar→选择quit-no save！ok→(退出ANSYS)七、实验注意事项为了避免仿真过程中重复建模，应对数值仿真的中间过程适当保存备份。
基于ANSYS的管道磁致伸缩导波检测的仿真分析
运 行后 ， 出现锈蚀 、 会 腐蚀 、 裂纹 等缺陷 ， 中以裂纹缺 陷最 为普 遍。常见的管道裂纹主要有 应力腐蚀裂 纹、 其 氢致裂 纹和疲
第 ６卷 第 ４ 期 ２１ ０ １年 １ ２月
江 西 蓝 天 学 院 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｊ ＡＮＧＸＩＢＬＵＥ ＫＹ Ｉ Ｓ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ＴＹ Ｉ
Ｖ０ ．１ Ｎｏ ４ ６ ．
Ｄｃ ｅ ｂ ｒ ２ １ ｅｍ ｅ． ０ １
基 于 ＡＮＳ ＹＳ的 管道 磁 致伸 缩导 波检 测 的仿真 分 析
劳 裂 纹 等 。在 目前 ， 输 介 质温 度 、 力 不 断 增 大 的情 况 下 ， 内压 力 的作 用 很 容 易 使 其 发 生 快 速 扩 展 ， 成 管 壁 开 裂 ， 传 压 管 造 引 发 恶性 事 故 。为 了 实 现 对 工 业 长 输 管 道 的快 速普 查 并 对 表 面 缺 陷 进 行 定 量 评 价 ， 们 研 究 了许 多 方 法 。磁 致 伸 缩 式 导 波 人 检 测 法 就 是 其 中 的一 种 ， 直 接 利 用 管 道 材 料 本 身 所 具 有 的 磁 致 伸 缩 特 性 对 长 输 管 道 进 行 缺 陷 的识 别 和 评 价 ， 有 长 距 它 具 离 、 速 、 靠 、 济 且 无 须 剥离 外包 层 等 优 点 ， 长 输 管 道 检 测 方 面 表 现 出 独 特 的优 势 ［ 。为 此 ， 文 运 用 有 限 元 软 件 快 可 经 在 １ ］ 本
场 的永 久 磁 铁 或 线 圈 、 收线 圈 和部 分 钢 管 三 部 分 组 成 ， 能 是将 磁 场 信 号 转 换 为 电 信 号 ， 与 激 励 传 感 器 功 能 相 反 。 根 接 它 这 据磁致伸缩逆效应 ， 由磁 致伸 缩 应 变在 钢 管 中激 发 的 弹性 导 波 ， 着钢 管两 端 传 播 时 ， 引 起 钢 管 材 料 内部 的 磁 特 性 发 生 沿 会 改 变 ， 得 特征 信 号 在 通 过 检 测 线 圈时 ， ｌ 检 测 线 圈 中 的 磁 通 量 发 生 变 化 ， 而 在 其 两 端 形 成 感 应 电 压 信 号 即 回 波 信 使 弓起 从 号 。该 信 号 在 传 输 过 程 中若 遇 到 介 质 不 连续 时将 发 生 反 射 、 射 和 模 式 转 换 现 象 。因 此 ， 折 回波 信 号 将 包 含 丰 富 的介 质 连 续 信 息 ， 过 分 析 回波 信 号 特 征 就 可 以判 断 管 道 中是 否 存 在 腐 蚀 、 纹 、 损 等 缺 陷 。 由 Ｐ 通 裂 破 Ｃ机 控 制 信 号 的 激 励 和 接 收 ， 由 函数 发 生 器 产 生 的 激 励 信 号 ， 功 率 放 大 器 放 大 后 加 载 在 激 励 线 圈 上 ， 经 由磁 致 伸 缩 效 应 激 发 出 导 波 ， 波 在 检 测 线 圈 处 因 导
关于瞬变电磁法地质勘探的仿真研究
关于瞬变电磁法地质勘探的仿真研究作者：孟梦宗俊秀来源：《科学家》2016年第13期摘要针对优化地质勘探准确性问题，采用瞬变电磁法进行地质勘探，由于地质构造复杂，存在各种矿质材料。
为优化探测，采用有限元分析软件ansys仿真半空间瞬变电磁场的传播特性，对比分析含高阻异常体、低阻异常体时线圈的响应数值，本文采用了瞬变电磁法，借助有限元分析软件ansys展开了仿真研究，其结果显示，瞬变电磁法具有一定的灵敏性，可准确勘探低阻异常体的尺寸、阻值及埋深等，但难以有效区分低矿质材料。
关键词瞬变电磁法；地质勘探；仿真研究中图分类号 P631 文献标识码 A 文章编号 2095—6363（2016）13—0035—02近几年，科学技术快速发展，为地质勘探提供了可靠的技术保障。
电法勘探因种类丰富、适应性强，使其应用日渐广泛，特别是瞬变电磁法，其优势显著，如：较强的穿透高阻能力、较小的人工源随机干预影响，以及简便性、高效性等。
1瞬变电磁法的概况瞬变电磁法又称时间域电磁法，其主要是使用回线或线源等向地下矿体发射脉冲式电磁场，此后分析获取的数据及信息，以此辨别地下介质异常情况。
该方法有效处理了地质勘探有关问题，其优势显著，实际勘探过程中瞬变电磁场可穿透高阻力介质，并防止了来自于天然场的干扰，在实践中操作简便、施工便捷、效率良好，因此，其广泛应用于油气田、金属矿勘查、海洋地质等，均获得了显著成效。
瞬变电磁法的特点如下：1）灵敏度、信噪比较高，增加了勘探深度；2）根据地质介质的电学性质，分析了异常场；3）使用瞬变电磁仪，实现了多种测量，丰富了地质信息，减少了工作量；4）布线简单，效率较高；5）穿透能力较强，扩大了勘探深度。
在先进技术支持下，瞬变电磁法的高分辨率、宽场源频带等优势更加显著，进一步扩展了其应用范围，如交通隧道、煤矿巷道、各类工程等。
2瞬变电磁法地质勘探的仿真研究2.1仿真软件ansys在分析电磁领域各问题过程中可使用仿真软件ansys，其具有多样的线性及非线性材料表达式，具体有各向同性或异性磁导率、介电常数等，此外，其后处理功能为用户显示了多种参数，如磁力线、磁通密度等，便于其计算。
基于ANSYS的瞬变电磁法数值模拟
基于ANSYS的瞬变电磁法数值模拟谭代明 漆泰岳(西南交通大学土木工程学院 四川成都 610031)摘 要 在隧道中进行瞬变电磁法探测时,二次感应场还受到掌子面后方围岩的影响,使得隧道全空间瞬变电磁场正、反演比大地半空间更困难。
论文利用有限元分析软件ANSYS对在隧道中进行瞬变电磁超前地质预报时瞬变电磁场进行了数值模拟计算,并将计算结果与物理模拟结果进行比较,表明了利用该法在隧道中进行瞬变电磁超前地质预报正演计算的可行性。
关键词 瞬变电磁法 有限元方法 隧道全空间 数值模拟1 引言国外对瞬变电磁研究开展较早,并已成功地进行了瞬变电磁法的一维均匀层状大地上的瞬变电磁正、反演,上世纪70～80年代又在二、三维正演方面做了大量工作[1]。
我国在上世纪90年代初期开始将瞬变电磁法应用于工程勘察,而将瞬变电磁法应用于地下水勘查领域,目前还处于起步阶段,应用于隧道超前地质预报也只是近几年的事。
目前在瞬变电磁法反演方法中,人们使用较多的是电磁场反演拟合的方法。
但往往存在以下不足:首先这些反演方法理论复杂,不易掌握;其次它要求工作人员有丰富的工作经验,缺乏延续性,很难推广;第三数据处理量大,计算复杂[2]。
对于非均匀大地上二维和三维瞬变电磁法的正、反演,目前国内外都在从事这方面的研究和探索。
在隧道中进行瞬变电磁探测时又与大地半空间不同,二次感应场还受到掌子面后方岩体的影响[3]。
这使得隧道全空间瞬变电磁法正、反演更加困难。
本文结合修建珠海LPG二期扩建地下储气工程时所进行的瞬变电磁法超前探水实例,利用有限元软件ANSYS 模拟隧道中的瞬变电磁场,并将数值模拟结果与现场实测结果进行对比,二者基本吻合。
说明利用ANSYS 正演计算隧道全空间瞬变电磁场是可行的。
2 探测原理瞬变电磁法是近年来国内外发展得较快、地质效果较好的一种电法勘探分支方法,在国际上被称作是电法的二次革命。
它的测量装置由发射回线和接收回线两部分组成,工作过程分为发射、电磁感应和接收三部分。
电磁超声无损检测技术的ANSYS仿真研究
摘 要 ：利用有限元分析软件 Ａ Ｓ Ｓ 电磁超声无损 检测技术 进行 了研究 ， ＮＹ 对 通过仿 真 ， 了电磁超声 检测过程 中 比较 缺陷对被测导体 表面磁流密度 、 磁感应 强度 和涡流等 的影 响 ， 并介绍 了 Ａ Ｓ Ｓ软件进行 瞬态 电磁 场仿 真的过程 ， ＮＹ 为
电磁超声的研究提供 了帮助 。 关键词 ｉ电磁超声 ； 限元 ；无损检测 ； 有 管道
ｄ ｎ ｉｙ ｍａ ｎ ｔ ｎ ｕ ｔ ｎ ｉ ｔ ｎ ｉ ｎ ｄ ｙ ｃ ｒ ｅ ｔ ｄ ｒｎ ｈ ｌｃ ｒ ｍａ ｎ ｔｓ ｕ ｔａ ｏ ｎ ｅ ｔｎ ． ｅ ｓｅ ｓ ｏ ｅ ｓｔ ， ｇ ｅ ｉ ｉ ｄ ｃ ｉ ｎ ｅ ｓｔ ａ ｄ ｅ ｄ ｕ ｒ ｎ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ ｅｅ ｔｏ ｇ ｅ ｉｍ ｌｒ ｓ ｕ ｄ ｔ ｓ ｉ ｇ Ｔｈ ｔ ｐ ｆ ｃ ｏ ｙ ｕ ｉ ｇ ＡＮＳ Ｏ ｓｍｕ ａ ｅ ｔａ ｓｅ ｔ ｓ ａ ｅ ｏ ｌｃ ｒ ｍａ ｎ ｔｃ ｆｅｄ ａ ｅ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ， ｓｎ ＹＳ ｔ ｉ ｌｔ ｒ ｎ ｉｎ ｔ ｔ ｆ ｅ ｅ ｔ ｏ ｇ ｅ ｉ ｉｌ ｒ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｗｈ ｃ ｏ ｌ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔｏ ｇ ｅ ｉ ｉｈ ｃ ｕ ｄ ｈ ｌ ｌｃ ｒ ｍａ ｎ ｔ ｃ ｕ ｔａ ｏ ｉ ｅ ｔ ｇ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｅ ｅ ｒ ｈ ｄ ｒ ｃ ｌ ． ｌｒ ｓ ｎ ｃ ｔ ｓ ｉ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｒ ｓ ｃ ｉｅ ｔｙ ｎ ａ Ｋｅ ｗｏ ｄ ： Ｅ ＡＴ ；ｆｎ ｔ ｌｍｅ ｔｍ ｅｈ ｄ；ｎ ｎ ｄ ｓ ｒ ｃ ｉ ｅｔ ｓｉ ｇ；ｐ ｐ ｌ ｅ ｙ ｒｓ Ｍ ｉ ｉｅ ｅｅ ｎ ｔ ｏ ｏ － ｅ ｔ ｕ ｔ ｅ ｔｎ ｖ ｉｅｉ ｎ
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管道磁检测缺陷磁场的ANSYS仿真研究
管道磁检测缺陷磁场的ANSYS仿真研究作者：曲杰姜琳高春利来源：《中国科技纵横》2017年第10期摘要：针对海底管道检测中的缺陷磁场的特点，本文基于数值求解的方法，利用ANSYS 软件对缺陷磁场进行有限元分析。
并通过ANSYS软件采用控制单一变量法对漏磁场的影响因素进行了分析，得到了缺陷尺寸对磁场的影响情况。
关键词：ANSYS仿真；缺陷磁场；缺陷尺寸中图分类号：TG441.7 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）10-0060-01Abstract：In view of the characters of defective magnetic field， based on the numerical solution， the finite element analysis of the defective magnetic field is carried out by ANSYS software. Through the ANSYS software， the influencing factors of the leakage magnetic field are analyzed by using the control variables method， and the influence of the defect size on the magnetic field is obtained.Key words：ANSYS simulation， Defective field， defect size1 引言管道运输目前已经成为最主要的油气运输方式，磁检测法被认为是的最有效的方法之一，国内外很多科学家对磁检测法进行了研究[1-4]，最常用的励磁方式是永磁磁铁励磁。
缺陷磁场需采用模拟方法进行分析。
数值法[5]是基于求解麦克斯维方程的一种分析方法，有很多不同的分支，最具代表性的是有限元法。
管道腐蚀脉冲涡流检测的三维仿真与试验
管道腐蚀脉冲涡流检测的三维仿真与试验党娜;王维斌;张涛;赵弘;朱子东【摘要】脉冲涡流检测技术具有非接触、对大面积腐蚀检测灵敏度高等特点,适合通过非开挖外检测方式对埋地管道腐蚀状况作出评价。
利用 ANSYS MAXWELL 有限元分析软件建立脉冲涡流检测仿真模型,分析不同壁厚管道的信号变化规律,结合仿真结果制作了试验装置,并通过该装置对管径为108 mm,壁厚分别为6,10 mm 的管道进行检测。
结果表明：不同壁厚的脉冲涡流信号衰减曲线与仿真曲线基本重合。
仿真结果为实际非开挖管道腐蚀检测器的设计、远场涡流探头的优化和腐蚀量化评估提供了有效参考。
%Pulsed eddy current testing technology is of non-contact and high sensitivity to large-area corrosion, and is applicable for the buried pipeline corrosion condition evaluation without the need of the excavation of the pipeline.The finite element analysis software ANSYS MAXWELL was used to establish the simulation model for pulsed eddy current testing technology,and the signal variations of different pipe wall thickness were analyzed.An experimental device was designed based on the simulation results and corresponding testing was carried on the pipeline of diameter of 108 mm and wall thickness of 6 mm and 10 mm,respectively.Experimental results show that the decay curves of pulsed eddy current signals of different thickness basically coincide with the simulation curve,which might provide a valid reference for the corrosion detector design for trenchless pipeline,for the optimization of eddy current probes,and for the quantitative assessment of pipeline corrosion.【期刊名称】《无损检测》【年(卷),期】2017(039)002【总页数】5页(P57-60,74)【关键词】脉冲涡流法;仿真;衰减;量化【作者】党娜;王维斌;张涛;赵弘;朱子东【作者单位】中国石油管道公司沈阳龙昌管道检测中心，沈阳 110000;中国石油管道公司沈阳龙昌管道检测中心，沈阳 110000;中国石油管道公司沈阳龙昌管道检测中心，沈阳 110000; 中国石油大学北京机械与储运工程学院，北京 102249;中国石油大学北京机械与储运工程学院，北京 102249;中国石油管道公司沈阳龙昌管道检测中心，沈阳 110000【正文语种】中文【中图分类】TG115.28脉冲涡流法又称时域电磁法[1]。
瞬变电磁法检测埋地金属管道腐蚀的ANSYS仿真
学位论文题目瞬变电磁法检测埋地金属管道腐蚀的ANSYS仿真作者姓名吴莉 佳盲审编号1 中图分类号：TG115.28+4 盲审编号：124 硕 士 学 位 论 文 题 目 瞬变电磁法检测埋地金属管道 腐蚀的ANSYS仿真作者姓名 吴莉佳 指导教师 于润桥、胡博 学科、专业 测试计量技术与仪器学校代码：10406 分类号：TG115.28+4学号：100080402005南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）瞬变电磁法检测埋地金属管道腐蚀的ANSYS仿真硕士研究生 ：吴莉佳导 师 ：于润桥教授、胡博讲师申请学位级别：硕士学科、专业 ：测试计量技术及仪器所 在 单 位 ：测试与光电工程学院答 辩 日 期 ：2013年6月授予学位单位：南昌航空大学Simulation of Transient Electromagnetic Method Testing Corrosion of Buried MetalPipeline by ANSYSA DissertationSubmitted for the Degree of MasterOn Measuring and Testing Technologies and instrumentsby Wu LijiaUnder the Supervision ofProf. Yu RunqiaoLecturer Hu BoCollege of Testing and Opto-Electronic EngineeringNanchang Hangkong University, Nanchang, ChinaJune, 2013摘要瞬变电磁法是检测埋地金属管道腐蚀的方法之一，该方法具有简单易行、信息丰富、高分辨率等的优点，并可实现在役、非开挖检测，但目前资料解释的发展却相对滞后，是埋地金属管道瞬变电磁法检测中亟待解决的问题。
本文通过数值模拟的方法对不同壁厚的埋地金属管道的瞬变电磁响应进行了研究，为反演解释提供理论依据。
瞬变电磁法检测埋地金属管道腐蚀模型的ANSYS仿真
瞬变电磁法检测埋地金属管道腐蚀模型的ANSYS仿真吴莉佳;胡博;于润桥;郝延松【摘要】为探讨埋地金属管道腐蚀后瞬变电磁场响应,采用二维有限元数值模拟方法研究了不同壁厚埋地金属管道对瞬变电磁场的影响规律；利用ANSYS有限元仿真软件对模型进行了分析计算,考察瞬变电磁场对不同壁厚埋地金属管道的分辨能力.结果表明:埋地金属管道管壁越厚,磁场越强,且随时间增加管壁上磁场强度逐渐减弱；管道壁厚不同时,磁场强度曲线尾支明显分离；瞬变电磁法能有效检测埋地金属管道腐蚀程度并对其进行失效评价.【期刊名称】《失效分析与预防》【年(卷),期】2013(008)002【总页数】5页(P69-73)【关键词】瞬变电磁法;埋地金属管道;ANSYS;腐蚀;尾支【作者】吴莉佳;胡博;于润桥;郝延松【作者单位】无损检测技术教育部重点实验室(南昌航空大学),南昌330063;无损检测技术教育部重点实验室(南昌航空大学),南昌330063;无损检测技术教育部重点实验室(南昌航空大学),南昌330063;无损检测技术教育部重点实验室(南昌航空大学),南昌330063【正文语种】中文【中图分类】TG115.280 引言埋地金属管道在工业生产和工业运输中广泛使用。
由于其具有腐蚀泄漏甚至爆炸的潜在危险性，对其腐蚀性检测确保安全运行意义重大。
埋地金属管道的腐蚀性检测可分为管道内腐蚀检测和管道外腐蚀检测。
管道内腐蚀检测技术主要包括智能清管器超声波法［1］和智能清管器漏磁法［2］。
清管器超声波法检测准确度高，但不适合在输气管线和含蜡高的输油管线上进行检测;清管器漏磁法检测精度不如清管器超声波法高，且对管道上的轴向裂缝检测有一定难度。
内检测方法均无法在非开挖不停输的条件下进行检测，且易出现内置爬行器卡壳堵塞现象。
管道外腐蚀检测主要是通过对阴极保护系统进行检测［3-6］，而即使在良好的阴极保护下，管道有时也会发生腐蚀或泄漏。
所以，仅通过对防腐层的检测判断管道的腐蚀状况并不是最理想的方法。
管道漏磁法检测的ANSYS仿真研究
管道漏磁法检测的ANSYS仿真研究摘要:采用有限元分析法对管道漏磁法检测的漏磁场理论进行了研究,通过有限元分析可以对各种情况下管道壁缺陷的漏磁情况进行仿真,弥补了磁偶极子模型解析法的局限性。
还介绍了有限元分析软件ANSYS分析管道漏磁场的过程,并通过ANSYS 分析研究了提离值对漏磁信号的影响,并进行了漏磁检测器磁化装置的优化设计。
石油和天然气是目前的主要能源,其远距离输送主要是通过管道实现的。
然而,全世界50%以上的在役管道已经使用了数十年之久,由于腐蚀、机械损伤等原因造成的管道泄漏事故频频发生,严重威胁着油气输送的安全性。
因而,定期对管道进行检查,作出安全性评价是非常必要的。
按照检测原理可将管道检测装置分为超声波型、涡流型、漏磁型和电磁声型等多种。
由于漏磁型检测装置对检测环境的要求很低,可以兼用于输油管道和输气管道,是目前应用最广泛的管道检测设备。
漏磁检测的原理是通过励磁装置给管壁施加稳定的磁场,管壁缺陷处磁阻增加,造成缺陷附近空间中的漏磁场发生畸变,通过检测管壁附近漏磁场的变化情况,即可判别是否存在缺陷并估算出缺陷的尺寸、深度等几何参量。
图1为管道内漏磁检测器的核心部件的示意图。
为了能够准确诊断出管壁的腐蚀情况,要将实际测得的漏磁信号与理论值进行比对,这就需要对漏磁场进行理论研究。
漏磁场的研究手段可分为磁偶极子模型的解析法和求解麦克斯韦方程的数值法,磁偶极子模型在解释形状简单的缺陷时是成功的,但对于形状复杂的腐蚀缺陷还存在着一定的局限性,所以需要采用有限元法进行漏磁场的估算。
1 电磁场理论电流密度J在磁导率为μ的介质中形成的稳定磁场H和磁感应强度B之间的关系由麦克斯韦方程组及相应的边界条件确定,即这样就可以利用有限元法对满足式(6)及相应边界条件式(4)的漏磁检测系统中各区域的磁势进行数值计算。
有限元法是以变分原理为基础,把一个数理方程的求解问题变成一个泛函求极值的边分问题。
在具体求解过程中,又利用了差分法的离散处理的网格思想,把整个求解空间剖分成有限个小单元,把要求解的函数A在每个小单元上表示成以节点上的函数值Ai为系数的单元基函数的展开式,这样把连续介质中求解连续函数A的问题离散成求解有限个节点上的函数Ai的问题。
埋地钢质管道防腐蚀层检测中地表电位的ANSYS模拟
埋地钢质管道防腐蚀层检测中地表电位的ANSYS模拟何萌;陶文亮;李龙江;秦硕【摘要】利用ANSYS有限元分析软件,建立了土壤、空气、带防腐蚀涂层钢质管道的模拟模型,研究了土壤介质、管道埋深、邻近交叉载流管线、杂散电流等因素对埋地管道防腐蚀层检测中地表电位的影响.结果表明:不同土壤介质交界处和不同土壤埋深处,地表电位出现畸变,邻近载流管线和杂散电流的存在使地表电位信号出现类似漏点电位信号分布的趋势;杂散电流源距管道越近,对地表电位影响越大,反之越小;载流管线与检测管道交叉角度越小,对地表电位的影响越小.%Finite element analysis software ANSYS was used to build models of soil,air,pipeline with anticorrosive coating.The effects of soil medium,buried depth of pipeline in soil,adjacent carrying-current pipeline,stray current and other factors on the surface potential in detection of anticorrosive coating of buried pipeline were studied.The results show that the surface potential changed abnormally in the junction of different soil media or in the place where buried depth changed.Surface potentials showed a distribution trend similar to that of leak potential signals when carrying-current pipeline and stray current existed nearby.The nearer the stray current source was,the greater the influence on surface potential was.On the contrary,the influence was smaller.The smaller the angle of carryingcurrent pipeline crossing with test pipeline was,the smaller the influence on surface potential was.【期刊名称】《腐蚀与防护》【年(卷),期】2017(038)006【总页数】6页(P461-465,486)【关键词】埋地管道;防腐蚀层;定位;ANSYS【作者】何萌;陶文亮;李龙江;秦硕【作者单位】贵州大学化学与化工学院,贵阳550025;贵州民族大学贵阳550025;贵州大学矿业学院,贵阳550025;贵州大学化学与化工学院,贵阳550025【正文语种】中文【中图分类】TG174埋地钢质管道的防护系统是由阴极保护和管道外防腐蚀层共同组成的，防腐蚀层的完整性有利于阴极保护的充分发挥，防腐蚀层一旦破损，会使保护电流流失，保护距离缩短，保护效果降低，甚至失效[1]，因此管道外防腐蚀层的非开挖检测显得非常重要。
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学位论文题目瞬变电磁法检测埋地金属管道腐蚀的ANSYS仿真作者姓名吴莉 佳盲审编号1 中图分类号：TG115.28+4 盲审编号：124 硕 士 学 位 论 文 题 目 瞬变电磁法检测埋地金属管道 腐蚀的ANSYS仿真作者姓名 吴莉佳 指导教师 于润桥、胡博 学科、专业 测试计量技术与仪器学校代码：10406 分类号：TG115.28+4学号：100080402005南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）瞬变电磁法检测埋地金属管道腐蚀的ANSYS仿真硕士研究生 ：吴莉佳导 师 ：于润桥教授、胡博讲师申请学位级别：硕士学科、专业 ：测试计量技术及仪器所 在 单 位 ：测试与光电工程学院答 辩 日 期 ：2013年6月授予学位单位：南昌航空大学Simulation of Transient Electromagnetic Method Testing Corrosion of Buried MetalPipeline by ANSYSA DissertationSubmitted for the Degree of MasterOn Measuring and Testing Technologies and instrumentsby Wu LijiaUnder the Supervision ofProf. Yu RunqiaoLecturer Hu BoCollege of Testing and Opto-Electronic EngineeringNanchang Hangkong University, Nanchang, ChinaJune, 2013摘要瞬变电磁法是检测埋地金属管道腐蚀的方法之一，该方法具有简单易行、信息丰富、高分辨率等的优点，并可实现在役、非开挖检测，但目前资料解释的发展却相对滞后，是埋地金属管道瞬变电磁法检测中亟待解决的问题。
本文通过数值模拟的方法对不同壁厚的埋地金属管道的瞬变电磁响应进行了研究，为反演解释提供理论依据。
首先推导了在准静态近似下，瞬变电磁场检测埋地金属管道满足的方程，为本研究提供了正演仿真计算的理论依据。
其次利用ANSYS有限元仿真软件对TEM 检测不同腐蚀程度的埋地金属管道建立了二、三维模型。
二、三维仿真结果均表明地下有无金属管道的瞬变电磁响应明显不同；二维仿真结果表明，当金属管道埋深一定、腐蚀程度(即壁厚)不同时，磁感应强度曲线尾支明显分离，且管壁越厚磁场强度越大；三维仿真结果表明，信号关断后，线圈正下方的管壁磁场强度最强，之后，磁场逐渐减弱并向管道两端扩散。
管道中间部分的磁场强度首先降到最小，随时间推移管壁的磁场强度向两端扩散，最后管壁中间部分磁场最弱，埋地金属管道两端磁场最强；而且，信号关断后，不同腐蚀程度的埋地金属管道，其感应电压随时间变化的曲线尾支明显分离，且管壁越厚衰减速度越快。
最后通过实验的方法对两种经人工加工腐蚀的金属管道用瞬变电磁法进行检测，得到了与仿真结果一致的结论，从而验证了仿真结果是准确、可信的。
综上可得：管道的精细结构变化能够在地面产生瞬变电磁响应。
关键词：埋地金属管道，瞬变电磁法，ANSYS，仿真AbstractTransient electromagnetic method (TEM) is one of mainly testing method for buried metal pipeline corrosion. This technique has many advantages: high resolution, simple, rich information, etc. It can realize the not excavation in service detection, but at present the main development of basic theory and data interpretation lag behind, so it is one of the urgent problem. The article adopted finite element numerical simulation method to research the effect characteristics of various metal pipeline wall thicknesses. It provided theoretical basis for inversion interpretation.The article deducted the equation of transient electromagnetic method testing corrosion of buried metal as the theory basis of numerical simulation. The research adopted ANSYS software modeling 2D、3D various metal pipeline wall thicknesses model. The 2D、3D simulation results show that responses of metal pipeline in or not underground is obviously different; The 2D simulation results show that while the pipe wall thickness is different, the magnetic field strength is significantly different in late. The 3D simulation results show that while turned off the signal, magnetic field intensity of the pipe wall just below the coil is the strongest, then diffusions to the both ends of the pipeline. At last, magnetic field intensity of the middle part is weakest, the both end is the strongest. While the pipe wall thickness is different, the magnetic field strength is significantly different in late. The last article artificial two kinds of transient metal pipeline corrosion, and use TEM testing them, the results are similar to the conclusion, thus validating the simulation results are accurate, credible. The results of research illustrated that transient electromagnetic method is good enough in the buried pipeline corrosion failure exploration.Key words: buried metal pipeline, transient electromagnetic method, ANSYS, simulation目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第1章绪论 (1)1.1研究背景与意义 (1)1.2 埋地金属管道腐蚀性检测方法研究现状 (2)1.2.1 管道内腐蚀检测技术 (2)1.2.2 管道外腐蚀检测技术 (3)1.3研究内容 (5)第2章瞬变电磁法理论基础及有限元基础 (7)2.1 瞬变电磁法理论 (7)2.1.1 瞬变电磁法基本原理 (7)2.1.2 瞬变电磁法的特点 (9)2.1.3 电磁场的基本方程 (9)2.1.4 边界条件 (11)2.1.5 常用的激发场波形 (13)2.2 有限元及其建模方法 (14)2.2.1 有限元法的基本原理 (15)2.2.2 有限元法在产品开发中的应用 (16)2.2.3 有限元建模方法 (17)2.3 ANSYS软件及其特点 (18)2.3.1 ANSYS软件简介 (18)2.3.2 ANSYS软件分析磁场的方法 (19)2.3.3 APDL语言概况 (20)2.4 本章小结 (21)第3章埋地金属管道二维模型的ANSYS仿真分析 (22)3.1模型建立 (22)3.1.1 物理模型分析 (22)3.1.2 单元类型选择及材料属性定义 (23)3.1.3 几何仿真模型建立 (24)3.1.4 模型网格划分 (25)3.1.5 施加边界条件及载荷 (25)3.1.6 求解和后处理过程 (26)3.2 仿真结果分析 (27)3.2.1 有无管道的瞬变电磁场对比 (27)3.2.2 不同时刻的瞬变电磁场 (28)3.2.3 不同腐蚀程度的瞬变电磁场 (29)3.3 本章小结 (30)第4章埋地金属管道三维模型的ANSYS仿真分析 (32)4.1 模型建立 (32)4.1.1 物理模型分析 (32)4.1.2 单元类型选择及材料属性定义 (32)4.1.3 几何仿真模型建立 (33)4.1.4 模型网格划分 (34)4.1.5 施加边界条件及载荷 (35)4.1.6 求解和后处理过程 (36)4.2 仿真结果分析 (37)4.2.1 有无管道的瞬变电磁场对比 (37)4.2.2 不同时刻的瞬变电磁场 (38)4.2.3 不同腐蚀程度的瞬变电磁场 (39)4.3 对三维模型的改进 (40)4.3.1 改进后的模型 (41)4.3.2 结论与分析 (41)4.4 本章小结 (42)第5章试验验证 (44)5.1 试验设备简介 (44)5.2 试验试件 (45)5.3 试验结果及分析 (46)5.4 本章小结 (48)第6章结论与展望 (49)6.1 论文总结 (49)6.2 工作展望 (50)参考文献 (51)攻读硕士期间发表的论文 (54)致谢 (55)第1章绪论1.1研究背景与意义我国长输油气管道建设高峰期已经到来，长输油气管道通常采用大口径高压力管道，而压力管道以铸铁及钢质的埋地管道为主。