●序1
序2
前言
第1章緒論1
1.1無損檢測和電磁無損檢測1
1.1.1無損檢測的基本概念1
1.1.2無損檢測一般原理2
1.1.3電磁無損檢測方法3
1.1.4無損檢測實際應用要點5
1.2無損檢測典型工程背景6
1.2.1核電站結構應力腐蝕裂紋無損檢測6
1.2.2燃氣輪機熱端葉片熱障塗層無損評價7
1.2.3超輕多孔材料無損檢測8
1.2.4碳纖維增強樹脂基復合材料無損檢測9
1.3電磁無損檢測研究歷史和現狀10
1.4電磁無損檢測數值模擬方法研究現狀12
1.4.1電磁無損檢測數值模擬基本過程12
1.4.2電磁無損檢測正問題數值模擬方法13
1.4.3電磁無損檢測反問題數值模擬方法14
1.5本書主要內容和框架15
第2章渦流檢測數值模擬方法17
2.1渦流檢測問題基本方程17
2.1.1渦流場基本控制方程17
2.1.2A    表述渦流場基本方程18
2.1.3A*表述渦流場基本方程20
2.2渦流檢測軸對稱問題21
2.2.1渦流場軸對稱問題控制方程21
2.2.2軸對稱問離散22
2.3三維渦流檢測正問題數值模擬方法25
2.3.1基於A    方程  混合法25
2.3.2基於退化磁向量位和稜的Ar方法30
2.3.3渦流檢測體積分計算方法32
2.3.4渦流檢測信號計算公式34
2.4基於數據庫的正問題高效求解方法38
2.5正問題求解方法驗證算例40
2.5.1軸對稱問題算例40
2.5.2三維渦流檢測正問題算例40
2.6渦流檢測反問題方法42
2.6.1基於共軛梯度方法的裂紋形狀重構42
2.6.2復雜裂紋隨機組合反演重構49
2.6.3基於神經網絡的裂紋重構55
第3章渦流檢測數值模擬新進展60
3.1帶磁心渦流探頭檢測信號計算60
3.1.1傳統三維渦模擬方法存在的問題60
3.1.2區域分解方法基本思想61
3.1.3基於插值耦合的區域分解方法63
3.1.4基於解析計算耦合的區域分解方法67
3.2各向異性復合材料的渦流檢測數值模擬方法73
3.2.1碳纖維增強樹脂基復合材料渦流檢測及其數值模擬研究概況74
3.2.2電各向異性材料渦流分析的Ar,Ar  V表述75
3.2.3電各向異性對平面內渦流分布的影響79
3.2.4纖維方向對平面內渦流分布的影響79
3.2.5碳纖維增強樹脂基復合材料中的渦流衰減規律82
3.2.6纖維斷裂渦流檢測模擬83
3.3無網格伽遼金法渦流檢測數值模擬85
3.3.1移動最小二乘法構造近似解85
3.3.2渦流場的無網格伽遼金法求解基本原理86
3.3.3無網格伽遼金法求解電磁場問題應用實例93
3.3.4無網格伽遼金法存在的問題95
第4章脈衝渦流檢測信號數值模擬方法97
4.1脈衝渦流檢測信號數值計算方法97
4.1.1基於傅裡葉級數的脈衝渦流檢測信號計算方法97
4.1.2脈衝渦流信號時域積分法102
4.1.3驗證與應用103
4.2脈衝渦流信號的高效數值模擬方法104
4.2.1脈衝渦流信號高效數值求解的重要性104
4.2.2體缺陷渦流檢測快速求解算法104
4.2.3體缺陷脈衝渦流檢測快速算法及其驗證109
4.3基於共軛梯度方法的脈衝渦流反問題110
4.3.1三維管壁局部減薄缺陷的定量反演算法110
4.3.2雙層結構冷卻管道的管壁減薄脈衝渦流檢測實驗115
4.3.3基於實驗信號的管壁減薄缺陷重構結果117
4.4神經網絡  共軛梯度復合脈衝渦流信號反演方法119
4.4.1脈衝渦流信號的人工神經網絡反演算法120
4.4.2神經網絡和共軛梯度混合法122
第5章直流電位檢測數值模擬方法124
5.1直流電位檢測電阻網絡正問題方法124
5.1.1電阻網絡模型124
5.1.2電阻網絡法控制方程125
5.1.3電阻網絡法求解過程126
5.2直流電位檢數值模擬方法127
5.2.1直流電位檢測信法數值模擬理論127
5.2.2數值模擬程序及算例129
5.3復雜邊界缺陷處理方法130
5.3.1多介質130
5.3.2多繫數矩陣計算方法131
5.3.3基於多的直流電位信號計算程序和算例132
5.4直流電位檢測信號的高效計算133
5.4.1直流電位檢測信號的高效數值計算理論133
5.4.2快速算法中數據庫的建立方法135
5.4.3高效數值模擬方法程序的開發與正確性驗證135
5.4.4基於多的數據庫型快速算法135
5.5直流電位檢測反問題方法137
5.5.1基於隨機優化方法的直流電位檢測信號反演137
5.5.2基於最速下降法的泡沫金屬缺陷定量重構140
5.5.3基於混合反問題方法的泡沫金屬復雜缺陷定量重構141
第6章漏磁檢測數值模擬方法143
6.1靜態磁場等效磁極化計算方法143
6.1.1非線性靜態磁場問題控制方程143
6.1.2非線性磁性材料靜磁問題的三維FEM  BEM混合解法144
6.1.3程序開發和有效性驗證148
6.2漏磁檢測信號的高效計算方法150
6.2.1快速正問題算法基本方程151
6.2.2計算區域的縮減151
6.2.3快速算法的數值實現152
6.2.4數值算例153
6.3漏磁檢測反問題154
6.3.1裂紋形狀的參數化155
6.3.2裂紋形狀重構算法155
6.3.3反問題求解算例156
第7章電磁超聲檢測數值模擬方法158
7.1電磁超聲檢測概述158
7.1.1電磁超聲換能器的基本構造158
7.1.2電磁超聲檢測基本原理159
7.2洛倫茲力電磁超聲檢測數值模擬方法160
7.2.1基於等效磁荷法的靜態磁場計算160
7.2.2脈衝渦流場和洛倫茲力的計算162
7.2.3超聲波的有限差分數值計算方法163
7.2.4超聲波數值模擬方法167
……

本書以作者長年科學研究成果為基礎，結合學科新進展，針對典型電磁無損檢測方法，包括渦流檢測、脈衝渦流檢測、漏磁檢測、直流電位檢測以及電磁超聲檢測的數值模擬方法進行了繫統介紹。針對各種檢測方法，給出了電磁分析、信號計算的理論公式和具體計算步驟，以及程序開發思路和針對典型檢測探頭和檢測對像的數值計算例。同時，以典型缺陷反演重構為目的，給出了檢測信號反演的各種方法和計算實例，並介紹了幾種檢測信號高效計算方法。後給出了核能結構、復合材料、超輕多孔材料檢測等方面的應用實例。本書首次繫統歸納了電磁無損檢測數值模擬理論和方法，對電磁無損檢測和計算電磁場研究人員和研究生具有參考意義。

前言隨著現代社會的發展，現代裝備和結構趨於大型、復雜、高性能化，隨之而來的是結構和材料的失效可能導致嚴重事故，危及人民生命財產安全。如何避免災難性事故的發生是現代裝備和結構必須解決的問題，是國家的重大需求。保障結構完整性的需求凸顯了在役和役前無損檢測的重要性，同時為避免過度維護導致的經濟性和可靠性問題，定量無損評價已成為重要手段。 在眾多無損檢測手段中，電磁無損檢測具有非接觸、快速、信號處理簡便等優點，廣泛應用於眾多工業領域。數值模擬是理解電磁無損檢測信號發生機理、設計和優化探頭、基於信號反演對缺陷進行定量重構的關鍵手段。電磁無損檢測的基本原理主要是低頻電磁場問題，涉及瞬態、穩態線性渦流場，非線性靜、動態磁場，恆定電流場等問題，同時針對復合材料無損檢測還需考慮材料各向異性。因此，電磁無損檢測的數值模擬涉及低頻電磁場數值分析的基本理論、方法和學科前沿問題。 本書以作者多年的科學研等