ansys漏磁仿真的案例
基于Comsol的電梯鋼絲繩漏磁檢測(cè)仿真分析與研究
摘 要：針對(duì)傳統(tǒng)檢測(cè)信號(hào)易受干擾等問題，本文對(duì)常見的鋼絲繩漏磁檢測(cè)方法進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先采用Comsol建立了鋼絲繩漏磁檢測(cè)的有限元模型，進(jìn)行磁場(chǎng)信號(hào)仿真，確定合適的磁化方式及參數(shù)。再模擬鋼絲繩動(dòng)態(tài)檢測(cè)過程，對(duì)損傷處的漏磁場(chǎng)特征進(jìn)行仿真分析，得到最優(yōu)的檢測(cè)參數(shù)。為了降低測(cè)量過程中的震動(dòng)等干擾，增加了聚磁裝置。通過仿真結(jié)果表明，檢測(cè)元件的提離值變大，降低干擾的同時(shí)也保證了漏磁信號(hào)檢測(cè)分辨率。
關(guān)鍵詞：Comsol;電梯鋼絲繩;漏磁檢測(cè);聚磁裝置;
電梯曳引鋼絲繩用于懸掛轎廂和對(duì)重，利用曳引輪與鋼絲繩之間的摩擦力驅(qū)動(dòng)轎廂和對(duì)重運(yùn)行。鋼絲繩通常暴露在電梯井道中，工作環(huán)境較為惡劣，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行易出現(xiàn)斷絲、磨損等情況，給電梯運(yùn)行帶來了很大的安全隱患，故鋼絲繩的定期檢測(cè)極其重要。目前鋼絲繩檢測(cè)通常采用電磁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，其中應(yīng)用最多的是漏磁檢測(cè)法，即通過測(cè)量鋼絲繩損傷處周圍的漏磁場(chǎng)來判斷損傷程度[1]。雖然漏磁檢測(cè)法應(yīng)用較為廣泛，但是其依然存在一些不容忽視的缺點(diǎn)，如不易分辨損傷類別、漏磁信號(hào)不明顯、易受干擾，特別是動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)的振動(dòng)以及相鄰鋼絲繩對(duì)損傷處的漏磁信號(hào)易產(chǎn)生干擾。
本文通過COMSOL有限元仿真分析軟件，建立電梯鋼絲繩檢測(cè)模型，模擬電梯鋼絲繩損傷動(dòng)態(tài)檢測(cè)過程，對(duì)常見的鋼絲繩漏磁檢測(cè)方法進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定漏磁檢測(cè)中的關(guān)鍵參數(shù)，提高漏磁信號(hào)檢測(cè)的分辨率。
1 漏磁檢測(cè)基本分析
1.1 檢測(cè)對(duì)象分析
本研究的檢測(cè)對(duì)象為乘客電梯所用的鋼絲繩，常用的規(guī)格一般為8×19S+FC-13mm, 其直徑為13mm。電梯鋼絲繩主要由股芯、繩芯、內(nèi)外層鋼絲組成[2],其中內(nèi)外鋼絲纏繞股芯構(gòu)成繩股，多根繩股圍繞繩芯呈螺旋狀捻制成鋼絲繩。電梯鋼絲繩的主要材質(zhì)為鋼絲，通常采用導(dǎo)磁性能良好的碳素鋼制成[3]。
展開 管道漏磁內(nèi)檢測(cè)仿真APP助力管道缺陷診斷
漏磁內(nèi)檢測(cè)原理：檢測(cè)器在管道內(nèi)部移動(dòng)時(shí)，鐵磁性材料（管壁）在檢測(cè)器磁路系統(tǒng)造成的強(qiáng)磁作用下會(huì)被磁化接近于飽和，而鐵磁性材料的磁導(dǎo)率因材料缺失影響顯著。當(dāng)磁性材料沒有任何缺陷時(shí)，所有磁通全部通過管體，不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)泄露；但如果材料中存在缺陷，如裂縫或針孔等，則會(huì)導(dǎo)致局部磁導(dǎo)率發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致磁場(chǎng)線的扭曲和磁通的泄露。這些泄露的磁通可以在材料表面或近表面使用適當(dāng)?shù)奶綔y(cè)器檢測(cè)到，并經(jīng)過上位機(jī)處理后得到相應(yīng)缺陷信息。
漏磁檢測(cè)原理圖
針對(duì)各種管道檢測(cè)數(shù)據(jù)分析，目前面臨缺陷樣本庫(kù)尚未建立、缺陷診斷與評(píng)估困難等問題。為精準(zhǔn)給出缺陷尺寸、位置和種類，亟需開展多種管道缺陷的漏磁內(nèi)檢測(cè)有限元仿真模擬，建立仿真缺陷樣本庫(kù)，為缺陷診斷與評(píng)估提供依據(jù)。
二、管道漏磁內(nèi)檢測(cè)仿真APP解決方案
本案例以管道裂紋缺陷為例，采用多物理場(chǎng)仿真PaaS平臺(tái)伏圖對(duì)管道漏磁內(nèi)檢查過程進(jìn)行仿真分析，并將仿真模型和流程封裝成仿真APP。本案例對(duì)漏磁單元的管壁尺寸、管材磁導(dǎo)率、管徑尺寸、永磁體材料系數(shù)、探頭位置（提離值）、軛鐵材料、缺陷位置尺寸進(jìn)行參數(shù)化建模。用戶可以通過變化獲取不同壁厚、不同缺陷位置、尺寸下的漏磁信號(hào)，為評(píng)估管道缺陷診斷提供理論參考。歡迎在線體驗(yàn)：管道漏磁內(nèi)檢測(cè)仿真 – Simapps Store – 工業(yè)仿真APP商店
1、仿真模型構(gòu)建
漏磁內(nèi)檢測(cè)結(jié)構(gòu)單元由基體、磁鐵、磁鐵蓋板、鋼刷、探測(cè)器組成，下圖為漏磁內(nèi)檢測(cè)單元的簡(jiǎn)化模型。
漏磁內(nèi)檢測(cè)單元模型
漏磁內(nèi)檢測(cè)全模型
2、仿真參數(shù)定義
管道厚度、長(zhǎng)度、空氣域半徑、探測(cè)器尺寸、缺陷尺寸、缺陷位置均可參數(shù)化設(shè)置，詳細(xì)幾何參數(shù)見表。
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