题目：计及局部磁滞的铁磁管道脉冲涡流检测理论与方法研究

脉冲涡流法是以脉冲电流作为激励源的一种无损检测方法，具有宽频谱的特点，在铁磁管道的壁厚减薄及内壁缺陷检测、多层金属结构层间缺陷的定量检测等方面具有独特应用优势。但由于局部磁滞的存在，铁磁管道检测具有较大难度，其脉冲涡流场计算模型也较为复杂，许多学者对简化后计算模型进行了研究，结果与实际存在误差。因此，考虑局部磁滞的铁磁管道脉冲涡流检测理论与方法研究具有重要的理论和实际意义。

本文在国内外铁磁材料局部磁滞特性及脉冲涡流检测方法研究现状的基础上，首先测量得到了脉冲电流激励下20号钢的局部磁滞曲线，并采用两种方法建立了不同局部磁滞曲线的数学关系式。然后利用A-φ-A法建立了关于磁化强度M的脉冲涡流场初边值问题，并采用分段化的思想，计算得到了考虑局部磁滞时铁磁管道的脉冲涡流场分布及检测线圈上的瞬态感应电压变化曲线。在此基础上，研究了管道壁厚对检测信号的影响，提取能够反映管道壁厚变化的有效特征量，建立管道壁厚与特征量间的数学关系式。最后在管道内壁建立了方形和圆形两类腐蚀缺陷，得到了不同缺陷的检测信号，提取能够反映缺陷变化的有效特征量，建立缺陷尺寸与特征量间的数学关系式。实验结果表明得到的数学关系式是可靠的，能够反映管道壁厚及内壁缺陷尺寸的变化规律。

论文的创新点主要包括：

（1）通过两种方法建立了脉冲电流激励下铁磁材料的局部磁滞曲线数学模型。一种是基于Preisach模型的模拟方法，该方法根据极限磁滞回线和转折点的值，建立不同局部磁滞曲线的数学模型，方法简便，模拟的可靠性较低。另一种是曲线拟合的方法，该方法利用脉冲电流的变化和转折点的值，建立不同局部磁滞曲线的数学模型，方法较繁琐，模拟的可靠性高，能够反映出脉冲电流的变化与局部磁滞曲线间的关系。

（2）得到了考虑局部磁滞时铁磁管道脉冲涡流场的数值计算方法。通过磁矢位A的唯一性分析、罚函数法等，得到利用A-φ-A法建立的关于磁化强度M的脉冲涡流场初边值问题完整表述。并通过伽辽金法得到了具有弱表述形式的控制方程，写入有限元软件后，得到了考虑局部磁滞铁磁管道脉冲涡流场计算结果，实验验证了结果的可靠性。

（3）考虑局部磁滞情况下，提取了能够反映铁磁管道壁厚变化的有效特征量，得到了特征量与管道壁厚的数学关系式。在计算模型中，加载的脉冲电流和管道外径保持不变，壁厚改变，得到了不同壁厚铁磁管道的脉冲涡流场分布及检测线圈上瞬态感应电压的变化，然后提取有效特征量，得到了特征量与管道壁厚之间的数学关系式，实验结果验证了数学关系式的可靠性。

（4）考虑局部磁滞情况下，提取了能够反映铁磁管道内壁腐蚀缺陷尺寸的有效特征量，得到了特征量与缺陷尺寸的数学关系式。在计算模型中，建立了方形和圆形两种内壁腐蚀缺陷。改变缺陷尺寸，仿真得到了缺陷类型和尺寸不同时的检测结果，然后提取有效特征量，得到了特征量与缺陷尺寸之间的数学关系式，实验验证了数学关系式的可靠性。