渦流探傷法解析事例

渦流探傷法は電磁誘導現象を利用した検査方法で、外観から確認が難しい内部の傷、割れなどを検出します。
この渦流探傷法について磁界解析ソフトウェアF-MAGで評価解析を行ないました(周波数応答解析)。
※ Team = Testing Electromagnetic Analysis Method の略で、数値計算手法の妥当性を検証するための公開問題です。

今回の解析モデルの概要図は図１～３の通りです。

図1 渦流探傷(非破壊検査)システム概要図

図2 プローブ(励磁コイルと差動検出コイル) 外観寸法図

図3 導体板傷の外観寸法図

解析の結果として、プローブの移動に伴う検出コイルの電位差を求めることができました。
プローブを導体板の傷の中心から導体板の端方向へ移動させた時に、プローブの検出コイルに発生する電位差(起電力)を移動距離ごとにプロットして図４のようなグラフを作成しました。

図4 検出コイルの電位差

プローブ位置 |X| = 0 (mm)の点はモデルが完全に対称性(鏡映)を持つので差動コイルの検出電位差はほぼゼロです。
その傷中心からずれることで、各検出コイルを貫く磁束線の本数が異なることとなり、差動コイルに電位差が生じます。
電位差(起電力)は、検出コイルを貫く磁束φが出力されるので、それを用いて計算によりを求めました。

また、磁束密度分布および渦電流分布として図５～８のような結果が得られました。
今回は周波数応答解析を行っていますので、実部は t = 0（入力と同相）の場合の分布、虚部は t = －T/4の分布を表しています。

図5 磁束密度分布コンタ図 (実部)	図6 磁束密度コンタ図(虚部)
図7 渦電流密度分布コンタ図 (実部)	図8 渦電流密度分布コンタ図 (虚部)

この評価解析は磁界解析ソフトウェア F-MAG で行いました。

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