Ansys APDL 命令流 三维涡流检测

ANSYS APDL 命令流在三维涡流检测中的应用及后处理：针对试件与线圈的设计优化

本文详述了ANSYS APDL（ANSYS Parametric Design Language）命令流在三维涡流检测应用中的具体步骤与功能，重点关注一种相关特定参数配置的案例分析。该项研究着重于通过精确设定试件与线圈的设计参数，实现对涡电流检测过程中关键参数的控制，以提升检测精度与效率。具体步骤及参数设计如下：

案例初始化与参数设定




参数定义：


待测件长 (`kuan`)：40单位


待测件宽 (`gao`)：1.25单位


待测件高 (`r1`)：0.6单位


线圈内径 (`th`)：1.0单位


线圈厚度 (`hc`)：0.8单位


线圈高度 (`d`)：0.5单位


线圈距待测件距离 (`turn`)：140单位


线圈匝数 (`fill`)：0.95（实际上应理解为填充因子，而非线圈匝数）


材料属性及计算参数定义：


磁导率 (\( \mu_x \))


试件：1 H/m


空气：1 H/m（忽略空气磁导率）

剩余磁感应 (\( \rho_{svx} \))：10$^{6}$ A/m（试件剩磁）

次级磁导率 (\( \mu_{svx} \))：1.73×10$^{8}$ A/m（考虑剩余磁场与试件的相互作用）

线圈截面积 (\( A \))

\[ A = \pi (r_1 + \theta) (r_1 + \theta) \pi r_1^2 \]

线圈体积 (\( V_{coil} \))：以截面积乘以厚度，再通过试算形式由高度与匝数求得。

实验设定的具体参数，如电流、扫掠、尺寸缩放等，旨在优化模型的计算准确性和效率。


模型创建与预处理


运行`prep7`部分的命令流：

预处理阶段的目标是建立模型的三维空间布局，这一阶段中执行的水闸命令流如客运员、局部尺寸分配、体定义等操作，旨在确保模型与最终应用需求的精确吻合。

使用命令流`et`为试件、线圈和空气定义体类型，此处体现的是模型建立的基本图景。

定义材料属性（`mp`）：

试件材料：具备尺寸关系的磁导率（1H/m）和剩余磁感应量（10$^{6}$ A/m）用于全域缓存磁场效应。

试件与线圈的具体计算和配置：

线圈截面积计算 (`a_coil`) 和 体积计算 (`v_coil`)：依据线圈内径、厚度及高度定量。

电流耦合线圈定义 (`R`, `vatt`, `esize`, `vsweep`, `mshkey`)：实现电流输入至线圈中的特定点，确保电流流经所需区域，并通过自动划分区域（`mshkey`）与单元大小（`esize`）参数化实现模型的网格化处理。

进行尺寸缩放处理（`splscale`）的一系列步骤，确保在最终处理阶段，模型的尺寸缩小为0.001倍，单位换算到米，为后续分析计算量身定制了单元尺寸与精度。

分析与后处理


设定求解模型的关键参数：

磁场消散至空气：`air top` 层设定磁场效应衰减为零，简化外边缘区域计算负载。

耦合线圈当前值：利用 `eslv` 进行磁场模型与电流自动生成耦合度的设置，允许模拟中细节精准的解析电流流动与磁感应现象。

导出结果：依据调节`SOLU`部分的`SET`命令（结合`PRNSOL`），将电流实部与虚部值输出，为后续分析提供直观且定量化的数据。