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、脈沖渦流檢測、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系統介紹。針對各種檢測方法，給出了電磁場有限元分析、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象的數值計算例。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。后給出了核能結構、復合材料、超輕多孔材料檢測等方面的應用實例。本書首次系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。

序1序2前言第1章 緒論11.1無損檢測和電磁無損檢測11.1.1無損檢測的基本概念11.1.2無損檢測一般原理21.1.3電磁無損檢測方法31.1.4無損檢測實際應用要點51.2無損檢測典型工程背景61.2.1核電站結構應力腐蝕裂紋無損檢測61.2.2燃氣輪機熱端葉片熱障塗層無損評價71.2.3超輕多孔材料無損檢測81.2.4碳纖維增強樹脂基復合材料無損檢測91.3電磁無損檢測研究歷史和現狀101.4電磁無損檢測數值模擬方法研究現狀121.4.1電磁無損檢測數值模擬基本過程121.4.2電磁無損檢測正問題數值模擬方法131.4.3電磁無損檢測反問題數值模擬方法141.5本書主要內容和框架15第2章 渦流檢測數值模擬方法172.1渦流檢測問題基本方程172.1.1渦流場基本控制方程172.1.2A?表述渦流場基本方程182.1.3A*表述渦流場基本方程202.2渦流檢測軸對稱問題212.2.1渦流場軸對稱問題控制方程212.2.2軸對稱問題有限元離散222.3三維渦流檢測正問題數值模擬方法252.3.1基於A?方程的有限元?邊界元混合法252.3.2基於退化磁向量位和棱邊有限元的Ar方法302.3.3渦流檢測體積分計算方法322.3.4渦流檢測信號計算公式342.4基於數據庫的正問題高效求解方法382.5正問題求解方法驗證算例402.5.1軸對稱問題算例402.5.2三維渦流檢測正問題算例402.6渦流檢測反問題方法422.6.1基於共軛梯度方法的裂紋形狀重構422.6.2復雜裂紋隨機組合反演重構492.6.3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603.1帶磁心渦流探頭檢測信號計算603.1.1傳統三維渦流有限元模擬方法存在的問題603.1.2區域分解方法基本思想613.1.3基於插值耦合的區域分解方法633.1.4基於解析計算耦合的區域分解方法673.2各向異性復合材料的渦流檢測數值模擬方法733.2.1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743.2.2電各向異性材料渦流分析的Ar,Ar?V表述753.2.3電各向異性對平面內渦流分布的影響793.2.4纖維方向對平面內渦流分布的影響793.2.5碳纖維增強樹脂基復合材料中的渦流衰減規律823.2.6纖維斷裂渦流檢測模擬833.3無網格伽遼金法渦流檢測數值模擬853.3.1移動最小二乘法構造近似解853.3.2渦流場的無網格伽遼金法求解基本原理863.3.3無網格伽遼金法求解電磁場問題應用實例933.3.4無網格伽遼金法存在的問題95第4章 脈沖渦流檢測信號數值模擬方法974.1脈沖渦流檢測信號數值計算方法974.1.1基於傅里葉級數的脈沖渦流檢測信號計算方法974.1.2脈沖渦流信號時域積分法1024.1.3驗證與應用1034.2脈沖渦流信號的高效數值模擬方法1044.2.1脈沖渦流信號高效數值求解的重要性1044.2.2體缺陷渦流檢測快速求解算法1044.2.3體缺陷脈沖渦流檢測快速算法及其驗證1094.3基於共軛梯度方法的脈沖渦流反問題1104.3.1三維管壁局部減薄缺陷的定量反演算法1104.3.2雙層結構冷卻管道的管壁減薄脈沖渦流檢測實驗1154.3.3基於實驗信號的管壁減薄缺陷重構結果1174.4神經網絡?共軛梯度復合脈沖渦流信號反演方法1194.4.1脈沖渦流信號的人工神經網絡反演算法1204.4.2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1245.1直流電位檢測電阻網絡正問題方法1245.1.1電阻網絡模型1245.1.2電阻網絡法控制方程1255.1.3電阻網絡法求解過程1265.2直流電位檢測有限元數值模擬方法1275.2.1直流電位檢測信號有限元法數值模擬理論1275.2.2數值模擬程序及算例1295.3復雜邊界缺陷處理方法1305.3.1多介質有限單元1305.3.2多介質單元系數矩陣計算方法1315.3.3基於多介質單元的直流電位信號計算程序和算例1325.4直流電位檢測信號的高效計算1335.4.1直流電位檢測信號的高效數值計算理論1335.4.2快速算法中數據庫的建立方法1355.4.3高效數值模擬方法程序的開發與正確性驗證1355.4.4基於多介質單元的數據庫型快速算法1355.5直流電位檢測反問題方法1375.5.1基於隨機優化方法的直流電位檢測信號反演1375.5.2基於最速下降法的泡沫金屬缺陷定量重構1405.5.3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1436.1靜態磁場等效磁極化計算方法1436.1.1非線性靜態磁場問題控制方程1436.1.2非線性磁性材料靜磁問題的三維FEM?BEM混合解法1446.1.3程序開發和有效性驗證1486.2漏磁檢測信號的高效計算方法1506.2.1快速正問題算法基本方程1516.2.2計算區域的縮減1516.2.3快速算法的數值實現1526.2.4數值算例1536.3漏磁檢測反問題1546.3.1裂紋形狀的參數化1556.3.2裂紋形狀重構算法1556.3.3反問題求解算例156第7章 電磁超聲檢測數值模擬方法1587.1電磁超聲檢測概述1587.1.1電磁超聲換能器的基本構造1587.1.2電磁超聲檢測基本原理1597.2洛倫茲力電磁超聲檢測數值模擬方法1607.2.1基於等效磁荷法的靜態磁場計算1607.2.2脈沖渦流場和洛倫茲力的計算1627.2.3超聲波的有限差分數值計算方法1637.2.4超聲波的有限元數值模擬方法1677.2.5基於洛倫茲力的電磁

利用大自然的賦予，人類從未停止發明創造的腳步。尤其是近代，科技發展突飛猛進，僅電磁領域，就涌現出法拉第、麥克斯韋等一批偉大的科學家，他們為人類社會的文明與進步立下了不可磨滅的功績。