A.2 管道漏磁内检测缺陷漏磁场二维ANSYS仿真A.2.1问题描述管径为377mm，管壁厚度为8mm，对于二维几何模型来讲，管道检测装置是一个完全轴对称的图形，只需要建立1/4实体模型。
模型包括管壁、磁化器、永磁体、钢刷和轭铁。
图A.1中A1表示内缺陷的实体，深50%，长2cm，处于两个磁极中间；A2、A4为永磁体，厚3cm，长8cm，矫顽力为896000Oe，相对磁导率为1.05；A3、A5为钢刷，厚5cm，长8cm，相对磁导率为186000；A7为轭铁，厚2cm，长36cm，相对磁导率为186000；A10为管壁，厚8mm，长46cm，采用X52号钢，它的磁特性如表4.2成非线性，B-H曲线如图4.2所示；A6、A8、A9为空气域，是由包围检测装置和管壁的空气域分割而成，管壁外取5 cm宽的空气域，空气的相对磁导率为1。
图A.1实体模型以Y轴为对称轴（管壁轴向延伸方向），坐标原点取在管道中心，建立仿真模型。
A.2.2 ANSYS仿真GUI（图形用户界面）操作方法1. 创建物理环境（1）过滤图形界面GUI：Main Menu> Preferences，弹出图A.2界面对话框，选中“Magnetic-N odal”（磁场-节点分析），对后面的分析进行菜单及相应的图形界面过滤。
图A.2过滤图形界面（2）定义工作标题Utility Menu>File>Change Title，在弹出的对话框中输入“MFL Analysis”，单击“OK”，如图A.3所示。
图A.3定义工作标题（3）指定工作名Utility Menu>File>Change Jobname，在弹出的对话框中输入“MFL_2D”，单击“OK”，如图A.4所示。
图A.4指定工作名（4）指定工作目录Utility Menu>File>Change Directory，弹出“Change Working Directory”对话框，选择（建立）工作目录“E:\MFL_ANSYS”，单击“确定”，如图A.5所示。
图A.5指定工作目录（5）定义单元类型和选项GUI：Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete，弹出“Element Types”单元类型对话框，如图A.6（a）所示。
单击“Add …”按钮，弹出“Library of Element Types”单元类型库对话框，如图A.7所示。
在该对话框左面滚动栏中选择“Magnetic Vector”，在框右面滚动栏中选择“Vect Quad 4nod13”，单击“OK”，定义了“PLANE13”单元，如图A.6（b）所示。
（a）（b）图A.6 单元类型对话框图A.7单元类型库对话框在“Element Types”对话框中单击“Options”按钮（如图A.6（b）所示），弹出“PLANE13 element type options”单元类型选项对话框，如图 A.8所示。
在“Element behavior”后面的下拉式选择栏中选择“Axisymmetric”，将PLANE13单元属性修改为轴对称，单击“OK”退出此对话框，得到图A.6（b）所示的结果。
最后单击“Close”，关闭单元类型对话框。
图A.8单元类型选项对话框（6）定义材料属性GUI：Main Menu>Preprocessor>Material Props> Material Models，弹出“Define Material Model Behavior”对话框，如图A.9所示。
在右边的栏中连续双击“Electromagnetics>Relative Permeability>Constant”后，又弹出“Permeability for Material Number 1”对话框，如图A.10所示，在该对话框中“MURX”后面的输入栏输入“1”，单击“OK”。
至此完成了相对磁导率为的1号材料的定义，用于空气域和缺陷。
单击“Material>New Model”弹出“Define Material ID”，在“Define Material ID”后面输入材料号为“2”，如图A.11，单击“OK”。
在“Define Material Model Behavior” 对话框中左边栏单击“Material Model Number 2”，在右边的栏中连续双击“Electromagnetics>Relative Permeability>Constant”后又弹出“Permeability for Material Number 2”对话框，在该对话框中“MURX”后面的输入栏输入“1.05”，单击“OK”；继续在右边的栏中连续双击“Electromagnetics>Coercive Force>Constant”后又弹出“Permeability for Material Number 2”对话框，在该对话框中“MGXX”后面的输入栏输入“896000”，如图A.12所示，单击“OK”。
至此完成了相对磁导率为的1.05，矫顽力为896000的2号材料定义，用于永磁体（N极）。
图A.9 定义材料属性对话框图A.10 定义相对磁导率 A.11 定义新材料图A.12 定义矫顽力单击“Edit>Copy”弹出“Copy Material Model”，如图A.13所示，单击“OK”，在“from Material number”栏后面下拉式选择栏中选择材料号为“2”；在“to Material number” 栏后面的输入栏中输入材料号为“3”。
，单击“OK”，把2号材料的属性复制给3号材料。
在“Define Material Model Behavior” 对话框中左边栏依次双击“Material Model Number 3”和“Coercive Force（const）”，在弹出的“Coercive Force for Material Number 3”对话框中“MGXX”后面的输入栏输入“-896000”，单击“OK”。
至此完成了相对磁导率为的 1.05，矫顽力为-896000的3号材料定义，用于永磁体（S极）。
图A.13 复制材料属性单击“Edit>Copy”，在“from Material number”栏后面下拉式选择栏中选择材料号为“1”；在“to Material number” 栏后面的输入栏中输入材料号为“4”。
，单击“OK”，把1号材料的属性复制给4号材料。
在“DefineMaterial Model Behavior” 对话框中左边栏依次双击“Material Model Number 4”和“Permeability（constant）”，在弹出的“Permeability for Material Number 4”对话框中“MURX”后面的输入栏输入“186000”，单击“OK”。
至此完成了相对磁导率为186000的4号材料定义，用于轭铁。
单击“Material>New Model”弹出“Define Material ID”对话框，在“Define Material ID”后面输入材料号为“5”，单击“OK”。
在“Define Material Model Behavior” 对话框中左边栏单击“Material Model Number 5”，在右边的栏中连续双击“Electromagnetics>BH Curve”后，弹出“BH Curve for Material Number 5”定义材料B-H 曲线对话框，如图A.14所示。
在H和B里依次输入相应的值，每输入完一组B-H值，点击右下角的“Add Point”按钮，然后继续输入，直到输入完足够的点为止。
最后获得如图A.14所示的15个点。
输入完材料B-H值后，可以用图形方式查看B-H曲线。
单击图A.14中的“Graph”，选择“BH”，便可显示B-H曲线，如图A.15所示。
图A.14 输入材料B-H曲线图A.15材料5的B-H曲线5种材料属性输入完成后，得到的结果如图A.16所示，最后单击“Material>Exit”结束。
图A.16 材料属性定义结果查看材料列表：Utility Menu>List>Properties>All Materials，弹出“MPLIST Command”信息窗口，如图A.17所示。
信息窗口列出了所有定义的材料及其属性，确认无误后，单击信息窗口“File> Close”关闭窗口。
图A.17 材料列表信息窗口2. 建立模型，赋予特性，划分网格（1）定义分析参数Utility Menu>Parameters>Scalar Parameters，弹出“Scalar Parameters”对话框，如图 A.18所示。
在“Selection”输入行中输入“DEPTH=50”（缺陷深度50%），单击“Accept”。
然后依次在“Selection”输入行中分别输入“LENGTH=0.02”（缺陷长度2cm）和“T=0.008”（管壁厚度8mm），并单击“Accept”按钮确认，最后输入完成后，单击“Close”，关闭“Scalar Parameters”对话框，其输入参数的结果如图A.18所示。
（2）打开面积区域编号显示Utility Menu>PlotCtrls>Numbering，弹出“Plot Numbering Cnotrols”对话框，如图A.19所示。
选中“Area Numbers”选项，后面的文字由“off”变为“on”，单击“OK”关闭窗口。
图A.18 输入参数对话框图A.19显示面积区域编号对话框（3）建立平面（2D）几何模型①建立矩形区域GUI：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Rectangle>By Dimensions，弹出“Create Rectangle By Dimension”对话框，如图A.20所示。
在“X-coordinates”后面的输入栏中分别输入“0.085”和“0.105”，在“Y-coordinates”后面的输入栏中分别输入“0.05”和“0.41”，单击“Apply”。
图A.20 生成矩形对话框在“X-coordinates”后面的输入栏中分别输入“0.105”和“0.135”，在“Y-coordinates”后面的输入栏中分别输入“0.05”和“0.13”，单击“Apply”。