動磁場（渦電流）解析 外場併用法を用いた渦流探傷（非破壊検査）

モデルは３次元で、フルモデルにて解析しました^※３。

　使用モジュールはPHOTO-EDDYjωで、外場との連成解析^※４を行いました。

（^※１ ：　Teamは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。）

（^※２ ：　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起電力を求めました。）

（^※３ ：　外場モデルはフルモデルで作成する必要があります。）

（^※４ ：　導体板モデル、プローブモデルとも有限要素モデルで、これらのファイルを個々に作成して連成解析を行いました。）

　本例題で用いた外場計算は、検出コイルモデルならびに金属板モデルとも有限要素モデルです。これらの２つのモデルを全く独立に作成しました。


　モデルを別々に作成し、外場機能を使用するメリットとして、

　　�@ 一体として作成すると複雑な形状のモノを、分けることにより形状作成を簡単化可能

　　�A スライドインターフェイスによる移動が困難なメッシュでも、モデルの位置の変化が可能

　　�B 有限要素法のみでは困難だった遠方解を解くことが可能

等が挙げられます。

　本例題においては、上記の�@と�Aの利点があるので外場機能を採用しました。




　図６に本例題の外場計算の概念図を示しています。

　　�@ 第１計算　…　励磁コイルに電流を流し、コイル周辺の磁場解析を行います。

　　�A 第２計算　…　�@の解析結果を外場入力として、金属板周辺に作る磁場解析を行います。

　　�B 第３計算　…　�Aの解析結果を外場入力として、コイル周辺の磁場解析を行います。

　以上の工程により、金属板に流れる渦電流の効果を考慮した磁場解析の結果が得られます。 ちなみに
　　導体板モデルは、総節点数が 17,148、総要素数が 15,092
　　プローブモデルは、総節点数が 6,467、総要素数が 6,112
で解析を行いました。

物性条件（空気）	比透磁率	1	電気伝導率	0[S/m]
物性条件（18-10MO）	比透磁率	1	電気伝導率	0.14×107[S/m]
入力条件	25,000 [AT] を５つの有限要素モデルのコイルに等分配入力（電流密度入力）
検出コイル	検出コイル（+X）ならびに検出コイル（-X）は各5本づつしかモデル化していないので、実際は各検出コイル毎10,000ターンであるとして結果を2,000倍行います。

　図７にX軸方向にプローブを移動させた際の各点での起電力を示します。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。

　プローブの位置が、傷中心から 30mm での磁場の状態を図８および図９に示します。






最後にアニメーション表示をお見せします。