Моделирование электромагнитного возбуждения ультразвуковых крутильных волн в ферромагнитных стержнях

Abstract

В работе построено уравнение крутильных колебаний, которые возбуждаются переменным магнитным полем преобразователя электромагнитного типа в полом ферромагнитном стержне, который намагничен постоянным магнитным полем в окружном направлении. Дана количественная оценка эффекту увеличения жесткости намагниченного стержня. С помощью интегрального преобразования Фурье получено общее решение неоднородного дифференциального уравнения для режима бегущих крутильных волн. Доказана достоверность основного результата решения – формулы для расчета амплитудных значений углов поворотов поперечных сечений стержня во фронте крутильной волны. На модельном примере исследованы и объяснены особенности частотно-зависимого изменения уровней возбуждаемых крутильных волн. Вводится частотно-зависимая функция, которая определена термином "волновая характеристика преобразователя". Она связывает геометрические параметры преобразователя с амплитудой возбуждаемых крутильных волн на заданной частоте.

In the work equation constructed torsional oscillations, which are excited by an alternating magnetic field of an electromagnetic type transducer in a hollow ferromagnetic core which is magnetized permanent magnetic field in the circumferential direction. A quantitative assessment of the effect of increasing the rigidity of the magnetized rod. With the help of the Fourier integral the general solution of the inhomogeneous differential equation for torsional mode of traveling waves. It proved the accuracy of the main result of the decision - the formulas for calculating the amplitude values of the angles of the cross sections of the rod turns in the front torsional wave. In the model example investigated and explained features of frequency-dependent changes in the levels of the excited torsional waves. We introduce a frequency-dependent function, which is defined by the term "characteristic wave converter." It links the geometric parameters of the converter with the amplitude of the excited torsion al waves at a given frequency.