Impact of lift-off in 3MA-NDT harmonic analysis signal-via numerical methods and experiment

• Autorzy: Amrane Cylia , Mimoune Souri Mohamed , Khene Mohamed Lotfi , Gabi Yasmine , Mohellebi Hassane , Alloui Lotfi , Straß Benjamin , Wolter Bernd

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2021.12.07

Warianty tytułu

PL

Wpływ odbicia w sygnale analizy harmonicznych 3MA-NDT analizowany za pomocą metod numerycznych i eksperymentu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper, the impact of lift-off on the 3MA minaturized probe head via harmonic analysis method is discussed. The electromagnetic signals are examined using two numerical computational methods; the finite element method (FEM) and the finite volume method (FVM) by taking into account the hysteretic and eddy current behavior of ferromagnetic parts. The investigation is run on bilayer specimen and the result demonstrates the ability and accuracy of both FVM and FEM to reprocduce the experimental signals. Beside this, simulations are carried out for various lift-off in order to evaluate the skin depth and limit of the magnetic NDT technique.

PL

W artykule omówiono wpływ oderwania na głowicę sondy zminaturyzowanej 3MA metodą analizy harmonicznej. Sygnały elektromagnetyczne są badane za pomocą dwóch numerycznych metod obliczeniowych; metoda elementów skończonych (MES) i metoda objętości skończonych (FVM) z uwzględnieniem histerezy i zachowania prądów wirowych elementów ferromagnetycznych. Badanie prowadzone jest na próbce dwuwarstwowej, a wynik wykazuje zdolność i dokładność zarówno FVM, jak i MES do odtworzenia sygnałów doświadczalnych. Oprócz tego przeprowadzane są symulacje dla różnych podniesień w celu oceny głębokości skóry i granic magnetycznej techniki NDT.

Słowa kluczowe

EN

FEM method; FVM method; magnethistereza; nonlinear propertie; hysteresis; eddy current; multilayer; multi-scale

PL

badania nieniszczące; rozkład pola magnetycznego; histereza

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 97, nr 12
• Strony: 45--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz.,rys., tab.

Twórcy

autor

Amrane Cylia

• Department of Electrotechnics, Mouloud Mammeri University of Tizi-Ouzou, Algeria

• https://orcid.org/0000-0002-5002-4145

autor

Mimoune Souri Mohamed

• Laboratory of energy systems modelling LMSE, University of Biskra, Algeria

• https://orcid.org/0000-0001-9552-4699

autor

Khene Mohamed Lotfi

• Laboratory of energy systems modelling LMSE, University of Biskra, Algeria

• https://orcid.org/0000-0003-2466-3274

autor

Gabi Yasmine

• Fraunhofer Institute for Nondestructive Testing IZFP, Saarbrücken, Germany

• https://orcid.org/0000-0002-6148-4008

autor

Mohellebi Hassane

• Department of Electrotechnics, Mouloud Mammeri University of Tizi-Ouzou, Algeria

• https://orcid.org/0000-0003-1257-0986

autor

Alloui Lotfi

• Laboratory of energy systems modelling LMSE, University of Biskra, Algeria

• https://orcid.org/0000-0001-7058-4759

autor

Straß Benjamin

• Fraunhofer Institute for Nondestructive Testing IZFP, Saarbrücken, Germany

• https://orcid.org/0000-0002-1657-2164

autor

Wolter Bernd

• Fraunhofer Institute for Nondestructive Testing IZFP, Saarbrücken, Germany

• https://orcid.org/0000-0003-0595-2847

Bibliografia

• [1] W. A. Theiner i I. Altpeter "Hardness and residual stress measurements on components using micro-magnetic NDT quantities" w 7th International Conference on NDE in the Nuclear Industry, Grenoble, Francja 1985.
• [2] I. Altpeter, G. Dobmann, R. Kern i W. A. Theiner " Ilościowe pomiary głębokości utwardzania do 4 mm za pomocą mikromagnetycznej mikrostrukturalnej analizy wieloparametrowej -3MA." w: Chimenti, D.E. (Ed.); Thompson, D.O. (Hrsg.): Przegląd postępów w ilościowej ocenie nieniszczącej. 7B. Nowy Jork, Londyn: Plenum Press, 1988, S. 1471-1475pp.
• [3] V. Hauk, Eckhardt Schneider, P. Stuitje i W. Theiner, "Comparison of different methods to determine residual stresses nondestructively" w: Höller, P. (Hrsg.): New procedures in nondestructive testing. Berlin, Heidelberg, Nowy Jork: Springer, 1983, S. 561-574.
• [4] U. Laub i I. Altpeter, "Cast Iron Inspection by Means of Micromagnetic Procedures, European Conference on Nondestructive Testing." Vol. 1: Non-Destructive Testing for Safety, Reliability and Protection of Environment. - Comité Européen sur les Essais Non Destructifs (ECNDT). - Broendby, Dania: 7 ECNDT. - 87-986898-0-00 (ISBN). - (1998).
• [5] B. Wolter, C. Boller, C. Conrad, H. G. Herrmann, R. Kern i H. Kopp, "Future trends in steel development, processing technologies and applications" [Przyszłe trendy w rozwoju stali, technologiach i zastosowaniach przetwórczych], łączące przemysł motoryzacyjny, dostawców i stalowy. Düsseldorf, (2014) 698- 70.
• [6] Y. Gabi, K. Jacob, B. Wolter, C. Conrad, B. Strass i J. Grimm, "Analysis of incremental and differential permeability in NDT via 3D-simulation and experiment. " [Analiza przepuszczalności przyrostowej i różnicowej w NDT poprzez symulację i eksperyment 3D]. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 505, 01 lipca 2020, Vol.505.
• [7] Y. Gabi, "FEM Modelling of a 3MA Non-destructive Testing System on Line of Production of Dual Phase Steel. " [Modelowanie MES systemu badań nieniszczących 3MA na linii produkcji stali dwufazowej]. Grenoble 27.04.2012. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00749118
• [8] Y. Gabi, B. Wolter, A. Gerbershagen, M. Ewen, P. Braun i O. Martins, "FEM Simulations of Incremental Permeability Signals of a Multi-layer Steel with Consideration of the Hysteretic Behavior of each Layer." IEEE. Trans.Magn., vol. 50, n°4, 2014.
• [9] M. Ewen, N. Blaes, D. Bokelmann, P. Braun, C. Conrad, Y. Gabi, R. Kern, H. Kopp i B. Wolter, "Nondestructive determination of mechanical properties of open-die for for full implementation in production process chain." w: Proceedings of the "11th European Conference on Nondestructive Testing, ECNDT 2014", October 6-10, 2014, Praga, Republika Czeska; Paper Th.3.7.1.
• [10] Y. Gabi, D. Böttger, B. Straß, B. Wolter, C. Conrad, and F. Leinenbach, "Local Electromagnetic Investigations on Electrical Steel FeSi 3% via 3MA Micromagnetic NDT System." w Proc. of the "12th European Conference on Nondestructive Testing, ECNDT 2018", 11–15 czerwca 2018 r., Göteborg, Szwecja; Szwedzkie Towarzystwo NDT: Göteborg, Szwecja, 2018; Dokument ID-ECNDT-0500-2018.
• [11] Y. Gabi, O. Martins, B. Wolter, C. Conrad i B. Straß, "3MA Nieniszcząca analiza utwardzonego materiału za pomocą symulacji i eksperymentu metodą elementów skończonych". Międzynarodowa Konferencja Nauk i Technologii Elektrycznych w Maghrebie (CISTEM), 1-4, 2018.
• [12] Y. Gabi, O. Martins, B. Wolter i B. Straß, "Połączenie pomiarów elektromagnetycznych i symulacji MES do nieniszczącego określania twardości mechanicznej". AIP Advances, 8 (2018) 047502–047502.
• [13] H. Pitsch, "Die Entwicklung und Erprobung der Oberwellenanalyse im Zeitsignal der magnetischen Tangentialfeldstärke als neues Modul des 3MA-Ansatzes (Mikromagnetische-Multiparameter-Mikrostruktur-und Spannungsanalyse)". Dissertation.Universität des Saarlandes, Saarbrücken. 1990.
• [14] D. C. Jiles, B. Thoelke, and M. K. Devine, "Numerical determination of hysteresis parameters for the modeling of magnetic properties using the theory of ferromagnetic hysteresis", IEEE Trans. Magn, vol. 28, no. 1, pp. 27–35, styczeń 1992.
• [15] D. Sedira, Y. Gabi, Kedous-Lebouc, K. Jacob, B. Wolter i B. Straß. "Metoda ABC do identyfikacji parametrów modelu histerezy." Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 01 lipca 2020, vol.505.
• [16] L. Alloui, "Modélisation tridimensionnelle par la méthode des volumes finis des phénomènes électromagnétiques et thermiques couplés dans les dispositifs de chauffage par induction" Eng. thesis, University of Biskra, Algeria, 2004.
• [17] O. Boudib, "Modélisation des transistors à effet de champ à point quantique par la méthode des volumes finis", eng. thesis, University of Biskra, Algeria, 2005.
• [18] M. L. Khene, "Modélisation des phénomènes électromagnétiques dans les structures à géométries complexes par adaptation de la méthode des volumes finis", praca dyplomowa, Uniwersytet w Batnie, Algieria, 2006.
• [19] M. Hamimid, S. M. Mimoune i M. Feliachi, "Hybrid magnetic field formulation based on the losses separation method for modified dynamic inverse Jiles-Atherton model", Physica B, 406 2755–2757, 2011.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).