為了驗(yàn)證仿真結(jié)果的正確性，對兩種材料的表面人工裂紋進(jìn)行檢測，裂紋和激勵條件與仿真中參數(shù)相同。兩種材料感應(yīng)加熱200ms時的紅外圖像和不同觀察時間的表面溫度分布分別如圖6、圖7所示。其中，圖7(a)、圖7(b)分別表示圖6(a)、圖6(b)中沿紅線的溫度分布情況，為減小誤差，取加熱區(qū)域附近5行像素點(diǎn)的平均值。圖中橫軸為位置坐標(biāo)，取裂紋中心位置為L=0mm，縱軸為歸一化溫度。

圖6 感應(yīng)加熱紅外熱圖

圖7 裂紋附近的溫度分布

從兩種材料的裂紋附近(裂紋邊緣在橫坐標(biāo)±1.5mm處)的溫度分布可以看出，對于45^#鋼，由于趨膚深度較小，感應(yīng)加熱時裂紋邊緣溫度明顯高于附近區(qū)域，隨著加熱時間增加，邊緣溫度迅速升高，而裂紋底部溫度上升速率逐漸降低；而對于不銹鋼，趨膚深度較大，裂紋邊緣低于附近區(qū)域，遠(yuǎn)離裂紋邊緣位置為高溫分布，裂紋底部溫度上升速率逐漸增加。

四、結(jié)束語

1、由于45^#鋼和不銹鋼趨膚深度相差很大，感應(yīng)加熱時的渦流場和溫度場呈現(xiàn)不同的分布規(guī)律：45^#鋼渦流緊貼裂紋流動，加熱后裂紋邊緣為高溫分布；不銹鋼渦流被推離裂紋邊緣，加熱后裂紋邊緣為低溫分布。

2、感應(yīng)電流密度分布和裂紋對熱擴(kuò)散的阻礙作用共同決定了感應(yīng)加熱時的溫度變化規(guī)律：45^#鋼試件表面和裂紋底部感應(yīng)電流密度基本相等，裂紋對熱擴(kuò)散的阻礙導(dǎo)致裂紋邊緣和底部中心位置附近熱量迅速積累；不銹鋼裂紋邊緣感應(yīng)電流密度較小，裂紋底部角落處感應(yīng)電流密度較大，因此加熱初期邊緣溫度較低而底部角落處溫度較高，隨著加熱過程的持續(xù)，熱量的不均勻分布逐漸被熱擴(kuò)散所削弱。

3、加熱過程中，由于感應(yīng)電流分布規(guī)律和材料物理屬性的差異，45^#鋼裂紋底部溫度上升速率逐漸減小，而不銹鋼裂紋底部溫度上升速率逐漸增加。