刘 恒，陈 兵，邱菲菲，朱忠尹，苟国庆

(西南交通大学 材料科学与工程学院，成都 610031)

螺栓作为重要的连接件，广泛应用于航空航天、船舶、风力发电、桥梁、数码产品等领域。在实际工况中，螺栓上施加的应力直接影响设备的运行、结构安全和可靠性，因此对螺栓进行监测具有重要的工程意义[1-2]。螺栓轴向应力的常用无损检测方法主要有扭矩扳手法、磁敏电阻传感器法、光纤应变法和电阻应变片法等，但是这些方法尚未在工程中得到应用，而超声波法测量螺栓轴向应力可以应用于实际工程中。传统的压电超声探头存在对材料的表面状态要求高、无法在高温下进行监测、需要和工件进行耦合等缺点，限制了超声波法的应用[3]。

电磁超声作为一种新兴的超声检测方法，可以避免传统超声法测量螺栓轴力(轴向应力)的缺点，在一些领域中已经得到了广泛的应用。LUDWIG等[4]首次建立了完整的电磁超声换能器有限元模型，并完成了电磁超声激发与接收的仿真。阳能军等[5]利用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics建立有限元模型，分析了线圈参数对超声横波的影响。唐旭明等[6]通过COMSOL Multiphysics软件计算了永磁体的磁场分布，从长度、宽度、厚度等方面对永磁体进行了优化，提高了电磁超声换能器的信噪比。

现有研究中，电磁超声模拟多集中于探头优化方面，主要应用在测厚、无损检测等领域，而电磁超声测量螺栓轴向应力的研究较少。因此笔者通过COMSOL Multiphysics软件模拟电磁超声换能器激……