管道作为五大运输工具之一,具有运输成本低、能耗少、可长距离全天候连续输送等优势。然而管道在长期工作中,受工作环境以及运输物质冲刷和腐蚀,易产生应力腐蚀裂纹等缺陷,因而开展对管道缺陷检测方法的研究十分迫切和重要。本文应用COMSOL Multiphysics仿真软件开展了管道周向和轴向的EMAT仿真分析和缺陷检测特性研究。主要研究内容如下:1)在对电磁超声换能器的工作机理研究的基础上,建立了基于洛伦兹力机理的管道周向表面波的有限元模型,实现了EMAT的电磁场、力场、声场全过程的耦合。在此基础上,分析了激励电流幅值、静磁场强度、线圈尺寸、提离距离对信号幅值的影响,为管道EMAT优化设计奠定基础。研究了周向表面波对裂纹缺陷的响应特性,分析了裂纹深度、埋深对超声波信号的影响。2)在对管道周向Lamb频散方程求解基础上,分析了周向Lamb的多模式和频散特性。基于回折形线圈具有选频特性,确定了周向Lamb超声换能器的参数,仿真计算了二维周向Lamb模型。分析了周向Lamb换能器的涡流效应以及磁场和声场结果,应用有限元方法得到了周向Lamb波的波结构传播特性。研究了CLamb0模式对缺陷的检测特性,同时分析了反射、透射、模式转换系数的影响。3)针对三维管道模型增加计算时间长、计算精度低等问题,本文在分析L导波应力应变关系和几何结构对称性基础上,建立了二维轴对称的L导波电磁超声换能器仿真模型。从波模式的群速度、波形振动形态、波结构曲线三方面验证了所得L导波的正确性。在此基础上,研究了L导波对轴对称缺陷的响应特性,分析了不同缺陷深度对反射、透射系数的影响。