金属材料构件由于工作环境恶劣、工作条件复杂而产生缺陷,可能会导致金属构件的失效,引起重大损失,因此对金属构件进行健康监测以及对缺陷识别与检测就具有重要意义。在众多针对缺陷的无损检测方法中,电磁无损检测方法具有安全、绿色、便捷、经济的特点。因此,本文主要对电磁无损缺陷检测中涡流检测和涡流生热两种方法的正向问题进行了研究。其中对于涡流检测正向问题,本文采用解析法和数值仿真法进行研究;对于涡流生热正向问题,本文采用数值仿真法和实验法进行研究。目前在涡流无损检测正向问题解析计算研究领域,国内外对于无缺陷的模型研究较多,对于含有缺陷的模型研究较少;在涡流生热电-磁-热耦合的研究中,国内外的研究对于静态缺陷检测研究较多,而对于运动状态甚至高速状态下缺陷检测问题研究较少。对于目前存在的这两个问题,本文在以下几个方面展开研究:(1)含圆柱形缺陷的涡流无损检测信号解析计算方法研究。建立了一个金属构件存在一个圆柱形缺陷的解析计算模型,依据麦克斯韦方程组得到了该数学模型的关于磁矢量势的控制方程,采用分离变量法求出了该模型各个求解域的磁场信号积分表达式,通过截断区域法得出了各个求解区域磁场信号的级数表达式,最后经拉普拉斯逆变换得出了该模型的时域解析解。通过解析计算和仿真结果的比较,本文提出的含圆柱形缺陷的涡流无损检测信号解析计算方法不仅计算精度高,而且计算效率提高至仿真计算的10倍以上。(2)椭圆柱形缺陷检测信号解析计算方法研究。在圆柱形缺陷模型解析法计算的基础上,提出了针对椭圆柱形缺陷模型的电磁场计算方法。构建了椭圆柱形缺陷模型计算的经验公式,将椭圆柱形的经验公式磁场计算结果同采用数值仿真计算的结果进行比对分析,探究所提出的经验公式的适用范围,并将椭圆柱形缺陷模型近似为长方体形缺陷模型,并研究其近似误差。该项研究为建立含自然缺陷的金属构件的涡流无损解析计算模型具有重要推广意义。(3)涡流生热电-磁-热耦合研究。构建了静态下电-磁-热耦合三维有限元仿真模型及动态下的电-磁-热耦合二维有限元仿真模型。实验研究了静止状态下、低速平动状态下、金属转盘高速运动状态下电-磁-热耦合下三种不同激励线圈在不同速度、不同激励电流下的电磁无损检测中电-磁-热耦合问题。