基于金属磁记忆效应的高速列车轮对早期故障检测

发布时间：2021-06-11 21:25

　　轮对作为高速列车走行部的关键部件,其运行状态直接关系到列车的安全运行,而局部的应力集中和微裂纹是造成轮对突然失效的主要原因。目前,我国主要采用X射线探伤、超声波探伤以及磁粉探伤等方法检测轮对故障,但是只能事后检测已经存在的轮对裂纹,不能检测应力集中早期故障,存在巨大的运行风险性。而金属磁记忆检测通过采集轮对表面的自有漏磁场信号,能有效检测轮对的应力集中区和微裂纹,是一种“主动预测→预报→评估”的早期量诊断过程,具有重要的实际意义和应用前景。金属磁记忆是一种微弱的地磁信号,极易受到轮对外部干扰和噪声的污染,影响早期诊断的可靠性,如何对磁记忆信号进行消噪,提取准确的早期故障特征,成为轮对磁记忆检测的难点。与此同时,磁记忆信号的特征与轮对损伤状态不是简单的线性关系,导致高铁轮对的定性、定量故障评估成为工程应用的瓶颈。针对轮对磁记忆检测的上述两个问题,论文展开相应研究,其主要内容如下:（1）从电磁学与能量平衡两个角度研究磁记忆现象的形成机质,分别构建应力集中区的磁偶极子模型与能量平衡模型,通过仿真验证了所建模型的有效性,为磁记忆的工程应用提供有效的理论支撑。（2）根据相关性原理对多通道采集的轮... 

【文章来源】：江苏大学江苏省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

CRH动车组轮对

基于金属磁记忆效应的高速列车轮对早期故障检测1.2 金属磁记忆概述金属磁记忆技术（MMM）是根据在地磁场和工作载荷的共同作用下，在金属设备的应力集中部位会发生具有磁致伸缩性质磁畴组织的定向移动，这种变化在外力撤去后还具有无法恢复的不可逆性，这种不可逆的过程会产生反应应力集中状态的表面漏磁场。产生漏磁场的原因是由于金属结构的不对称性，地球外部磁场在金属内部产生较高的能量。在应力集中和疲劳损伤区域出现的表面漏磁场的磁记忆信号有两个重要特征：切向分量 ( pH x具有最大值，法向分量 ( )pH y 过零点[7]。因此，通过对待测金属零件表面漏磁场法向分量和切向分量的提取研究，便能快速确定应力集中的部位并做出预测预报。

磁记忆的形成机理涉及铁磁学、弹塑性力学以及断裂力学等许多学科，的研究一直是学术界的难点，至今没有明确的定论。对于金属磁记忆的作在着多种解释，其中代表性的有“自有漏磁场”学说、“能量平衡“学说种学说，分别建立自有漏磁场模型与能量平衡模型，通过 matlab 仿真验检测技术提供有力的理论支撑。有漏磁场模型表明，表面自有漏磁场信号只有当应力强度导致微观缺陷后才会出现，钢，此压力阈值一般是 60-80Mpa[53]。在如上压力下，试件上由于材料微生微观缺陷（如位错、剪切带），且表面比内部的压力状态更加明显。因生表面漏磁场信号的必要条件[48]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]金属疲劳过程磁记忆信号多特征量提取研究[J]. 朱达荣,潘志远,刘涛,徐德军.  现代制造工程. 2018(10)
[2]基于PCA与GA-BP神经网络的磁记忆信号定量评价[J]. 王帅,黄海鸿,韩刚,刘志峰.  电子测量与仪器学报. 2018(10)
[3]面向再制造的金属磁记忆检测技术研究综述及工程应用案例[J]. 钱正春,黄海鸿,韩刚,熊斌,费志洋,赵伦武.  机械工程学报. 2018(17)
[4]一种新的声发射信号消噪及故障诊断方法[J]. 张瑞,邓艾东,司晓东,刘东瀛,李晶.  振动与冲击. 2018(04)
[5]高速动车组车轮滚动接触疲劳观测与模拟研究[J]. 王玉光,卢纯,赵鑫,温泽峰.  机械工程学报. 2018(04)
[6]结合短时傅里叶变换和谱峭度的电力系统谐波检测方法[J]. 黄建明,李晓明.  电力系统保护与控制. 2017(07)
[7]一种基于加权平均的改进型小波阈值降噪算法[J]. 刘书俊,李生林,蒋明,宋志强,毕金友.  化工自动化及仪表. 2017(03)
[8]不同材料在不同应力状态下的磁记忆信号特征[J]. 赵珍燕,任尚坤,杨梅芳,段振霞.  钢铁研究学报. 2017(02)
[9]一种基于多尺度数学形态学的心电信号去噪方法[J]. 王薇.  电子技术与软件工程. 2017(01)
[10]一种基于主成分分析和支持向量机的发动机故障诊断方法[J]. 张宇飞,么子云,唐松林,朱丽娜,张进杰.  中国机械工程. 2016(24)



本文编号：3225310