基于导波的轨道车辆车轮辐板裂纹损伤识别及定位技术研究

发布时间：2021-04-16 17:27

　　随着交通事业不断进步,我国已成为轨道交通强国。轨道交通的兴起固然会带来巨大的社会效益及经济效益,但同时更应该重视车辆安全与运行过程中的安全问题。其中,车轮安全是轨道交通车辆安全的基础,车轮一旦出现问题,后果不堪设想。由车轮故障导致的重大事故严重性激发了业内对车轮损伤检测方法的研究。通过调查辐板裂纹故障,其中车轮辐板裂纹的产生可能会导致车轮崩裂,从而造成列车脱轨,后果极其严重,而且对其检测方法的研究较少。因此,本文针对车轮辐板裂纹提出了基于导波的损伤检测方法,对损伤进行检测识别及定位。本文的主要工作如下:（1）本文根据对导波研究及车轮辐板情况,选择了适用于板结构的Lamb波进行裂纹损伤检测。对Lamb群速度及相速度进行了计算,并求解了不同材料的频散曲线。对Lamb波的激励信号进行了优化选择,最终选择的激励信号为经过汉宁窗调制的正弦波窄带信号,波峰个数为5。利用短时傅里叶变换方法对实验采集到的Lamb波信号进行时频处理分析,通过对曲面钢板的研究表明,曲面的存在不会造成Lamb波的反射,波会在板中继续向前传播。采集了 19种不同大小的损伤对应的波形信号,以损伤反射波的能量幅值为损伤标识量,采... 

【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：101 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１轨道车辆车轮??Ｆｉｇ．?１－１?Ｗｈｅｅｌ?ｏｆ?Ｒａｉｌ?Ｖｅｈｉｃｌｅ??

１．２车轮辐板裂纹损伤概况??在轨道交通车辆中，铁路货车车轮的辐板出现裂纹情况较多。２００４年初，神??华铁路发生了货车车轮崩轮事件，原因是辐板孔产生裂纹；２００４年７月，京沪线??上一货车车轮崩裂并导致了重大行车事故，也是由辐板孔裂纹引起［２１］；?２００７年１??月１４日，兰州局兰州西机务段ＳＳ７ｃ型００５０号电力机车前轴左轮辐板崩裂成三部??分，掉块上的裂纹来自于车轮辐板外侧表面。经过检测得知崩裂车轮的辐板在之前??进行过焊补，而且焊补位置有柱状晶体以及焊接裂纹，同时焊补区域是车轮辐板最??大应力区，此为造成崩轮的根本原因［２２］；?２００１年８月３日，佳木斯东车辆段一轮对??辐板出现一条裂纹大概长５５０ｍｍ、深０．７ｍｍ；?２００２年１０月５日，此车辆段又出??现一例长５０ｍｍ的辐板孔裂纹ｆ２３』。据朱宜尧［＠等人统计，出现辐板裂纹包括辐板??孔裂纹的轮对数量达到轮对总数的３成左右。轮径的大小对辐板（包括辐板孔）出??现裂纹的影响较大，轮径小的轮对相对轮径大的轮对更易出现裂纹，且更为严重。??车轮材质与裂纹的产生也有一定的关系，辐板（包括辐板孔）产生裂纹的辗钢轮占??

了分析研究，求解了?Ｌａｍｂ波群速度在钢轨中的衰减率。??本文在开始研究之初，通过ＡＢＡＱＵＳ软件对Ｌａｍｂ波在车轮辐板中的传播进??行了仿真，如图１－４所示，从中可以看出，Ｌａｍｂ波在车轮辐板中的传播距离较远，??覆盖面积较大，因此本文将基于Ｌａｍｂ波的损伤检测方法应用于轨道交通领域，通??过在车轮辐板上布置一定的传感器网络对车轮辐板裂纹损伤进行检测。??ＩＩ??厂?＿?＿?ｒ??Ｉ??顯ｉｉ＿ｐ丨丨?｜Ｐｉ??图１－４车轮辐板中Ｌａｍｂ波传播仿真??Ｆｉｇ．?１－４?Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｌａｍｂ?Ｗａｖｅ?Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ?ｉｎ?Ｗｈｅｅｌ?Ｗｅｂ??１．３．３基于Ｌａｍｂ波检测信号的特征提取方法??针对信号的特征提取，ＳｔａｓＺｅｗＳｋｉ［６７］介绍了目前使用较多的损伤检测信号处理??方法，包括时域、频域以及时频域三种分析方法。??７??


本文编号：3141859