转向架构架扫描式柔性阵列涡流无损探伤方法研究

摘要

近年来，随着我国高速铁路技术的迅速发展，列车各部件所处工作环境更加恶劣、状况更加复杂、性能要求更高。在高速列车运行过程中，转向架构架上不可避免的会出现各式细微裂纹，这将严重威胁着车辆的运行安全。国内外，多数是将转向架进行解体检修；而在动车组日常维护检查（一、二级检修）中，均采取用强光手电目测的检测方法，该方法存在较大的检测误差和干扰；转向架处于车体之下，检测时存在检测空间狭窄而且构架表面覆有尘土或残留油漆等问题。基于上述问题，本文从柔性涡流无损探伤方法的确定、检测线圈磁场强度模型的建立与仿真分析、柔性阵列传感器及检测系统的设计、扫描式模拟实验台的搭建等方面开展转向架扫描式柔性阵列涡流无损探伤方法研究。
　　涡流无损检测相较其他五大无损检测方法有其特有的优势，结合转向架构架裂纹分布特点，确定采用新型柔性涡流无损检测方法对其进行无损探伤。柔性涡流传感器的设计是本文的关键，本文设计了由单个大型激励线圈与四个小型检测线圈所组成的柔性涡流阵列传感器。基于电磁场理论建立柔性涡流检测单元的数学模型，推导出计算检测单元线圈轴向与径向的感应磁场强度的公式，并且将检测单元线圈磁场强度与激励电流、检测线圈间隙和检测线圈内外径等参数之间的关系进行仿真分析。
　　柔性阵列涡流无损探伤系统的设计。以ICL8038波形发生器模块作为激励发生模块；以FPA1000系列功率放大模块作为功率放大电路；采用4路固态继电器模块作为多路分时扫描开关对涡流阵列检测信号进行时分多路传输，既简化后续电路又消除各阵列线圈之间的干扰；输出微弱的检测信号采用OP07对其进行前置放大；再经过有效值A/D转换电路输入给计算机，判断该检测信号是否存在裂纹。
　　最后，以计算机检测系统为核心搭建模拟实验平台，实验验证之前章节理论的正确性、检测系统的检测效果及相关参数的研究。实验对象采用模拟构架材料及拐角形状的钢板，将柔性阵列涡流传感器放置在三维运动装置的载物滑块上，对三维运动滑台进行编程设置，来实现对转向架构架进行扫描检测。检测效果良好，实验结果较为理想，为今后的理论研究与实验研究奠定了一定的基础。

目录

声明

主要符号说明

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容及重点

第二章 柔性阵列涡流检测技术及其建模研究

2.1 引言

2.2 柔性阵列涡流检测技术及检测原理

2.3 柔性阵列涡流检测技术建模研究

2.4 小结

第三章 柔性阵列涡流检测系统设计

3.1 引言

3.2 系统硬件设计

3.3 系统软件设计

3.4 小结

第四章 模拟实验台的搭建与实验研究

4.1 引言

4.2 模拟实验台

4.3 实验研究

4.4 小结

第五章 总结与展望

5.1 主要工作回顾

5.2 本课题今后需进一步研究的地方

参考文献

附录A 柔性阵列涡流传感器磁场模型部分仿真程序

附录B 扫描式柔性涡流阵列探伤模拟实验台实物图

个人简历 在读期间发表的学术论文

致谢