火车轮裂纹自动在线无损检测系统研究

摘要

火车轮是火车的关键部件,对火车轮内部的裂纹进行检测并准确地判断其位置一直是铁道运输部门非常重视的问题.目前国内外火车轮的检测基本上还是采用的静态的无损检测方法,如涡流、磁粉、超声波等,而国外已倾向于开发在线、在役的火车轮无损检测方法.该文根据火车轮裂纹在线无损检测的特点和要求,对检测系统各部分的功能要素做了深入的分析研究.该文首先分析了火车轮内部的微观和宏观损伤对裂纹形成过程的影响,并根据断裂力学理论阐述了裂纹扩展过程所遵循的规律.在此基础上,根据损伤容限设计的思想,提出了根据火车轮的运行状态确定检测间隔的方法.对塑性变形过程、裂纹的萌生和扩展过程以及冲击过程的声发射特点及其内部成因也做了深入的分析.然后从弹性力学理论的应力、应变关系出发,导出了纵波、横波和瑞利表面波的波动方程,并且讨论了兰姆波的构成及其不同模式的传播特点,分析了频散效应形成的原因和特点.这些特点是检测系统进行波形识别的依据.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1研究背景和意义

1.2国内外的研究现状

1.3研究内容

1.4检测系统方案的拟定

1.5本章小结

第2章火车轮裂纹的形成原因和损伤容限设计

2.1形成因素

2.2裂纹的扩展规律

2.3损伤容限的设计

2.4本章小结

第3章声发射信号的产生机理

3.1塑性变形过程中的声发射

3.2裂纹形成和扩展过程中的声发射

3.3冲击过程中的声发射

3.4声波在各向同性介质中的传播规律

3.5本章小结

第4章声发射信号的检测方法

4.1检测系统设计的依据

4.1.1声发射信号的特点

4.1.2参数分析的特点

4.1.3模态分析的特点

4.2检测系统硬件部分的构成

4.2.1声发射换能器

4.2.2四通道声发射仪的构成

4.2.3基于CAN总线的信号采集系统

4.2.4载荷循环次数的检测

4.2.5 CAN总线的接口电路

4.2.6 CAN总线和上位机的接口电路

4.3本章小结

第5章声发射信号的处理方法

5.1自适应噪声对消器的设计

5.2采样信号的带通滤波

5.3声发射信号的小波包分析

5.4基于神经网络的分析方法

5.5声发射源的定位方法

5.6本章小结

第6章火车轮声发射数据的记录和查询

6.1状态数据的接收

6.2数据的存储

6.3数据的查询分析方法

6.4本章小结

第7章总结

第8章进一步的研究方向

参考文献

在读期间发表的论文

声明

致谢