基于直流电位降的高铁车轴裂纹检测研究

摘要

车轴是高铁车辆走行部重要的部件之一,其在服役过程中产生的裂纹会严重影响车辆运行的安全性。目前还未实现实时在线检测,现场检修时采用超声和磁粉方法存在检测效率低、操作复杂等问题。直流电位降(Direct current potential drop,DCPD)检测方法可靠方便,能够克服上述问题。基于DCPD检测原理,建立裂纹检测数学模型,结合稳定直流电场的Laplace方程,运用ABAQUS建立带裂纹的全尺寸车轴三维有限元模型,对一系列带不同深度半椭圆裂纹的车轴进行仿真。分析裂纹区域电位降信号,研究全尺寸高铁车轴电位降与裂纹深度的关系,并绘制电位降随裂纹深度变化的校准曲线,讨论影响校准曲线的相关因素,发现裂纹面相对于轴线的偏转角度和探针的相对位置均会影响校准曲线选择。该研究结果为高铁车轴裂纹的实时检测提供了实现思路和方法。