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基于声发射技术轮轴疲劳裂纹检测与剩余刚度的研究
| 论文题名： | 基于声发射技术轮轴疲劳裂纹检测与剩余刚度的研究 |
| 关键词： | 铁路车辆;轮轴疲劳;裂纹检测;剩余刚度;声发射技术 |
| 摘要： | 作为铁路车辆行走的重要部件，机车轮轴会受到诸如路谱、振动冲击、摩擦力和惯性力等作用，容易产生各种损伤，普遍的失效形式是疲劳损伤，而损伤的主要表现形式为疲劳裂纹。为了保证高速铁路的行车安全，需要针对轮轴的疲劳裂纹扩展整个历程来进行测试和研究。传统的无损检测手段（如磁粉检测与超声波探伤）无法做到在线动态检测，不能探测到构件内部的早期微观裂纹，不能分辨不同类型的疲劳故障和其对累积疲劳的影响，存在许多局限;与之相比声发射检测技术作为一项在线的动态裂纹检测方法，可以基于来自裂纹本身的声发射信号对裂纹进行分析。所以，声发射检测技术可以反映材料疲劳裂纹的萌生以及扩展规律，同时指导裂纹机理性研究，最后为关键结构部件的寿命评估和分析提供技术支持。 本文主要针对被测轮轴做声发射疲劳检测试验研究。提取疲劳裂纹相关的声发射特征信号，并基于声发射相关参数分析轮轴疲劳裂纹扩展;结合裂纹疲劳损伤理论，探究声发射表征参数和轮轴疲劳刚度模型之间的关系，对轮轴疲劳剩余刚度进行预测研究。具体内容如下所示: (1)根据金属裂纹的声发射信号信息和轮轴疲劳试验条件，完成声发射测试试验方案;根据ANSYS应力云图，确定试验测试点位置;在青岛四方技术中心的疲劳试验台完成轮轴疲劳裂纹扩展行为的试验，并采集声发射试验数据。 (2)对声发射数据进行采集和分析。依据裂纹扩展速率对轮轴的疲劳寿命进行推测。采用参数分析法分析信号的时域特征参数，选取有用的试验参数来描述轮轴裂纹萌生、扩展以及断裂阶段，并画出整个试验过程参数拟合曲线图。 (3)分析轮轴刚度损伤变化。选择合适的剩余刚度经验模型，创建方程并画出曲线图。最后将试验结论与理论结论相结合。建立信号特征参数与裂纹循环次数之间关系的数学模型。并将此模型与Paris公式进行对比，证明其可行性。 |
| 作者： | 刘金 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 齐红元 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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