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基于超声层析成像技术的车体枕梁损伤检测方法研究
| 论文题名： | 基于超声层析成像技术的车体枕梁损伤检测方法研究 |
| 关键词： | 地铁车辆;枕梁结构;损伤检测;超声层析成像 |
| 摘要： | 近年来，随着地铁车辆运行速度和承载力的大幅提升，地铁车辆各个部件承受更加复杂的载荷作用。枕梁是车体底架与转向架连接的重要部件，承受着各种交变载荷，运行工况复杂，容易产生损伤而影响列车的运行安全。因此，对车体枕梁损伤进行研究，发现其损伤规律和探索有效的损伤检测方法对提高列车运行的安全性具有重要的理论意义和实用价值。 针对车体枕梁损伤状态检测问题，本文研究了基于弹性波的车体枕梁损伤测试原理，并提出相应的试验方法，设计车体枕梁损伤的检测装置。主要研究内容如下: (1)对地铁车体枕梁弹性体进行了力学分析，推导出纵波的波速公式，建立起波速与弹性模量之间的关系，再根据损伤力学中的弹性模量法，建立了材料损伤与弹性模量之间的关系式，从而通过中间变量弹性模量建立材料损伤与波速之间的函数关系，最终确定了地铁车体枕梁的损伤测试原理及测试模型。 (2)通过枕梁的损伤测试原理研究及测试模型分析，枕梁的损伤情况可以通过枕梁内部的波速分布图进行表征，因此枕梁内部波速分布图的求解尤为重要。本文提出利用超声层析成像的方法获取枕梁的内部波速分布图，其中包括枕梁超声层析成像的计算原理与代数重建算法的选择。 (3)针对车体枕梁的损伤检测问题，进行了硬件系统的选型，并根据超声层析成像原理及代数重建算法，利用MATLAB GUI设计平台开发了超声层析成像软件系统。最后通过有损伤的铝合金板的超声层析成像损伤检测试验对枕梁超声层析成像软件系统进行了功能测试分析验证。 (4)以某地铁车体枕梁为试验对象，首先进行了车体枕梁的损伤检测试验方案设计，然后按照试验方案进行了车体枕梁的损伤检测试验和走时时间数据的采集，最后对试验数据进行分析，将超声层析成像检测方法得到的地铁车体枕梁损伤的结果与实际损伤情况进行了比对。 |
| 作者： | 刘金强 |
| 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： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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