原文传递
基于振动响应的贝叶斯无砟轨道弹性扣件损伤识别
| 论文题名： | 基于振动响应的贝叶斯无砟轨道弹性扣件损伤识别 |
| 关键词： | 无砟轨道;弹性扣件;损伤识别;振动响应;贝叶斯模型 |
| 摘要： | 随着近些年中国进一步加快高速铁路网的建设，高铁已经逐渐成为中国的一张“名片”，截至2020年底，我国高速铁路运营里程已达3.79万公里，居世界第一，轨道扣件系统是维系高速铁路安全运营的重要部件，轨道承受来自列车运行的车辆荷载，其所需弹性和几何误差的调整量几乎全部由扣件系统提供。 然而近年来，由于我国高速铁路运输量不断加大、使用的频率增加等原因，在高强高频列车荷载的长期作用下弹性扣件出现损伤直至松脱失效的情况越来越普遍，扣件损伤威胁着轨道的安全运营，扣件松脱如不及时治理会造成轨道结构破坏，甚至引起交通事故。许多城市采用传统的人工巡检方法进行铁路检修，该方法效率较低、漏检率高，且工作时间受天窗时间的限制，已经不适应如今铁路轨道的发展。本文提出一种基于振动响应的贝叶斯模型修正的结构损伤识别方法，直接有效地对钢轨扣件的损伤位置和程度进行识别，同时评估了损伤识别结果的不确定度。本文所提方法可以为同类结构损伤检测提供参考，为无砟轨道结构扣件系统健康监测和预警提供可能。本文主要研究工作如下： （1）简要介绍了扣件损伤识别研究现状及基于模型修正结构损伤识别方法的发展现状，提出了基于振动响应的贝叶斯模型修正无砟轨道扣件损伤识别方法。 （2）基于初始未损无砟轨道结构，通过一组实测振动数据进行模型修正构建基准有限元模型，在此基础上进行数值模拟分析，通过设置不同的损伤工况对弹性扣件刚度系数（即模型参数）的最可能值进行识别，研究该方法的可行性；通过对加速度响应数据添加一定水平的高斯白噪声，研究所提方法的鲁棒性；进一步研究了激励点位置对损伤识别结果的影响。结果表明：损伤程度越大、锤击点距离损伤位置越近其识别结果更精确，不同噪声水平下显示该方法具有良好的鲁棒性。 （3）论文基于无砟轨道结构实验室缩尺模型开展了实验验证工作。分别对无损、端部损伤、中间损伤、连续损伤、间隔损伤等工况类型进行损伤识别参数分析，并通过模型参数的后验概率密度函数，对模型参数的损伤识别结果作了不确定度分析。研究结果表明：不同工况下其损伤识别结果与试验预设的损伤情况一致，均较准确的识别出弹性扣件损伤位置和程度，同时提供的模型参数的概率分布信息表明试验工况下识别参数的不确定度均保持在可接受水平。 |
| 作者： | 袁瑞杰 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 胡琴 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
检索历史
应用推荐
