【摘 要】
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近年来,随着城市交通压力的增加,地铁车辆在城市交通工具中逐渐占据重要的位置。地铁车辆车轮服役过程中承受外物撞击、制动盘冲击热、与钢轨磨损等影响,容易导致车轮损伤,从而造成列车运行故障,危险人们生命财产安全。目前,车轮探伤主要为定期落轮检修,费时费力,且在检修周期间风险隐患较大。Lamb波具有对损伤敏感的优势,且检修过程无需脱漆、拆解结构。因此,本文针对车轮损伤提出了基于Lamb波的损伤检测方法,对
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近年来,随着城市交通压力的增加,地铁车辆在城市交通工具中逐渐占据重要的位置。地铁车辆车轮服役过程中承受外物撞击、制动盘冲击热、与钢轨磨损等影响,容易导致车轮损伤,从而造成列车运行故障,危险人们生命财产安全。目前,车轮探伤主要为定期落轮检修,费时费力,且在检修周期间风险隐患较大。Lamb波具有对损伤敏感的优势,且检修过程无需脱漆、拆解结构。因此,本文针对车轮损伤提出了基于Lamb波的损伤检测方法,对损伤进行识别及定位。本文的主要工作如下:（1）研究了Lamb波的频散特性,应用MATLAB绘制Lamb波频散曲线,为有效利用Lamb波进行结构损伤检测提供理论依据。在此基础上研究了Lamb波的激励模式,对Lamb波信号的激励方式、激励频率、波峰个数、传感器进行了优化分析,结合实验确定了钢板及车轮激励信号各个参数的选取。（2）研究了基于COMSOL的车轮有限元仿真分析方法,构建了Lamb波在车轮中传播的有限元仿真模型。研究了仿真模型中Lamb波传播群速度与相速度,与频散曲线中各模态速度进行对比,仿真与理论值基本一致,验证了车轮模型的有效性;在车轮模型表面进行损伤缺陷有限元仿真,研究了Lamb波对不同损伤缺陷的作用,证明了A0、S0模态的波在遇到不同类型损伤时有不同的效果,并且验证了损伤缺陷程度与响应信号幅值的相关性。（3）提出了基于信号能量的损伤识别指标。通过信号预处理对损伤信号进行滤波,引入希尔伯特-黄变换信号处理技术,结合频域分析,提取信号损伤特征参数,分析得到损伤程度识别指标;引入了基于支持向量机的损伤识别方法,以损伤反射波的能量幅值为损伤标识量,确定了损伤程度与信号幅值规律。（4）提出了基于HHT的损伤识别定位算法。该方法通过对车轮损伤前后Lamb波传播时的响应信号进行希尔伯特黄变换,充分利用各路径Lamb波信号,分析瞬时幅值谱获取损伤前后信号能量峰值到达时刻,进而获取时间延迟参数,将各个参数结合椭圆定位算法、双曲线定位算法,实现车轮损伤定位。最后,进行了车轮损伤检测实验,通过实验损伤信号分析得到了损伤的位置以及大小信息。图63幅,表16个,参考文献80篇。
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