軌道交通是城市交通運輸量的主要承擔者,隨著列車運量不斷增加,行駛里程日益增長,列車轉向架構架內部應力急速提高,并出現不同程度疲勞,產生裂紋,最終導致構架失效,威脅車輛運行安全。考慮到人工維修成本高,基于超聲無損檢測的計劃修難以在線診斷列車運營過程中的結構損傷等問題,本文將結構健康監(jiān)測的理念引入城軌列車關鍵部位結構損傷檢測過程,提出基于蘭姆波的城軌列車轉向架構架結構健康監(jiān)測技術,主要研究工作如下:（1）本文研究了蘭姆波產生原理及其各模態(tài)在結構中的質點位移,探究了蘭姆波在各向同性材料中的頻散特征曲線;基于轉向架構架的機械結構及材料特性,選擇壓電陶瓷晶片作為激勵波及響應波的傳感器,并探討其耦合布設方式;基于傳感器、頻散曲線、及轉向架構架結構,選定了適合轉向架構架材料的激勵波中心頻率及激勵模態(tài)。（2）為研究蘭姆波在構架中的實際傳播過程及模態(tài)轉換,利用ABAQUS對構架鋼材料內的蘭姆波傳播過程進行有限元分析;建立了轉向架構架側梁外立板有限元仿真模型,對損傷作用后蘭姆波傳播模態(tài)轉化及構架內各模態(tài)波能量進行分析,確定了轉向架專屬的激勵波中心頻率及模態(tài)。（3）為實現對轉向架構架這類復雜結構的損傷識別,... 

【文章頁數】：108 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 選題背景和研究意義
    1.2 國內外研究現狀
        1.2.1 結構健康監(jiān)測技術概述
        1.2.2 基于蘭姆波的結構健康監(jiān)測技術
        1.2.3 城軌列車轉向架構架結構健康監(jiān)測技術
    1.3 研究內容與技術路線
2 蘭姆波基本理論及激勵波選取
    2.1 蘭姆波的基本理論
        2.1.1 對稱模態(tài)與反對稱模態(tài)
        2.1.2 水平剪切模態(tài)
        2.1.3 各向同性材料蘭姆波頻散特性曲線
    2.2 傳感器及其布置方式選擇
        2.2.1 傳感器選擇
        2.2.2 壓電陶瓷傳感器布置方式
    2.3 激勵信號及其模態(tài)選擇
        2.3.1 蘭姆波激勵信號
        2.3.2 激勵信號的選擇
    2.4 本章小結
3 基于ABAQUS的城軌列車轉向架構架中蘭姆波傳播研究
    3.1 有限元仿真原理
        3.1.1 蘭姆波有限元建模平臺
        3.1.2 壓電陶瓷傳感器及待監(jiān)測結構建模
        3.1.3 單元和載荷的選取
        3.1.4 損傷建模
    3.2 有限元仿真
        3.2.1 有限元建模
        3.2.2 蘭姆波在轉向架構架結構中傳播的仿真
    3.3 本章小結
4 基于蘭姆波的轉向架構架損傷定位及成像技術
    4.1 基于分頻譜的損傷定位技術
        4.1.1 基本原理及實現過程
        4.1.2 實驗驗證
        4.1.3 算法比較
    4.2 時間反轉成像法
        4.2.1 時間反轉法原理
        4.2.2 時間反轉法實驗驗證
        4.2.3 直接時間反轉成像法
        4.2.4 合成時間反轉成像法
        4.2.5 算法比較
    4.3 本章小結
5 城軌列車轉向架構架結構健康監(jiān)測應用研究
    5.1 城軌列車轉向架構架結構疲勞裂紋損傷產生機理分析
        5.1.1 側梁和橫梁連接結構形式
        5.1.2 疲勞裂紋損傷形成機理
        5.1.3 城軌列車轉向架構架焊接部位受力分析
    5.2 城軌列車轉向架構架結構健康監(jiān)測實驗
        5.2.1 轉向架構架中激勵信號及其模態(tài)選擇
        5.2.2 蘭姆波在轉向架構架中的傳播特性
        5.2.3 損傷定位及成像
    5.3 本章小結
6 結論
    6.1 工作總結
    6.2 本文創(chuàng)新點
    6.3 研究展望
參考文獻
作者簡歷及攻讀碩士學位期間取得的研究成果
學位論文數據集



本文編號：3656071