[發明專利]一種基于Lamb波時間場法在鋼管主梁中的損傷檢測方法

有效

• 申請號: 202110783501.1
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113533517B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 蔡國強;王琳
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/44;B61K9/10
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 郝志亮

本發明公開了一種基于Lamb波時間場法在鋼管主梁中的損傷檢測方法，包括如下步驟：環境搭建：在對實際鋼管主梁焊縫結構進行無損檢測時，所采用的設備主要包括壓電傳感器、計算機系統、信號采集設備、耦合劑；檢測環境參數設置：在檢測時，首先確定檢測環境下的增益大小，根據經驗選擇，對比了20dB和30dB時的接收信號，確定增益為30dB時五波峰更加明顯，效果較好；鋼管主梁焊縫損傷數據處理及分析；基于時間場法進行損傷識別；不同程度損傷的識別。本發明對損傷位置的識別精度較高，取得明顯的檢測應用效果。

技術領域

本發明涉及軌道交通技術領域，尤其涉及一種基于Lamb波時間場法在鋼管主梁中的損傷檢測方法。

背景技術

近幾年，軌道交通列車事故時常發生，威脅著人們的生命安全，甚至給國家、社會帶來巨大損失，軌道交通系統中的轉向架構架和鋼軌都是非常重要的基礎設施，轉向架承載著整個車輛自身的重量還有乘客或者貨物的重量，更是車輛沿軌道正常運行的走行部件，鋼軌是鐵路軌道的主要組成部件，在引導著車輛前進的同時承受著整個車輛的重量以及運行時巨大的沖擊壓力，如果轉向架和鋼軌中產生的裂紋不及時處理，可能會造成嚴重的行車安全事故，因此，本文針對軌道交通系統中的這兩個重要部分，提出了基于Lamb波時間場法的的裂紋檢測方法。

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種基于Lamb波時間場法在鋼管主梁中的損傷檢測方法。

本發明提出的一種基于Lamb波時間場法在鋼管主梁中的損傷檢測方法，包括如下步驟：

S1環境搭建：在對實際鋼管主梁焊縫結構進行無損檢測時，所采用的設備主要包括壓電傳感器、計算機系統、信號采集設備、耦合劑；

S2檢測環境參數設置：在檢測時，首先確定檢測環境下的增益大小，根據經驗選擇，對比了20dB和30dB時的接收信號，確定增益為30dB時五波峰更加明顯，效果較好；

對于激勵頻率，通常是先確定一個頻率范圍150kHz～400kHz，以50為增量進行掃頻得到7個不同的信號，首先對比150kHz和200kHz的信號，確定激勵頻率為200kHz；

S3鋼管主梁焊縫損傷數據處理及分析；

信號處理包括在時域和頻域上的處理，通過希爾伯特變換將實數域的信號轉換為復數域信號；

S31焊縫損傷信號的希爾伯特變換方法：使用希爾伯特變換方法對信號預處理，通過希爾伯特變換方法提取反射波包的到達時間；

S4基于時間場法進行損傷識別；

S41基于時間場法的坐標系：管主梁焊縫結構產生的裂紋一般都是縱向或者縱向傾斜裂紋，因此，在無損檢測研究時，首先根據仿真中傳感器的布置方法來放置激勵傳感器；

S42反射波時間場法：Lamb波在遇到損傷時發生反射現象，根據觀測線上傳感器獲取的信號，得到反射波時距曲線。波在結構中的傳播速度已知，就可以獲得Lamb波在激勵之后經過不同時間t_i到達損傷以及從損傷反射回來的波前位置，那么，在介質均勻的結構中，經過相同時間間隔的入射波波前是一組等距離的同心圓；

S5不同程度損傷的識別；

S51時間場法識別不同類型的損傷：對于任意位置的水平界面來說，反射波時距曲線具有比較簡單的形式，反射面上的任意一點的切面都是該反射面本身，根據傳感器布置的分析，以及Lamb在結構表面傳播的特性，建立OXY坐標系，OX軸和OY軸都在結構表面，坐標系的原點為激勵傳感器的位置，為了便于分析，從激勵點向損傷作垂線并交于O'，取激勵點關于損傷的鏡像點，設置為虛激勵點O”(x₀,y₀)，在OXY坐標系的基礎上，以OY軸的負方向放置Ot軸，起點O_t在接收傳感器位置處，建立tOXY坐標系，從而獲得反射波時距曲線，在建立tOXY坐標系中，損傷是一條直線；