[发明专利]钢轨接头螺孔裂纹的非线性超声谐波检测方法

说明书

钢轨接头螺孔裂纹的非线性超声谐波检测方法，包括以下步骤：S1：在螺孔正上方的轨顶处激励和接收超声波，以Hanning窗调制的正弦信号为激励信号，对含不同长度裂纹的钢轨接头进行实验测试，并记录测试信号；S2：将测试信号进行傅里叶变换，观察频率峰值；S3：利用sym1小波对测试信号进行小波包分解，并以包含三次谐波的分量占比构造损伤指标，并绘制损伤指标与裂纹长度之间的关系曲线；S4：建立与钢轨试样相同的有限元模型，检验超声非线性特征；S5：根据损伤指标与裂纹长度之间的变化关系，给出钢轨接头螺孔裂纹的判定准则：损伤指标与裂纹长度呈正相关。本发明利用非线性超声对螺孔缺陷的敏感性，可大大提高轨道检测的效率。

技术领域

本发明涉及超声波检测技术领域，特别涉及一种钢轨接头螺孔裂纹的非线性声谐波检测方法。

背景技术

与无缝钢轨相比，普通钢轨具有制作方便、铺设简单的优点，适用于山区路线及重载路线。但其缺点也十分明显，接头部分的螺孔通常会成为轨道的薄弱环节。一直以来，钢轨接头都是铁路养护维修的重点，通常会占到养护、维修工作量的60％-70％。钢轨接头由于组件较多、截面形状复杂，利用传统的无损检测方法，如超声波检测时，得到的信号异常复杂。例如，利用传统超声波检测螺孔孔边裂纹，由于螺孔与孔边裂纹都将产生回波，两者的回波叠加在一起使得难以判定是否产生了孔边裂纹，致使钢轨接头螺孔裂纹的检测效率低下。

发明内容

本发明为克服现有技术，提供一种钢轨接头螺孔裂纹的非线性超声谐波检测方法。利用非线性超声对螺孔缺陷的敏感性，可大大提高轨道检测的效率。

钢轨接头螺孔裂纹的非线性超声谐波检测方法，包括以下步骤：

S1：在螺孔正上方的轨顶处激励和接收超声波，以Hanning窗调制的正弦信号为激励信号，对含不同长度裂纹的钢轨接头进行实验测试，并记录测试信号；

S2：将测试信号进行傅里叶变换，观察频率峰值；

S3：利用sym1小波对测试信号进行小波包分解，并以包含三次谐波的分量占比构造损伤指标，并绘制损伤指标与裂纹长度之间的关系曲线；

S4：建立与钢轨试样相同的有限元模型，检验超声非线性特征；

S5：根据损伤指标与裂纹长度之间的变化关系，给出钢轨接头螺孔裂纹的判定准则：

损伤指标与裂纹长度呈正相关。

本发明相比现有技术的有益效果是：

1)弥补了传统超声波采用线性指标无法直接从钢轨轨顶检测螺孔裂纹缺陷的不足；

2)利用谐波所在小波包能量占比定义损伤指标，改善了直接利用谐波峰值定义非线性参数时的噪声影响；

3)通过监测损伤指标的变化，可判断出钢轨接头螺孔是否出现了裂纹；

4)当钢轨接头螺孔边界出现裂纹之后，可利用损伤指标监测裂纹的扩展；

5)本发明充分利用了非线性系统的结构敏感性，极大的提高了钢轨接头螺孔裂纹的检测灵敏度，适用于手推式轨检小车。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步地说明：

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明所结合的实验原理图；

图3为含裂纹与无裂纹的测试信号的时域波形图；

图4为含裂纹与无裂纹的测试信号的频域波形图；

图5为小波包4层分解结构图；

图6为实验结果中各小波包节点损伤指标随裂纹长度增加时的变化关系图；