机械工程学报 ›› 2025, Vol. 61 ›› Issue (18): 38-49.doi: 10.3901/JME.2025.18.038
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林强1,2, 刘兴1,2, 田海东1,2, 王文健1,2, 丁昊昊1,2, 刘启跃1,2, 郭俊1,2
LIN Qiang1,2, LIU Xing1,2, TIAN Haidong1,2, WANG Wenjian1,2, DING Haohao1,2, LIU Qiyue1,2, GUO Jun1,2
摘要: 铁路轨道与车轮长期滚动接触,容易产生疲劳裂纹,导致钢轨表面剥离甚至钢轨断裂等严重问题,因此开展裂纹尺寸、扩展深度以及裂纹形状的检测与定量表征具有重要意义。设计搭建了采用阵列式传感器交流电磁场检测技术(Alternating current field measurement,ACFM)的钢轨裂纹检测系统。结合检测信号等值线彩色图研究了不同长度、不同深度、不同形状(簇状、Y形和W形)裂纹对ACFM信号的影响规律,分析了裂纹形状对交流电磁场检测信号影响机理。研究结果表明:随着裂纹长度与深度的增加,Bx信号谷值减小,Bz信号出现越来越明显的双极值特征,蝶形图中缺陷环面积逐渐增加,表明裂纹引起的磁场扰动逐渐变大,Bz信号相比Bx信号对裂纹长度与深度的变化更敏感;随簇状裂纹条数的增加,裂纹周围的Bx和Bz信号强度逐渐增加,Bx信号波峰位置的连线可反应裂纹走向;W形裂纹的Bx信号出现了三个极值,Bz信号出现了对称分布的极值特征;Y形裂纹的Bx信号出现了六个极值,Bz信号出现了四个极值。利用阵列式传感器ACFM信号的等值线彩色图可实现对复杂形状裂纹的识别和表征。
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