基于双向时反的高速铁路承力索结点区域缺陷成像技术研究

作     者：周建熹 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：洪晓斌;黄国健

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：承力索绞线 超声导波 双向时间反演 缺陷成像 

摘      要：高速铁路已成为重要的交通运输工具,其中承力索绞线作为电化铁路接触网的主要承载部件,对其损伤的有效检测技术显得至关重要。本文以“基于双向时反的高速铁路承力索结点区域缺陷成像技术研究为题,研究结合超声导波与时间反演技术相结合的缺陷成像新方法,为绞线结构被覆盖区域的缺陷检测提供新思路,具有重要学术价值和实际意义。论文研究工作得到国家自然科学基金项目(51305141)、广东省自然科学基金项目(2014A030313248)以及2016年广州市科技计划项目的资助。论文主要工作包括:(1)理论分析了超声导波的传播特性,并将其应用到被中心锚结夹覆盖的承力索绞线检测中,推导超声导波在直杆和螺旋杆中的频散规律,绘制相应频散曲线以确定合适激励信号频率。(2)根据现有的时间反演镜成像存在的不足,理论推导了双向时间反演在细长型结构中的聚焦特性,提出了一种结合超声导波与双向时间反演的缺陷成像方法,阐述并编写时间聚焦成像算法,最终通过点云成像实现缺陷的聚焦显示。(3)根据提出的检测方法要求,为了最终实现对承力索绞线缺陷成像,采用ABAQUS建立了承力索绞线仿真模型,通过仿真分析不同模态导波在直杆和绞线中的传播过程及在缺陷处的模态转换规律,从而选择出纵向模态导波作为检测信号。(4)为了更加准确成像,提出一种在采集信号中分离单一模态导波的方法,并编写其算法。建立了304不锈钢圆棒仿真模型对成像方法进行验证,并将该方法运用于被中心锚结夹覆盖区域含缺陷的承力索绞线仿真模型检测中。(5)最后对圆钢棒和承力索实物进行损伤成像监测试验,结果表明聚焦缺陷位置与实际损伤之间的相对误差小于2.2%,可以满足实际的检测需求。