交变激励下钢轨表面裂纹的磁场畸变量重构

摘要

交流电磁场交变激励下磁场畸变响应(畸变量)与钢轨滚动接触疲劳裂纹形态参数的关系尚不明确,提出了一种函数化重构交流电磁场磁场畸变响应的方法。在对某重载铁路钢轨滚动接触疲劳裂纹表面开口长度、椭圆比和内部倾角等形态参数的全寿命周期取样观测基础上,构建了交流电磁场对不同裂纹形态参数的磁场畸变量响应模型,得到了裂纹不同形态参数与磁场畸变量的关系;对磁场畸变-裂纹参数的响应曲线进行拟合和评估,得到磁场变化量与裂纹形态参数关系的函数重构表达。研究结果表明:交流电磁场磁场畸变量受各裂纹参数共同影响,磁场畸变量峰值随裂纹表面开口长度的增大呈近似线性增大,随裂纹椭圆比的增大呈非线性减小,随裂纹内部倾角的增大呈非线性增大,各变化规律可以通过多项式描述;磁场畸变量随裂纹参数的变化规律可以被函数化重构,重构结果与磁场响应间的决定系数超过0.99,误差平方和小于0.001 15,均方误差小于0.003。

关键词

钢轨 / 滚动接触疲劳 / 无损检测 / 交流电磁场检测 / 磁场响应