钢轨缺陷漏磁场分析及可视化技术研究

【摘要】随着现代铁路的高速发展，列车运行速度得到大幅提升，为推动我国经济持续快速发展起到了重要的作用，但同时对铁路轨道的损伤也相应增大，因此准确、快速地对铁路钢轨进行无损探伤显得尤为重要，对保证货物的安全运输具有非常重要的意义。为使钢轨日渐繁重的检测任务能达到令人满意的效果，对于高智能化缺陷检测系统的研究也越来越急迫。目前在漏磁检测领域针对信号的分析处理、缺陷外形信息确定及可视化技术等方面还不够成熟。为满足目前的发展需求，本文主要针对缺陷漏磁信号的分析及缺陷图像的重现两方面内容进行了研究，希望可推动漏磁信号的分析处理及缺陷可视化等技术的发展。本文针对材料缺陷漏磁场的形成原理进行了理论研究，并在此基础上确定了两种缺陷漏磁场的分析方法。应用解析法中的面偶极子方法建立裂纹缺陷模型仿真分析漏磁场的特点。但磁偶极子模型并不能准确地描述出复杂缺陷的形状特征，因此选择了有限元模拟方法进行漏磁场分析。应用ANSYS有限元模拟软件对多种钢轨缺陷类型进行二维建模及对比分析，得出与钢轨缺陷信号有关的曲线分布及数据信息，从中提取出漏磁场磁通密度轴向及径向曲线的峰值、峰谷值及峰谷间距等特征值，分析缺陷外形特征与各特征值之间的关系，确定缺陷的位置、深度及长度等信息，得出漏磁检测中缺陷的图形重构方法。在可视化集成开发工具C++Builder6.0环境下，利用计算机图形程序接口OpenGL强大的图形构造功能，快速实现缺陷外形的三维绘制及图像显示。利用C++Builder结合FoxPro数据库，建立了缺陷信息管理系统，用来存放得到的钢轨缺陷信息，包括缺陷类型、缺陷位置、缺陷长度及深度等信息，并且实现了对数据库中缺陷数据的添加、删除、修改及检索等管理功能。
【作者】杜桂红；
【导师】高俊山；
【作者基本信息】哈尔滨理工大学，模式识别与智能系统，2012，硕士
【关键词】钢轨；漏磁检测；ANSYS；可视化；

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