融合光纤传感与压电感知的列车结构健康监测方法

摘要：

结构健康监测技术是提升列车运行可靠性、安全性,降低运营成本的变革性技术.针对列车转向架结构损伤诊断与寿命预测的需求,提出融合光纤传感与压电感知的转向架材料试样结构健康监测方法,并构建基于光纤传感的结构载荷识别方法,利用光纤测量的应变信息反演结构所受的外部载荷,识别结果可为结构寿命预测提供载荷输入.同时,研究压电感知Lamb波信号在不同裂纹长度下的变化规律,基于相关系数法建立用于表征裂纹长度的损伤指数模型,实现对结构裂纹损伤萌生、扩展全过程的损伤诊断.依据所提出的列车结构健康监测方法框架,对压电传感器实时诊断的结构裂纹损伤情况建立仿真模型,使用光纤传感器反演得到的外部载荷对仿真模型进行加载.最后,开展列车转向架构架材料试样的疲劳试验,结果表明:基于光纤传感的反演载荷与真实载荷间的相对误差为1.30%,损伤因子与裂纹长度相关系数达到0.97.研究成果可推进结构健康监测方法在高速列车上的工程化应用.

关键词：高速列车、结构健康监测、光纤光栅、超声导波

所属期刊栏目：20

分类号：TH823;TP212.9

资助基金：青年人才托举工程资助项目2020QNRC001

在线出版日期：2023-08-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：2763-2772