基于X射线断层扫描的钢轨滚动接触疲劳裂纹形状建模方法

摘要：

为建立钢轨滚动接触疲劳裂纹真实形状数学模型,采用X射线断层扫描技术,获得了钢轨轨距角-轨肩处的滚动接触疲劳裂纹的真实形态点云数据,提出栅格算法确定裂纹尖端和开口的边界点、三次B样条曲线拟合裂纹尖端、裂纹面与钢轨轨面相交确定裂纹开口的钢轨滚动接触疲劳裂纹形状建模方法.研究发现:栅格算法提取的裂纹边界特征点比凸包算法提取的裂纹边界特征点多,代表裂纹边界特征的凸点和凹点都识别,使得裂纹边界失真度更小;随着栅格边长减小,栅格算法提取出的裂纹边界点数量增加,减少了凸包算法的漏点问题.将提取好的裂纹尖端边界点分别用最小二乘法、Bezier曲线、三次B样条曲线等方法进行曲线拟合,发现三次B样条曲线拟合得到的裂纹尖端与真实裂纹最为接近,其数据拟合的偏差最大值和标准差均最小,由此获取了真实裂纹的尖端形状数学模型.

关键词：钢轨、滚动接触疲劳裂纹、X射线断层扫描、栅格算法、三次B样条曲线

所属期刊栏目：36

分类号：U213.4+2(铁路线路工程)

资助基金：国家自然科学基金51678445,51878661,51808557;中国铁路总公司科技研究开发计划重大课题2017G003-A;石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室STKF201715

在线出版日期：2019-04-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：41-48