【摘 要】
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针对机车轮辋滚动接触疲劳裂纹（RCF）的检测需求,本文基于交流电磁场检测（Alternating Current Field Measurement,简称ACFM）技术原理,建立轮辋RCF裂纹ACFM检测模型,开展对RCF裂纹周围磁场信号分布规律的仿真分析研究,开发轮辋RCF裂纹检测系列化探头,设计轮辋ACFM检测仪器软硬件系统,搭建机车轮辋RCF裂纹的ACFM检测系统。论文主要包括以下内容:（1
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针对机车轮辋滚动接触疲劳裂纹（RCF）的检测需求,本文基于交流电磁场检测（Alternating Current Field Measurement,简称ACFM）技术原理,建立轮辋RCF裂纹ACFM检测模型,开展对RCF裂纹周围磁场信号分布规律的仿真分析研究,开发轮辋RCF裂纹检测系列化探头,设计轮辋ACFM检测仪器软硬件系统,搭建机车轮辋RCF裂纹的ACFM检测系统。论文主要包括以下内容:（1）轮辋RCF裂纹ACFM检测仿真模型建立和仿真研究基于ACFM检测原理,建立轮辋RCF裂纹的ACFM检测数值模型;深入分析激励信号参数和缺陷特征对电磁场畸变的影响;重点探索RCF表面角度、开裂角度以及簇状结构等关键参数与ACFM特征信号的交互作用,为轮辋RCF特征提取和缺陷识别提供理论基础。（2）轮辋RCF裂纹ACFM检测系列化探头设计开发针对轮辋的结构特点和裂纹分布规律,根据仿真分析结果优化探头激励频率、提离高度和阵列探头传感器间距等核心参数,设计探头信号采集和处理电路;针对检测技术要求,提出基于单探头和阵列探头的ACFM系列化检测方案,研发形成轮辋RCF裂纹ACFM检测系列化探头。（3）轮辋RCF裂纹ACFM检测系统研发针对轮辋RCF裂纹自动检测工况要求,开展ACFM检测系统整体设计。根据探头激励以及裂纹信号特征,设计ACFM检测仪器硬件系统;分析轮辋扫查轨迹,搭建基于机械手的ACFM自动检测实验系统,实现轮辋关键位置的全面扫查;基于轮辋RCF裂纹ACFM检测理论分析结果和缺陷特征提取方法,研发轮辋RCF裂纹自动识别软件系统,最终构建轮辋RCF裂纹ACFM检测系统。（4）系统功能测试实验分析基于构建的ACFM自动检测实验系统,采用裂纹深度评估试块、斜裂纹和簇状裂纹试块对系统的检测性能进行了实验室测试,并对真实轮辋缺陷开展了现场测试。结果表明:本文研发的ACFM检测系统能够满足现场轮辋裂纹的检测需求,实现了微小裂纹、轮辋RCF裂纹的自动识别,最小可识别裂纹深度达0.2mm。
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