基于电涡流热成像的钢轨滚动接触疲劳裂纹动态检测研究

针对钢轨滚动接触疲劳裂纹检测挑战,提出了新型传感结构下的多物理电涡流热成像技术。通过COMSOL Multiphysics有限元仿真软件,分析了圆柱形磁芯结构、弧形磁轭结构和U形磁轭结构的电磁场特性,并研究了在不同传感架构下对疲劳裂纹的检测效果。针对实际应用条件,在U形磁轭结构的基础上研制了L形磁轭和梭形磁轭结构并集成开发了感应激励源系统。静止状态下铣平钢轨试块缺陷检测试验表明自主研制的系统对钢轨表面微小缺陷的检测灵敏度高,能实现0.5mm宽缺陷的定量分析,且最小能识别钢轨表面0.2 mm宽的缺陷。通过圆盘缺陷检测试验对速度效应下疲劳裂纹的检测进行了研究,提出的鲁棒低秩张量裂纹分解算法极大地消除了原始热图像的背景噪声并提升缺陷检测分辨率。最后搭建并集成了钢轨低速巡检试验平台,验证了对钢轨踏面复杂滚动接触疲劳裂纹检测的有效性。