一种铁路扣件检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种铁路扣件检测方法及装置，包括，获取扣件系统中各部件组成的三维非线性有限元模型，扣件系统包括弹条；对三维非线性有限元模型进行静力分析获得分析数据；根据分析数据对三维非线性有限元模型进行模态分析，得到弹条各阶振型及每阶振型对应的固有频率；在此基础之上可以获取钢轨波磨数据；根据钢轨波磨数据分析得到轮轨激振频率；根据固有频率和轮轨激振频率分析弹条是否发生共振。本发明专利技术充分考虑了扣件系统各部件对弹条固有频率的影响，建立扣件系统的原比例三维非线性有限元模型。对其进行线上分析，得到扣件系统在多种状态下的固有频率，将其与实际检测得到的轮轨激振频率进行对比判断出扣件系统是否产生共振。

A Method and Device for Detecting Railway Fasteners

The invention provides a detection method and device for railway fasteners, which includes acquiring three-dimensional non-linear finite element model of each component in fastener system, fastener system including elastic strip, static analysis of three-dimensional non-linear finite element model to obtain analysis data, modal analysis of three-dimensional non-linear finite element model based on analysis data, and obtaining all order modes and each order modes of elastic strip. Corresponding natural frequencies; on this basis, rail corrugation data can be obtained; based on rail corrugation data analysis, wheel-rail excitation frequency can be obtained; based on the natural frequencies and wheel-rail excitation frequency, the resonance of elastic strips can be analyzed. The invention fully considers the influence of each component of the fastener system on the natural frequency of the elastic strip, and establishes the original proportional three-dimensional non-linear finite element model of the fastener system. Through on-line analysis, the natural frequencies of the fastener system in various states are obtained, and the resonance of the fastener system can be judged by comparing the frequencies of wheel-rail excitation with those measured in practice.

【技术实现步骤摘要】
一种铁路扣件检测方法及装置
本专利技术涉及铁轨安全防护
，具体而言，涉及一种铁路扣件检测方法及装置。
技术介绍
随着地铁、高铁等运营时间的增长，钢轨短波波磨问题将日渐突出，特别是在小半径曲线线路上。钢轨短波波磨易加剧轮轨系统的高频振动响应及其辐射噪声，严重时还会引发扣件弹条断裂、飞溅撞击车窗等问题，对行车安全构成一定的威胁。现有的频率识别方法将整个扣件系统当作弹簧阻尼单元进行分析，但是这种方法仍然存在检测不全面的问题，在安全事故的预防上还是存在疏漏之处。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种铁路扣件检测方法及装置，以解决上述问题。为了实现上述目的，本专利技术实施例所提供的技术方案如下所示：本专利技术实施例提供一种铁路扣件检测方法，包括：获取扣件系统中各部件组成的三维非线性有限元模型，所述扣件系统包括弹条；对所述三维非线性有限元模型进行静力分析获得分析数据；根据所述分析数据对所述三维非线性有限元模型进行模态分析，得到所述弹条各阶振型及每阶振型对应的固有频率。可选地，所述方法还包括：获取钢轨波磨数据；根据所述钢轨波磨数据分析得到轮轨激振频率；根据所述固有频率和所述轮轨激振频率分析所述弹条是否发生共振。可选地，所述获取扣件系统中各部件组成的三维非线性有限元模型之前，还包括：根据所述扣件系统中各部件的几何属性建立对应的原比例三维实体模型，所述几何属性包括截面积、惯性矩、截面系数；根据所述三维实体模型建立所述扣件系统装配状态下的三维非线性有限元模型。可选地，所述对所述三维非线性有限元模型进行静力分析获得分析数据的步骤，包括：获取所述三维非线性有限元模型中各部件的物理属性和静力分析的第一分析参数，所述物理属性包括扣件系统中各部件的弹性模量、泊松比、材料密度，所述第一分析参数包括静态分析的载荷、应变类型、模块分析类型、约束类型；根据所述物理属性和所述第一分析参数分析所述三维非线性有限元模型中所述弹条的变化数据，所述变化数据包括所述弹条的位移变化数据和应力变化数据。可选地，所述对所述三维非线性有限元模型进行静力分析获得分析数据，还包括：根据所述变化数据得到所述弹条的位移图和应力图。可选地，所述获取所述三维非线性有限元模型中各部件的物理属性和静力分析的第一分析参数的步骤之前，还包括：获取所述扣件系统中各部件的相互作用关系；根据所述相互作用关系配置所述扣件系统各部件之间的接触关系。可选地，所述根据所述分析数据对所述三维非线性有限元模型进行模态分析，得到所述弹条的各阶振型及每阶振型对应的固有频率的步骤，包括：根据所述静力分析获得的所述分析数据设置多个载荷步；根据所述载荷步进行模态分析获得弹条的各阶振型及各阶振型对应的固有频率；所述载荷步包括载荷值和执行所述载荷步的时间值。可选地，所述根据所述钢轨波磨数据分析得到所述轮轨激振频率的步骤，包括：对所述钢轨波磨数据进行分析得到钢轨波磨的主波长范围；根据所述主波长范围分析得到所述钢轨波磨所导致的轮轨激振频率的范围。可选地，所述根据所述主波长范围计算钢轨波磨所导致的轮轨激振频率的范围的步骤通过以下方式实现：其中λ代表钢轨波磨主波长，ν代表车辆实际运行速度，f代表轮轨激振频率。第二方面，本专利技术提供一种铁路扣件检测装置，包括：获取模块，用于获取扣件系统中各部件组成的三维非线性有限元模型，扣件系统包括弹条；所述获取模块还用于获取扣件系统各部件的物理属性、静力分析的第一分析参数和模态分析的第二分析参数。分析模块，用于对所述三维非线性有限元模型进行静力分析获得分析数据，并根据所述分析数据对所述三维非线性有限元模型进行模态分析，得到所述弹条的各阶振型及每阶振型对应的固有频率。所述铁路扣件检测装置还包括：检测模块，用于获取钢轨波磨数据，所述分析模块还用于根据所述钢轨波磨数据分析得到轮轨激振频率。判断模块，用于根据所述固有频率和所述轮轨激振频率分析所述弹条是否发生共振。本专利技术提供的铁路扣件检测方法及装置，首先，将扣件系统中的各个部件的三维实体模型组装成三维非线性有限元模型。其次，对扣件系统进行装配状态下的静力分析获得分析数据。再次，根据分析数据对三维非线性有限元模型中的弹条进行模态分析以获得弹条的各阶振型及各阶振型对应的固有频率。在此基础之上，可以获取检测到的钢轨波磨数据，对其进行分析得到轮轨激振频率。最后，根据固有频率和轮轨激振频率分析出弹条是否发生共振。本专利技术充分考虑整个扣件系统中其他部件对弹条的影响，对装配状态下的扣件系统的三维非线性有限元模型进行静力分析，然后利用三维非线性有限元模型对实际服役状态下的扣件弹条进行模态分析，得出弹条在实际服役状态下的固有频率，再与钢轨波磨数据分析得到的轮轨激振频率进行比较，从而判断出钢轨波磨是否会引起弹条的共振。本专利技术通过模态分析也可以获得多种状态下弹条的固有频率，检测过程快捷、准确，判断结果也更符合实际应用情况。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本专利技术实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1a为本专利技术实施例提供的铁路扣件检测方法流程示意图I；图1b为本专利技术实施例提供的铁路扣件检测方法流程示意图II；图2为本专利技术实施例提供的三维非线性有限元模型分析具体流程图；图3为本专利技术实施例提供的铁路扣件检测装置结构框图；图4为本专利技术实施例提供的电子设备结构示意图。图标：100-铁路扣件检测装置；110-获取模块；120-分析模块；130-检测模块；140-判断模块；200-电子设备；210-存储器；220-存储控制器；230-处理器；240-外设接口；250-显示器；260-输入键盘；270-振动传感器。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，本专利技术所涉及的术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下面结合附图，对本专利技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。经专利技术人研究发现，现有的扣件系统共振频率检测方法是将扣件系统当作一个弹簧阻尼单元进行分析，测试时只是将弹条单独进行检测，没有考虑扣件系统中的各部件对弹条的影响，使得检测结果与实际安装情况不符。在进行检测时现有的检测方法每次也只能检测一种状态下的弹条的固有频率，检测也较为麻烦本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁路扣件检测方法，其特征在于，包括：获取扣件系统中各部件组成的三维非线性有限元模型，所述扣件系统包括弹条；对所述三维非线性有限元模型进行静力分析获得分析数据；根据所述分析数据对所述三维非线性有限元模型进行模态分析，得到所述弹条的各阶振型及每阶振型对应的固有频率。

【技术特征摘要】
1.一种铁路扣件检测方法，其特征在于，包括：获取扣件系统中各部件组成的三维非线性有限元模型，所述扣件系统包括弹条；对所述三维非线性有限元模型进行静力分析获得分析数据；根据所述分析数据对所述三维非线性有限元模型进行模态分析，得到所述弹条的各阶振型及每阶振型对应的固有频率。2.根据权利要求1所述的铁路扣件检测方法，其特征在于，所述方法还包括：获取钢轨波磨数据；根据所述钢轨波磨数据分析得到轮轨激振频率；根据所述固有频率和所述轮轨激振频率分析所述弹条是否会发生共振。3.根据权利要求1所述的铁路扣件检测方法，其特征在于，所述获取扣件系统中各部件组成的三维非线性有限元模型之前，还包括：根据所述扣件系统中各部件的几何属性建立对应的原比例三维实体模型，所述几何属性包括截面积、惯性矩、截面系数；根据所述三维实体模型建立所述扣件系统装配状态下的三维非线性有限元模型。4.根据权利要求1所述的铁路扣件检测方法，其特征在于，所述对所述三维非线性有限元模型进行静力分析获得分析数据的步骤，包括：获取所述三维非线性有限元模型中各部件的物理属性和静力分析的第一分析参数，所述物理属性包括扣件系统中各部件的弹性模量、泊松比、材料密度，所述第一分析参数包括静态分析的载荷、应变类型、模块分析类型、约束类型；根据所述物理属性和所述第一分析参数分析所述三维非线性有限元模型中所述弹条的变化数据，所述变化数据包括所述弹条的位移变化数据和应力变化数据。5.根据权利要求4所述的铁路扣件检测方法，其特征在于，所述对所述三维非线性有限元模型进行静力分析获得分析数据，还包括：根据所述变化数据得到所述弹条的位移图和应力图。6.根据权利要求3所述的铁路扣件检测方法，其特征在于，所述获取所述三维非线性有限元模型中各部件的物理属性和静力分析的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦凯，王平，王绍华，赵泽明，卢俊，周昌盛，周华龙，姚力，陈罄超，林红松，庞玲，江万红，
申请(专利权)人：西南交通大学，中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51