【摘要】：動車組在人們的出行中發(fā)揮著越來越重要的作用,其高速性和舒適性成為眾多旅客的出行選擇。動車組結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度是否滿足要求是保證列車行車安全的前提,動車組在高速運行時,其結(jié)構(gòu)承受著復(fù)雜的交變載荷,為了確定其載荷情況,需要對動車組結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測。動車組的電磁環(huán)境異常復(fù)雜,光纖光柵傳感器以光作為傳感信號,具有抗電磁干擾、靈敏度高等特點。為降低動車組維護(hù)成本及減少電磁干擾,本文基于光纖光柵技術(shù)對動車組結(jié)構(gòu)疲勞壽命預(yù)測技術(shù)進(jìn)行研究。本文開發(fā)了針對動車組焊接結(jié)構(gòu)的動應(yīng)力數(shù)據(jù)采集和累積損傷預(yù)測系統(tǒng),在動車組焊縫部位布置光纖光柵傳感器,采用光纖光柵動態(tài)解調(diào)儀SM130進(jìn)行光波信號解調(diào),工控機(jī)進(jìn)行采集控制與數(shù)據(jù)存儲�；贚abVIEW軟件開發(fā)數(shù)據(jù)采集與處理、雨流計數(shù)、S-N曲線編制、損傷及壽命計算程序。利用IIW國際焊接學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)中的焊接接頭S-N曲線數(shù)據(jù),基于Miner累積損傷原理進(jìn)行疲勞壽命預(yù)測。以CRH380B動車組設(shè)備艙支架為研究對象,采用本系統(tǒng)進(jìn)行支架焊縫的動應(yīng)力監(jiān)測及損傷預(yù)測。首先利用光纖光柵傳感器,搭建支架焊縫的應(yīng)力監(jiān)測平臺。然后對測得的動應(yīng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列處理和雨流計數(shù)并編制成應(yīng)力譜。最后基于測點的實測應(yīng)力譜,依據(jù)IIW標(biāo)準(zhǔn)采用名義應(yīng)力法對支架的關(guān)鍵部位進(jìn)行疲勞損傷計算。本文設(shè)計的光纖光柵應(yīng)力監(jiān)測和結(jié)構(gòu)疲勞預(yù)測系統(tǒng),能夠?qū)榆嚱M結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測和疲勞評估。設(shè)備艙支架的疲勞損傷計算和疲勞壽命估算表明,其損傷預(yù)測結(jié)果為3.29×10-6,可運用里程3300萬公里,滿足設(shè)計壽命1200萬公里的要求。本系統(tǒng)可用于強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下焊接結(jié)構(gòu)的疲勞損傷監(jiān)測。
【學(xué)位授予單位】：大連交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH74;U266
【圖文】：

大連邋Ｘｆｉ大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文逡逑３．２．邋２時分復(fù)用技術(shù)逡逑時分復(fù)用（ＴＤＭ）的光纖光柵傳感網(wǎng)布局如圖３．３所示。每個光柵之間用延遲線隔逡逑開，再將寬譜光源改為脈沖電源，使各個光纖光柵反射的光信號存在一個時間差，利用逡逑時間差求得各個傳感器的信號。逡逑充強(qiáng)ｆ逡逑Ａ邐皿？？？幾逡逑？時間時貓逡逑—幽￣￣塼逡逑圖３．３時分復(fù)用機(jī)理逡逑Ｆｉｇ．邋３，３邋Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ邋ｏｆ邋ＴＤＭ逡逑３．２．３空分復(fù)用技術(shù)逡逑對于大規(guī)模復(fù)雜結(jié)構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)可以利用空分復(fù)用，其結(jié)構(gòu)如圖３．４所示�？辗謴�(fù)用逡逑具有多條光通道，當(dāng)寬譜光源照射光纖光柵傳感器時，光開關(guān)會進(jìn)行快速選擇，將反射逡逑信號輸入到不同通道。逡逑ＦＢＧ反叛信號逡逑？光镢邐ｊ光rF－Ｉ逡逑Ｊ＾ｒａＧＳ邐ｍｍ逡逑｜光丨系統(tǒng)逡逑圖３．４空分復(fù)用機(jī)理逡逑Ｆｉｇ．邋３．４邋Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ邋ｏｆ邋ＳＤＭ逡逑３．２．４混合復(fù)用技術(shù)逡逑從上述分析中不難看出，單一的波分復(fù)用、空分復(fù)用和時分復(fù)用技術(shù)都對復(fù)用光柵逡逑的個數(shù)有一定限制，這難以滿足光纖光柵分布式傳感發(fā)展的需要？混合復(fù)用技術(shù)是在以逡逑上三種復(fù)用技術(shù)基礎(chǔ)上的組合，較常見的混合復(fù)用技術(shù)為波分＋時分、波分＋空分和波分逡逑＋時分＋空分組合復(fù)用技術(shù)。逡逑（１）波分＋時分復(fù)用技術(shù)可以復(fù)用大量光纖光柵傳感器

表３．３ＳＭ１３０光學(xué)參數(shù)逡逑Ｔａｂｌｅ邋３．３邋ＳＭＩ３０邋ｏｐｔｉｃａｌ邋ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ逡逑ＳＭＩ邋３０邐７００邐５００邐２００逡逑學(xué)通道數(shù)邐４邐４邐１逡逑長范圍邐１５１０￣１５９０ｎｍ邐１５１０￣１５９０ｎｍ邐１５１０￣１５９０ｎｍ￣逡逑穩(wěn)定性邐２ｐｍ典型，５ｐｍ最大逡逑重復(fù)性邐１ｐｍ，（每１００ｐｍ波動在０．０５ｐｍ左右）逡逑道最大傳感邐＋逡逑８０（在單通道１６０ｎｍ時最多到１６０）逡逑器數(shù)里逡逑態(tài)范圍邐２５ｄＢ可設(shè)置信號增益逡逑描頻率邐１ｋＨｚ邐５００Ｈｚ邐ｎ￣１００Ｈｚ（５００Ｈｚ逡逑（１邋ＫＨｚ可選）邐ｌＫＨｚ可選）逡逑學(xué)接頭邐ＦＣ／ＡＰＣ逡逑ｃｓ公司的ＳＭ１３０為緊湊型動態(tài)光纖光柵解調(diào)儀，可對快速變，進(jìn)行相應(yīng)改造，可準(zhǔn)確地測量數(shù)百個光學(xué)傳感器。ＳＭ１３０驅(qū)動的方式，其最大掃描速率可以達(dá)到１００，邋５００或１０００Ｈｚ邋（

因此為了保持?jǐn)?shù)據(jù)采集軟甲運行穩(wěn)定性，本文選擇研華ＵＮＯ－２１７４Ａ，作為本文的工逡逑控機(jī)，其采用無風(fēng)扇嵌入式結(jié)構(gòu)，功耗低，接口豐富，防塵等級高，可以在惡劣的環(huán)境逡逑下穩(wěn)定運行。ＵＮＯ－２１７４Ａ的具體參數(shù)如表３．４所示，外觀如圖３．７所示。逡逑表３．４研華ＵＮＯ－２１７４Ａ相關(guān)參數(shù)逡逑Ｔａｂｌｅ邋３．４邋Ａｄｖａｎｔｅｃｈ邋ＵＮＯ－２１７４Ａ邋Ｒｅｌａｔｅｄ邋Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ逡逑ＵＮＯ－２１７４Ａ－Ａ２３Ｅ逡逑處理器邐英特爾凌動Ｄ５１０邋１．６６ＧＨｚ處理器逡逑內(nèi)存邐內(nèi)置２ＧＢＤＤＲ２ＲＡＭ逡逑系統(tǒng)邐Ｗｉｎｄｏｗｓ邋７逡逑接口邐千兆以太網(wǎng)端口，２ｘＭｉｎｉＰＣＩｅ槽，￣６邋ｘ邋ＵＳＢ邋２．０；逡逑其他硬件邐持ＰＣ／１０４和ＰＣＮ１０４子板擴(kuò)充插件、附加Ｉ／Ｏ模塊和總線卡逡逑防塵等級邐ＩＰ４０逡逑適用溫度邐－ｌ0￣７０°Ｃ逡逑＾＾－－邐逡逑圖３．７工控機(jī)研華ＵＮＯ－２１７４Ａ外觀圖逡逑Ｆｉｇ．邋３．７邋Ａｄｖａｎｔｅｃｈ邋ＵＮＯ－２１７４Ａ邋Ａｐｐｅａｒａｎｃｅ逡逑１９逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2760249