[发明专利]一种实测焊缝几何的轮轨力预测方法及钢轨焊缝维护系统

摘要

本发明提供了一种实测焊缝几何的轮轨力预测方法及钢轨焊缝维护系统，属于轨道交通领域，这种实测焊缝几何的轮轨力预测方法，包括如下步骤：测量焊缝的梯度值，挑选出两个相邻的梯度值为0的第一焊缝位置和第二焊缝位置；对第一焊缝位置和第二焊缝位置测量深度差得到特征深度；建立梯度‑轮轨动态力坐标系，通过模型的模拟得到特征深度下的梯度‑轮轨动态力关系式；梯度‑轮轨动态力关系式绘制到梯度‑轮轨动态力坐标系内形成梯度‑轮轨动态力关系曲线；在焊缝的梯度值中挑选出最大梯度值，将最大梯度值对应梯度‑轮轨动态力关系曲线，得到最大轮轨力。可以方便检测焊缝产生的最大轮轨力，判断焊缝的健康与否。 1

主权项

1.一种实测焊缝几何的轮轨力预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

测量焊缝的梯度值，挑选出两个相邻的所述梯度值为0的第一焊缝位置和第二焊缝位置；

对所述第一焊缝位置和所述第二焊缝位置测量深度差得到特征深度；

建立梯度‑轮轨动态力坐标系，通过模型的模拟得到所述特征深度下的梯度‑轮轨动态力关系式；所述梯度‑轮轨动态力关系式绘制到所述梯度‑轮轨动态力坐标系内形成梯度‑轮轨动态力关系曲线；

在所述焊缝的梯度值中挑选出最大梯度值，将所述最大梯度值对应所述梯度‑轮轨动态力关系曲线，得到最大轮轨力。

2.根据权利要求1所述的实测焊缝几何的轮轨力预测方法，其特征在于，所述模型为基于显式有限元单元法建立的三维轮轨滚动接触有限元模型。

3.根据权利要求2所述的实测焊缝几何的轮轨力预测方法，其特征在于，所述三维轮轨滚动接触有限元模型的边界条件包括：约束车轮端部的横向运动，钢轨纵向端部被施加纵向约束，固定砂浆层底部，一系悬挂和扣件仅保留垂向自由度。

4.根据权利要求3所述的实测焊缝几何的轮轨力预测方法，其特征在于，所述三维轮轨滚动接触有限元模型中，采用非均匀的实体单元离散划分所述车轮和所述钢轨，最小网格尺寸为1.1mm。

5.根据权利要求3所述的实测焊缝几何的轮轨力预测方法，其特征在于，轨道板和所述砂浆层采用8节点实体单元划分网格。

6.根据权利要求4所述的实测焊缝几何的轮轨力预测方法，其特征在于，所述显式有限元单元法模拟过程采用隐‑显式分析，所述隐‑显式分析包括：

隐式算法求得所述车轮在初始位置的静态接触解；

使用得到所述静态接触解初始化显式滚动接触计算；

通过在所述车轮中心施加转矩M使其保持恒定的速度v向前滚动。

7.根据权利要求1所述的实测焊缝几何的轮轨力预测方法，其特征在于，在0.1mm时，梯度‑轮轨动态力关系式为：

y_0.1＝0.0332g³‑1.2611g²+14.2623g‑1.0383。

8.根据权利要求1所述的实测焊缝几何的轮轨力预测方法，其特征在于，在0.2mm时，梯度‑轮轨动态力关系式为：

y_0.2＝0.0102g³‑0.7002g²+14.7074g‑2.4188。

9.根据权利要求1所述的实测焊缝几何的轮轨力预测方法，其特征在于，在0.3mm时，梯度‑轮轨动态力关系式为：

y_0.3＝0.0049g³‑0.4848g²+14.7246g‑3.5505。

10.一种钢轨焊缝维护系统，其特征在于，所述钢轨焊缝维护系统利用权利要求1‑9任一项所述的实测焊缝几何的轮轨力预测方法，当所述最大轮轨力大于90kN时，启动维护程序。