Реконструкция поверхностных характеристик и контактных свойств на основе данных акустической эмиссии на классическом примере контакта колесо-рельс

Abstract

Исследована акустическая эмиссия, связанная с качением шероховатого колеса по шероховатому рельсу. Показано, что спектр акустической эмиссии содержит информацию как о макроскопических свойствах контакта (например, о диаметре контакта), так и о спектральной плотности относительной шероховатости колеса и рельса. Это открывает принципиальную возможность для восстановления характеристик шероховатой поверхности и макроскопических свойств контакта на основе измерений акустической эмисии. Проведенное в данной работе исследование основано на квазистатичесом рассмотрении контакта, что допускает использование метода редукции размерности однако ограничивают длину волны компонент шероховатости, которая может быть определена предложенным методом. Результаты исследования могут быть использованы для создания систем диагностицирования контакта в железнодорожном транспорте.

The acoustic emission in a rail-wheel contact due to rolling on a rail with surface roughness is investigated. It is shown that the acceleration spectrum of the wheel contains information about both macroscopic properties of the contact (e.g. contact diameter), and about the power spectral density of the relative roughness of the wheel and rail. This presents the possibility, in principle, to reconstruct the characteristics of the surface roughness and the macroscopic properties of the contact by measuring the vibration of the wheel. The computational model used in this work is based on a quasi-static analysis of the contact, which allows using the Method of Dimensionality Reduction in contact mechanics, but also limits the reliablity of the results at thigh frequencies. The results of this work might be used for diagnostic systems in railroad vehicles.