基于数字图像相关法的扣件弹条模态特征识别试验研究

为解决传统测试方法中附加质量过大,无法准确及时获取弹条真实模态振型这一难题,本文基于高速数字图像相关法(DIC)测量弹条表面位移场.结合小波变换法,识别弹条在不同边界条件下的模态特征参数,分析边界条件对弹条动力学行为的影响.试验中采用京沪高铁常用的Vossloh300-1型扣件弹条,通过改变边界条件确定三类弹条试件:自由状态下的弹条、组装状态下的弹条(标准安装在钢轨上)以及施加不同钢轨下压位移的组装弹条.试验结果显示,高速数字图像相关法既能准确获得弹条模态频率,也能通过获取弹条动态位移场提取弹条模态振型.对比自由及组装状态下的弹条模态特征发现,边界条件对弹条动力学行为有很大影响.当弹条标准安装在钢轨上时,因弹条中肢约束导致部分自由模态振型消失,部分模态频率显著上升.随着钢轨下压位移增加,振型为弹条趾端及前拱被板下部件牵引,纵向振动的弹条第一阶组装模态频率显著降低,最终影响弹条实际共振频率.上述结果表明,高速数字图像相关法可用来测量弹条的模态特征参数,并有望为诊断及预报弹条或扣件系统的故障、减振降噪等提供借鉴和依据.