Россия
Россия
Цель: исследование физических механизмов формирования изображений дефектов при магнитопорошковом контроле осей колесных пар. Исследование выполнено в рамках магнитостатической теории с ориентацией на применение методов машинного зрения для автоматизированной интерпретации результатов контроля. Работа направлена на систематический анализ влияния приповерхностных дефектов и условий намагничивания на распределение полей рассеяния магнитного потока (ПРМП), а также на установление аналитических связей между геометрией дефекта и параметрами магнитного отклика. Методы: в условиях магнитостатического приближения на основе уравнений Максвелла и конститутивных соотношений ферромагнитных материалов построена трехмерная параметризованная физическая модель зоны контроля оси колесной пары подвижного состава. Модель учитывает геометрию объекта согласно техническим стандартам и описывает дефект как эквивалентный воздушный паз. Численное моделирование реализовано в среде MATLAB методом конечных элементов (МКЭ). Для минимизации влияния граничных условий предусмотрено расширение расчетной области за счет внешней воздушной среды. Оценка характеристик ПРМП проводилась на основе карт магнитной индукции и анализа поверхностных сканирующих кривых. Результаты: выявлены количественные зависимости характеристик локальных возмущений поля от глубины, ширины и ориентации дефектов. Установлено, что рост глубины дефекта вызывает монотонное увеличение пиковых значений магнитной индукции при сохранении стабильной локализации максимума. Изменение ширины дефекта преимущественно влияет на пространственную протяженность зоны рассеяния, в то время как варьирование ориентации приводит к возникновению выраженной асимметрии и перераспределению плотности магнитного потока. Практическая значимость: полученные закономерности формируют физическую базу для формализации признаков магнитопорошковых изображений (яркость, геометрические параметры индикаций). Результаты исследования могут быть использованы в качестве теоретического обоснования при проектировании интеллектуальных систем машинного зрения и разработке алгоритмов автоматического распознавания дефектов при техническом обслуживании подвижного состава.
неразрушающий контроль, магнитопорошковый контроль, ось колесной пары, магнитостатическое моделирование, поле рассеяния магнитного потока, приповерхностные дефекты, метод конечных элементов, магнитная индукция, машинное зрение
1. ГОСТ 34656-2020. Оси колесных пар железнодорожного подвижного состава. Методы неразрушающего контроля.
2. ГОСТ Р ИСО 9934-1-2011. Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод.
3. Шэнь Цзеи, Цаплин А. Е. Применение технологии неразрушающего контроля на подвижном составе и перспективы ее развития // Бюллетень результатов научных исследований. 2025. Вып. 1. С. 31–44.
4. Peng J., Zhang Q., Zhao B. Wheel and axle defect detection based on deep learning // Research and Review Journal of Nondestructive Testing. 2023. Vol. 1, no. 1.5.
5. Расширение области применения магнитопорошкового метода неразрушающего контроля / А.А. Белов [и др.] // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2015. № 10–1.
6. TB/T 1010-2016. Railway rolling stock. Wheelsets and bearings. Types and basic dimensions: industry standard of the People’s Republic of China. Beijing, 2016.
7. Automatic defect identification method for magnetic particle inspection of bearing rings based on visual characteristics and high-level features / Y. Yang [et al.] // Applied Sciences. 2022. Vol. 12, no. 3. P. 1293.
8. Михалев О. Н., Янюшкин А. С. Машинное зрение и распознавание объектов с помощью нейронных сетей // Робототехника и техническая кибернетика. 2022. Т. 10, № 2. С. 113–120.
9. A machine vision assisted system for fl magnetic particle inspection of railway wheelsets / T. Ma [et al.] // AIP Conference Proceedings. 2016. Vol. 1706, no. 1. P. 150003.
10. Industrial application of ai-based assistive magnetic particle inspection / J. Baumeyer [et al.] // Applied Sciences. 2024. Vol. 14, no. 4. P. 1499.
