用于评估碳纤维构件的损伤状态的方法、装置、设备及列车与流程

本公开涉及交通工程领域和轨道车辆领域，更具体地，涉及一种用于评估碳纤维构件的损伤状态的方法、装置、列车、设备、存储介质与程序产品。

背景技术：

1、碳纤维复合材料具有沿纤维方向比强度大和比刚度高等优点，可以用于高速列车、城轨列车等轨道车辆的承载件等零部件中。例如可以在列车中基于碳纤维复合材料来制造车体、侧梁、转向架等主承载结构件。

2、发明人发现，但由于碳纤维复合材料结构设计及制造工艺较为复杂，容易造成纤维断裂等损伤状态。列车在运营阶段对承载结构件进行检修或维护的难度较大，难以准确、实时地检测承载结构件的损伤状态。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开提供了一种用于评估碳纤维构件的损伤状态的方法、装置、列车、设备、存储介质与程序产品。

2、本公开的一个方面提供了一种用于评估碳纤维构件的损伤状态的方法，包括：获取碳纤维构件在受冲击状态的冲击能量；基于上述冲击能量与临界能量阈值之间的比较结果，确定损伤扩展评估结果，其中，上述损伤扩展评估结果表征上述碳纤维构件的损伤状态的损伤扩展速率，上述临界能量阈值是基于如下操作确定的：对仿真构件进行受冲击状态模拟，得到多个仿真冲击能量各自对应的初始仿真损伤状态，上述仿真构件表征上述碳纤维构件；对具有上述初始仿真损伤状态的仿真构件施加仿真疲劳载荷，得到上述初始仿真状态的仿真损伤扩展检测结果；以及基于多个上述仿真冲击能量各自对应的仿真损伤扩展检测结果，确定至少一个上述临界能量阈值。

3、根据本公开的实施例，上述仿真损伤扩展检测结果包括仿真损伤扩展速率；其中，上述基于多个上述仿真冲击能量各自对应的仿真损伤扩展检测结果，确定至少一个上述临界能量阈值包括：在基于上述仿真损伤扩展速率和上述仿真冲击能量构建的预设坐标系中，确定至少两个仿真损伤扩展速率之间的损伤扩展斜率；从多个上述损伤扩展斜率中确定表征斜率发生变化的至少一个目标损伤扩展斜率；以及基于与上述目标损伤扩展斜率对应的至少一个仿真冲击能量，确定至少一个上述临界能量阈值。

4、根据本公开的实施例，上述基于上述冲击能量与临界能量阈值之间的比较结果，确定损伤扩展评估结果包括：响应于上述比较结果为表征上述冲击能量小于或等于第一临界能量阈值的第一比较结果，确定第一评估结果，上述第一评估结果表征上述碳纤维构件的损伤状态不会扩展；响应于上述比较结果为表征上述冲击能量大于上述第一临界能量阈值且小于第二临界能量阈值的第二比较结果，确定第二评估结果，上述第二评估结果表征上述碳纤维构件的损伤状态的损伤扩展速率为第一速率等级，上述第一临界能量阈值小于上述第二临界能量阈值；响应于上述比较结果为表征上述冲击能量大于上述第二临界能量阈值的第三比较结果，确定第三评估结果，上述第三评估结果表征上述碳纤维构件的损伤状态的损伤扩展速率为第二速率等级，上述第一速率等级表征的损伤扩展速率小于上述第二速率等级表征的损伤扩展速率。

5、根据本公开的实施例，上述获取碳纤维构件在受冲击状态的冲击能量包括：获取安装在上述碳纤维构件的传感器，在上述受冲击状态采集的冲击感应信号；基于上述冲击感应信号确定上述冲击能量。

6、根据本公开的实施例，上述基于上述冲击感应信号确定上述冲击能量包括：基于上述冲击感应信号确定冲击感应波形图，上述冲击感应波形图表征上述碳纤维构件在上述受冲击状态的构件形变；基于上述冲击感应波形图与预设感应波形图之间的相似度，从预设感应波形图库中确定与上述冲击感应波形图相匹配的目标预设感应波形图；将与上述目标预设感应波形图相关联的仿真冲击能量，确定为上述冲击能量。

7、根据本公开的实施例，上述预设感应波形图与仿真冲击能量之间具有映射关系，上述映射关系是基于如下操作确定的：根据安装在样本碳纤维构件的传感器，在样本受冲击状态采集的样本冲击感应信号，确定样本冲击感应波形图，其中，上述样本受冲击状态是对上述样本碳纤维构件施加样本冲击力产生的；基于预设的仿真冲击能量，对与上述样本碳纤维构件具有相同构件参数的仿真样本构件模拟上述样本受冲击状态，得到仿真样本损伤状态；以及响应于上述仿真样本损伤状态，与上述样本碳纤维构件基于上述样本受冲击状态产生的样本损伤状态相同，将上述样本冲击感应波形图作为上述预设冲击感应波形图，确定上述仿真冲击能量与上述预设冲击感应波形图之间的映射关系。

8、根据本公开的实施例，上述损伤状态包括以下至少一项：上述碳纤维构件的构件表面损伤尺寸；上述碳纤维构件的构件损伤深度。

9、根据本公开的实施例，上述碳纤维构件安装于列车上。

10、本公开的另一个方面还提供了一种用于评估碳纤维构件的损伤状态的装置，包括：获取模块，用于获取碳纤维构件在受冲击状态的冲击能量；评估模块，用于基于上述冲击能量与临界能量阈值之间的比较结果，确定损伤扩展评估结果，其中，上述损伤扩展评估结果表征上述碳纤维构件的损伤状态的损伤扩展速率，上述临界能量阈值是基于如下操作确定的：对仿真构件进行受冲击状态模拟，得到多个仿真冲击能量各自对应的初始仿真损伤状态，上述仿真构件表征上述碳纤维构件；对具有上述初始仿真损伤状态的仿真构件施加仿真疲劳载荷，得到上述初始仿真状态的仿真损伤扩展检测结果；以及基于多个上述仿真冲击能量各自对应的仿真损伤扩展检测结果，确定至少一个上述临界能量阈值。

11、本公开的另一个方面还提供了一种列车，包括：碳纤维构件，安装在列车本体上；传感器，安装在上述碳纤维构件上，上述传感器配置为采集碳纤维构件在受冲击状态的冲击感应信号；根据本公开实施例提供的用于评估碳纤维构件的损伤状态的装置装置，配置为基于上述冲击感应信号确定冲击能量，并基于上述冲击能量确定上述碳纤维构件在受冲击状态的损伤扩展评估结果。

12、本公开的另一个方面提供了一种电子设备，包括：

13、一个或多个处理器；

14、存储器，用于存储一个或多个程序，

15、其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如上所述的方法。

16、本公开的另一方面提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现如上所述的方法。

17、本公开的另一方面提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现如上所述的方法。

18、根据本公开的实施例，通过获取碳纤维构件在受冲击状态的冲击能量，并通过比较冲击能量和临界能量阈值来确定表征碳纤维构件的损伤状态的损伤扩展速率的损伤状态评估结果，可以在不拆解碳纤维构件的情况下对该构件的损伤扩展速率进行准确评估，以较为精确地确定受冲击后构件的寿命。通过对仿真构件模拟受冲击状态，并对初始仿真损伤状态施加疲劳载荷，可以较为准确地模拟各个仿真冲击能量条件下仿真构件的损伤扩展速率，从而通过损伤扩展检测结果表征的损伤扩展速率来确定临界能量阈值，可以较为准确地表征冲击能量对于碳纤维构件的损伤影响，至少部分解决碳纤维构件损伤状态评估准确性较低的技术问题，提升碳纤维构件的健康检测精确程度。