鋼軌內(nèi)的超聲波傳播模擬及缺陷檢測方法研究.pdf

1、隨著我國鐵路向高速重載方向發(fā)展，對鋼軌的質(zhì)量要求顯著提高，實現(xiàn)鋼軌缺陷的無損檢測受到廣泛重視。針對傳統(tǒng)的鋼軌超聲檢測方法中存在檢測盲區(qū)較大和探頭有效檢測區(qū)域不明確等問題，本論文開展超聲波在鋼軌內(nèi)傳播規(guī)律的研究，為鋼軌超聲無損檢測提供理論與方法指導(dǎo)。
　　利用多元高斯聲束理論對聲場進行建模，并將其應(yīng)用于矩形和圓形平面探頭輻射聲場聲壓的計算。分析了聲束在不同介質(zhì)界面處以不同角度斜入射時的反射和透射特性，以及曲面界面對聲束傳播的影響，并

2、建立了聲束在多層介質(zhì)中傳播的多元高斯聲束模型，實現(xiàn)了聲場在多層介質(zhì)中分布的快速計算。
　　基于所建立的多元高斯聲束傳播模型，研究探頭輻射入鋼軌內(nèi)部的聲場分布特性。選擇圓形直探頭和矩形楔塊斜探頭對鋼軌不同區(qū)域內(nèi)不同類型缺陷進行檢測，通過各探頭輻射入鋼軌的聲場模擬，了解軌頭曲面對聲場的影響，分析探頭在不同檢測位置下的檢測盲區(qū)和有效檢測區(qū)域，指導(dǎo)鋼軌檢測工藝的設(shè)計。
　　為驗證聲束模擬指導(dǎo)鋼軌檢測的有效性，設(shè)計了鋼軌缺陷的超聲檢測

3、系統(tǒng)，包括實驗裝置設(shè)計和相應(yīng)軟件的開發(fā)。實驗裝置設(shè)計包括鋼軌試塊等的設(shè)計和超聲探頭、耦合劑等的選擇。鋼軌缺陷的超聲檢測軟件采用VC++和MALAB混合編程方式完成，軟件主要包含有超聲數(shù)據(jù)采集與顯示、鋼軌自動掃描、超聲B成像和缺陷信號分析等功能，可實現(xiàn)鋼軌的快速檢測。
　　采用鋼軌內(nèi)部缺陷超聲檢測實驗系統(tǒng)，開展了鋼軌超聲無損檢測實驗，實驗顯示該檢測系統(tǒng)能夠有效的檢測出位于鋼軌軌頭、軌腰和軌底的探頭有效檢測區(qū)域范圍內(nèi)的缺陷。本文研究結(jié)