基于超聲導(dǎo)波的鋼軌缺陷檢測研究.pdf

1、鋼軌作為承載列車運行的基礎(chǔ)，其安全性對于車輛運營的安全有著至關(guān)重要的作用。如何及時的發(fā)現(xiàn)鋼軌損傷，保證運營安全，成為鐵路無損檢測的研究重點?？紤]到超聲導(dǎo)波由于傳播距離遠(yuǎn)，檢測效率高等優(yōu)點，對鋼軌檢測具有一定的優(yōu)勢，因此，本文基于超聲導(dǎo)波對鋼軌缺陷進(jìn)行檢測研究。
　　(1)基于半解析有限元法實現(xiàn)了鋼軌中超聲導(dǎo)波傳播的頻散分析。通過查閱大量文獻(xiàn)，根據(jù)半解析有限元法求解任意橫截面波導(dǎo)介質(zhì)中超聲導(dǎo)波頻散曲線的原理，利用MATLAB編程自主

2、實現(xiàn)了半解析有限元算法。同時，根據(jù)求解結(jié)果，并對導(dǎo)波模態(tài)的振型模式、應(yīng)力狀態(tài)下導(dǎo)波的頻散特性、激勵響應(yīng)進(jìn)行分析，得到了鋼軌中不同導(dǎo)波模態(tài)的傳播規(guī)律和特性，為鋼軌的缺陷檢測提供了理論上的支撐。
　　(2)實現(xiàn)了導(dǎo)波激勵信號參數(shù)、導(dǎo)波模態(tài)、激勵位置的優(yōu)選。針對鋼軌中導(dǎo)波傳播的頻散特性，通過頻散系數(shù)和信號波包持續(xù)時間實現(xiàn)模態(tài)導(dǎo)波檢測頻段和激勵信號周期的選擇，引入振型系數(shù)和振型敏感因子實現(xiàn)可用于檢測的導(dǎo)波模態(tài)的選擇;同時利用激勵定位算法實

3、現(xiàn)快速定位可用于檢測模態(tài)激勵位置;最后，通過建立鋼軌的三維有限元模型進(jìn)行驗證，結(jié)果表明該方法能夠快速的對超聲導(dǎo)波的檢測頻率、激勵周期、可用于檢測的模態(tài)、激勵位置進(jìn)行選擇，提高了工程實際應(yīng)用的效率。
　　(3)利用有限元分析軟件ANSYS建立了軌頭、軌腰缺陷檢測的超聲導(dǎo)波三維模型，研究了缺陷的縱向長度、傾角、深度、橫截面積的變化與導(dǎo)波反射系數(shù)和透射系數(shù)之間的關(guān)系，為缺陷的定量化評估提供參考。同時，考慮空氣耦合超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)的發(fā)展，