鋼軌內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。
　　利用多元高斯聲束理論對聲場進行建模，并將其應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中傳播的多元高斯聲束模型，實現(xiàn)了聲場在多層介質中分布的快速計算。
　　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，指導鋼軌檢測工藝的設計。
　　為驗證聲束模擬指導鋼軌檢測的有效性，設計了鋼軌缺陷的超聲檢測

3、系統(tǒng)，包括實驗裝置設計和相應軟件的開發(fā)。實驗裝置設計包括鋼軌試塊等的設計和超聲探頭、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據采集與顯示、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)域范圍內的缺陷。本文研究結