無縫鋼軌溫度應(yīng)力檢測技術(shù)研究.pdf

1、隨著高速、重載鐵路的發(fā)展，無縫線路由于消除了鋼軌接縫，極大的改善了軌道結(jié)構(gòu)，減小了振動，而得到廣泛應(yīng)用。但正由于軌縫的消失，鋼軌無法在溫度改變時自由伸縮，因而在鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，通常10℃的溫度改變會使固定的鋼軌產(chǎn)生24.3MPa的應(yīng)力積累，溫度很高時則容易出現(xiàn)脹軌、跑道，溫度很低時則容易出現(xiàn)斷軌，嚴(yán)重影響行車安全。因此，研究一種快捷、準(zhǔn)確的鋼軌溫度應(yīng)力檢測方法以預(yù)防脹軌、斷軌的發(fā)生，對確保鐵路安全運(yùn)營意義重大。
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2、文重點(diǎn)研究了基于超聲波的鋼軌溫度應(yīng)力檢測方法。文中設(shè)計了基于聲彈性原理，由脈沖發(fā)生儀、超聲波換能器、超聲信號采集傳輸電路、上位機(jī)軟件組成的鋼軌縱向溫度應(yīng)力檢測系統(tǒng)。
　　論文研究了超聲波在鋼軌中的傳播特性，討論了超聲波法測量鋼軌縱向溫度應(yīng)力的理論基礎(chǔ)—聲彈性原理，設(shè)計了基于FPGA的超聲波信號采集傳輸電路，實(shí)現(xiàn)了兩路超聲信號的采集和基于USB的數(shù)據(jù)傳輸，其中通過編寫相關(guān)VHDL程序?qū)崿F(xiàn)了數(shù)據(jù)的接收、緩沖和上傳。在上位機(jī)軟件設(shè)計中完

3、成了數(shù)據(jù)的解包存儲、巴特沃斯低通濾波器、基于信號極值和互相關(guān)兩種延時估計算法，實(shí)現(xiàn)了兩路信號延時的精確計算。最后建立了基于超聲波的溫度應(yīng)力檢測系統(tǒng)和鋼軌溫度應(yīng)力檢測試驗(yàn)平臺，完成了系統(tǒng)的標(biāo)定和檢測試驗(yàn)，并對試驗(yàn)結(jié)果做了全面分析。
　　測量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基于超聲波的鋼軌縱向溫度應(yīng)力檢測，測量誤差在5MPa之內(nèi)，論文試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了鋼軌所受應(yīng)力與超聲波在其內(nèi)部傳播速度近似線性的對應(yīng)關(guān)系，說明了文中測量方法的正確性，為課題的進(jìn)一步研究奠定了良