鋼軌內(nèi)的超聲波傳播模擬及缺陷檢測(cè)方法研究.pdf

1、隨著我國(guó)鐵路向高速重載方向發(fā)展，對(duì)鋼軌的質(zhì)量要求顯著提高，實(shí)現(xiàn)鋼軌缺陷的無(wú)損檢測(cè)受到廣泛重視。針對(duì)傳統(tǒng)的鋼軌超聲檢測(cè)方法中存在檢測(cè)盲區(qū)較大和探頭有效檢測(cè)區(qū)域不明確等問(wèn)題，本論文開(kāi)展超聲波在鋼軌內(nèi)傳播規(guī)律的研究，為鋼軌超聲無(wú)損檢測(cè)提供理論與方法指導(dǎo)。
　　利用多元高斯聲束理論對(duì)聲場(chǎng)進(jìn)行建模，并將其應(yīng)用于矩形和圓形平面探頭輻射聲場(chǎng)聲壓的計(jì)算。分析了聲束在不同介質(zhì)界面處以不同角度斜入射時(shí)的反射和透射特性，以及曲面界面對(duì)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(shí)現(xiàn)了聲場(chǎng)在多層介質(zhì)中分布的快速計(jì)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(chǎng)分布特性。選擇圓形直探頭和矩形楔塊斜探頭對(duì)鋼軌不同區(qū)域內(nèi)不同類型缺陷進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)各探頭輻射入鋼軌的聲場(chǎng)模擬，了解軌頭曲面對(duì)聲場(chǎng)的影響，分析探頭在不同檢測(cè)位置下的檢測(cè)盲區(qū)和有效檢測(cè)區(qū)域，指導(dǎo)鋼軌檢測(cè)工藝的設(shè)計(jì)。
　　為驗(yàn)證聲束模擬指導(dǎo)鋼軌檢測(cè)的有效性，設(shè)計(jì)了鋼軌缺陷的超聲檢測(cè)

3、系統(tǒng)，包括實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)和相應(yīng)軟件的開(kāi)發(fā)。實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)包括鋼軌試塊等的設(shè)計(jì)和超聲探頭、耦合劑等的選擇。鋼軌缺陷的超聲檢測(cè)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(dòng)掃描、超聲B成像和缺陷信號(hào)分析等功能，可實(shí)現(xiàn)鋼軌的快速檢測(cè)。
　　采用鋼軌內(nèi)部缺陷超聲檢測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，開(kāi)展了鋼軌超聲無(wú)損檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)顯示該檢測(cè)系統(tǒng)能夠有效的檢測(cè)出位于鋼軌軌頭、軌腰和軌底的探頭有效檢測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)的缺陷。本文研究結(jié)