鋼軌應(yīng)力超聲波檢測的前期研究.pdf

1、溫度變化引起長鋼軌的縱向應(yīng)力對鐵路運(yùn)輸危害很大，為了保證安全，鐵路局人員要在適當(dāng)?shù)臅r候釋放鋼軌的縱向應(yīng)力，但因?yàn)椴荒艽_定應(yīng)力的大小和具體的位置造成巨大的人力物力的浪費(fèi)。所以有效的鋼軌應(yīng)力檢測方法研究成為急切的需要。超聲檢測因其對材料的無損檢測優(yōu)點(diǎn)被用于工業(yè)生產(chǎn)的多個領(lǐng)域，應(yīng)力檢測也是其中一部分。本實(shí)驗(yàn)室首次研究鋼軌應(yīng)力的超聲波檢測方法，本文是關(guān)于超聲鋼軌應(yīng)力檢測方法的前期研究工作。本文的主要內(nèi)容包括：討論超聲檢測應(yīng)力的基本原

2、理。超聲檢測鋼軌應(yīng)力是利用了彈性模量在彈性區(qū)域隨應(yīng)力的變化有大約0.1％的變化。在需要的精度范圍內(nèi)，可以認(rèn)為彈性模量隨應(yīng)力變化是線性的。通過聲速與彈性變量的關(guān)系，我們可以得到應(yīng)力的變化與固定距離之間的聲時變化的線性關(guān)系。最后說明了其它因素對鋼軌應(yīng)力的超聲波檢測的影響。對電磁聲換能器(EMAT)進(jìn)行探索研究。聲雙折射法和SH波法是鋼軌應(yīng)力檢測的重要方法，它們都用到EMAT。由于國內(nèi)對EMAT的研究很少，本文進(jìn)行了對EMAT的探索

3、性研究。其中講述了EMAT的基本原理、介紹各種不同的EMAT以及設(shè)計(jì)和制作EMAT需要注意的地方。最后制作了簡單的EMAT，并用該EMAT進(jìn)行發(fā)射和接收的信號實(shí)驗(yàn)。討論鋼軌應(yīng)力檢測的臨界折射縱波(LCR，critical reflected longitudinal)技術(shù)。先從理論上分析LCR波激發(fā)的原因，然后用有限元法分析LCR在鋼軌中傳播的聲場分布，從理論和有限元結(jié)果得出結(jié)論，LCR波實(shí)際上是由有限尺寸的換能器的前后邊緣激

4、發(fā)的頭波和在臨界角入射的平面波激發(fā)的頭波的合成。最后分析了用LCR波比用橫波檢測應(yīng)力能獲得更高靈敏度的原因。用LCR技術(shù)進(jìn)行鋼軌應(yīng)力檢測實(shí)驗(yàn)。因?yàn)槲覀冎谱鞯腅MAT還不成熟，最后用LCR方法進(jìn)行鋼軌應(yīng)力的超聲波檢測實(shí)驗(yàn)。其中詳細(xì)地說明了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的建立，其中包括整套超聲應(yīng)力檢測系統(tǒng)，應(yīng)力大小測量系統(tǒng)；分析檢測系統(tǒng)在鋼軌位置的應(yīng)力檢測結(jié)果，確定最佳位置。結(jié)果表明鋼軌應(yīng)力的超聲波檢測方法的可行性。本文論述的是對鋼軌應(yīng)力的超聲波檢