超聲導(dǎo)波在鋼軌中傳播特性的仿真方法研究.pdf

1、為保障行車(chē)安全，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鋼軌服役狀態(tài)具有重要的意義。超聲導(dǎo)波是指超聲波在桿、管、板等結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)介質(zhì)傳播時(shí)，不斷與介質(zhì)的上下邊界發(fā)生折射、反射及縱波一橫波之間的波形轉(zhuǎn)換作用而產(chǎn)生的波。超聲導(dǎo)波具有檢測(cè)頻率相對(duì)較低、傳播距離遠(yuǎn)、檢測(cè)距離長(zhǎng)等特點(diǎn)，因此特別適用于長(zhǎng)距離檢測(cè)領(lǐng)域，如管道檢測(cè)、鋼軌檢測(cè)等。從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，超聲導(dǎo)波是最有效的檢測(cè)鋼軌的方法。鋼軌材料作為固體聲傳播彈性介質(zhì)，具有良好的聲導(dǎo)管特性。提取和分析鋼軌中的超聲導(dǎo)波信息，就可得

2、到鋼軌的信息，包括應(yīng)力和缺陷等。
　　首先在平板中激發(fā)出了對(duì)稱(chēng)模態(tài)和反對(duì)稱(chēng)模態(tài)的超聲導(dǎo)波（蘭姆波），繪制了蘭姆波頻散曲線(xiàn)，結(jié)果與解析法求得的頻散曲線(xiàn)取得一致，驗(yàn)證了有限元法仿真超聲導(dǎo)波傳播特性的可行性。在平板的基礎(chǔ)上，進(jìn)而研究超聲導(dǎo)波在鋼軌中的傳播特性。
　　通過(guò)特征頻率法繪制出了鋼軌在0～5kHz的頻散曲線(xiàn)。研究了不同頻率的超聲導(dǎo)波在鋼軌中傳播可能存在的模態(tài)。分析了鋼軌扣件對(duì)超聲導(dǎo)波的影響，分析了鋼軌在不同應(yīng)力狀態(tài)時(shí)的振動(dòng)