超聲導(dǎo)波在鋼軌中傳播特性的仿真方法研究.pdf

1、為保障行車安全，實時監(jiān)測鋼軌服役狀態(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，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)波具有檢測頻率相對較低、傳播距離遠、檢測距離長等特點，因此特別適用于長距離檢測領(lǐng)域，如管道檢測、鋼軌檢測等。從這個意義上來說，超聲導(dǎo)波是最有效的檢測鋼軌的方法。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)出了對稱模態(tài)和反對稱模態(tài)的超聲導(dǎo)波（蘭姆波），繪制了蘭姆波頻散曲線，結(jié)果與解析法求得的頻散曲線取得一致，驗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，進而研究超聲導(dǎo)波在鋼軌中的傳播特性。
　　通過特征頻率法繪制出了鋼軌在0～5kHz的頻散曲線。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)。分析了鋼軌扣件對超聲導(dǎo)波的影響，分析了鋼軌在不同應(yīng)力狀態(tài)時的振動