鋼軌應(yīng)力超聲波檢測的前期研究

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1、摘要溫度變化引起長鋼軌的縱向應(yīng)力對鐵路運輸危害很大，為了保證安全，鐵路局人員要芷適當?shù)臅r候釋放鋼軌的縱向應(yīng)力，但因為不能確定應(yīng)力的大小和具體的位置造成巨大的人力物力的浪費。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。本實驗室首次研究鋼軌應(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O．1％的變化。在需

2、要的精度范圍內(nèi)，可以認為彈性模量隨應(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，本文進行了對EMAT的探索性研究。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進行發(fā)射和接收的信號實驗。討論鋼

3、軌應(yīng)力檢測的臨界折射縱波(【cR，criticalreflectedlongitudinal)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，k波實際上是由有限尺寸的換能器的前后邊緣激發(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)進行鋼軌應(yīng)力檢測實驗。因為我們制作的EMAT還不成熟，最后用￡傈方法進行鋼軌應(yīng)力的超聲波檢測實驗。其中詳細地說明了實驗設(shè)備的建立，其中包括整套

4、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)力的超聲波檢測方法的前期研究工作，希望能為以后繼續(xù)從事這一研究工作的人提供借鑒和幫助。AbstractTheuseofContinuousweldedrailtrackwillcauseahiglllongitudinalstressinducedbythechangeofrailtemperature．ThisproblemCallleadtodangerous

5、bucklinginrailtransportation．Forsafety,therailstressneedstobereleasewhentemperatureischangeabruptly．Butunknownthemagnitudeandthepositionofstress。itiSconsumetocompletethiswork．UItrasonictestingiSusedinmanyindustrialfieldsbecauseofitsnondestructiveadvantage．Th

6、estresstestingisoneofthesefields．Itisthefirsttimetoresearchrailstresstestingusingultrasoundinourlaboratory．Theprophaseresearchworkispresentedinthispaper．TheprincipleofmeasuringofrailstresswithultrasonicmethodiSdiscussed．Therelationofstressandvelocityofultras

7、onicisstudied．neelasticmodulevariesslightlywithstressby0．1％．a(chǎn)ndthevelocityofultrasoundinamaterialisdependedonitselasticmodule．Sostresscanbegotbyvelocitymeasurement．TheeffectofotherfactoriSdiscussedfinally．The臥壓AT(electromagneticacousticstransducer)isinvestig

8、ated．AcousticsbirefringeneemethodandSHwavemethodaretwoimportantmethods．E腳iSusedinthesetwomethods．Withadvantageofnon-contactmeasuremenKEMATCanbeusedinmanyotherfieldstoo．FewresearchesaboutEMATinou