【摘要】：由于軌頭缺陷導致了許多鐵路事故,甚至發(fā)生列車脫軌的嚴重的后果。鐵路行業(yè)的一個主要挑戰(zhàn)是檢測軌頭的臨界表面缺陷。在這樣的背景下,常規(guī)的檢測方法已被證明不夠可靠的檢測出臨界表面缺陷。因此,本文的目的是建立一種方法對軌頭缺陷進行準確性檢測。方法是使用低頻表面波掃描反射波檢測。本文對導波在軌頭厚度的鋼板與軌頭中的傳播特性,頻散曲線及缺陷檢測做了研究,具體工作如下： 首先闡述了導波檢測的國內(nèi)外現(xiàn)狀。介紹了導波的基本理論,研究導波在鋼板和鋼軌中群速度的頻散曲線。 其次,闡述了使用ABAQUS數(shù)值模擬鋼板中的導波傳播基本過程,畫出了有限元數(shù)值模擬分析的流程圖,針對鋼板中導波傳播的有限元數(shù)值模擬仿真,簡單的闡述了各個步驟的內(nèi)容,特別是針對激勵選擇問題,選擇了漢寧窗函數(shù)信號,有效的提高了仿真結(jié)果的辨識度,為此后數(shù)值模擬分析的結(jié)論做準備。 然后通過建立二維有限元模型,首先詳細的闡述了導波在鋼板中傳播數(shù)值模擬的具體參數(shù),主要介紹網(wǎng)格劃分和時間步長確定。分析了導波的頻散現(xiàn)象,主要分析了頻積厚在10MHz-mm左右范圍內(nèi)的仿真結(jié)果,分析頻散現(xiàn)象之后速度最快模態(tài)的群速度大小,并且對其大小與理論結(jié)果進行對比,驗證有限元仿真的準確性,鋼板模型中導波群速度相對誤差為0.66%,接著對有缺陷的鋼板進行有限元仿真,利用導波在鋼板中傳播遇到缺陷的反射回波確定缺陷位置。仿真得到鋼板中缺陷位置結(jié)果與真實缺陷位置的準確率達到0.54%。 最后通過建立三維有限元模型,首先分析導波在軌頭中傳播的頻散現(xiàn)象,突出分析了頻率在20KHz時主要模態(tài)導波的群速度大小,并且與理論結(jié)果進行對比,驗證三維有限元模型的準確性,軌頭模型中導波群速度相對誤差為4.19%,最后對有臨界缺陷的軌頭模型進行三維有限元仿真,利用導波在軌頭中傳播遇到缺陷的反射回波確定缺陷位置。仿真得到軌頭中缺陷位置結(jié)果與真實缺陷位置的準確率為4.6%。并且進行了軌頭模型中的頻率優(yōu)化選擇,在探究軌頭模型的傳播特性時選擇大于20kHz小于40kHz的中心頻率激勵信號進行計算與觀察；當在對有無缺陷的軌頭模型進行對比時,選擇20KHz的激勵信號最有利于計算與觀察。導波在帶缺陷的軌頭模型的缺陷位置時選擇激勵信號中心頻率為50KHz時,能得到最準確的觀察結(jié)果。
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【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TB553

【參考文獻】

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本文編號：2459322