超聲技術(shù)在鋼軌缺陷的無損檢測中運用廣泛,但常規(guī)超聲技術(shù)存在聲場盲區(qū),導(dǎo)致鋼軌表面及亞表面缺陷（表面以下5mm內(nèi)）無法檢出。激光超聲技術(shù)可通過非接觸方式在固體表層同時激發(fā)多種模式的超聲波,且不存在聲場盲區(qū)問題,所以激光超聲在鋼軌缺陷檢測上的應(yīng)用研究有著重大的意義,因此本文研究目標(biāo)是研究激光超聲技術(shù)在鋼軌表面及亞表面的缺陷檢測的應(yīng)用問題。首先介紹了激光激勵超聲波理論,通過材料的熱彈耦合方程得到其有限元形式,并利用中心差分法進行顯示積分來求解。根據(jù)該理論在有限元軟件上建立了激光超聲的鋼軌缺陷檢測有限元模型,在網(wǎng)格劃分過程中采用了收斂分析法確定網(wǎng)格尺寸,并通過其物理分析及實驗法驗證了該模型的正確性。隨后通過有限元和實驗的方法對激光超聲在鋼軌表面及亞表面缺陷檢測上最佳激勵問題進行了研究。在激光相關(guān)參數(shù)的研究中得到激光的能量、脈沖寬度以及光斑尺寸都會對在信號振幅造成影響,而脈沖寬度和光斑橫向?qū)挾仁浅暯邮盏臅r間延遲主要影響因素,但只有光斑橫向?qū)挾葧䦟︻l譜其造成影響。在激勵方式的研究中得到激光線源指向性好,接收到的信號振幅更大,且縱向相對于橫向激發(fā)的超聲波回波比和信噪比都更高,所以激光線源在鋼軌表層... 

【文章來源】：西南交通大學(xué)四川省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

基于熱膨脹理論的激光激發(fā)超聲波示意圖

圖 2-2 60kg 鋼軌截面尺寸解析圖0kg 鋼軌材料的楊氏模量為 210GPa，泊松比為 0.29，密度為 7840kg·m-3,熱.18×10-5K，其他熱物性參數(shù)見表2-1，這些參數(shù)隨著溫度變化而變化。表 2-1 有限元模擬中用到的鋼軌材料的熱物性參數(shù)Temperture/K 25 100 200 300 400 Specific heat/J·kg-1·k-1472 480 498 524 560 hermal conductivity/W·m-1·k-193.2 87.7 83.5 80.4 78.1 Temperture/K 600 700 800 900 1000 Specific heat/J·kg-1·k-1700 1000 806 637 602 hermal conductivity74.16 71.98 68.66 66.49 65.92

圖 2-3 激光輻照鋼軌表面模型圖 2-4 模擬中激發(fā)與接收位置示意圖在時間和空間的分布近似為高斯分布函數(shù)。激光能量在時 f ( x ,y )分別表示：( )3 24 20 08 2 = t tg t expt t

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3069188