钢轨轨底横向裂纹超声导波传播检测数值模拟

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• 作者：盛华吉卢超邓文
• 会议时间：2014-10-31
• 关键词：钢轨轨底 ; 横向裂纹 ; 超声导波 ; 传播检测
• 作者单位：南昌航空大学 无损检测教育部重点实验室,南昌 330063
• 母体文献：第五届无损检测高等教育发展论坛学术交流会论文集
• 会议名称：第五届无损检测高等教育发展论坛学术交流会
• 会议地点：重庆
• 主办单位：中国机械工程学会无损检测分会
• 语种：chi
• 分类号：TH1;U21

摘要

本文利用ABAQUS软件建立钢轨模型,通过施加一定角度的瞬间位移载荷,模拟导波的激发.在钢轨轨底切割深度为10mm宽度依次为为0mm、5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm的横向裂纹,对在不同宽度时获取的波形信号进行分析,得到裂纹回波反射系数与横向直裂纹宽度的对应关系.对于横向振动模态来说,横向直裂纹深度分别为5mm和30mm时,裂纹反射回波幅值变化不大,而透射波幅值降幅很大,并且透射波散射较严重,对于垂直振动模态来说,横向直裂纹深度分别为5mm和30mm时,裂纹反射回波幅值明显增大,而透射波幅值也明显减小,并且散射较严重。从裂纹深度与透射系数关系的曲线图可以看出,两种振动模态的透射系数变化很相似。即使裂纹深度为Omm时,两种振动模态时的透射系数没有超过0.8,反映了钢轨轨底能量衰减较大。随着裂纹深度的增加,深度为0mm-10mm时,透射系数迅速减小,而在10mm后透射系数变化较平缓。说明对于检测深度较小的裂纹时,该类导波具有很好的灵敏度,同时也反映出导波在检测带有裂纹的钢轨轨底时能量衰减很大。从裂纹深度与反射系数关系的曲线图可以看出,对于垂直振动模态,随着裂纹深度的增加反射系数逐渐增大,深度为0mm-15mm时反射系数近似呈线性增加,深度15mm-30mm时反射系数相对增幅减小,而对于横向振动模态,深度为0mm-5mm时反射系数增幅较大,深度10mm-30mm时反射系数在一个值附近上下变动,但变化较小。反射系数曲线变化表明,钢轨轨底导波传播时衰减较大,同时在裂纹处存在较多的能量损失。与横向振动模态相比较,垂直振动模态时的反射系数值较大,说明在检测横向直裂纹时垂直振动模态的检测效果更好。