钢轨缺陷超声导波检测是铁路线路维护领域的研究热点，而温度应力的存在会影响超声导波的频散特性从而影响检测效果，获取温度应力作用下的钢轨导波频散特性、选择适合的检测模态有助于提高检测精度。因此，本文建立温度应力作用下钢轨导波传播模型，求解导波频散特性，分析温度应力与群速度的关系，在此基础上探究检测模态选取指标，选择适用于温度应力作用下钢轨检测的导波模态。首先，将温度应力等效为轴向应力，基于半解析有限元法(semi-analytical finite element method, SAFEM)建立温度应力作用下超声导波传播模型，得到温度应力作用下的钢轨导波频散特性。其次，依据频率、轨底振动幅度、振型显著因子和应力敏感度因子构建检测模态选取方法，选取最佳检测模态。最后，分别通过有限元仿真与现场实验进行验证与分析。结果显示：温度应力与钢轨导波群速度具有较好的线性关系，当温度应力变化时各模态群速度发生变化，但幅度不一；轨腰区域最佳检测模态为3号模态，该模态可辨识度强、受温度应力影响小。这些结果提高了超声导波在存在温度应力时检测无缝钢轨缺陷的准确性，具有一定的实际价值。
暂无评论