华南理工大学学报(自然科学版)

作者：戴公连, 陈坤, 葛浩, 等

单位：1.中南大学 土木工程学院，湖南 长沙 410083；2.中南大学 高速铁路建造技术国家工程实验室，湖南 长沙 410083

关键词：钢轨,空气耦合,导波,非接触式无损检测,数值模拟,损伤评估

基金：国家自然科学基金资助项目(51708560);中国铁路总公司科技研究开发计划(2017G006-N)

文中针对现有钢轨检测技术不足的问题，提出了基于空气耦合导波的钢轨非接触式无损检测方法，建立了可模拟空气耦合导波激励与接收全过程的声固耦合仿真模型，并基于声学理论对仿真模型进行了验证。首先，通过该数值模型模拟分析了轨底不同损伤程度对接收导波信号的影响；然后，考虑空气耦合导波受高强度随机白噪声的影响，提出了基于激励信号中心频率小波系数的损伤评估方法。结果表明：根据Snell定律及声学理论，钢轨空气耦合导波检测的最优激励角与接收角为6.6°；钢轨空气耦合接收导波具有波形稳定、能量集中及抗干扰能力强的特点；无论损伤程度大小及所处空间位置如何，接收到声压时域信号波包中心到达时间均基本一致；不同损伤程度对应损伤指数范围有明显差异；基于激励信号中心频率的小波系数法简单可行，准确度高，适用于已知窄带导波信号的损伤信息提取，在接收信号受噪声污染严重的情况下仍能够有效识别出钢轨损伤；基于空气耦合导波进行钢轨损伤识别具有可行性。

来源：2023年第4期

《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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