金屬表面缺陷和鋼軌踏面殘余應(yīng)力的激光超聲無損檢測研究.pdf

1、無損檢測技術(shù)是指在非損壞的條件下對各種材料、工件進(jìn)行檢測，以及對服役期間的產(chǎn)品性能進(jìn)行評估的技術(shù)，激光超聲作為一種新興的檢測手段，因其擁有傳統(tǒng)超聲檢測無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，受到了無損檢測界的廣泛關(guān)注。隨著我國鐵路的發(fā)展，對鋼軌的質(zhì)量檢測要求也隨之提高，其中殘余應(yīng)力對鋼軌的疲勞性能的影響最為明顯，是工件產(chǎn)生裂紋的重要原因。本文利用雙激光線源激發(fā)超聲波，從數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)兩方面研究了雙激光線源掃描檢測金屬板材表面缺陷的機(jī)理，并搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究了鋼軌

2、踏面殘余應(yīng)力的分布。論文主要的研究工作如下:
　　1.提出了一種采用雙激光線源激發(fā)超聲波的方法。利用橫波在雙激光線源對稱軸處產(chǎn)生的會聚效應(yīng)，有效的提高了熱彈機(jī)制下超聲波的激發(fā)效率。分別采用有限元方法及實(shí)驗(yàn)手段研究了橫波的會聚效應(yīng)、雙線源間距對橫波會聚效應(yīng)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值結(jié)果相符合。
　　2.提出了一種采用掃描雙激光線源探測金屬表面缺陷的方法。應(yīng)用有限元方法對橫波波束與表面缺陷的相互作用過程進(jìn)行模擬，模擬結(jié)果表明采用雙激

3、光線源檢測金屬表面缺陷的方法可以改善探測端信號的信噪比，對缺陷長度和方向的檢測更加準(zhǔn)確。
　　3.搭建了一套掃描雙激光線源探測鋼板表面缺陷的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)中采用雙激光線源與TEMPO激光超聲探測儀同步掃描，實(shí)現(xiàn)超聲波的激發(fā)和接收。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明掃描雙激光線源法是一種非接觸式、非破壞、高效和高信噪比的金屬表面缺陷的檢測方法。
　　4.搭建了一套鋼軌踏面殘余應(yīng)力分布的非接觸式激光超聲探測系統(tǒng)。利用Nd∶YAG脈沖激光器在鋼軌踏面激