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、工件進行檢測，以及對服役期間的產(chǎn)品性能進行評估的技術(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，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)值模擬和實驗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理，并搭建實驗系統(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制下超聲波的激發(fā)效率。分別采用有限元方法及實驗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，實驗結(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確。
　　3.搭建了一套掃描雙激光線源探測鋼板表面缺陷的實驗系統(tǒng)。實驗中采用雙激光線源與TEMPO激光超聲探測儀同步掃描，實現(xiàn)超聲波的激發(fā)和接收。實驗結(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