Page 47 - 应用声学2019年第5期

第 38 卷 第 5 期 朱文发等： 轨道板中超声兰姆波传播的有限元计算和实验 799

1.0 (1) 理论计算结果表明：利用空耦传感器斜
入射 轨 道 板 可 以 激 励 出 A0 模态， 在 频 厚 积 为
0.5 10 MHz·mm、入射角度为 8.8 时，激发出的 A0
ॆʷӑࣨϙ 0 模态趋于Rayleigh波。
◦

-0.5 (2) 有限元计算结果表明：计算出兰姆波的
群速度为 2220 m/s，与 Rayleigh 波的理论群速度
-1.0
0 200 400 600 800 1000 1200 2247 m/s 相吻合。在 50 kHz 的激发频率下二维傅
௑ᫎ/µs
里叶变换系数的较大值沿 Rayleigh 波的频散曲线
(a) ௑۫ηՂ
分布。
1.0
(3) 沪杭高铁嘉兴南站的现场测试结果表明：
0.8
激发产生的兰姆波模态群速度为 2325 m/s，与
ॆʷӑࣨϙ 0.6 Rayleigh 波的理论值 2247 m/s 相吻合。在 50 kHz

的激发频率下，二维傅里叶变换系数的较大值，沿
0.4
0.2 Rayleigh波的频散曲线分布。

0 综上所述，有限元计算和现场实验结果表明：
0 20 40 60 80 100
在大频厚积条件下，轨道板中传播的 A0 模态兰姆
ᮠဋ/kHz
(b) ᮠ៨ 波趋于了 Rayleigh波。该特性可为轨道板表面及近
图 7 现场测试信号
表面缺陷检测的研究提供理论与实验方法。
Fig. 7 Test signal

500
参 考 文 献
400
ᫎᡰ/mm 300 [1] 中铁第四勘察设计院集团有限公司. 沪杭高铁 CRTSII 型板

200
式无砟轨道病害情况现场调查报告 [R]. 武汉: 中铁第四勘察
100 设计院集团有限公司, 2017.
[2] 钟鹏飞, 车爱兰, 冯少孔, 等. 高速铁路线下结构典型病害分
0
0 200 400 600 800 1000 1200 析及快速无损检测方法研究 [J]. 振动与冲击, 2017, 36(11):
௑ᫎ/µs 154–160.
(a) ˀՏͯᎶܫଌஆ҂ᄊࠄᰎηՂ Zhong Pengfei, Che Ailan, Feng Shaokong, et al. Typical
0.20 1 defects’ analysis and nondestructive detection method for
under track structures of high speed railways[J]. Journal
of Vibration and Shock, 2017, 36(11): 154–160.
0.15 [3] 刘亮, 孙坤, 李邦旭. 采用冲击回波法检测 CRTS III 型板式
ฉ஝/mm -1 0.10 无砟轨道离缝的研究 [J]. 铁道建筑, 2018, 58(4): 122–125.
Liu Liang, Sun Kun, Li Bangxu. Research on gap detect-
ing of CRTSIII ballastless track structure by impact echo
0.05
A0 method[J]. Railway Engineering, 2018, 58(4): 122–125.
S0 [4] Dinh K, Gucunski N, Kim J, et al. Understanding depth-
0 0
0 20 40 60 80 100 amplitude effects in assessment of GPR data from con-
ᮠဋ/kHz crete bridge decks[J] NDT & E International, 2016, 83:
(b) ࠄᰎηՂᄊf-kڏ 48–58.
图 8 实验结果 [5] Solla M, Lagüela S, González-Jorge H, et al. Approach
Fig. 8 Experimental results to identify cracking in asphalt pavement using GPR and
infrared thermographic methods: preliminary findings[J].
4 结论 NDT & E International, 2014, 62: 55–65.
[6] Shaw M R, Millard S G, Molyneaux T C K, et al. Location
of steel reinforcement in concrete using ground penetrat-
本文主要研究了超声兰姆波在高铁轨道板中
ing radar and neural networks[J]. NDT & E International,
的传播规律，主要结论如下： 2005, 38(3): 203–212.