简介：空气耦合冲击回波法作为一种非接触式无损检测技术,通过捕获结构内部缺陷引发的关键模态波所对应的声信号,可实现复杂结构内隐蔽缺陷的高效率检测.为研究空气耦合冲击回波法对板式轨道层间脱空检测的适用性,建立缺陷程度的量化识别方法,本文采用COMSOL软件构建了包含空气域的板式轨道多物理场耦合模型,系统分析了板式轨道多层结构中应力波传播机理及空气域声压辐射特性,揭示了不同脱空尺寸下峰值频率的演变规律,分析了不同特征参数识别缺陷的敏感性,并基于现场试验验证了检测方法及所提特征参数的有效性.研究结果表明:板式轨道充填层脱空后会激发出具有零群速度特性的S1ZGV模态波,该模态波与空气耦合后以准平面波的形式向外辐射,通过高灵敏度麦克风可有效捕获该特征信号;当脱空尺寸较小时,应力波能够绕射缺陷,S1ZGV模态频率并不明显,随着脱空尺寸的增大,声频谱主要表现为两个峰,前一个峰即为S1ZGV模态,所对应的频率约为9.6 kHz;一阶峰值和频率与脱空尺寸呈反相关关系,适用于脱空尺寸为0.25 m以下的缺陷识别,S1ZGV模态频率峰值与脱空尺寸呈正相关关系,适用于脱空尺寸为0.15 m以上的缺陷识别,声压均值则不适用于表征脱空程度;现场试验与数值模拟结果在关键峰值频率及波传播特性方面具有高度一致性,应用空气耦合冲击回波法检测层间缺陷时应结合多参数融合分析,可实现脱空程度的准确评估.展开
