Advanced ultrasonic method for measuring rail axial stresses with electromagnetic acoustic transducer

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Advanced ultrasonic method for measuring rail axial stresses with electromagnetic acoustic transducer

Hirao, M. / Ogi, H. / Fukuoka, H.

Zum berührungslosen Überwachen und Messen von Schienen-Längsspannungen wurden elektromagnetisch-akustische Wandler (EMATs) in Verbindung mit einem Superheterodynempfänger eingesetzt und mit polarisierten Scherwellen gearbeitet, die quer zur Schienenachse liefen. Die Doppelbrechung (B) aus zwei Meßmethoden wurde verwendet und miteinander verglichen. Es waren dies die gepulste Resonanzspektroskopie (R) am Schienensteg und die Phasenverschiebungs-Technik (P) mit Kopf-Fuß-Echos. Untersucht wurden zwei 0,5 m lange Schienen (Gewicht: 60 kg/m, Querschnitt: 77,4 cm²) aus beruhigtem Stahl (C:0,63 - 0,75, Si:0,15 - 0,30, Mn:0,70 - 1,10 %). Um den Einfluß von Druck-Längseigenspannungen zu erfassen, kühlte man einen Schienenkopf in Grus ab. Die Wirkung von Textur und Eigenspannung wurde an einer Standardschiene gemessen. Die axiale Druckbelastung einer Probe erfolgte schrittweise in einer Hydraulikpresse bis 60000 kp, was einer maximalen Spannung von 76 MPa entsprach, gemäß der Knickspannung langer Schienen. Alle Auswertungen zeigten eine Linearität zwischen Doppelbrechung und mechanischer Spannung mit größten Abweichungen von 3 MPa. Der Textureinfluß änderte sich stark von Punkt zu Punkt. Die R-Methode eignet sich besser für Feldmessungen, wenn auch längere Auswertezeiten erforderlich sind. Sie können durch schnelleres Wiederholen und mehr Frequenzen auf einige Sekunden verringert werden. Die P-Methode ist nicht so stabil und robust. (Peiter)