随着社会的不断发展,人民生活水平的不断提升,火车、动车或者高铁越来越成为人们首选的出行交通工具。在资源调配方面,铁路运输以其具有的经济、快捷等诸多优点而使用最为广泛。钢轨是建立铁路系统的基石,列车的通行安全与效率由钢轨的健康状况直接决定。钢轨大致分为轨头、轨腰和轨底三个部分,每个部分都会出现相应的伤损,一旦没有及时发现和处理,将会带来灾难性的后果。而现有的检测技术都存在其局限性,特别时难以检测到轨腰和轨底的缺陷。基于以上背景,本文提出开展基于超声导波钢轨动态探伤关键技术的研究,运用半解析有限元法确定分别适用于轨头、轨腰和轨底检测导波模态,设计了各个导波模态在轨头激励与接收的方式,仿真与实验研究各个模态导波在轨头、轨腰和轨底缺陷的可行性,最终提出了使用多模态导波结合的方式对钢轨进行检测的技术方案。基于新型的钢轨导波动态检测方案,在本文中设计并开发了一套钢轨动态检测试验系统,包含硬件系统、软件系统、专用换能器和机械结构等部分,并利用系统样机在实验室对钢轨进行了检测实验,实现了对钢轨各个部位缺陷的检测,奠定了钢轨超声导波动态检测的技术基础,论证了超声导波动态检测技术运用在搭载式检测设备上的可行性。具体的研究内容为:第一章,介绍了论文的研究背景以及论文开展研究工作的意义,阐述了传统无损检测技术和超声导波检测技术的研究现状以及存在的局限性,提出基于超声导波的钢轨缺陷检测,为本文的研究指明了方向,同时,对论文章节进行安排。第二章,分析超声导波的传播特性,基于半解析有限元法求得钢轨中超声导波的频散曲线,分析钢轨中超声导波的波结构,确定了适合于钢轨轨头、轨腰和轨底缺陷检测的导波模态,并仿真分析超声导波在钢轨轨头、轨腰和轨底检测检测的可行性。第三章,搭建钢轨超声导波动态检测试验系统,该系统包含四个模块的设计,即换能器设计、硬件设计、软件设计和车体机械结构设计。第四章,开展钢轨超声导波动态检测试验系统的实验研究,分析超声导波在真实钢轨的轨头、轨腰和轨底缺陷的检测能力以及不同类型缺陷的检测能力,根据缺陷面积占钢轨截面积的百分比来测定检测灵敏度。实验证明本文开发的检测试验系统对钢轨轨头、轨腰和轨底缺陷的检测灵敏度分别达到了 3%,5%和8%,证明了钢轨导波动态检测的可行性和有效性。第五章,总结与展望。本章对本文研究工作及成果进行了相应总结,同时对未来深入研究进行了相应展望。