钢绞线预应力的高阶纵向导波测量方法

摘要

本发明涉及钢绞线预应力的高阶纵向导波测量方法，属于无损检测技术领域。选取某一频率下群速度为极大值的高阶纵向模态用于钢绞线承受的预应力大小的测量。在该频率下，该高阶纵向模态的群速度在钢绞线弹性变形范围内随承受的拉应力呈单调增加或减小，并且在弹性变形范围内，钢绞线在承受不同预应力时，该高阶纵向模态群速度极大值处的频率值相对于自由状态时该纵向模态初始频率值的偏离量不超过1％，并且高阶纵向导波测量的预应力值与实际值相对误差不超过1％。本发明解决预应力钢绞线中施加的预应力大小无法快速、准确、在役测量的现状。

主权项

1.钢绞线预应力的高阶纵向导波测量方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：1)在钢绞线(1)上安装激励传感器(2)，在使激励传感器(2)发出的超声导波在外围钢丝中传播距离为L的位置安装接收传感器(3)；2)由函数发生器(5)产生一个具有一定中心频率的单音频信号，该中心频率为某一高阶纵向模态群速度极大值处的频率点；在该频率点，高阶纵向模态的群速度在钢绞线弹性变形范围内会随承受的预应力呈单调增加或减小，并且在弹性变形范围内，钢绞线在承受不同预应力时，该高阶纵向模态群速度极大值处的频率值相对于自由状态时该纵向模态初始频率值的偏离量不超过1％；3)激励信号经功率放大器(4)进行功率放大；通过激励传感器(2)，在钢绞线(1)中激励所选取的高阶纵向模态；4)激励的高阶纵向模态信号在钢绞线(1)中从激励传感器(2)传播至接收传感器(3)，即在外围钢丝中传播了距离L后，接收传感器(3)接收信号，在示波器(6)上显示，并通过数据端口存储到计算机(7)中；5)确定该高阶纵向模态信号在钢绞线中传播距离L所需的传播时间为t，将距离L除以传播时间t，即可得到该高阶纵向模态的传播速度C；6)将钢绞线不同应力状态σ下的纵波波速C_L和横波波速C_T代入圆柱杆中纵向模态的Pochhammer频散方程，通过数值求解可以得到不同应力状态σ下纵向模态的相速度C_p频散曲线，进而利用其中：ω为圆频率，即得到纵向模态的群速度C_g频散曲线，通过对所激励的高阶 纵向模态在不同应力下群速度频散曲线分析，可以得出某一频率点的一组该高阶纵向模态的预应力-群速度的数据点，拟合得到预应力和群速度的关系表达式，将实际测得的传播速度C代入该关系表达式，即可确定钢绞线承受的预应力大小，所测量的预应力值与实际值相对误差不超过1％。