基于纵向模态超声导波陷频特性的钢绞线拉力测量新方法

来源：机械工程学报杂志2016年第12期北京时间：

作者：吴斌, 张瑞芳, 刘秀成, 曹海洋, 韩强, 何存富

单位：1. 北京工业大学机械工程与应用电子技术学院 北京 100124; 2. 华南理工大学土木与交通学院 广州 510641

摘要：试验发现了钢绞线结构中L(0,1)模态导波存在陷频这一固有声学特性,由此提出一种钢绞线拉力检测新方法。为测试钢绞线中导波陷频特性与拉力的关系,研制了一款柔性低频磁致伸缩传感器,可在30~160 kHz范围内激励/接收L(0,1)模态导波。在直径17.8 mm和15.2 mm的两种7芯钢绞线上进行导波陷频检测试验,结果表明陷频特征频率与拉力的自然对数值呈良好线性关系,陷频旁侧峰值比随拉力增大而线性增加。试验中1 kN的拉力增量(应力增量约3 MPa)引起的声学参数(陷频特征频率和陷频旁侧峰值比)变化可被检测到并较好的符合标定关系方程。在额定工作载荷内,拉力估算相对误差小于1.5%,这表明新方法具有较高的拉力检测精度。同时,依据试验所得结论,给出了钢绞线结构中L(0,1)模态导波陷频中心频率与拉力关系的修正公式。新方法实施过程简洁,具有很好的工程应用前景。

关键词：超声导波,钢绞线,拉力测量,陷频特性,纵向模态；

基金资助：国家自然科学基金(11132002,11402008)、北京市自然科学基金(3154030)和中国博士后科学基金(2014M560029)资助项目