CN115166036B 一种基于超声导波的钢绞线通断及覆冰检测方法 （天津大学）_第1页
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一种基于超声导波的钢绞线通断及覆冰检本发明提出了一种基于超声导波的钢绞线绞线的边界条件和材料特性建立的波动控制方程转化为特征方程，并引入Floquet周期性边界条件进行简化；其次，基于有限元仿真软件COMSOL的特征频率求解器对简化后的特征方程绘制超声导波在钢绞线中传播的频散曲线；最2步骤二：基于有限元理论将导波传播的Navier波动控步骤三：基于有限元仿真软件COMSOL的特征频率求解器对简化后的特征方程进行求钢绞线是由多根钢丝螺旋缠绕而成的钢丝绳，外围钢丝绳紧密缠绕在中间钢丝绳周其中，为笛卡尔坐标系下的螺旋变量；L为螺旋线的节距；t∈[0,l]，挠率为基于Frenet_Serret准则，螺旋中心线的切线TXYZ均表示笛卡尔坐标系下的标准正交基；建立正交基为(N,B,T)的螺旋坐标系，在螺旋坐标系的基础上建立同时适用于外围螺3z均表示扭转坐标系下的标准正交步骤六：根据所求的频散曲线选择导波模态和检测频率述导波传播的Navier波动控制方程的建钢绞线为弹性各向同性钢绞线，钢绞线的边界条件为弹性各向同性基于有限元理论，在不考虑外加载荷的情况下，导波传播的Na弹性波与弹性体的振动之间存在着内在联系，基于振动解与波动解互4u(r,t)=e'i"u(r)(8);F与导波传播方向上的波数值k关系如下：t表示扭转坐标系下的波数述钢绞线的通断和覆冰检测是通过波导对导波信号的吸收变化来5[0008]步骤一：根据钢绞线的边界条件和材料特性建立导波传播的Navier波动控制方6Floquet周期性边界条件指出式(7)的解都可以表示为u(x)ekx的形式，其中u(x)为周期为L7u(r,t)=e'i"u(r)(8);F与导波传播方向上的波数值k关系如下：为挠率为[0048]建立正交基为(N,B,T)的螺旋坐标系8原理分析弹性波在钢绞线中传播的频散特性，然后利用Floquet周期性边界条件缩小模型9[0071]如图1所示，本发明实施例提供了一种基于超声导波的钢绞线通断及覆冰检测方笛卡尔坐标系与扭转坐标系下的波数转换关系；根据所求的波数_频率关系绘制钢绞线的[0072]步骤一：根据钢绞线的边界条件和材料特性建立导波传播的Navier波动控制方引入Floquet周期性边界条件简化特征方程；使用有限元方法将复杂区域划分为若干有限[0082]弹性波与弹性体的振动之间存在着内在联系，弹性波可以看作是振动传播的过Floquet周期性边界条件指出式(7)的解都可以表示为u(x)ekx的形式，其中u(x)为周期为Lu(r,t)=e'i"u(r)(8);F与导波传播方向上的波数值k关系如下：[0104]基于FrenetSe[0127]图7(a)所示为钢绞线断丝示意图，图7(b)所示为超声导[0128]图8所示为钢绞线的通断检测实验结果。可以看出断丝之后的钢绞线对信号的吸

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