1.基于导波模态分叉角的钢绞线预应力检测方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:S1:采集钢绞线不同位置的导波波形;
S2:由采集到的多点信号的导波波形进行信号处理,获得导波模态;
S3:提取导波模态中的模态分叉角,由模态分叉角与钢绞线张力之间的关系,确定该钢绞线的实时张拉力。
2.根据权利要求1所述的基于导波模态分叉角的钢绞线预应力检测方法,其特征在于:所述步骤S2具体为:
通过提取导波传播路径上一系列节点振动时程组成二维的时间-空间矩阵,通过对单一节点的时程信号进行傅里叶变换,得到每一位置的频率谱;每一位置的谱信息用列矩阵表示,将这些列矩阵组成一个阵列,则给定频率处的元素形成的行向量的空间傅里叶变换给出了波数谱,最终得到频率-波数-幅值谱;采用等高线图将三维矩阵投影到频率-波数平面,即得到计算结果的频率-波数图;
所述二维傅里叶变换计算过程为:H(k,f)=∫∫a(z,t)e-i(ωt+kz)dzdt,式中,a(z,t)为钢绞线中心钢丝各点的轴向加速度时程,ω=2πf为圆频率, 为波数,λ为波长,t为时间,z为轴向位移。
3.根据权利要求1所述的基于导波模态分叉角的钢绞线预应力检测方法,其特征在于:所述步骤S3中具体为:
S301:对导波模态的分布云图进行简化处理;
S302:将通过二维傅里叶变换得到的包含频率-波数-幅值信息的三维矩阵,按列进行划分,并提取每列的最大值及最大值位置;
S303:根据求得的幅值矩阵各列最大值坐标,绘制其在频率-波数平面的散点图,并采用直线对投影点进行拟合,得到模态分叉角;
S304:拟合模态分叉角与钢绞线切向摩擦力之间的关系曲线,根据切向摩擦力与模态分叉角的关系、钢丝间单位长度的法向接触力与钢绞线所受的轴向张拉力成正比,得到在役预应力结构的张拉力检测公式:式中A为钢绞线横截面面积,μ为摩擦系数,ρh为钢绞线的螺距,Nh为作用在钢绞线上的轴向张拉力,单位为牛顿,σ为应力,θ为模态分叉角,即为钢绞线中轴线张拉力与一阶纵波模态夹角之间的关系。
4.根据权利要求3所述的基于导波模态分叉角的钢绞线预应力检测方法,其特征在于:所述钢丝间的法向接触力使得一阶纵波模态在500KHz位置处出现模态缺失,而切向摩擦力使得一阶纵波模态在300KHz位置处出现模态分叉重叠现象。