縱向導波在鋼絞線中傳播及缺陷檢測數值模擬
關鍵詞：鋼絞線 數值模擬 縱向導波 頻散 缺陷檢測
摘要：鋼絞線中的腐蝕、開裂等損傷,會直接威脅到礦山提升系統的整體安全。為了對鋼絞線進行缺陷的定位識別和量化分析,研究了縱向導波在鋼絞線中的傳播特性。首先通過理論計算得到了螺旋桿中縱向導波的群速度頻散曲線及衰減曲線,其次考慮了頻率和周期數的變化對導波信號的影響,在無缺陷的鋼絞線、單根鋼絲和不同缺陷的外圍螺旋鋼絲中,分別進行了20~100kHz頻率的縱向導波數值模擬。模擬結果表明:縱向導波在鋼絞線中傳播的群速度隨著頻率的增大而逐漸減小,縱向導波信號的衰減隨著頻率的增大逐漸增大,與理論值吻合較好;在單根鋼絲中激勵縱向導波時,導波只在其內傳播,其余鋼絲不受影響;使用20~100kHz5周期的縱向導波可實現鋼絞線缺陷定位,對于靠近鋼絞線端面的缺陷,通過降低激發波周期數可達到檢測目的;激發波頻率一定時,缺陷長度、寬度和深度的增加都使得損傷指數增大,并且呈線性關系,隨著激發波頻率的增加,損傷指數逐漸增大,說明了高頻率導波信號對缺陷更為敏感,激發波頻率為60kHz時最有利于鋼絞線缺陷的檢測。
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