含多裂纹悬臂梁的振动分析

基于Bernoulli-Euler梁振动理论,以等效扭转弹簧模拟裂纹引起的局部软化效应,推导了双裂纹悬臂梁的解析特性方程,提出了识别裂纹参数的"特征方程曲线交点法".通过数值模拟计算,讨论了裂纹位置与裂纹深度对梁的固有频率的影响.应用有限元软件ANSYS对双裂纹悬臂梁进行模态分析,将得到前3阶固有频率作为实测参数,代入双裂纹悬臂梁的特征方程,通过绘制特征方程曲线图,通过交点确定第2条裂纹参数,最后利用数值算例验证了该方法的有效性.     

基于传递矩阵法的裂纹参数识别方法研究

以等效弹簧模拟裂纹引起的局部软化效应,利用传递矩阵法推导了含裂纹梁在各种边界条件下的频率特征方程,直接利用该特征方程在获得前三阶频率后画出对应于各阶频率的裂纹深度和裂纹位置关系曲线,三条曲线的交点坐标就是裂纹参数的识别结果。对裂纹悬臂梁的数值模拟和实验方法验证了该方法的有效性。实验结果表明,该裂纹识别方法理论推导简单,适用于复杂边界条件下的裂纹识别问题,实验结果和数值结果基本一致。     

含裂纹的周期简支梁振动功率流特性

在周期简支梁中,利用周期结构理论、波在周期简支梁中的传播特性和裂纹受拉时的弯曲弹簧假设,推导了含裂纹梁单元受到激励时,单元左右两端输出的振动功率流计算公式;通过绘制的功率流比值曲线,给出了识别裂纹深度和位置的方法以及裂纹诊断的步骤和优势。     

基于小波有限元的裂纹故障诊断

从线弹性断裂力学的角度考虑裂纹引起的局部附加柔度，进而构造了小波有限元裂纹刚度矩阵，提出了基于小波有限元的裂纹故障诊断算法，克服了裂纹奇异性给传统有限元算法造成的困难．将系统前3阶的固有频率作为输入，绘制裂纹等效刚度与裂纹位置的3条曲线，根据曲线的交点可以预测出裂纹的位置与尺寸．用于研究该算法精度的裂纹轴数值算例表明：裂纹位置与尺寸的辨识误差均不超过2%，这为工程实践中早期微弱裂纹的故障预示与诊断提供了新的方法．     

基于曲率模态和BP神经网络的简支梁的损伤识别

通过BP神经网络对简支梁的损伤位置和损伤程度进行了研究。文中首先采用有限元仿真软件ANSYS计算得到不同损伤情况下结构的前两阶固有频率并计算指定点的曲率模态值,并以此为输入参数建立用于识别简支梁损伤的BP网络,最后利用LM算法训练网络来进行损伤检测。结果表明：该方法能有效地对损伤位置及损伤程度进行识别,且对损伤程度进行识别的精确度较高。     

简支梁损伤的模态曲率差值试验分析

在模态曲率差理论的基础上,运用采集和实时分析软件DASP得到结构位移模态分析数据,分析不同损伤状况下简支梁结构的模态曲率差曲线及损伤前后结构的固有频率.试验结果表明:模态曲率差指标能很好地识别出单个单元损伤和多个单元的损伤位置;单点或多点损伤的一阶模态曲率差值曲线的识别效果较为准确,损伤程度与曲线峰值的大小能够相对应,一阶模态曲率差曲线对损伤位置敏感性较强;该方法的进一步完善使得对大型结构进行无损检测成为可能.     

计算含多处裂纹结构基频的一种近似方法

将计算单裂纹结构基频的方法推广到求含多处裂纹梁弯曲振动的近似基频。通过在未损伤梁位移的基础上叠加一个多项式来构造裂纹梁的位移函数,它满足梁的边界条件和运动条件;应用Rayleigh方法,求出含多处裂纹简支梁的弯曲振动基频,得到了梁的近似基频的闭式表达式。与Ansys计算结果比较表明,该方法具有较高的精度。     

裂缝梁固有频率分析

结构中裂缝的存在使其局部刚度减小、阻尼增大、固有频率降低，故振动特性随之改变．利用扭曲弹簧模型对裂缝进行模拟，对工程中三种典型裂缝梁(简支梁、自由梁和悬臂梁)的前三阶固有频率的变化率与裂缝位置和深度的关系进行了计算和分析．计算结果表明：裂缝梁的边界条件不同，其振动特性就不同，固有频率的变化规律也不同．因此可以利用振动特性的变化以及固有频率的变化规律来进行损伤识别，为进一步研究无损诊断提供理论依据．     

基于裂纹诱导弦挠度的梁裂纹损伤识别

基于裂纹诱导弦挠度函数的构造特征,研究了任意边界条件下的Euler-Bernoulli梁中裂纹的静力损伤识别方法.首先,将裂纹等效为线性扭转弹簧,得到了任意边界条件下裂纹Euler-Bernoulli梁静力弯曲挠度的解析通解;然后,证明了裂纹诱导弦挠度函数为分段三次多项式函数,并建立了基于挠度测量的、通过拟合裂纹诱导弦挠度函数识别裂纹位置和裂纹等效扭转弹簧柔度的数值方法;最后,数值验证了所提出的裂纹损伤识别方法的适用性和可靠性,考察了挠度测量误差、裂纹位置和深度等对损伤识别结果的影响.结果表明:裂纹位置的识别精度高于裂纹等效扭转弹簧柔度的识别精度,裂纹数量及裂纹识别区间的选取对裂纹损伤识别结果的影响有限,所提出识别方法具有较强的鲁棒性.     

基于模态振型的简支梁损伤识别

相比结构的频率,振型反应的信息更加丰富.振型曲率是对结构损伤十分敏感的一个指标;利用简支梁结构损伤前后的1阶振型曲率差对其进行损伤识别,对损伤位置有较好的识别效果,而利用高阶振型无法进行识别;对于简支梁损伤程度,利用振型曲率差只能进行定性的识别,随着损伤程度的加深,图形突变增大.     

基于多表达式编程与频率等高线相结合的结构裂纹检测

在将进化算法用于裂纹诊断的基础上,对结构裂纹定位进行了深入分析和研究。将结构固有频率作为裂纹的诊断参数,根据频率等高线的交点及多表达式编程模型的预测结果来定位结构裂纹。实验结果表明该方法能够有效地融合二者的优点,实现裂纹快速、准确定位。     

弹性地基上分布随从力作用下含裂纹输流管道的稳定性

将分布随从力、winker地基等效刚度k作为输流管道运动微分方程新增参数纳入考虑,新的振动微分方程由此产生,离散并且求解采用Galerkin法。频率特征值源于频率扫描(frequency scanning)及传递弯矩法。具体分析了在考虑分布随从力(跟随力),裂纹存于管跨上不同位置、不同大小弹性地基刚度支承管道时,其失稳形式的变化。研究显示弹性地基存在对保持含裂纹管道的稳定性起部分作用,需重视裂纹开口深度及裂纹所处管跨位置对管道稳定性的影响。     

连杆平面通过五个位置的运动综合

采用两组四位置设计问题相结合的方法解决五位置的运动综合问题，把自由曲线自动求交的原理应用于圆心（圆点）曲线，改进了连杆平面精确通过五个指定位置时设计铰链四杆机构的方法，避免了直接求解时不易收敛的问题     

密度函数高度之变化

利用特殊函数的性质,较详细地分析了F分布密度函数之性质,指出了第二个参数的变化对密度曲线的影响.关于其密度函数曲线,一个显著的特点是随着第二个参数的增大,密度曲线极大点的位置越来越高.另一个特点是当第一个参数固定而第二个参数不同时,二密度曲线或者只有一个交点,或者有两个交点.在第一种情况下,较大参数所对应的曲线在交点以前低于较小参数所对应的曲线,而在交点以后则高于之.在第二种情况下,较大参数所对应的曲线中间部分高于较小参数所对应的曲线,而两端则低于之.     

转子系统常开裂纹故障信息提取方法的研究

针对由于横向常开裂纹引起的裂纹故障转子系统,根据Paris理论,运用由应力强度因子及应变能密度函数推导得到的裂纹柔度系数矩阵,建立了裂纹转子系统动力学模型.由于含有横向裂纹故障的转子系统的刚度矩阵会发生相应变化,因此,在已知柔度系数矩阵的基础上,通过对比无故障转子系统与裂纹转子系统的动力学方程,可以推导出裂纹转子系统的剩余量动力学方程.分析裂纹所在轴段两端的受力情况,结合剩余量动力学方程,从振动信号中提取出常开裂纹发生的位置及裂纹深度信息.结果表明,本文运用的常开裂纹信息提取方法理论上只需要采集两个不同转速下,三个节点的振动信号进行诊断分析,简便可行,并可为转子系统、悬臂梁、桁架结构等常开裂纹故障诊断提供一定的理论依据.     

裂纹与边界交叉点的奇异性理论研究

回顾和探讨了位于三维裂纹前沿和固体自由表面交叉点附近的被称作复杂尖端奇异性的问题．结果表明,自由面上的裂纹边界点并不具有传统裂纹尖端应力场r^-0.5阶的奇异性(其中,为从裂纹尖端量起的距离),而是应该采取,阶的形式．其中指数A是关于破裂模式(即模式Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ),裂纹前沿在自由面的倾角β,破裂面与固体表面的夹角γ以及材料泊松比的函数,这一问题只对极个别情况存在解析解,而绝大多数已知结果都是通过高精度有限元、有限差分方法和强奇异积分方程得到的,尽管尖端奇异性问题对工程应用极其重要,但在应力场强度系数手册中并无现成结果。     

关于无心二次曲面轨迹问题的研究

研究了过空间内任一定点的动直线上的点满足一定条件(此条件与定点、动直线和无心二次曲面之交点有关)的轨迹问题,此轨迹的方程仍表示无心二次曲面,并且给出了求动点满足本文中给定条件的无心二次曲面方程的方法。     

有关双曲面的轨迹问题的研究

研究了过空间内任一定点的动直线上的点满足一定条件(此条件与定点、动直线和双曲面之交点有关)的轨迹,此轨迹的方程仍表示双曲面.给出的结论不仅丰富了空间解析几何的内容,而且给出了求动点满足所给定条件的双曲面方程的方法.