基于压电增益特性进行梁中缺陷的识别

驱动元件PZT片和传感元件PVDF膜粘贴于自由梁表面,通过测试压电增益,试验获取梁中不同缺陷尺寸下的固有频率,根据固有频率的变化,实现缺陷的识别,梁中的缺陷采用等效线性弹簧模拟,描绘出不同模态下刚度与缺陷可能位置曲线,根据曲线的交点,得出缺陷位置与尺寸,相比于实际的缺陷位置与尺寸,自由梁弯曲激振下识别的结果满足一定的精度。     

梁内缺陷识别的反分析方法

对梁的缺陷识别问题进行了研究,利用阻尼最小二乘法建立了一种识别梁缺陷的方法,该方法根据梁横向振动的固有频率变化识别缺陷区域的大小,位置和缺陷区域内的一些物性参数,算例表明该方法的有效性。     

基于波传播和阻抗特性的裂纹梁损伤识别

基于结构振动波传播理论,讨论了在简谐力作用下,裂纹简支梁的弯曲波动解。为了描述由裂纹引起的梁中波传播的不连续特性,引入弯曲弹簧模型来模拟裂纹,并在此基础上提出了利用梁结构驱动点阻抗特性的裂纹损伤识别方法。以一裂纹简支梁为例进行了数值分析,得到了裂纹简支梁的驱动点阻抗特性曲线。从该曲线可以发现,梁的第一阶谐振频率和反谐振频率都随裂纹的出现而减小,并且频率减少量随裂纹尺寸的增大而增加。结合裂纹梁第一阶谐振频率与驱动点位置关系曲线,利用曲线上出现的突变点,准确地识别了梁的损伤状态和裂纹损伤位置。最后,利用已识别的裂纹位置和第一阶固有频率定量地识别了裂纹尺寸。     

基于移动载荷法的单主梁门式起重机结构的缺陷识别

针对识别门式起重机主梁结构缺陷的问题,将移动载荷法应用到结构缺陷识别中。通过三维建模软件UG,建立了单主梁门式起重机的整机模型,在Ansa中形成其有限元模型并进行了网格划分,最后基于有限元分析软件ANSYS对质量为100 kg载重物在起重机主梁上移动的工况进行了模拟,得到了4种不同缺陷尺寸的模型在该工况下特定振型的固有频率曲线。研究结果表明,缺陷尺寸和载重物离开缺陷位置的距离是影响起重机特定振型固有频率的两大关键因素,该结果为起重机无损检测提供了重要依据。     

工字截面梁轨结构裂纹损伤的小波有限元定量诊断

研究工字截面梁轨结构裂纹定量识别中的正反问题,即通过裂纹位置和深度求解结构的固有频率以及利用结构的固有频率,识别裂纹位置和深度.裂纹被看作为一扭转线弹簧,利用工字梁裂纹应力强度因子推导出线弹簧刚度,构造出结构的小波有限元刚度矩阵和质量矩阵,从而获得裂纹结构的前3阶固有频率.通过行列式变换,将反问题求解简化为只含线弹簧刚度一个未知数的一元二次方程求根问题,分别做出以不同固有频率作为输入值时裂纹位置与裂纹深度之间的解曲线,曲线交点预测出裂纹的位置与深度,试验结果验证算法的有效性.     

梁板结构的微小缺陷检测方法研究

针对板梁结构的微小缺陷识别问题,对板梁结构的模态振型和模态频率进行了研究,提出了基于小波变换和移动质量法的板梁结构缺陷识别方法。对"质量块在结构表面移动过程中,质量块-板梁耦合结构的固有频率会随移动位置的变化而改变,且当质量块位于结构缺陷位置时,固有频率会发生微小突变"的性质进行了研究,得到了随质量块位置变化的结构频移曲面;通过改变辅助质量块的位置来探测结构的动态特性,提出了应用离散小波变换分解板梁结构的振型和频移曲面的方法,提取结构的微弱缺陷信息,为板梁结构的微小缺陷检测提供了理论支撑。研究结果表明:该方法能够有效地识别板梁结构的微小缺陷,为以后的工程应用提供了一种实用的新检测方法。     

受弯梁中开裂纹的位置识别与分析

利用有限元计算判定受弯梁中开裂纹的位置 ,从中得出 :同正常梁相比 ,裂纹梁的固有频率与振型的变化不但与裂纹深度而且与裂纹位置有关 ,因而 ,通过裂纹梁低阶固有频率及振型的变化情况可以判定裂纹的位置。对于裂纹较浅的情况 ,直接利用振型与固有频率的变化很难判定裂纹的位置 ,必须借用一些特征参数来提高识别的敏感性 ,这样 ,裂纹梁中早期裂纹的识别也是可行的     

含多个压电元件智能悬臂梁的横向振动特性

本文以含多个压电元件的悬臂梁为例,基于Bernoulli-Euler梁的阶梯折算法,结合压电智能悬臂梁段的等效弹性模量理论,计算了多个压电元件的悬臂梁的固有频率和振型,并与有限元和等截面梁的计算结果进行比较。计算分析表明,压电材料尺寸和位置变化对智能悬臂梁结构的横向振动特性具有显著的影响,分析结论对高速飞行器结构设计和主动振动控制中压电元件的优化布置有实用价值。     

圆截面梁结构中裂纹局部柔度的测量

作为梁类结构动力学特性分析和损伤识别的重要参数之一,裂纹局部柔度可以有效地反映结构的损伤程度和特征。通过对梁结构进行动力学建模和振动测试,给出了一种基于固有频率的圆截面梁结构中裂纹局部柔度的测量方法。首先为了获得裂纹梁故障数据库,建立了圆形截面裂纹梁结构的有限元模型,进而绘制结构的前两阶固有频率影响曲面。然后对裂纹梁结构进行振动测试,采用测试所得的结构前两阶固有频率去截取结构的前两阶固有频率影响曲面,绘制出裂纹位置和裂纹局部柔度所对应的结构前两阶固有频率影响曲线,利用其交点测量出裂纹局部柔度。这种方法可以被用于圆截面梁中不同类型和形状裂纹的局部柔度测量。     

基于归一化主模态差的装配式钢桥导梁损伤识别

为了解决装配式钢桥在结构损伤下的识别问题,选取了归一化主模态差作为标示量,对装配式钢桥导梁结构进行损伤识别。通过实测模型与有限元分析模型的固有频率和对应振型比较,验证桥梁导梁有限元模型的正确性;提出了运用归一化主模态差曲线图识别桥梁导梁损伤的方法,利用结构损伤时归一化主模态比无损伤时的归一化主模态刚度下降,损伤节点处振幅相对于正常状态数值增大,产生归一化主模态差正向突变来反映结构局部损伤的位置和损伤程度。通过模拟六种工况得到结构损伤部位会引起主模态差曲线的正向突变;并且损伤程度越重,对应的归一化主模态差越大。验证了损伤状态和正常状态之间的主模态差曲线可以判别装配式钢桥导梁的损伤位置和损伤严重程度。     

基于区间B样条小波有限元的裂纹故障定量诊断

研究基于模型的结构裂纹故障诊断中的正反问题,即求解含裂纹参数结构的固有频率以及利用实测固有频率,定量识别裂纹参数。构造用于求解正问题的一维区间B样条小波裂纹单元,通过求解裂纹结构有限元模型,绘制以裂纹等效刚度与裂纹位置为变量的三阶频响函数解曲线,将实际测出的系统前三阶固有频率作为输入,根据曲线的交点定量预示出裂纹的位置和深度。实验研究表明,文中构造的区间B样条小波裂纹单元有效克服了传统有限元分析在求解裂纹奇异性问题时存在的效率低、精度差甚至难以收敛到正确解的缺陷,同时具有足够的辨识精度,为早期裂纹故障定量诊断提供新方法。     

轴向运动Rayleigh梁固有频率的微分求积法

轴向运动梁的振动和稳定性问题是振动力学问题研究的重要内容之一,它有着重要的理论和实际意义。研究了轴向运动Rayleigh梁的固有频率。根据广义哈密顿原理建立轴向运动Rayleigh梁横向振动的控制方程。采用微分求积法数值求解两端简支和两端固支边界条件下轴向运动Rayleigh梁的次临界固有频率。数值例子给出了变化梁的弯曲刚度和支撑刚度情况下第一阶和第二阶固有频率和速度之间的关系曲线。通过曲线间的关系可得到:高阶固有频率比低阶固有频率大,固有频率随着刚度系数的增大而增大,并且随着支撑刚度的增大而增大。     

梁结构裂纹参数的识别方法

以Bernoulli-Euler梁振动理论为基础,引入断裂力学中能量释放率的概念,得到承弯梁出现横向裂纹时其固有频率的变化与裂纹参数的简化表达式,讨论梁裂纹参数、几何参数对固有频率的影响。利用这一表达式,提出一种识别裂纹位置和深度的数值方法,最后,用含裂纹等截面悬臂梁的实验验证所提方法。结果表明,在固有频率误差较小的情况下,文中方法可给出梁结构中裂纹位置和深度,可为更精确的局部探伤指出探测范围。     

变截面智能压电梁的动态特性研究

建立变截面智能压电梁的动态模型,分析表面粘贴压电元件的均质梁的固有频率。在分析时考虑坟电元件、粘贴层、梁的剪切变形和转动惯量。研究表明,压电元件的刚度和惯量对梁的频率影响很大,变截面智能压电梁的一除非 固有频率总是高于等截面梁的固有频率。粘结层剪切 对一阶频率影响较 剪切变 转动惯量时,对梁的高阶频率影响较大。考虑梁的惊动国惯量和剪切谱形时,智能阶梯梁的频率比没有时的要低。     

弹性地基上转动功能梯度材料Timoshenko梁自由振动的微分变换法求解

基于Timoshenko梁理论研究弹性地基上转动功能梯度材料（FGM）梁的自由振动。首先确定功能梯度材料Timoshenko梁的物理中面,利用广义Hamilton原理推导出该梁在弹性地基上转动时横向自由振动的两个控制微分方程。其次采用微分变换法（DTM）对控制微分方程及其边界条件进行变换,计算了弹性地基上转动功能梯度材料Timoshenko梁在夹紧-夹紧、夹紧-简支和夹紧-自由三种不同边界条件下横向自由振动的量纲一固有频率,与已有文献的计算结果进行比较,退化后结果一致。最后讨论了不同边界条件、转速、弹性地基模量和梯度指数对功能梯度材料Timoshenko梁自振频率的影响。结果表明：功能梯度材料Timoshenko梁的量纲一固有频率随量纲一转速和量纲一弹性地基模量的增大而增大;在量纲一转速和量纲一弹性地基模量一定的情况下,梁的量纲一固有频率随着功能梯度材料梯度指数的增大而减小。     

随从力作用下悬臂裂纹梁的稳定性分析

基于Adomian修正分解法研究悬臂裂纹梁的稳定性,悬臂梁的自由端具有弹簧支承和轴向随从力。将梁的裂纹模拟为无质量的等效扭转弹簧。通过Adomian修正分解法可以把裂纹梁的特征微分方程转换成递归代数公式,利用边界条件和裂纹位置的连续性条件推导得到该裂纹梁的量纲一固有频率及相应的振形函数解析表达式。通过与前人的计算结果比较,验证了所提方法的有效性。讨论裂纹位置和深度对颤振或屈服失稳的临界随从力的影响。讨论不同失稳形式时裂纹梁支承的临界弹簧刚度。数值计算结果表明,当裂纹位于悬臂梁固定端附近时,对梁的固有频率影响最大。研究还表明裂纹的存在有可能提高梁的稳定性。     

纤维增强FGM梁的自由振动和临界屈曲载荷分析

基于经典梁理论（CBT）研究轴向力作用下纤维增强功能梯度材料（FGM）梁的横向自由振动和临界屈曲载荷问题。首先考虑由混合律模型来表征纤维增强FGM梁的材料属性,其次利用Hamilton原理推导轴向力作用下纤维增强FGM梁横向自由振动和临界屈曲载荷的控制微分方程,并应用微分变换法（DTM）对控制微分方程及边界条件进行变换,计算了纤维增强FGM梁在固定-固定（C-C）、固定-简支（C-S）和简支-简支（S-S）3种边界条件下横向自由振动的无量纲固有频率和无量纲临界屈曲载荷。退化为各向同性梁和FGM梁,并与已有文献结果进行对比,验证了本文方法的有效性。最后讨论在不同边界条件下纤维增强FGM梁的刚度比、纤维体积分数和无量纲压载荷对无量纲固有频率的影响以及各参数对无量纲临界屈曲载荷的影响。     

缺陷形状和尺寸的确定

缺陷尺寸,根据其当量面积和条件尺寸,可以近似地确定出来。缺陷当置面积是用测量与所发现的缺陷具有同一深度位置,相等的回波讯号振幅的平底孔面积来计量。缺陷当量面积与真实缺陷面积之比称谓显示系数。根据回波讯号振幅,利用APД曲线(图1、2),可方便地定测出当量面积。     

汽车扭力梁后悬架模态分析

在汽车行驶过程中汽车扭力梁后悬架结构容易出现振动疲劳现象。采用模态试验法对扭力梁后悬架进行有限元静模态分析,获得其在自由状态下的模态参数,包括固有频率和相对应的振型。在试验系统中根据扭力梁后悬架的结构选择合适的悬挂方式、悬挂点、激励、激励点和参数识别方法,测定扭力梁后悬架的自由模态频率。将模态试验获取的扭力梁后悬架结构前八阶自由模态频率与有限元分析结果进行对比,验证扭力梁后悬架有限元分析的准确性。结果有助于扭力梁后悬架结构设计与疲劳分析。     

基于固有频率的悬臂梁裂缝识别

结构中裂缝的存在使其模态参数发生改变 ,如局部刚度减小、阻尼增大、固有频率降低。把裂缝梁模拟成由扭曲弹簧连接 ,并对其前三阶固有频率的变化与裂缝位置和深度之间的关系进行计算和分析 ;利用特征方程以及前三阶固有频率 ,通过作图法对裂缝参数进行识别。识别结果证明 ,这种方法精度较高、简单可行 ,可用于机械工程实时监测。