基于谐响应的弹性悬臂梁裂纹识别分析

针对弹性悬臂梁的裂纹识别问题,探讨了谐响应分析在含裂纹梁损伤识别中的应用。首先结合连续介质弹性梁动力学方程和有限元方法,建立了含裂纹梁的受迫振动方程。然后,基于Abaqus平台建立了若干种含V型表面裂纹的悬臂梁有限元模型,在此基础上通过施加外部激励进行谐响应理论分析。最后,探讨了裂纹几何参数和加载位置对谐振频率及谐响应幅值的影响。结果表明,裂纹深度、裂纹位置、裂纹数量以及加载位置对谐响应变化规律有明显影响,为悬臂梁的裂纹识别提供了思路。     

基于模态应变能法的弹性薄板损伤识别

针对薄板构件振动疲劳损伤问题,提出基于模态应变能结构损伤识别新方法。该方法以结构损伤会导致其模态性能变化为依据,通过比较弹性薄板结构单元损伤前后的模态应变能变化率构造损伤指针。在构建损伤指针之前,假定弹性板的刚度是由单元刚度组成,在定义单元刚度灵敏度公式基础上建立弹性薄板损伤前后模态应变能变化关系。最后,基于模态柔度曲率法验证模态应变能法在弹性薄板单损伤与多损伤识别方面的优劣性。     

热环境下飞行器壁板的振动疲劳分析

针对高超声速飞行器热力环境引起的壁板振动疲劳问题,旨在研究温度变化对壁板结构振动特性及疲劳寿命的影响。首先分析壁板三维瞬态耦合传热和热应力,获得壁板的温度场和应力场;然后依次探讨温度场、应力场及其耦合效应对壁板振动模态与疲劳寿命的影响。分析过程中,考虑温度变化造成弹性模量减小对壁板刚度的影响,引入由热环境引致的附加热应力刚度矩阵以及附加热变形刚度矩阵。结果显示:温度变化引起的材料力学性能退化使壁板结构各阶次模态频率随之下降,温度梯度对振动模态的影响明显,热力耦合效应使壁板的振动疲劳寿命缩短。     

热环境对FGM壳模态频率的影响

为了推动功能梯度材料(FGM)在高超音速飞行器热防护结构设计中的应用,旨在探讨不同温度场对热防护壳模态频率的影响,提供热防护壳动力学设计参考。从陶瓷金属基FGM的热物性参数模型入手,结合圆柱薄壳能量原理,建立FGM圆柱壳的模态方程。在此基础上,首先分析热物性参数变化规律对FGM壳模态频率的影响,然后探讨考虑热应力后不同热环境下FGM壳模态频率的变化规律。结果表明,FGM物性参数变化对模态频率的影响没有热力耦合影响明显;温度梯度300 K时,物性参数变化对模态频率起主导作用,反之温度梯度300 K时,热应力和热变形对模态频率起主导作用。     

基于固有频率的呼吸式裂纹梁损伤识别方法

将呼吸裂纹梁简化为由扭转弹簧连接的两段弹性梁,在假定振动响应随振幅变化的基础上推导出呼吸裂纹梁的固有频率方程;考虑振动过程中呼吸裂纹的开合情况,假定裂纹梁的刚度是振幅的非线性函数,建立了呼吸裂纹梁的多项式刚度模型;结合等高线裂纹识别理论和方法,提出了一种基于固有频率的呼吸裂纹梁损伤识别方法,算例验证了方法的可行性与有效性。研究表明,该方法的识别精度取决于实验固有频率的精度。