基于固有频率的呼吸式裂纹梁损伤识别方法

刘文光 郭隆清 贺红林 颜 龙

南昌航空大学航空制造工程学院，南昌，330063

基于固有频率的呼吸式裂纹梁损伤识别方法

刘文光 郭隆清 贺红林 颜 龙

南昌航空大学航空制造工程学院，南昌，330063

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。

呼吸裂纹；固有频率；损伤识别；等高线法

0 引言

梁是机械结构或系统中常见的构件之一，引致梁失效的主要形式之一是疲劳裂纹。服役于振动环境之下的梁，诸如直升机的旋翼叶片、飞机的机翼以及发动机的叶片等，均不可避免地会因裂纹的疲劳扩展及其呼吸效应使得梁的振动特性随振幅变化而改变，在动力学行为上表现为振动非线性。非线性给呼吸式裂纹梁的振动预测带来非常大的困扰，不少学者在研究裂纹梁动力问题时，通常都假定裂纹在振动过程中始终处于张开状态[1-2]，以避开裂纹呼吸效应给振动分析带来的麻烦。这种建模的思路与方法，从物理现象来看，显然与客观事实不符。

为了推动基于振动理论的结构健康监测技术的发展，很多学者围绕含裂纹构件的损伤识别振动方法进行了深入研究。……