含裂纹圆拱的模态参数分析

基于圆拱振动微分方程,引入基于断裂力学的线弹簧模型,分析了含单裂纹圆拱的面内自由振动特性。基于摄动理论,揭示了不同裂纹位置和裂纹深度下结构的模态变化规律;同时结合有限元模型,对比了拱结构内、外侧裂纹对结构模态参数的不同影响;利用损伤拱试验数据,检验了建立的含裂纹拱力学计算模型的适用性与可靠性。结果表明:在拱结构中,各阶模态对裂纹损伤的依赖性不同,当损伤靠近某阶振型峰值点或固定端时,该阶模态固有频率下降显著;同阶模态中拱外侧裂纹在振型峰值较大处对损伤敏感,而内侧裂纹在振型峰值较小处敏感。