基于等效弹簧模型的裂纹Euler-Bernoulli梁弯曲变形分析

考虑裂纹的缝隙效应,研究了开闭裂纹Euler-Bernoulli梁的弯曲变形.首先,将裂纹等效为内部旋转弹簧,利用广义函数,给出了考虑裂纹缝隙影响的Euler-Bernoulli梁的等效抗弯刚度,推导了具有任意数目开闭裂纹梁弯曲变形的显式通解.在此基础上,研究了均布载荷作用下上侧单裂纹简支梁以及裂纹处承受集中力和集中力偶共同作用的固支梁的弯曲变形,分析了梁长细比、裂纹深度和位置以及载荷等对裂纹开闭状态和梁弯曲变形的影响。结果表明:梁挠度分布在裂纹处存在尖点,而转角分布存在跳跃;梁挠度与载荷的响应关系一般为双折线形式,分别对应于裂纹的张开和闭合状态;且裂纹张开时,裂纹梁的柔度随着梁长细比的增加和裂纹深度的减小而减小。这些结果对梁裂纹无损检测具有指导意义.

基于裂纹诱导弦挠度的Timoshenko梁裂纹无损检测

研究了基于Timoshenko梁静态挠度识别梁中裂纹位置及损伤程度的计算方法。首先,将梁开闭裂纹等效为单向旋转弹簧,利用Delta函数和Heaviside函数,得到了具有任意开闭裂纹数目梁的等效抗弯刚度,求得了开闭裂纹Timoshenko梁弯曲变形的显式闭合通解,给出了闭合通解待定常数的迭代求解方法。其次,建立了裂纹诱导弦挠度函数,证明了在裂纹处裂纹诱导弦挠度曲线斜率存在突变,为裂纹位置识别提供了理论依据。在此基础上,给出了裂纹等效旋转弹簧刚度的近似计算公式。最后,通过数值试验,将所建立的方法分别应用于裂纹位置及损伤程度已知的简支和固支Timosheoko梁裂纹位置识别和损伤程度计算,结果表明该文建立的裂纹损伤识别方法不仅具有一般的适用性,而且具有较高的精度和可靠性。