基于裂纹诱导弦挠度的梁裂纹损伤识别

基于裂纹诱导弦挠度函数的构造特征,研究了任意边界条件下的Euler-Bernoulli梁中裂纹的静力损伤识别方法.首先,将裂纹等效为线性扭转弹簧,得到了任意边界条件下裂纹Euler-Bernoulli梁静力弯曲挠度的解析通解;然后,证明了裂纹诱导弦挠度函数为分段三次多项式函数,并建立了基于挠度测量的、通过拟合裂纹诱导弦挠度函数识别裂纹位置和裂纹等效扭转弹簧柔度的数值方法;最后,数值验证了所提出的裂纹损伤识别方法的适用性和可靠性,考察了挠度测量误差、裂纹位置和深度等对损伤识别结果的影响.结果表明:裂纹位置的识别精度高于裂纹等效扭转弹簧柔度的识别精度,裂纹数量及裂纹识别区间的选取对裂纹损伤识别结果的影响有限,所提出识别方法具有较强的鲁棒性.

基于裂纹附加模态Timoshenko梁的裂纹损伤识别

将梁中横向裂纹等效为无质量扭转弹簧,并忽略其对梁剪切变形的影响,得到的具有任意裂纹数目Timoshenko梁自振模态的统一显示解析表达式.将裂纹梁的自振模态分为基本模态和裂纹附加模态,利用最小二乘拟合,建立了利用裂纹附加模态函数的梁裂纹损伤识别方法.通过数值模拟开展了简支单裂纹梁以及悬臂和固支双裂纹梁等的裂纹损伤识别,考察了测量误差对损伤识别的影响,数值结果表明本文所提出的裂纹损伤识别方法对裂纹位置的识别精度高于对裂纹损伤程度的识别精度;随着测量误差的增加,裂纹位置及裂纹损伤程度的识别误差增加,但仍在可接受的范围内,故该裂纹损伤识别方法在实际工程中具有一定的应用价值.

基于裂纹诱导弦挠度的梁开闭裂纹损伤识别

考虑裂纹缝隙效应,建立了Euler-Bernoulli梁中开闭裂纹位置、深度和初始张开角等损伤参数的识别方法.首先,基于梁中开闭裂纹的等效单向扭转弹簧模型,给出了开闭裂纹Euler-Bernoulli梁静力弯曲挠度的显式闭合解.在此基础上,证明了裂纹诱导弦挠度函数由分段三次多项式组成,并基于其构造特征,建立了基于测量挠度的梁中开闭裂纹位置、裂纹等效扭转弹簧柔度、裂纹初始张开角和裂纹上下侧属性等参数的数值识别方法.最后,通过数值实验考察了挠度测量误差和裂纹位置等对裂纹识别结果的影响,结果表明:裂纹位置、裂纹等效扭转弹簧柔度和裂纹初始张开角等的识别误差随挠度测量误差增大而增大,但裂纹识别结果具有较强的鲁棒性,在工程实际中具有一定的应用前景.

Winkler基础上连续裂纹梁的动力特性

基于梁中开裂纹的无质量线性扭转弹簧模型,建立了Winkler基础上连续裂纹Euler-Bernoulli梁的动力响应控制微分方程,给出了其动力特征的一种简便求解方法,得到了Winkler基础上具有任意裂纹数目连续EulerBernoulli梁自振频率特征方程以及自振模态的统一显式解析表达式.在此基础上,数值分析了Winkler基础上两等跨简支连续裂纹梁的动力特性,揭示了长高比、裂纹深度、位置和数目等参数对连续裂纹梁动力特性的影响,结果表明:连续裂纹梁自振频率和模态依赖于基础反力系数、裂纹位置和深度,但当裂纹处的弯矩为零时,裂纹对梁自振频率和模态无影响;基础反力系数越大,梁自振频率越高,但随着裂纹深度和裂纹数目增加,自振频率愈发降低,这些结果可为结构安全评估提供指导.