基于小波有限元法的悬臂梁裂纹识别的试验研究

利用小波有限元法求解了裂纹悬臂梁的前三阶固有频率,并将其拟合成以裂纹位置和深度作为变量的固有频率解曲面;将实测的裂纹梁前三阶固有频率作为裂纹识别反问题的输入,绘制出各阶固有频率等高线,三条等高线的交点预测出裂纹存在的位置和深度。试验结果验证了算法的有效性,这为其实际应用提供了有力的试验依据。

基于小波有限元的裂纹故障诊断

从线弹性断裂力学的角度考虑裂纹引起的局部附加柔度,进而构造了小波有限元裂纹刚度矩阵,提出了基于小波有限元的裂纹故障诊断算法,克服了裂纹奇异性给传统有限元算法造成的困难.将系统前3阶的固有频率作为输入,绘制裂纹等效刚度与裂纹位置的3条曲线,根据曲线的交点可以预测出裂纹的位置与尺寸.用于研究该算法精度的裂纹轴数值算例表明:裂纹位置与尺寸的辨识误差均不超过2%,这为工程实践中早期微弱裂纹的故障预示与诊断提供了新的方法.

基于小波有限元的悬臂梁裂纹遗传优化辨识

利用小波有限元法求解了裂纹悬臂梁的前三阶固有频率,并将其拟合成以裂纹位置和深度作为变量的频响函数曲面。将裂纹识别中的匹配追踪问题转化为多维优化问题,以实测固有频率作为输入,利用遗传算法寻优求解出与输入值相差最小的样本点,进而预测出裂纹的位置和深度。试验研究表明,所提出的裂纹识别方法具有较好的精度和鲁棒性,且易于推广到诸如转子、叶片等复杂结构的裂纹监测诊断场合。

悬臂梁结构裂纹参数识别的实验研究

实验研究了悬臂梁结构裂纹位置和深度参数的辨识,裂纹试件采用线切割加工而成,在靠近悬臂梁的自由端利用脉冲力锤激振,通过PX I测试系统获取测试信号;采用细化快速傅立叶变换提高瞬态响应信号分析的频率分辨率,从而获得比较准确的系统固有频率。测试分析获得系统前三阶固有频率,利用基于小波有限元的裂纹故障诊断算法,绘制裂纹等效刚度与位置曲线,三条曲线的交点预测出裂纹的位置和深度。实验结果验证了通过振动测试诊断裂纹参数的有效性和实用性。

含裂纹结构模态分析的小波有限元法

针对常规有限元在描述裂纹尖端附近应力场方面的不足,提出了基于四边形奇异等参元的小波有限元新方法,该方法将小波有限元和断裂力学理论相结合,建立了含裂纹结构的小波有限元模型,推导了小波单元和裂纹单元的单元刚度矩阵,求解了该结构的前四阶固有频率及振型.将计算结果与ANSYS分析结果比较可知:采用小波单元的求解结果优于900个plane183单元,与1600个plane183单元求解结果吻合,相对误差不超过2%.这表明该方法可用较少单元获得较高计算精度,适宜工程奇异性问题的求解,具有一定的工程应用价值.

工字截面梁轨结构裂纹损伤的小波有限元定量诊断

研究工字截面梁轨结构裂纹定量识别中的正反问题,即通过裂纹位置和深度求解结构的固有频率以及利用结构的固有频率,识别裂纹位置和深度。裂纹被看作为一扭转线弹簧,利用工字梁裂纹应力强度因子推导出线弹簧刚度,构造出结构的小波有限元刚度矩阵和质量矩阵,从而获得裂纹结构的前3阶固有频率。通过行列式变换,将反问题求解简化为只含线弹簧刚度一个未知数的一元二次方程求根问题,分别做出以不同固有频率作为输入值时裂纹位置与裂纹深度之间的解曲线,曲线交点预测出裂纹的位置与深度,试验结果验证算法的有效性。

裂纹齿轮动力特性三维有限元模拟

建立了裂纹齿轮结构的三维有限元动力学模型,分析了齿轮轮齿发生裂纹后的齿轮动力特性(固有频率、振型、动态应力等),并对裂纹出现位置和裂纹尺寸等对齿轮动力特性的影响进行了深入探讨和计算机模拟。指出裂纹尺寸和位置对于齿轮的固有频率和振型都有影响,当出现裂纹后固有频率发生下降,振型也发生变化,而裂纹位置对固有频率和振型影响大于裂纹尺寸的影响,当裂纹位于齿根处时齿轮固有频率下降较大,当裂纹位于齿顶处时齿轮固有频率下降较小,当裂纹出现后齿轮体的振型明显不同于无裂纹时的振型,在裂纹附近振动的振幅增大,并且齿轮体的动态应力也发生变化,与无裂纹的齿轮结构动力特性完全不同。

基于动态响应有限元模拟的点焊接头疲劳寿命预测

利用三维有限元模拟和动态响应试验对点焊接头疲劳裂纹萌生和扩展特性进行了研究。利用所模拟的裂纹长度和固有频率的关系,定义了点焊疲劳裂纹扩展的三个阶段。根据所定义的裂纹萌生阶段的定义,利用局部应力应变法预测了点焊接头的疲劳裂纹萌生寿命。结果表明,所预测的疲劳萌生寿命与试验结果相吻合。

裂纹参数对叶片固有频率影响的研究

叶片在运行中产生的裂纹对叶片的安全运行有重大影响.采用考虑叶片几何非线性变形的三维有限元方法,研究了裂纹形状、裂纹深度和裂纹位置对叶片固有振动频率的影响.结果表明:裂纹尖端形式对叶片频率影响很小,裂纹深度和位置对叶片频率影响很大;并且裂纹位置对叶片不同阶振型对应的频率影响规律不同;裂纹深度越大,叶片频率越低.

基于有限元法的疲劳裂纹叶片振动特性研究

采用Patran软件建立了叶片三维实体模型,通过有限元软件Nastran研究了疲劳裂纹对叶片的固有频率及受迫振动响应的影响。为使结果更加敏感,分别计算未损叶片和裂纹叶片的前八阶固有频率并作平均,以此频率作为研究对象。结果表明:裂纹深度和位置对叶片频率影响很大,裂纹越深,频率越低;当裂纹远离叶片根部,叶片固有频率也增加。裂纹不仅使叶片固有频率下降,而且还引起受迫振动响应的非线性特征。

有限元/间接边界元法求解浸水板振动特性

针对浸水板结构振动,考虑流体可压缩特性,利用间接边界元法计算附加质量矩阵,包含计算中奇异边界单元的处理。结合结构有限元法求解无限域浸水板的振动特性,通过编制的相应计算机程序,对浸水悬臂矩形平板进行了流体间接边界元与结构有限元耦合数值模拟;并对水下自由板进行了模态识别实验,实验结果验证了数值计算结果的可靠性。典型算例表明了流体介质改变了结构的动力特性,在低频段流体的可压缩性对结构的动力特性影响甚微;推导的流固耦合数值方法对研究浸水结构动力和声辐射研究有很好的参考价值。

裂纹梁动态响应有限元分析中的线弹簧模型

本文提出了一种以线弹簧模型为基础来分析裂纹梁动态响应的新数值方法．应用能量原理和断裂力学理论首次建立了线弹簧模型的刚度矩阵，从而确立了一种能使二维裂纹问题转化为一维分析的梁的有限元模型．使用这个模型，研究了不同裂纹长度和裂纹位置对悬臂梁固有频率和振型的影响，并把计算所得到的数值结果与现有的实验数据作了比较．结果表明，当无量纲裂纹长度小于０．６时，两者吻合得非常好；反之，两者之间存在较大的误差．对这种误差产生的原因，本文也作了解释．

层合板固有频率分析的B样条小波元法

结合弹性材料修正后的H-R变分原理和区间B样条小波函数,建立Hamilton正则方程的区间B样条小波元列式.首先简要地介绍了弹性材料修正后的H-R变分原理,然后将区间B样条小波的尺度函数作为基函数,详细地推导了Hamilton正则方程的区间B样条小波元列式.数值算例验证了B样条小波元列式的正确性.

裂纹扩展对结构动态特性影响的数值仿真与实验研究

以某钢铁公司钢包回转台大臂的疲劳裂纹扩展为背景 ,用数值仿真与几何相似模型实验相结合的方法对钢包回转台大臂的动态特性进行了研究 ,旨在根据结构动态特性的变化对结构的故障状况进行预测 ,通过数值仿真建立结构动态特性变化随结构裂纹扩展之间的数值关系·本方法既可简化研究过程 ,又可获得较好效果·研究结果表明钢包回转台大臂的各阶固有频率都随裂纹的扩展而减小 。

高耸塔式结构动力特性设计与测试

为了满足上置设备工作需要,高耸塔式结构基频要大于某一给定数值。通过对结构基频计算公式和结构变形曲线分析,增大结构基频应以降低结构顶部质量和提高结构底部刚度为主的频率调整基本原则。基于空间有限元理论,通过模态分析获得了结构的频率和振型。利用环境激励下结构振动模态参数识别方法对雷达塔进行动力检测。采用模态识别法求出结构的前三阶频率、振型和阻尼值。引入模态置信因子和标准化模态差准则,对计算振型数据和实测振型数据进行分析比较,以验证有限元计算的准确性。该研究成果为深入研究高耸塔式结构频率调整、准确预测结构的动力响应提供可靠依据。

基于移动有限元法的裂纹梁振动分析

采用移动有限元法和局部柔度法对移动质量作用下含裂纹简支梁进行了振动计算分析.计算考虑了裂纹和移动质量的相对位置对梁固有频率的影响,以及移动质量在不同位置、速度情况下对裂纹梁的动力响应的影响.结果分析表明,裂纹与移动质量的存在会使得梁的动态位移有不同程度的增大,且随着移动质量位置和裂纹位置的改变会使得梁的固有频率变小.

复合材料抽油杆动力学分析的小波有限元法

利用小波尺度函数多分辨率和逼近精度高的特点,将小波有限元应用于复合材料数值分析中,建立了复合材料抽油杆小波有限元模型,推导了复合材料抽油杆小波单元刚度方程,求解了复合材料抽油杆横向振动前八阶固有频率,并将分析结果与ANSYS模拟结果进行比较。结果表明:小波有限元在复合材料数值模拟方面具有较高的计算精度。

基于小波有限元技术的单螺杆压缩机螺杆轴的裂纹识别

为了能够有效地对单螺杆压缩机螺杆轴进行裂纹识别,以小波有限元技术为支撑,提出了单螺杆压缩机螺杆轴的裂纹识别方法.首先,结合有限元理论和Daubechies小波提出了适用于单螺杆压缩机螺杆轴裂纹识别的小波有限单元;然后,建立了单螺杆压缩机螺杆轴的振动小波有限元方程,可以对含有不同裂纹的螺杆轴进行固有频率的计算;接着,生成了裂纹识别数据库;最后,通过对4种含有不同裂纹的螺杆轴进行裂纹识别,验证了该方法的有效性.

基于有限元法叶片裂纹的诊断研究

在Ansys中建立了叶片模型,对裂纹叶片进行了动力学分析。结果表明,裂纹深度和位置对叶片固有频率影响很大。裂纹越深,固有频率越低;裂纹位置不变,叶片谐响应幅值随裂纹深度的增加而增加;裂纹深度一定时,叶片谐响应幅值随裂纹远离叶根而降低。这为叶片裂纹的监测与诊断提供了依据。

动态识别分区不同的材料弹性模量

纸质喇叭盆体和盆边的弹性模量是不同的,喇叭整体厚度比较薄且厚度不均等,所以通常的静态测试方法并不合适.利用动态测试获取试样的固有频率,然后结合有限元分析和数值优化方法识别弹性模量.算例表明这是一种简捷、快速、准确的方法.