直裂纹悬臂梁系统阻尼特性分析_马辉.pdf

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1、第38卷第4期东北大学学报(自然科学版)Vol．38，No．42017年4月JournalofNortheasternUniversity(NaturalScience)Apr．2017doi:10．3969/j．issn．1005－3026．2017．04．019直裂纹悬臂梁系统阻尼特性分析1，2111马辉，武爽，曾劲，张文胜(1.东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳110819;2.西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室，陕西西安710049)摘要:以裂纹悬臂梁系统为研究对象，基于A

2、NSYS软件采用梁单元、平面单元和接触单元，建立了一个直裂纹梁有限元模型．利用接触单元模拟裂纹的呼吸效应，并通过与文献测定的固有频率对比验证了模型的有效性．基于所提的模型，分析了冲击激励与正弦激励下，摩擦对系统振动特性的影响;在忽略摩擦的情况下，分析了系统阻尼比及固有频率随裂纹深度和裂纹位置的变化规律．研究结果表明:裂纹处的界面摩擦对系统振动影响不大，阻尼比在一定的程度上可以作为诊断裂纹程度的依据．关键词:呼吸裂纹;摩擦;阻尼比;裂纹位置;裂纹深度中图分类号:TP391.9文献标志码:A文章编号

3、:1005－3026(2017)04－0546－05DampingCharacteristicAnalysisofCantileverBeamwithStraightCrack1，2111MAHui，WUShuang，ZENGJin，ZHANGWen-sheng(1.SchoolofMechanicalEngineering＆Automation，NortheasternUniversity，Shenyang110819，China;2.StateKeyLaboratoryforStrength

4、andVibrationofMechanicalStructures，Xi'anJiaotongUniversity，Xi＇an710049，China．Correspondingauthor:MAHui，professor，E-mail:huima@me．neu．edu．cn)Abstract:Takingcrackedcantileverbeamsystemastheresearchproject，afiniteelementmodelofstraight-crackedcantilever

5、beamwasestablishedonthebasisoftheANSYSbyusingbeam，planeandcontactelements．Thecontactelementswereusedtosimulatebreathingeffectsofcrack，andtheeffectivenessoftheas-proposedmodelwasverifiedbycomparingwiththenaturalfrequencyintheliterature．Underimpulsivea

6、ndsinusoidalexcitation，theeffectsoffrictiononvibrationcharacteristicswereanalyzedbasedonthemodel．Thechangerulesofsystemdampingratioandnaturalfrequencywiththecrackdepthandcrackpositionwereanalyzedwithignoringfriction．Theresultsshowedthattheinterfacefr

7、ictionofcrackhasfeweffectsonsystemvibration，anddampingratiocouldbeusedasaparameterofcrackdetectiontosomeextent．Keywords:breathingcrack;friction;dampingratio;cracklocation;crackdepth裂纹不仅会引起结构局部刚度的变化，还会性可以对裂纹的严重程度进行标识和诊断．［4］影响整个结构的机械特性，裂纹的出现与发展是Panteli

8、ou等从热力学的角度，研究了受交变轴整个机械结构故障的潜在危险．因此，研究裂纹结向应力的单边裂纹梁的阻尼及阻尼比与系统振动［5］构的相关动力特性是十分必要的．在不损坏整体的关系．Ｒezaee等建立了一个单裂纹的简支梁结构的前提下，可以通过裂纹结构的振动特性来模型，研究了系统阻尼比随着裂纹深度和裂纹位［1－2］［3］［6］进行诊断．Peng等从频域角度提出了非线置的变化规律．Bovsunovsky等建立了一种呼吸性输出频响函数(NOFＲFs)的概念，并将其用于裂纹梁的有限元模型，研究了超谐共振下，