含裂纹梁的模态与振动疲劳寿命分析

发布时间：2021-11-25 04:41

　　基于传递矩阵法和Paris公式,提出一种对含初始横向裂纹悬臂梁进行模态和振动疲劳寿命分析的理论方法.采用无质量弯曲弹簧来等效横向裂纹,弹簧刚度通过裂纹引起悬臂梁的局部柔度来表述,则整条悬臂梁被离散成弯曲弹簧连接的两段完整梁.根据Euler-Bernoulli梁理论,采用更精简方法推导出悬臂梁的特征传递矩阵,分析裂纹参数对悬臂梁前五阶模态的影响.通过同步分析法使得裂纹梁模态和疲劳裂纹扩展分析同时进行,采用Paris公式模拟疲劳裂纹的扩展速率,研究悬臂梁根部区域裂纹参数对悬臂梁振动疲劳寿命的影响.结果表明,疲劳裂纹对悬臂梁的各阶模态和振动疲劳寿命的影响很大,且悬臂梁根部区域的任意位置都可能发生疲劳断裂. 

【文章来源】：江苏科技大学学报(自然科学版). 2020,34(02)

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

含裂纹悬臂梁

考虑裂纹梁振动与疲劳裂纹扩展的相互作用,采用同步分析法使得含裂纹梁的模态分析与疲劳裂纹扩展同步进行.根据预设的3个临界状态,预估含裂纹悬臂梁的振动疲劳寿命.则在振动环境中,含裂纹悬臂梁振动疲劳寿命预估的流程如图2.4 结果与讨论

如图3,横向裂纹的存在对悬臂梁结构前五阶固有频率的影响非常大.对于悬臂梁的第n阶模态,存在n-1个模态节点;在各阶模态的节点位置,裂纹深度的变化对悬臂梁对应阶固有频率的影响很小,可以忽略不计.在各阶模态的非节点位置,裂纹深度对悬臂梁的对应阶固有频率的影响则非常大,不能忽略.随着横向裂纹相对深度的逐渐增大,裂纹在悬臂梁上引起的局部柔度逐渐增大,导致悬臂梁结构的各阶固有频率逐渐减小.4.2 裂纹参数对固有振型的影响

【参考文献】：
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本文编号：3517421