现代机械强度理论及应用2教程.pptVIP

金属薄板裂纹检测方法研究;背景 大飞机是一个国家科技发展水平的重要标志，随着我国电传技术的发展，我国大飞机的水平跻身于世界的前列。而伺服系统是电传系统重要的子系统，伺服系统是电传系统故障高发的环节，其中的液压故障占飞机故障的70%。针对伺服 作动器系统的故障检测与诊断研究，要求能及时判断故障发生的原因和部位，预测潜在故障，进而为及时预警以及进行飞行控制自主维护诊断提供相关的信息和依据。 ;1、国内外研究的基本状况;2、两端固支梁与薄板的振动理论;在满足上述假设的情况下可以得到; 2.2、两端固支梁结构的有限元模拟; 随着裂纹深度的加深，结构的各阶固有频率都有所下降，两端固支梁结构在这种开裂纹的方式下可以选择一阶和四阶频率作为敏感频率。;2.3 薄板横向振动理论; 平板振动也是一种弹性体振动，是一种三维问题。但对于厚度尺寸远小于平面上另两个尺寸的薄板来说，可以采用一系列反映薄板力学特性的简化，是原始三维问题简化为二维问题来分析，这些假设是: 变形前垂直于中面的直线在变形后仍为一直线，并保持与中面 垂直。 忽略沿中面垂直方向的法向应力。 只记入质量的移动惯性力，而略去其转动惯性力矩。 无沿中面内方向的变形。 ;薄板的弹性曲面微分方程;薄板结构损伤对结构固有频率的影响;固有频率平方的变化为：;薄板结构损伤对结构振型的影响; 通过比对可以看出，对于薄板结构在同一位置单一裂纹的情况下，随着裂纹深度的加深结构的各阶固有频率都有所下降。; 取裂纹宽度为1.5mm的情况下得到的结构各阶固有频率随着裂纹深度的增加而产生的变化。; 可以看出在这种模型下，结构的固有频率也在一阶和五阶上产生了较明显的变化分别达到了 0.72%和 1.30%，在薄板即将穿透与已穿透是的频率变化十分明显，达到了从无裂纹到 3.6mm 裂纹整个过程频率的变化的 2 倍以上。这种明显的变化可以作为裂纹穿透与否的重要指标。;无宽度裂纹模型的振型影响; 通过振型图可以看出裂纹位置位于中心是虽然一阶固有频率变化比较大，但是在裂纹逐渐加深的过程中结构的一阶振型没有变现出明显变化，都显示为薄板中心为峰值的振动形式。; 通过二阶振型随结构深度的变化可以看出在结构从无裂纹到有裂纹的状态过度时会引起二阶振型的节线由正方形的对角线向正方形每边中点连线的变化。且节线方向为平行于裂纹的方向。而随着裂纹深度的进一步加深二阶振型形式基本没有变化，都表现为中线为节线的两波峰振动形式。;3、结构随裂纹深度的增加三阶振型的变化如图 2-22——2-25 所示，分别为无裂纹到裂纹深度为 3.85mm 即薄板穿透时的三阶振型变化。; 通过三阶振型随结构深度的变化可以看出在结构从无裂纹到有裂纹的状态过度时会引起三阶振型的节线由正方形的对角线向正方形每边中点连线的变化。且节线方向为垂直于裂纹的方向。而随着裂纹深度的进一步加深三阶振型形式基本没有变化，都表现为中线为节线的两波峰振动形式。; 通过振型图可以看出薄板结构的四阶振型图为以正方形两条中线为节线的四波峰的振动形式，而这一形式并没有随着产生裂纹和裂纹的增加而产生很大的改变，所以四阶振型不适合用来作为判据。; 通过振型图可以看出薄板结构的五阶振型图为以正方形两条对??线为节线的四波峰的振动形式，而这一形式随着产生裂纹和裂纹深度的增加引起了沿着裂纹方向的两个峰值位置逐渐向中心靠拢，最后形成一个峰值的情况，可以用来判定裂纹的方向和裂纹所处于的阶段。