基于結構聲強法的呼吸裂紋板非線性動力特性研究.pdf

1、板結構是大型結構物中最常用到的結構單元，裂紋則是板結構中常見的損傷形式，更是引發(fā)結構物破壞的主要原因之一。由于通常結構在振動過程中，裂紋會產(chǎn)生張開、閉合的運動，使得結構物具有非線性的動力學特性，對其動力學特性和損傷識別開展研究具有重要意義。
　　結構聲強方法是近些年來研究結構內(nèi)部振動能量傳播的一種有效手段，其概念是源自于聲學理論中聲強的概念，即是受到介質中波傳播思想的啟發(fā)，研究結構體內(nèi)部能量傳播的一種方法。近年來，該方法已經(jīng)從傳統(tǒng)

2、的減振降噪領域發(fā)展到了結構的損傷識別領域。本文擬通過對含有呼吸裂紋板的非線性結構聲強（振動功率流）的研究，得到結構內(nèi)部能量傳播特性，進行裂紋的損傷識別；并通過進一步研究缺陷處結構聲強矢量場的形態(tài)，來判斷該缺陷是否安全。
　　本文首先介紹了結構聲強法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。目前，結構聲強法的理論研究相對成熟，學者們已開始用此方法指導結構物的減振降噪設計。然而，此前使用結構聲強法，對含呼吸裂紋板的研究尚未有效開展。本文將基于結構聲強方法，針

3、對含呼吸裂紋的板結構進行研究，從損傷識別方面展開工作。
　　緊接著，本文給出結構聲強的相關理論公式。闡述了結構聲強的概念，給出了梁、板、實體幾種基本結構單元的結構聲強公式；隨后，闡述了結構振動功率流的概念，并導出了計算結構振動功率流的理論公式；之后，闡述了外部激勵做功與結構內(nèi)部所傳播能量的關系。
　　在此基礎上，開展了板殼結構中結構聲強的計算以及可視化方法的研究。利用算法實現(xiàn)對有限元諧響應計算得到的應力和位移進行后處理，以合

4、成板結構中殼單元結構聲強矢量場數(shù)據(jù)，并進行矢量場圖像繪制。實現(xiàn)了對三維空間中任意位置的復雜板殼結構的結構聲強矢量場數(shù)據(jù)的生成及可視化。
　　之后，本文基于結構聲強理論，對以接觸單元模擬呼吸裂紋的板結構，進行了非線性的動力學分析。通過結構聲強數(shù)據(jù)，繪制聲強矢量圖、幅值圖和散度圖，并結合各頻率下輸入功率值所繪的曲線，研究呼吸裂紋板所具有的非線性動力學響應的特性，研究表明非線性的輸入功率流以及超諧共振頻率下的結構聲強矢量圖等能較好的識別