[发明专利]一种梁结构裂纹等效刚度的测量方法

权利要求书

1.一种梁结构裂纹等效刚度的测量方法，其特征在于：该方法包括下述步骤：

1)梁结构中裂纹可以用扭转弹簧来描述，扭转弹簧的刚度表示了裂纹等效刚度；在裂纹位置和裂纹等效刚度的可能取值范围分别选取一系列的样本点，将这些样本点代入到有限元模型中，得到裂纹梁振动的特征方程；

所述步骤1)中，得到裂纹梁振动的特征方程，包括下述步骤：

(1)用扭转弹簧来描述梁结构中的裂纹，则结构模型可以表示为通过扭转弹簧连接起来两段无裂纹梁，扭转弹簧的刚度即为裂纹等效刚度；

(2)在裂纹位置和裂纹等效刚度的可能取值范围分别选取一系列的样本点，将这些样本点作为梁结构动力学分析的输入参数；

(3)将裂纹位置和裂纹等效刚度的样本点输入到有限元模型中，得到裂纹梁振动的特征方程为：

|K(k,β)-ω_i²M|＝0

式中：K表示系统整体刚度矩阵，M表示系统整体质量矩阵，k表示裂纹等效刚度，β表示裂纹相对位置，ω_i表示圆频率，ω_i＝2πf_i,i＝1,2,3，f_i为提取梁结构的前三阶固有频率；

2)求解裂纹梁振动的特征方程，获得裂纹梁故障数据库，进而绘制以裂纹位置和裂纹等效刚度为输入的结构前三阶固有频率影响曲面；

3)通过对裂纹梁进行振动测试，提取其前三阶固有频率；

4)将实测的前三阶固有频率作为输入，截取前三阶固有频率影响曲面，获得前三阶固有频率影响曲线，利用三条影响曲线的交点测量出裂纹等效刚度。

2.根据权利要求1所述的一种梁结构裂纹等效刚度的测量方法，其特征在于，所述步骤3)中，测量结构前三阶固有频率的方法如下：

(1)搭建梁结构的测试实验台及测试系统，将含裂纹的梁结构夹持在实验台上；

(2)对梁结构进行脉冲激励，获取振动信号，从中提取梁结构的前三阶固有频率f_i,i＝1,2,3。

3.根据权利要求1所述的一种梁结构裂纹等效刚度的测量方法，其特征在于，所述步骤4)中，利用三条影响曲线的交点测量出裂纹等效刚度的步骤如下：

(1)以实测得到的梁结构前三阶固有频率作为输入，去截取构造的前三阶固有频率影响曲面，绘制出前三阶固有频率影响曲线；

(2)将前三阶固有频率影响曲线绘制在同一坐标系中，利用三条固有频率影响曲线的交点可以测量出裂纹等效刚度。