基于結(jié)構(gòu)聲強法的呼吸裂紋板非線性動力特性研究.pdf

1、板結(jié)構(gòu)是大型結(jié)構(gòu)物中最常用到的結(jié)構(gòu)單元，裂紋則是板結(jié)構(gòu)中常見的損傷形式，更是引發(fā)結(jié)構(gòu)物破壞的主要原因之一。由于通常結(jié)構(gòu)在振動過程中，裂紋會產(chǎn)生張開、閉合的運動，使得結(jié)構(gòu)物具有非線性的動力學(xué)特性，對其動力學(xué)特性和損傷識別開展研究具有重要意義。
　　結(jié)構(gòu)聲強方法是近些年來研究結(jié)構(gòu)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(xué)理論中聲強的概念，即是受到介質(zhì)中波傳播思想的啟發(fā)，研究結(jié)構(gòu)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(lǐng)域發(fā)展到了結(jié)構(gòu)的損傷識別領(lǐng)域。本文擬通過對含有呼吸裂紋板的非線性結(jié)構(gòu)聲強（振動功率流）的研究，得到結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)聲強法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。目前，結(jié)構(gòu)聲強法的理論研究相對成熟，學(xué)者們已開始用此方法指導(dǎo)結(jié)構(gòu)物的減振降噪設(shè)計。然而，此前使用結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)聲強方法，針

3、對含呼吸裂紋的板結(jié)構(gòu)進行研究，從損傷識別方面展開工作。
　　緊接著，本文給出結(jié)構(gòu)聲強的相關(guān)理論公式。闡述了結(jié)構(gòu)聲強的概念，給出了梁、板、實體幾種基本結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)聲強公式；隨后，闡述了結(jié)構(gòu)振動功率流的概念，并導(dǎo)出了計算結(jié)構(gòu)振動功率流的理論公式；之后，闡述了外部激勵做功與結(jié)構(gòu)內(nèi)部所傳播能量的關(guān)系。
　　在此基礎(chǔ)上，開展了板殼結(jié)構(gòu)中結(jié)構(gòu)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(yīng)計算得到的應(yīng)力和位移進行后處理，以合

4、成板結(jié)構(gòu)中殼單元結(jié)構(gòu)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(fù)雜板殼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)聲強矢量場數(shù)據(jù)的生成及可視化。
　　之后，本文基于結(jié)構(gòu)聲強理論，對以接觸單元模擬呼吸裂紋的板結(jié)構(gòu)，進行了非線性的動力學(xué)分析。通過結(jié)構(gòu)聲強數(shù)據(jù)，繪制聲強矢量圖、幅值圖和散度圖，并結(jié)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(xué)響應(yīng)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(jié)構(gòu)聲強矢量圖等能較好的識別