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梁结构在工程被大量应用,裂纹的存在可极大地影响梁结构的工作安全性。目前,作为一种整体检测手段,基于结构振动的裂纹识别技术已逐渐被广泛应用并得到业界认可。同时,基于结构振动的裂纹识别技术的进步及其应用领域的拓展,依托于损伤结构动力学理论研究的深入,对于裂纹梁振动问题,现有研究主要针对静止状态下的梁结构。然而,许多实际工程结构可归结为运动状态下的梁结构,要实现这类结构的在线裂纹侦测,就有必要开展含运动效应裂纹梁的振动特性及激励响研究。本文借助裂纹梁连续刚度等效模型模拟裂纹,同时考虑轴向运动和旋转运动效应,研究了裂纹效应、运动效应以及两种效应共同作用下,梁结构的振动特性和激励响应。 借助裂纹梁连续等效刚度模型,将裂纹梁等效为弯曲刚度沿轴线方向连续变化梁,建立了振动控制方程,采用传递矩阵法求解了其特征方程。验证了等效连续刚度模型的有效性及适用性,研究讨论了裂纹参数对梁振动频率的影响。此外,讨论了将连续等效刚度模型应用于功能梯度材质裂纹梁的可行性,并分析了功能梯度及裂纹深度对梁振动频率的影响。 同时考虑轴向运动效应和裂纹效应,建立了梁的横向振动控制方程,分别采用传递矩阵法和Galerkin截断法求解了其特征方程,分析了两种效应共同作用下梁固有频率变化。结果显示:裂纹效应和轴向运动效应均能导致梁的频率衰减;同时两种效应对梁的频率的影响不是独立的,具有耦合影响效应:轴向速度提升能使由裂纹导致的频率衰减加速,同时裂纹加深将加剧由速度升高带来的频率衰减。采用Green函数法求解了梁在横向外激励作用下的位移响应。结果显示:外激励频率低于梁的初始基频时,轴向速度效应和裂纹效应均能使梁的位移响应幅值变大;当外激励频率高于梁的初始基频时,轴向速度效应和裂纹效应均能使梁的位移响应幅值减小,且二者共同作用时叠加效应明显。 建立了含旋转运动效应裂纹梁横向振动控制方程,分别采用传递矩阵法和假设模态法求解了其自由振动频率。研究表明:旋转运动效应作用下,梁的振动频率出现提升;如果同时考虑裂纹效应和旋转运动效应,则转速提升将弱化由裂纹导致的频率衰减,裂纹加深将加剧由旋转效应带来的频率提升。同样采用Green函数法求解了梁的受迫振动。结果显示:如裂纹效应和旋转效应同时存在,则在转速较低时梁在外激励下的位移响应主要由裂纹参数控制,裂纹越深振幅越大,不同裂纹深度情况下振幅差别较显著;在高转速情况下,转速逐渐成为梁位移响应的主要控制因素,此时即使梁存在裂纹,不同深度裂纹所导致的振幅差别不再明显。 针对多裂纹梁结构,将单裂纹连续等效刚度发展为多裂纹连续刚度模型。主要以双裂纹梁为对象,进行了多裂纹梁效应、轴向运动效应及旋转运动效应共同作用下,梁结构的振动特性和激励响应分析。研究表明:裂纹间距改变使得不同边界梁的不同阶次固有频率发生相应波动变化,如果同时存在轴向运动效应,这一频率的变化范围和波动幅度有所增加;若同时考虑旋转运动效应,裂纹间距变化所致的频率波动有弱化的趋势。