Экспериментальный анализ вынужденных нелинейных колебаний стержней с поперечными дышащими трещинами

Abstract

Наличие трещин является одной из наиболее распространенных причин разрушения конструкций. Для того чтобы избежать этих разрушений, проводятся исследования для разработки диагностических критериев появления трещин. Целью исследования, представленного в данной статье, является экспериментальное определение диагностических критериев появления трещин. Параметры нелинейных колебаний конструкций чрезвычайно чувствительны к образованию дышащих трещин, поэтому могут использоваться в качестве диагностических критериев при образовании трещин. Экспериментально исследуются вынужденные колебания стержней с поперечными дышащими трещинами большой глубины. Колебания стержней возбуждаются кинематическим движением заделки, которое воспроизводится с помощью вибростенда. Результаты анализа колебаний представлены на амплитудно-частотной характеристике. Анализируются Фурье спектры периодических колебаний. Исследуются области многозначности колебаний. Результаты спектрального анализа колебаний изображены на амплитудно-частотной характеристике. Представлены величины первой и третьей гармоники ряда Фурье. Срыв колебаний показан только для первой гармоники. После срыва исследуются колебания при квазистатическом уменьшении частоты возбуждения колебаний. Представлены амплитуды вторых, третьих и четвертых гармоник периодических колебаний.

Експериментально досліджуються вимушені коливання стрижнів з поперечними тріщинами великої глибини, що дихають. Коливання стрижнів збуджуються кінематичним рухом закладення, що відтворюється за допомогою вібростенда. Результати аналізу коливань зображені на амплітудно-частотній характеристиці. Аналізуються Фур’є спектри періодичних коливань. Досліджуються області багатозначності коливань.

The cracks are one of the most common reasons of the structure damage leading to accidents. In order to avoid these damages, it is very important to reveal the cracks in time. The aim of the research, which is treated in this paper, is experimental determination of the diagnostic criterion of the crack appearance. The formation of the breathing crack is diagnosed according to the parameters of the nonlinear vibrations, which are sensitive to the cracks breathing. The parameters of the nonlinear vibrations can be used as diagnostic criterion of the crack formation. The forced vibrations experimental data of the beams with big depth cracks are considered. The kinematic excitation of the beam is reproduced by the shaker. The data of the vibrations analysis are shown on the frequency responses. The Fourier analysis of the periodic vibrations is carried out. The vibration hysteresis is analyzed experimentally. The data of the Fourier analysis are shown on the frequency responses. The amplitudes of the first and the third harmonics of the Fourier series are shown. The quenching is indicated only for the amplitudes of the first harmonic. The amplitudes of the second and third harmonics are shown on the separated figure.