畢業(yè)論文答辯PPT

1、LOGO指導(dǎo)老師：劉文光指導(dǎo)老師：劉文光彈性梁損傷識(shí)別方法彈性梁損傷識(shí)別方法及有限元計(jì)算及有限元計(jì)算n班級(jí)：班級(jí)： 090315 090315n答辯人：答辯人： 林林 敏敏n專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)在各種載荷的作用下，尤其在各種突發(fā)的自然災(zāi)害（如臺(tái)風(fēng)、地震等）作用時(shí)，結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生一定的損傷。隨著時(shí)間的推移，損傷不斷累積，再加上材料的不斷老化（如機(jī)械零件疲勞破壞、鋼筋銹蝕等），強(qiáng)度不斷降低，最終使得結(jié)構(gòu)產(chǎn)生局部破壞乃至整體破壞，使得結(jié)構(gòu)不能再承受荷載的作用，此時(shí)結(jié)構(gòu)到達(dá)其生命的終點(diǎn)。大型復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)一旦出現(xiàn)事故所帶來(lái)的損失和影響都是驚人的。選題的背景選

2、題的背景選題的意義選題的意義 為了保證結(jié)構(gòu)的安全，需要充分了解在役結(jié)構(gòu)的損傷狀態(tài)及變化，或者盡早的探測(cè)結(jié)構(gòu)損傷的出現(xiàn)和發(fā)生損傷的位置及損傷的程度，進(jìn)而采取恰當(dāng)?shù)拇胧?，降低結(jié)構(gòu)損傷積累的程度，以避免災(zāi)難性事故的發(fā)生。所以，如何有效而又準(zhǔn)確地檢測(cè)出結(jié)構(gòu)是否存在損傷，并建立高效的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法對(duì)損傷進(jìn)行定位與程度評(píng)估是一個(gè)具有廣闊應(yīng)用前景的研究課題。本文的主要研究?jī)?nèi)容本文的主要研究?jī)?nèi)容本文采用基于結(jié)構(gòu)固有頻率變化的動(dòng)態(tài)損傷識(shí)本文采用基于結(jié)構(gòu)固有頻率變化的動(dòng)態(tài)損傷識(shí)別理論，去尋找懸臂梁類結(jié)構(gòu)損傷后的固有頻率別理論，去尋找懸臂梁類結(jié)構(gòu)損傷后的固有頻率的變化規(guī)律。通過(guò)利用有限元分析軟件的變化規(guī)律。通過(guò)利

3、用有限元分析軟件ANSYSANSYS對(duì)含對(duì)含裂紋的彈性梁進(jìn)行模擬，通過(guò)模態(tài)分析，得出固裂紋的彈性梁進(jìn)行模擬，通過(guò)模態(tài)分析，得出固有頻率的變化規(guī)律，并通過(guò)有限元計(jì)算，得到裂有頻率的變化規(guī)律，并通過(guò)有限元計(jì)算，得到裂紋梁的損傷識(shí)別的方法。紋梁的損傷識(shí)別的方法。論文的結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容論文的結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容u第一部分第一部分 緒論緒論u第二部分第二部分 彈性裂紋梁有限元建模方法彈性裂紋梁有限元建模方法u第三部分第三部分 含裂紋梁的模態(tài)分析含裂紋梁的模態(tài)分析u第四部分第四部分 結(jié)果分析與討論結(jié)果分析與討論u第五部分第五部分 全文總結(jié)全文總結(jié)u第六部分第六部分 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)u第七部分第七部分 致謝致謝第一

4、部分第一部分 緒論緒論 緒論主要介紹了損傷及識(shí)別的概念、經(jīng)典的損傷緒論主要介紹了損傷及識(shí)別的概念、經(jīng)典的損傷識(shí)別方法和結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。識(shí)別方法和結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。 損傷的概念損傷的概念 在結(jié)構(gòu)或者系統(tǒng)中引入的，對(duì)該結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)的性在結(jié)構(gòu)或者系統(tǒng)中引入的，對(duì)該結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)的性能產(chǎn)生不利影響的改變。能產(chǎn)生不利影響的改變。 損傷識(shí)別的概念損傷識(shí)別的概念 利用在線無(wú)損測(cè)量所得的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性來(lái)探測(cè)可利用在線無(wú)損測(cè)量所得的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性來(lái)探測(cè)可能昭示結(jié)構(gòu)損傷或破壞的參數(shù)變化。能昭示結(jié)構(gòu)損傷或破壞的參數(shù)變化。 第一部分第一部分 緒論緒論 經(jīng)典的損傷識(shí)別方法經(jīng)典的損傷識(shí)別方法 1.局部無(wú)損識(shí)別

5、方法；局部無(wú)損識(shí)別方法； 2.基于結(jié)構(gòu)靜力測(cè)試的損傷識(shí)別方法；基于結(jié)構(gòu)靜力測(cè)試的損傷識(shí)別方法； 3.基于結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的損傷識(shí)別方法；基于結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的損傷識(shí)別方法； 4.智能診斷方法。智能診斷方法。第二部分第二部分 彈性裂紋梁有限元建模方法彈性裂紋梁有限元建模方法 本章詳細(xì)介紹了裂紋的基本類型和裂紋模型的建本章詳細(xì)介紹了裂紋的基本類型和裂紋模型的建立方法，以及利用立方法，以及利用ANSYS對(duì)彈性裂紋梁有限元建模。對(duì)彈性裂紋梁有限元建模。 裂紋的基本類型裂紋的基本類型圖圖2.1 2.1 裂紋的三種基本類型裂紋的三種基本類型 彈性梁的描述彈性梁的描述 圖圖2.2 2.2 含裂紋梁的幾何模型含裂紋梁

6、的幾何模型 結(jié)構(gòu)幾何尺寸為：結(jié)構(gòu)幾何尺寸為：L=0.3m、b=0.002m、h=0.02m 裂紋距離固支端為裂紋距離固支端為x（x=0.05m、0.10m、0.15m、0.20m、0.25m），）， 裂紋深度為裂紋深度為a（a=0.002mm、0.004mm、0.006mm、0.008mm、0.01mm）；）； 結(jié)構(gòu)材料為結(jié)構(gòu)材料為304不銹鋼不銹鋼第二部分第二部分 彈性裂紋梁有限元建模方法彈性裂紋梁有限元建模方法第二部分第二部分 彈性裂紋梁有限元建模方法彈性裂紋梁有限元建模方法 彈性裂紋梁的建模過(guò)程彈性裂紋梁的建模過(guò)程第二部分第二部分 彈性裂紋梁有限元建模方法彈性裂紋梁有限元建模方法 裂紋梁

7、的幾何模型圖裂紋梁的幾何模型圖圖圖2.5 2.5 裂紋梁的幾何模型圖裂紋梁的幾何模型圖第三部分第三部分 含裂紋梁的模態(tài)分析含裂紋梁的模態(tài)分析 本章旨在通過(guò)對(duì)裂紋梁進(jìn)行模態(tài)分析，尋求梁的固本章旨在通過(guò)對(duì)裂紋梁進(jìn)行模態(tài)分析，尋求梁的固有頻率及主振型，分析裂紋的位置和深度對(duì)固有頻率的有頻率及主振型，分析裂紋的位置和深度對(duì)固有頻率的影響。影響。 彈性梁無(wú)損傷時(shí)的固有頻率及振型彈性梁無(wú)損傷時(shí)的固有頻率及振型表表3.13.1第三部分第三部分 含裂紋梁的模態(tài)分析含裂紋梁的模態(tài)分析第三部分第三部分 含裂紋梁的模態(tài)分析含裂紋梁的模態(tài)分析第五階振型第五階振型圖圖3.6 3.6 五階模態(tài)振型圖五階模態(tài)振型圖 當(dāng)梁中

8、存在損傷時(shí)，其固有頻率的變化及振型見(jiàn)論文當(dāng)梁中存在損傷時(shí)，其固有頻率的變化及振型見(jiàn)論文。第四部分第四部分 結(jié)果分析與討論結(jié)果分析與討論本章主要對(duì)固有頻率的變化規(guī)律進(jìn)行研究，本章主要對(duì)固有頻率的變化規(guī)律進(jìn)行研究，分析裂紋的位置和深度對(duì)梁的固有頻率的影響，分析裂紋的位置和深度對(duì)梁的固有頻率的影響，以及三者之間的關(guān)系。通過(guò)對(duì)有限元計(jì)算結(jié)果的以及三者之間的關(guān)系。通過(guò)對(duì)有限元計(jì)算結(jié)果的分析，得到一種有效的損傷識(shí)別方法。分析，得到一種有效的損傷識(shí)別方法。第四部分第四部分 結(jié)果分析與討論結(jié)果分析與討論 裂紋位置對(duì)固有頻率的影響裂紋位置對(duì)固有頻率的影響 相同的裂紋深度、不同裂紋位置時(shí)的固有頻率值相同的裂紋深度

9、、不同裂紋位置時(shí)的固有頻率值表表4.14.1第四部分第四部分 結(jié)果分析與討論結(jié)果分析與討論 從表中可以看出，當(dāng)梁中存在損傷裂紋時(shí)，從表中可以看出，當(dāng)梁中存在損傷裂紋時(shí)，不管裂紋的位置如何，其固有頻率總是低于梁無(wú)不管裂紋的位置如何，其固有頻率總是低于梁無(wú)損傷時(shí)的固有頻率。從梁損傷時(shí)的前五階振型及損傷時(shí)的固有頻率。從梁損傷時(shí)的前五階振型及其固有頻率可以看出，裂紋梁的一階振型時(shí)的固其固有頻率可以看出，裂紋梁的一階振型時(shí)的固有頻率最低，隨著振型階次的增加，梁的固有頻有頻率最低，隨著振型階次的增加，梁的固有頻率成倍數(shù)增加。率成倍數(shù)增加。第四部分第四部分 結(jié)果分析與討論結(jié)果分析與討論 裂紋深度對(duì)固有頻率的

10、影響裂紋深度對(duì)固有頻率的影響 相同的裂紋位置、不同裂紋深度時(shí)的固有頻率值相同的裂紋位置、不同裂紋深度時(shí)的固有頻率值表表4.24.2第四部分第四部分 結(jié)果分析與討論結(jié)果分析與討論 從表中可以看出，梁存在損傷時(shí)，對(duì)于低階頻從表中可以看出，梁存在損傷時(shí)，對(duì)于低階頻率，其固有頻率總是小于梁無(wú)損傷時(shí)的固有頻率；率，其固有頻率總是小于梁無(wú)損傷時(shí)的固有頻率；對(duì)于高階頻率，裂紋對(duì)梁的固有頻率影響較小，尤對(duì)于高階頻率，裂紋對(duì)梁的固有頻率影響較小，尤其是在裂紋深度較小時(shí)，其頻率無(wú)變化。裂紋的深其是在裂紋深度較小時(shí)，其頻率無(wú)變化。裂紋的深度越深，其固有頻率越小。度越深，其固有頻率越小。第四部分第四部分 結(jié)果分析與討

11、論結(jié)果分析與討論 裂紋位置和裂紋深度對(duì)固有頻率的影響裂紋位置和裂紋深度對(duì)固有頻率的影響 1.x=0.05m 1.x=0.05m時(shí)裂紋深度對(duì)固有頻率的影響時(shí)裂紋深度對(duì)固有頻率的影響表表4.34.3第四部分第四部分 結(jié)果分析與討論結(jié)果分析與討論2.2.x=0.10mx=0.10m時(shí)裂紋深度對(duì)固有頻率的影響時(shí)裂紋深度對(duì)固有頻率的影響表表4.44.4第四部分第四部分 結(jié)果分析與討論結(jié)果分析與討論3. x=0.19m3. x=0.19m時(shí)裂紋深度對(duì)固有頻率的影響時(shí)裂紋深度對(duì)固有頻率的影響表表4.54.5第四部分第四部分 結(jié)果分析與討論結(jié)果分析與討論 根據(jù)表根據(jù)表4.14.1表表4.54.5得到的計(jì)算結(jié)果

12、，可以做出裂紋得到的計(jì)算結(jié)果，可以做出裂紋位置和深度改變時(shí)，各階固有頻率的變化圖，如位置和深度改變時(shí)，各階固有頻率的變化圖，如圖圖4.34.3所示。所示。a a、b b裂紋對(duì)第一裂紋對(duì)第一、二、二階頻率的影響階頻率的影響第四部分第四部分 結(jié)果分析與討論結(jié)果分析與討論c c、d d 裂紋對(duì)第裂紋對(duì)第三、四三、四階頻率的影響階頻率的影響圖圖4.3 4.3 裂紋位置及深度對(duì)固有頻率的影響裂紋位置及深度對(duì)固有頻率的影響第四部分第四部分 結(jié)果分析與討論結(jié)果分析與討論從圖從圖4.34.3可以看出，裂紋深度對(duì)梁固有頻率的影可以看出，裂紋深度對(duì)梁固有頻率的影響同裂紋的位置密切相關(guān)，不同位置處，裂紋對(duì)固響同裂紋

13、的位置密切相關(guān)，不同位置處，裂紋對(duì)固有頻率的影響不同。裂紋深度對(duì)梁的固有頻率的影有頻率的影響不同。裂紋深度對(duì)梁的固有頻率的影響要遠(yuǎn)大于裂紋位置對(duì)梁固有頻率的影響，當(dāng)裂紋響要遠(yuǎn)大于裂紋位置對(duì)梁固有頻率的影響，當(dāng)裂紋位置固定時(shí)，梁固有頻率的變化率隨著深度的增加位置固定時(shí)，梁固有頻率的變化率隨著深度的增加逐漸增大。逐漸增大。第五部分第五部分 全文總結(jié)全文總結(jié) 本文采用基于結(jié)構(gòu)固有頻率變化的動(dòng)態(tài)損傷識(shí)本文采用基于結(jié)構(gòu)固有頻率變化的動(dòng)態(tài)損傷識(shí)別理論，利用有限元分析軟件別理論，利用有限元分析軟件ANSYSANSYS對(duì)含裂紋的彈對(duì)含裂紋的彈性梁進(jìn)行模擬。通過(guò)對(duì)不同裂紋位置和深度的梁進(jìn)性梁進(jìn)行模擬。通過(guò)對(duì)不同

14、裂紋位置和深度的梁進(jìn)行模態(tài)分析，得出梁的固有頻率的變化規(guī)律，并經(jīng)行模態(tài)分析，得出梁的固有頻率的變化規(guī)律，并經(jīng)過(guò)有限元計(jì)算，得到對(duì)梁中裂紋的準(zhǔn)確定位的函數(shù)過(guò)有限元計(jì)算，得到對(duì)梁中裂紋的準(zhǔn)確定位的函數(shù)關(guān)系式。在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中，通過(guò)判斷結(jié)構(gòu)的固有關(guān)系式。在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中，通過(guò)判斷結(jié)構(gòu)的固有頻率是否變化，就能確定工程結(jié)構(gòu)是否存在損傷，頻率是否變化，就能確定工程結(jié)構(gòu)是否存在損傷，利用本文的函數(shù)關(guān)系式，就能確定工程結(jié)構(gòu)中裂紋利用本文的函數(shù)關(guān)系式，就能確定工程結(jié)構(gòu)中裂紋的具體位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別。的具體位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別。第六部分第六部分 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)主要參考文獻(xiàn)有：主要參考文獻(xiàn)有：1.1

15、.劉文光劉文光. .結(jié)構(gòu)共振疲勞試驗(yàn)及裂紋構(gòu)件的振動(dòng)疲勞耦合分析結(jié)構(gòu)共振疲勞試驗(yàn)及裂紋構(gòu)件的振動(dòng)疲勞耦合分析D.D.博士學(xué)位論文博士學(xué)位論文, ,南京：南京航空航天大學(xué)南京：南京航空航天大學(xué),2010,20102.2.朱子朱子. .基于振動(dòng)特性的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別理論與方法研究基于振動(dòng)特性的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別理論與方法研究D.D.碩碩士學(xué)位論文士學(xué)位論文, ,北京：清華大學(xué)北京：清華大學(xué),2006,2006 3 3.曾攀曾攀, ,雷麗萍雷麗萍, ,方剛方剛. .基于基于ANSYSANSYS平臺(tái)有限元分析手冊(cè)平臺(tái)有限元分析手冊(cè)結(jié)結(jié)構(gòu)的建模與分析構(gòu)的建模與分析M.M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20102010 4 4.鄧凡平鄧凡平.ANSYS10.0.ANSYS10.0有限元分析自學(xué)手冊(cè)有限元分析自學(xué)手冊(cè)M.M.北京：人民郵北京：人民郵電出版社電出版社,2007,2007 5 5.皮杰皮杰, ,劉正陽(yáng)劉正陽(yáng).AutoCAD2008.AutoCAD2008項(xiàng)目教程項(xiàng)目教程M.M.北京：機(jī)械工業(yè)出北京：機(jī)械工業(yè)出版社版社,2011,2011 6 6.常巍常巍, ,謝光軍謝光軍, ,黃朝峰黃朝峰