К анализу эффективности метода спектральной вибродиагностики усталостного повреждения элементов конструкций. Сообщение 4. Анализ искажения гармоничности цикла колебаний стержневых элементов при наличии закрывающихся поперечных трещин

Abstract

На основании асимптотического метода нелинейной механики и положений линейной механики разрушения получены аналитические зависимости, связывающие постоянную составляющую и амплитуды четных гармоник, а также отношения максимальных отклонений и полупериодов перемещений разного знака цикла колебаний призматических стержней с длиной закрывающейся поперечной трещины. Аналитическое решение сопоставляется с данными экспериментального определения указанных параметров при изгибных колебаниях консольного стержня прямоугольного поперечного сечения с краевой поперечной трещиной. Анализ результатов аналитических и экспериментальных исследований показал, что гармонический анализ формы волны деформации стержневых элементов при их резонансных колебаниях можно использовать в качестве эффективного диагностического метода обнаружения усталостного повреждения типа закрывающихся трещин.

Based on the asymptotic method of nonlinear fracture mechanics and the statements of the linear elastic fracture mechanics, analytical relationships have been obtained, which relate a constant component and the amplitudes of even harmonics, the ratios between maximum deviations of different signs and half-periods of prismatic rod displacements to the length of a closing transverse crack. The analytical solution is compared with the data of the experimental determination of the above parameters in bending vibrations of a cantilever rod of a rectangular cross section with an edge transverse crack. Analysis of the results of analytical and experimental investigations has shown that harmonic analysis of the strain waveform for rod elements at resonant vibrations can be used as an efficient diagnostic method for detecting fatigue damages such as closing cracks.