(长江大学城市建设学院，湖北荆州434023）

随着社会经济的发展，钢结构获得更为广泛的应用，特别是在机械和建筑领域应用更为广泛。由于钢结构在焊接过程中由于高度集中的瞬时热输入，焊后将产生大量焊接缺陷[1]，即焊接损伤，其中焊缝中的缺陷包括残余应力、气孔、夹杂、咬边和裂纹等。焊接缺陷将直接影响构件的受力性能，对动力特性、疲劳强度和稳定性有不利影响，特别是在简谐荷载、冲击荷载等动力荷载作用下的响应较明显。因此，研究焊接缺陷对钢结构构件动力特性的影响具有很重要的现实意义。为此，笔者对焊接缺陷对钢结构动力特性的影响进行了研究。

1 理论分析

模态分析是确定结构振动特性的一种技术，可以确定结构的自然频率、振型、振型的参与系数，在实践工程中广泛应用于评价结构系统的动态特性[2]。

进行模态分析时，动力有限元的基本方程如下[3]：

式中，[M]为质量矩阵；[C]为阻尼矩阵；[K]为刚度矩阵；｛x｝为位移向量；｛F（t）｝为作用力向量；t为时间。

假定结构作自由振动，｛F（t）｝＝0时，忽略阻尼的影响，方程简化为：

设方程的解在简谐运动下，即：

式中，｛u｝代表各节点的振幅；ω代表圆频率。

将式（3）代入式（2）可得：

简化后：

对于式（5），要满足其具有非零解的唯一条件，即：

当[M]和[K]都为正定矩阵时，可由式（6）得出其N个结构自由度的特征值ω2i（i＝1，2，…，N），即可由此求得结构模型的自振频率。

2 试验材料及方法

2．1 试验材料

试验采用2块10号槽钢(对其进行背靠背堆焊）。该槽钢腹板高度H＝100mm，槽钢材料为A3钢，弹性模量为E＝2．1×1010N／m2，泊松比ν＝0．3，密度ρp＝7．8×103kg／m3。……