何育民，高 攀，张小龙，申 鹏

(西安建筑科技大学机电工程学院 西安，710055)



局部柔度变化在管道裂纹定量识别中的应用*

何育民，高 攀，张小龙，申 鹏

(西安建筑科技大学机电工程学院 西安，710055)

局部柔度可描述结构上出现的裂纹，结构的模态参数将随着裂纹的扩展而改变，利用这一变化可辨识出裂纹发生的位置和深度。由此，建立了一种基于局部柔度变化的管道裂纹定量识别方法。该方法通过将管道结构沿径向离散为一系列依次嵌套的薄壁环，从而求得裂纹引起的局部柔度的变化规律，进而获得局部柔度与管道固有频率的特征关系，绘制裂纹管道的各阶固有频率曲面。采用实测前3阶固有频率去截取相应的固有频率曲面，获得各阶频率等高线，利用其交点定量诊断裂纹的位置与深度。实验结果验证了该方法的有效性。

故障诊断； 运输； 裂纹； 柔度； 固有频率

引 言

管道是包括铁路、公路、水运、航空运输在内的五大运输工具之一，在石油化工等生产中占有极其重要的地位，及时、准确地检测出管道的缺陷和隐患，对保证社会生产和生活以及人民的生命财产具有重要的实际意义。任何结构都可以看作是由质量、阻尼与刚度矩阵组成的动力学系统，一旦出现裂纹损伤，结构参数就随之发生变化，从而导致系统振动模态参数(固有频率、阻尼、振型)的改变。因此，模态参数的改变可视为结构早期损伤发生的标志，通过寻找模态参数与结构损伤的关系，利用结构损伤前后振动模态参数的改变来反映结构损伤的特征，可对结构裂纹进行诊断。……