王 芝，吴维亮，肖 黎，屈文忠

(武汉大学工程力学系，湖北武汉430072)

闭合型疲劳裂纹的亚谐波损伤识别方法

王 芝，吴维亮，肖 黎，屈文忠

(武汉大学工程力学系，湖北武汉430072)

近年来结构健康监测与损伤识别研究中广泛采用非线性振动与非线性超声方法。由于作动器和测试设备环节产生的超谐波成分作为背景噪声掩盖了损伤信号，降低了信噪比，利用亚谐波信号成分来识别闭合型疲劳裂纹。建立了闭合型裂纹的单自由度定性模型，分段迟滞型作用力模拟了裂纹界面间的相互作用以及裂纹张开与闭合过程，研究了产生亚谐波的激励频率和激励幅值条件，讨论了模型参数对亚谐波产生的阈值影响。利用压电作动器/传感器进行了铝制裂纹梁损伤检测实验，得到了裂纹损伤亚谐波识别的激励电压与频率的范围。数值仿真与实验结果表明了闭合型疲劳裂纹的亚谐波损伤识别方法的有效性。

损伤检测；闭合型裂纹；非线性超声；亚谐波；阈值

引 言

目前裂纹损伤识别的研究大多建立在呼吸型裂纹模型基础上，将裂纹简化为周期性张开-闭合的过程［1］。实际上疲劳裂纹界面往往是保持闭合的，只有在外界激励满足一定条件时裂纹界面才能部分张开，即闭合型裂纹模型。近年来结构健康监测与损伤识别研究中广泛采用非线性振动与非线性超声方法。由于作动器和测试设备环节产生的超谐波成分作为背景噪声掩盖了损伤信号，降低了信噪比［2］。……