马　辉, 曾　劲， 郎自强, 太兴宇

(1. 东北大学 机械工程与自动化学院，沈阳　110819；2. 谢菲尔德大学 自动控制与系统工程系,英国　Sheffield S1 3JD； 3. 沈阳鼓风机集团股份有限公司，沈阳　110869)

斜裂纹悬臂梁非线性振动特性分析

马辉1, 曾劲1， 郎自强2, 太兴宇3

(1. 东北大学 机械工程与自动化学院，沈阳110819；2. 谢菲尔德大学 自动控制与系统工程系,英国Sheffield S1 3JD； 3. 沈阳鼓风机集团股份有限公司，沈阳110869)

针对工程中悬臂杆件可能出现的斜裂纹故障，基于ANSYS软件对斜裂纹悬臂梁的非线性动力学特性进行了分析。仅考虑悬臂梁的弯曲振动，采用混合单元建立了斜裂纹悬臂梁的有限元模型，该模型在裂纹位置采用平面单元(Plane183)来模拟，采用接触单元来模拟裂纹的呼吸效应，在远离裂纹位置采用梁单元(Beam188)来模拟，通过与纯平面单元的振动响应对比，首先验证了模型的精度，其次对比了该模型相对于纯平面单元模型的计算效率;随后还分析了裂纹角度和激振力幅值对系统振动响应的影响。研究表明随着裂纹角度的增加，裂纹导致的系统非线性特性更为明显；系统响应产生的基频及倍频成分幅值与激振力幅值具有线性关系。

斜裂纹；悬臂梁；非线性振动；呼吸效应；有限元

为分析方便，工程中很多构件都通过简化为悬臂梁来进行定性分析，如汽轮机和风机叶片等[1]。裂纹作为结构损伤的主要形式之一，很多学者对悬臂梁的裂纹损伤机理开展了大量研究，这些研究按照内容主要可分为：裂纹梁的建模和裂纹导致的非线性机理[2-3]。……