徐 帖， 钟剑锋， 钟舜聪， 林云粦

(福州大学 机械工程及自动化学院，福建 福州 350108)

转轴被广泛地应用于工程领域，如汽车传动轴、减速器输入轴和发动机主轴等，由于长期的疲劳损伤，转轴极易产生裂纹缺陷[1]。裂纹会随着转轴的旋转不断生长，容易导致严重的安全事故，造成巨大的经济损失和安全危害。因此需要及时对转轴的运行情况进行检测，排除裂纹故障隐患，确保转轴系统的安全运行。

目前针对转轴裂纹缺陷的检测方法主要有两种，即直接检测方法和振动测试方法。直接检测方法主要依靠超声波、红外线、X射线等技术检测裂纹，但目前主要用于转轴的离线检测[2-3]。振动测试方法主要通过分析含裂纹转轴系统的动态特性，间接地实现对转轴裂纹缺陷的检测与定位[4]。为了从理论上阐述含裂纹转轴的动态特性，Darpe[5]结合应变能释放率和应力强度因子对裂纹的呼吸效应做了详细的分析，推导出含裂纹转轴单元的柔度矩阵。王宗勇等[6]利用材料力学的中性轴理论，分析了裂纹开闭过程中转轴单元的刚度变化，求解了含裂纹转轴单元在静坐标系下的刚度矩阵。陈铁峰[7]通过有限元仿真，研究了简支条件和油膜力支撑条件下转轴的动态特性。利用振动测试法对转轴进行缺陷检测时，往往需要在转轴的径向安装多个位移传感器，而每个传感器只能得到单一维度的振动信息，传感器安装过程烦琐，因此亟需一种针对转轴动态特性测量更加便捷高效的方法。……