有限元与工作模态结合的结构梁损伤检测方法

"该文主要探讨了一种基于有限元分析和工作模态的结构梁损伤识别方法，应用于解决振动筛下横梁的裂纹检测问题。文中通过建立有限元模型，模拟不同损伤程度的梁体，并分析其固有频率和振型变化，以识别裂纹的存在和程度。同时，利用ARMA模型参数识别技术进行工作模态分析，以确定损伤位置。" 文章首先介绍了振动筛在煤炭洗选行业中的应用及其易受损伤的特性，尤其是下横梁部位。作者通过有限元法进行疲劳可靠性分析，验证了下横梁是最可能出现疲劳裂纹的位置。 接着，文章详细阐述了基于频移的损伤识别方法。结构梁被简化为两端固定的结构，并用Shell63板壳单元进行有限元建模。通过改变特定单元的弹性模量模拟损伤，分析不同损伤位置（跨中和1/4跨）和损伤程度（10%，20%，30%）对固有频率的影响。结果表明，固有频率随损伤增加而降低，但无法直接确定损伤位置。 为确定损伤位置，文章进一步考虑了振型变化。尽管不同损伤位置的固有频率变化趋势相似，但位移振型曲线的差异可以用来定位裂纹。此外，结合工作模态分析和ARMA模型，可以获取结构的模态参数，辅助识别裂纹的具体位置。 该研究提供了一种结合理论分析与实验验证的损伤识别策略，对于实时监测和预防振动筛等机械设备的结构损伤具有重要意义，特别是在煤炭洗选等高应力环境下的设备维护。这种方法不仅可以应用于振动筛，还可以推广到其他类似结构的损伤检测，具有一定的通用性和实用性。