Wibroakustyczne symptomy pęknięcia belki.

• Autorzy: Majkut L.

Warianty tytułu

EN

Vibroacoustical symptoms of the crack of cantilever beam.

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca dotyczy wpływu poprzecznego pęknięcia (jego głębokości i lokalizacji) na parametry charakterystyk dynamicznych elementu konstrukcyjnego na przykładzie belki wspornikowej. Wykazano, że typowe metody identyfikacji pęknięcia oparte na pomiarze zmiany częstości drgań własnych czy amplitud drgań wymuszonych (giętnych bądź wzdłużnych) pozwalają na diagnostykę pęknięć o głębokości większej niż 10% wysokości belki. Do wykrywania pęknięć o mniejszej głębokości wykorzystano efekt sprzęgania się różnych form drgań. Udowodniono, że źródłem sprzężenia jest pęknięcie. Wykazano, że fakt sprzęgania się drgań wpływa nieznacznie na zmianę częstości drgań własnych czy amplitudę drgań wymuszonych monoharmonicznie oraz, że w przypadku elementu konstrukcyjnego z pęknięciem drgania poprzeczne wymuszone poprzecznymi siłami zewnętrznymi generują również drgania wzdłużne mimo tego, że wymuszenia na tych kierunkach nie działają. Symptomem diagnostycznym pęknięcia może być również pojawienie się dodatkowych prążków (częstości rezonansowych) w zarejestrowanym widmie sygnału drganiowego.

EN

In this paper, the vibroacoustical symptoms of constructional element with an edge nonpropagating crack on the example of the cantilever beam are searched. At work the influence of crack on flexural and longitudinal natural frequency and changes forced vibrations amplitudes was analysed. The crack is substituted by rotational or longitudinal spring, which flexibility is calculated by using Castigliano theorem and laws of the fracture mechanics. At work the changes in first and second natural frequency the flexural and longitudinal vibrations as function of location and depth of the crack are showed. These changes can be used for diagnostic systems. Changes in forced vibration amplitudes can be also used for diagnostic systems. These changes in the flexural and longitudinal monoharmonic vibrations as function of location and depth of the crack are showed. Changes in natural frequency and forced vibration amplitudes can be used for identification of small crack (depth in less than 10% of beam height). To detecting of smaller crack the effect of coupled the different modes of vibration is presented. The paper presents a modelling and analysis algorithm for cracked Euler-Bernoulli beams by considering the coupling between the bending and axial vibration modes. The analysis of the coupled vibrations showed that the additional resonance frequencies in the vibration spectra appeared.

Słowa kluczowe

PL

drgania; pęknięcie; diagnostyka; drgania sprzężone

EN

vibration; crack; diagnostics; coupled vibration

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Zagadnienia Eksploatacji Maszyn
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 40, nr 4
• Strony: 165--181
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz.

Twórcy

autor

Majkut L.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, tel. [phone],

Bibliografia

• [1] Szala J.: Przegląd możliwości diagnozowania obiektów technicznych ze względu na zmęczeniowe pękanie, Przegląd Mechaniczny, 2003, LXII(4) s. 7-15.
• [2] Ostachowicz W., Krawczuk M.: Analysis of the effect of cracks on the natural frequencies of a cantilever beam, Journal of Sound and Vibration 150 (1991) pp. 191-201.
• [3] Dado M., Abuzeid O.: Coupled transverse and axial vibratory behaviour of cracked beam with end mass and rotaty inertia, J. of Sound and Vibra., 2003, 261, pp. 675-696.
• [4] Darpe A.K., Gupta K., Chawla A.: Coupled bending, longitudinal and torsional vibrations of a cracked rotor, Journal of Sound and Vibration, 2004, 269, pp. 33-60.
• [5] Neimitz A.: Mechanika pękania, Warszawa PWN 1998.
• [6] Wnuk M.P.: Podstawy mechaniki pękania. Wydawnictwo AGH Kraków, 1981.
• [7] Murakami Y.: Stress Intensity Factors Handbook, Pergamon Press Oxford, 1987.
• [8] Majkut L.: Identyfikacja pęknięcia w belkach na podstawie pomiaru częstości własnych kwartalnik AGH, Mechanika 24 (2005).
• [9] Majkut L.: Identyfikacja pęknięcia w belkach o znanych warunkach brzegowych. Diagnostyka, 2004, 32, s. 107-116.
• [10] Majkut L.: Identification of crack in beams based on measurements of forced vibration amplitudes, XXI SYMPOZJUM - Vibration in Physical Systems - Poznań 2004, pp. 255-258.
• [11] Majkut L.: Wpływ pęknięcia na drgania belki. Symptomy diagnostyczne, Materiały IV Seminarium Degradacji Systemów Technicznych Warszawa 2004.