1. Giới thiệu

Lớn rung màn hình được sử dụng rộng rãi cho chiếu, chấm điểm và khử nước ở thác luyện và hóa ngành công nghiệp [1-3]. Trong quá trình làm việc các tia rung màn hình bị ảnh hưởng bởi các hạt và bị ăn mòn bởi nhụa nước, mà kết quả trong mệt mỏi gãy chùm và bị đình chỉ sản xuất [4]. Nếu mệt mỏi nứt của các tia được chẩn đoán và mệt mỏi cuộc sống còn lại của những chùm là dự đoán, sản xuất tai nạn và thiệt hại kinh tế có thể được tránh. Sự căng thẳng phương thức thông số là nhạy cảm hơn để các vết nứt mệt mỏi với việc di chuyển thức thông số [5] nên căng thẳng phân tích được sử dụng cho thiệt hại nhận dạng trong các màn hình rung chùm. Adewuyi và Wu sử dụng phương thức vĩ mô-căng thẳng phương pháp linh hoạt cho thiệt hại nội địa ở uốn cấu trúc [6]. Ông et al. đề xuất một phương pháp đó yêu cầu tần số thấp chế độ và không đòi hỏi lễ bình thường của các thông số vì vậy, thực hiện phương pháp này thích hợp cho chắc chắn động tổn hại của cấu trúc lớn dưới môi trường xung quanh kích thích [7]. Cha và Buyukozturk sử dụng phương thức năng lượng căng thẳng như một thiệt hại chỉ trong cấu trúc theo dõi sức khỏe và đề nghị lai đa-tiêu hóa các thuật toán để phát hiện thiệt hại nhỏ trong ba chiều khác nhau thép cấu trúc [8]. Trong này nghiên cứu, chúng tôi xây dựng nhạy cảm và đáng tin cậy thiệt hại chỉ số của màn hình rung chùm dựa trên căng thẳng phân tích đó có thể dự đoán những hư hỏng mức độ và vị trí của chùm. Sau đó theo mệt mỏi crack chiều dài, mệt mỏi crack tuyên truyền cuộc sống còn lại là dự đoán của Paris, pháp luật.

2. Xác định thiệt hại lý thuyết dựa trên căng thẳng phân tích

Màn hình rung là một độ tự do hệ thống miễn phí rung động phương là: (1)

nơi M , C và K là khối lượng dao và cứng ma trận, tương ứng [9].

Từ Eq. (1) chúng ta có thể:

(2)

nơi wi là ݅tôi-th phương thức tần số là ݅th chế độ hình dạng. Theo hữu hạn tố lý thuyết, mối quan hệ giữa căng thẳng chế độ hình dạng và thuyên chế độ hình dạng là:

(3)

(4)

nơi D là vi phân tuyến tính điều khiển, P là chức năng chuyển ma trận, Một là số ma trận, là phối hợp chuyển đổi ma trận [10].

Ra Nghỉ Eq. (3) vào Eq. (2), chúng ta có thể:

(5)

So Eq. (2) và Eq. (5), việc di chuyển chế độ là tương ứng với sự căng thẳng chế độ và cả hai đều có cùng một phương thức tần số, phương đại chúng và phương thức độ cứng. Khi màn hình rung cấu tạo ra mệt mỏi nứt, nó cứng tần số và chế độ hình dạng là khác nhau từ những nguyên cấu trúc, đó là:

(6)

Theo đó, sự căng thẳng phương thức thông số khác nhau:

(7)

Những thiệt hại vị trí và thiệt hại mức có thể dự đoán, bởi những biến đổi của phương thức tê cứng, phương thức tần số hoặc chế độ hình dạng về mặt lý thuyết. Trong thực tế, mệt mỏi crack thiệt hại chủ yếu dẫn đến các địa phương cứng đa dạng, vì vậy, sự biến đổi của các phương thức tần số và chuyển chế độ hình dạng nhỏ, trong khi các biến đổi của sự căng thẳng chế độ hình dạng là lớn [11, 12]. Để cải thiện hiệu quả và tin cậy của các mệt mỏi thiệt hại chẩn đoán kết quả, chúng tôi đề nghị sự căng thẳng phương thức thay đổi tỷ lệ (SR) như những thiệt hại chỉ số:

(8)

nơi ݉ là hiệu quả chế độ đơn đặt hàng.

3. Chuyển và căng thẳng phân tích của màn hình rung chùm

Trong bài báo này, chúng tôi chọn 27 m2 lớn tuyến tính màn hình rung như các nghiên cứu đối tượng của nó hữu hạn tố người mẫu được thể hiện trong Hình. 1. Các tia rung màn hình là ống chùm cấu trúc bên trong của nó có đường kính 300 mm, bên ngoài đường kính là 320 mm, dày là 10 mm và chùm chiều dài được 3 600 mm. Các tài liệu của những chùm là 20 carbon thép của nó module đàn hồi được 213 Điểm trung bình, mật độ là 7,8×103 kg/m3 , Cá là tỷ lệ là 0.28. Bởi vì những chùm là mỏng ống trúc, vỏ yếu tố của SHELL181 với sáu độ của tự do và 4 nút là phù hợp hơn so với tia tử cho hữu hạn tố phân tích [13].

Các địa điểm của các mệt mỏi crack cho những chùm thường tạo ra tại điểm giữa và quý của các tia, vì vậy các địa điểm của các mô phỏng mệt mỏi nứt đang giả ở trung điểm và quý của Số 4 chùm ở FEM người mẫu. Mệt mỏi crack là người ta cho một ngang sự khoan nứt với chiều rộng của 1 mm, như trong Hình. 2 [14, 15].

Các tia rung màn hình là ống cấu trúc, vì vậy mệt mỏi crack là vỏ crack loại. Quan trọng crack chiều dài của tia có thể được tính toán bởi Eq. (9):

(9)

nơi là gãy xương dẻo dai, f đang học yếu tố là tối đa vòng căng thẳng [16, 17]. Từ những tài liệu của những chùm là 20 thép, = 104 Cúp·m1/2, ݂f= 1.5, = 60 Hàm. quan trọng crack chiều dài ܽ là bằng 425 mm. Để phân tích các mối quan hệ giữa căng thẳng phương thức thay đổi tỷ lệ và sự mệt mỏi cuộc sống còn lại của những chùm, việc di chuyển và căng thẳng phương thức thông số đã tính toán theo 10% đến 90% các quan trọng crack kích thước, tương ứng (tức là chùm mệt mỏi thiệt hại học). Các tia được khớp với SHELL181 tố, trong đó có 12950 nút và 12884 yếu tố. Khối tìm kiếm ứng phương pháp đã xuất hiện phương thức thông số đầu tiên năm phương thức tần số của các nguyên vẹn và hư hỏng chùm đang ở trong 1 tương đối lệch . Các phương thức tần số của các hư hỏng chùm giảm so với còn nguyên vẹn chùm như trong Bảng 1. Lý do là mệt mỏi crack gây ra sự cứng giảm cho các hư hỏng chùm nhưng khối lượng vẫn cùng một so với còn nguyên vẹn chùm, theo Eq. (2), các phương thức giá trị tần số phải được giảm. Tối đa tương đối lệch của phương thức tần số là 4.06 % trước khi, và sau khi thiệt hại. Như các phương thức tần số đã không thay đổi rõ ràng trước khi, và sau khi thiệt hại, sử dụng phương thức tần số là số của thiệt hại phát hiện là không hiệu quả và khó để phán xét những thiệt hại vị trí.

Sự dịch chuyển và căng thẳng phương thức thông số của những phần tử hữu hạn người mẫu được tính toán, lệnh đầu tiên của sự dịch chuyển chế độ hình dạng được thể hiện trong Hình. 3(một), sự căng thẳng chế độ hình dạng được thể hiện trong Hình. 3(b) khi tia hư hỏng 60%. Biên độ tối đa của phương thức căng thẳng ra ở trung điểm cùng chùm chiều hướng vì mệt mỏi crack tồn tại.

Kể Từ Khi Vả. 3 là đường viền âm mưu đó là bất tiện để định căng thẳng phương thức thay đổi tỷ lệ, vì vậy chúng tôi đã chọn các generatrix cùng chùm chiều hướng và phân tích sự căng thẳng sự thay đổi phương thức xu hướng cùng chiều dài chùm. Khi tia mệt mỏi thiệt hại độ 30 phần trăm, lần đầu tiên 3 chế độ hình dạng được thể hiện trong Hình. 4. Fig. 4(một) là sự dịch chuyển chế độ hình dạng, đó là không thể nhìn thấy đột biến khi tia tạo ra mệt mỏi nứt, Hình. 4(b) là sự căng thẳng chế độ hình dạng, đó đã đột biến đỉnh ở quý và trung điểm của những chùm vì mệt mỏi nứt. Fig. 4 cho thấy rằng căng thẳng phương thức thông số đều nhạy cảm hơn để crack thiệt hại hơn chuyển thức thông số. Như vậy, theo Eq. (8), chúng tôi chọn căng thẳng phương thức thay đổi tỷ lệ (ܴܵ) như những thiệt hại chỉ số đó là nhạy cảm và hiệu quả.

Sự so sánh của sự căng thẳng hình dạng chế độ khác nhau thiệt hại độ được thể hiện trong Hình. 5, sự căng thẳng chế tạo ra hình dạng đột biến đỉnh cao ở những hư hỏng vị trí. Biên độ của sự đột biến đỉnh cao tăng với sự thiệt hại độ ngày càng tăng tại các quý và trung điểm của những chùm. Lý do là với những thiệt hại độ ngày càng tăng sự mệt mỏi crack chiều dài mở rộng đó, dẫn đến các cứng của cấu trúc giảm xuống bị hư hỏng vị trí. Sự căng thẳng sự thay đổi phương thức với tỷ lệ thiệt hại khác nhau độ được thể hiện trong Hình. 6, bao gồm cả 3 đầu tiên căng thẳng chế độ và hình vuông ít nhất phù hợp giá trị. Với những thiệt hại mức độ gia tăng sự căng thẳng phương thức thay đổi tỷ lệ tăng với xu hướng tương tự trong sự căng thẳng chế độ. Khi những thiệt hại độ là ít hơn 60 %, sự căng thẳng phương thức tăng tỉ lệ với ổn định chậm phát triển, nhưng sau các thiệt hại độ hơn 60 %, sự căng thẳng phương thức tỉ lệ tăng nhanh chóng với các tuyên truyền. Mối quan hệ giữa tổn thương độ và sự căng thẳng phương thức thay đổi tỷ lệ, có thể được trang bị bằng phương pháp hình vuông như trong Eq. (10):

(10)

4. Mệt mỏi cuộc sống còn lại của màn hình rung chùm

Mệt mỏi cuộc sống của màn hình rung chùm bao gồm crack bắt đầu cuộc sống và tuyên truyền nứt cuộc sống. Khi căng thẳng cường độ yếu tố lớn hơn mệt mỏi crack tuyên truyền ngưỡng các vết nứt tăng trưởng là ổn định trong một sân khấu, những mối quan hệ giữa rừng tỷ lệ và -tố phạm vi Δ có thể được mô tả bởi Paris luật:

(11)

nơi ܽlà một vết nứt chiều dài, ܰN là số của tải chu kỳ, C , m là tài liệu liên tục, C=2.11*10 ^{Đến 11} m=2.48:

(12)

Thay Thế Eq. (12) vào Eq. (11) và không thể tách rời, mệt mỏi crack tuyên truyền cuộc sống còn lại N _f có thể được rút ra:

Sống 13 sống

một nơi _c là rất quan trọng crack chiều dài, một _Zero là ban đầu nứt chiều dài, ݂f là học yếu tố là căng thẳng biên [18]. Mối quan hệ giữa ban đầu nứt chiều dài và trở thành mệt mỏi cuộc sống còn lại được thể hiện trong Hình. 7, với sự gia tăng của ban đầu nứt chiều dài crack tuyên truyền cuộc sống còn lại từ chối. Khi ban đầu nứt chiều dài là ít hơn 50 % của các quan trọng crack chiều dài crack tuyên truyền cuộc sống còn lại giảm nhanh chóng. Vì vậy, dựa trên sự căng thẳng phân tích, những mối quan hệ giữa sự căng thẳng phương thức thay đổi tỷ lệ thiệt hại và độ có thể bày tỏ bằng Eq. (10), ban đầu nứt chiều dài là tương đương với những thiệt hại độ, sau đó mệt mỏi crack tuyên truyền cuộc sống còn lại có thể được tính toán bởi Eq. (13).

5. Kết luận

Sự dịch chuyển và căng thẳng phân tích của các hư hỏng chùm đã thực hiện, các kết quả cho thấy rằng các phương thức tần số lệch của hư hỏng chùm là nhỏ so với những nguyên vẹn tia, việc di chuyển chế độ hình dạng đã không thay đổi rõ ràng như vậy, nhưng sự căng thẳng chế độ hình dạng có đột biến đỉnh núi ở hư hỏng vị trí. Từ phương thức kết quả phân tích, chúng tôi tìm thấy rằng việc sự căng thẳng phương thức thay đổi tỷ lệ như những thiệt hại chỉ có lợi thế của độ nhạy cảm và tốt độ tin cậy. Sự căng thẳng phương thức thay đổi tỷ lệ, có thể được tính toán theo các mức độ của những thiệt hại tia, sau đó mệt mỏi crack tuyên truyền cuộc sống còn lại có thể được tính toán của Paris luật theo ban đầu nứt chiều dài.

Tài liệu tham khảo

[1] Cleary P. W., Sinnott M. D., Morrison R. D. Tách suất của hai tầng chuối màn hình – Phần 1: Chảy và tách cho các gia tốc. Khoáng Chất Kỹ Thuật Số. 22 năm 2009, p. 1218-1229.

[2] Yantek D. Hoa, Em H. R. Cấu trúc rung động như một nguồn tiếng ồn trên màn hình. DIN Quốc tế Kỹ thuật Cơ khí quốc Hội và triển Lãm, năm 2009, p. 213-222.

[3] Zhao L. L., Liu C. Hoa, Yên J. X. Một ảo thí nghiệm đang ở hạt duy nhất chuyển động trên một hố đen màn hình rung-boong. Khai thác Khoa học và công Nghệ, Vol. 20, vấn Đề 2 năm 2010 p. 276-280.

[4] Peng lp, Liu C. Hoa, bài Hát B. C., et al. Cải thiện thiết kế của tia cấu trúc trong lớn rung màn hình xem xét uốn và ngẫu nhiên rung động. Tạp chí của Nam Trung học, Đại học, Vol. 22, Vấn đề 9 năm 2015, p. 3380-3388.

[5] Khoai lang L. H., Leung T. P., Li D. B., et al. Lý thuyết, và nghiên cứu thực nghiệm của phương thức căng thẳng phân tích. Tạp chí Âm thanh và Rung động, Vol. 191, vấn Đề 2 năm 1996, p. 251-260.

[6] Adewuyi A. P., Wu Z. S. Phương thức vĩ mô-căng thẳng phương pháp linh hoạt cho thiệt hại nội địa ở uốn cấu trúc sử dụng dài đo thụ động ứng dụng cảm biến. Cấu trúc kiểm Soát và Giám sát sức Khỏe, Vol. 18, vấn Đề 3, Năm 2011, p. 341-360.

[7] Ông L. J., Lian J. J., Ma B. thông Minh thiệt hại xác định phương pháp dựa trên cấu trúc lớn căng thẳng phương thức thông số. Tạp chí của Rung động và kiểm Soát Vol. 20, vấn Đề 12, 2013, p. 1783-1795.

[8] Cha Y. J., Buyukozturk O. kiến Trúc hư hại phát hiện bằng cách sử dụng phương thức căng thẳng năng lượng và lai multiobjective hóa. Máy tính hỗ Trợ Dân sự và cơ sở hạ Tầng Kỹ thuật Số. 30, số 5, 2015, p. 347-358.

[9] Wang Y. Y., Trương Z. R. Tương tự nghiên cứu thực nghiệm của thử nghiệm mô hình và mẫu của rung màn hình. Tạp chí của Kỹ thuật Cơ khí, Vol. 47, vấn Đề 5 năm 2011, p. 101-105.

[10] Kranjc T., Slavič J., Boltežar M. Một so sánh căng thẳng và cổ điển thử nghiệm phân tích. Tạp chí của Rung động và kiểm Soát Vol. 22 năm 2016 p. 371-381.

[11] Li D. B., Trương Y. R., Luo J. Sử dụng phân tích phương pháp trong việc phân tích động căng thẳng/căng thẳng lĩnh vực này. Tạp chí của Rung động và cú Sốc, Vol. 4 năm 1992, p. 15-22.

[12] Li Y. Y., Cheng L., Khoai lang L. H., et al. Xác định thiệt hại địa điểm cho tấm-như cấu trúc sử dụng thiệt hại nhạy cảm chỉ số: căng thẳng phương cách tiếp cận. Máy tính và cấu Trúc Vol. 80, vấn Đề 25 năm 2002, p. 1881-1894.

[13] Baragetti S. Sáng tạo giải pháp cấu trúc nặng nề cho nạp rung màn hình. Khoáng Chất Kỹ Thuật, Vol. 84 năm 2015, p. 15-26.

[14] người hâm Mộ J. L., Quách X. L. mô phỏng Số trên đàn-nhựa mệt mỏi crack tăng trưởng hành vi. Tạp chí Kỹ thuật Cơ khí, Vol. 51, số 10, 2015, p. 33-40.

[15] Niu J., Quebec Z. H., Chu F. P. Thiệt hại xác định phương pháp của cây cầu dựa trên nguyên tố hữu hạn người mẫu cập nhật và phương thức căng thẳng năng lượng. Khoa Học Trung Quốc Khoa Học Công Nghệ, Vol. 58, vấn Đề 4, 2015, p. 701-711. [16] Chen L. Cái L. X. Nghiên cứu trên mệt mỏi crack tăng trưởng hành vi của vật liệu bằng cách xem xét sự mệt mỏi thiệt hại gần đầu vết nứt. Tạp chí của Kỹ thuật Cơ khí, Vol. 48, vấn Đề 20 năm 2012, p. 51-56.

[17] Bái X., Tạ L. Y. Ổn định ngẫu nhiên tải phương pháp dự đoán mệt mỏi crack tăng trưởng cuộc sống. Acta Hiệu et Astronautica Thiết, Vol. 35, vấn Đề 9 năm 2014, p. 2500-2505.

[18] Zerbst của Hoa kỳ, Vormwald M., Pippan R., et al. Về sự mệt mỏi crack tuyên truyền ngưỡng của kim loại là một thiết kế tiêu chuẩn – một xét. Kỹ Thuật Cơ Gãy Xương, Vol. 153 năm 2016 p. 190-243.