تحلیل فرکانسی تشخیص ترک در تیرها با استفاده از روش ماتریس انتقال

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 1050-ISAV2025 (R1)
نویسندگان
1گروه مهندسی مکانیک، واحد پرند، دانشگاه آزاد اسلامی، پرند، ایران
2گروه مهندسی هوافضا، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
چکیده
در این مقاله تحلیل فرکانسی ارتعاشات عرضی تیر اویلر-برنولی دارای ترک‌های‌ عرضی در امتداد طول تیر مطالعه شده است. مدل‌سازی اتصال دو سمت چپ و راست المان ترک‌دار تیر توسط فنر پیچشی انجام شده است. بر اساس روش جداسازی متغیرها پاسخ هارمونیکی برای ارتعاش عرضی تیر درنظر گرفته شده است. با استفاده از تابع کلی شکل مد تیر، ارتباط کمیت‌های جابجایی، شیب، لنگر‌خمشی و نیروی برشی در دو انتهای یک المان تیر توسط ماتریس انتقال به‌دست آمده‌اند. سپس در محل ترک برای هر المان ترک‌دار تیر کمیت‌های جابجایی، شیب، لنگر‌خمشی و نیروی برشی در دو سمت چپ و راست ترک به یکدیگر مربوط شده و ماتریس انتقال ‌کلی که مشخصات گره پایانی تیر را به گره اول ربط می‌دهد به‌دست آمده است. معادله‌های فرکانسی ارتعاشات عرضی تیر ترک‌دار برای شرایط مرزی یکسر گیردار-یکسر آزاد و تکیه‌گاه‌های ساده به‌دست آمده و فرکانس‌های تیر ترک‌دار محاسبه شده‌اند. نتایج شبیه‌سازی تحلیل فرکانسی برای تغییرات دامنه بی‌بعد شده دو موج سینوسی انتتشار یافته در راستای طولی تیر با فرکانس‌های متفاوت در اثر برخورد به ترک در تیر برحسب فرکانس امواج با استفاده از روش شناسایی تبدیل فوریه ارائه شده‌اند.
کلیدواژه ها
 
Title
Frequency Analysis of Crack Detection in Beams Using Transfer Matrix Method
Authors
Omid Ali Koli, Ahmad Mamandi
Abstract
In this paper the frequency analysis of transverse vibration of an Euler-Bernoulli beam with a number of cracks in the longitudinal direction of the beam has been studied. Modelling of connection for both the left and right sides of a cracked element of the beam was performed using a torsional spring. Based on separation of variables technique, a harmonic response for the beam transverse vibration has been considered. Using a general form of mode shape for the beam, the relation between quantities of deflection, slope, bending moment and shear force at both ends of the beam’s element have been obtained employing the transfer matrix method. Then, at the crack location for every cracked element of the beam, the quantities of deflection, slope, bending moment and shear force for both left and right sides of the crack are connected to each other and total transfer matrix in which relate the properties of the end node of the beam to the first one has been extracted. The frequency equations of transverse vibration of the cracked beam with clamped-free and simply support end conditions are obtained and the natural frequencies of the cracked beam has been obtained. The simulation results of frequency analysis for variation of non-dimensional amplitudes of two transmitted sinusoidal waves in longitudinal direction of the beam with different frequencies when impact the crack on the beam in terms of frequency of transmitted waves are presented using diagnosis Fourier transformation method.
Keywords
cracked beam, torsional spring model of crack, transfer matrix method, frequency analysis