基于频率等高线与粒子群优化的悬臂梁裂纹识别方法

作     者：李臻 吕凯波 胡世杰 韩媛 庞新宇 

作者机构：太原理工大学机械与运载工程学院 

出 版 物：《应用力学学报》 (Chinese Journal of Applied Mechanics)

年 卷 期：2024年

学科分类：08[工学] 081104[工学-模式识别与智能系统] 0811[工学-控制科学与工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 080102[工学-固体力学] 

基　　金：国家自然科学基金(52175108) 山西省重点研发项目(202102010101009） 

主　　题：悬臂梁 裂纹识别 单裂纹 固有频率 频率等高线 粒子群优化 

摘      要：利用频率响应曲面和固有频率获得的频率等高线交点可用于确定梁结构的裂纹位置与深度，但是，传统的频率等高线法需要求解大量的二元超越方程，并且随着频率等高线的增多及测试噪声的干扰，绘制并寻找损伤交点位置耗时且准确率低。针对上述问题，建立含单一贯穿裂纹悬臂梁的动力学损伤模型，采用固有频率和振型曲率函数求解结构的频率等高线，提出基于固有频率数据的两步粒子群算法自主搜索确定最优交点位置，依次识别出悬臂梁结构的裂纹位置与深度。数值算例与试验测试结果表明，该方法免于计算大量二元超越方程来绘制频率等高线，可有效提高裂纹识别的计算效率；在环境噪声干扰下，也能够准确判别裂纹位置。