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crack propagation IN STRUCTURES SUBJECTED TO PERIODIC EXCITATION

Acta Mechanica Solida Sinica 2007年第3期20卷 236-246页

作者： Zhang Yin Murphy Kevin D. State Key Laboratory of Nonlinear Mechanics （LNM） Institute of Mechanics Chinese Academy of Sciences Beijing 100080 China Department of Mechanical Engineering University of Connecticut CT 06269-3139 USA

In the present paper, asimple mechanical modelis developed to predict thedynamic response of a cracked structure subjected to periodic excitation, which has been used to identify the physical mechanisms in leading the growth or arrest of cracking. The structure under consideration consists of a beam with a crack along the axis, and thus, the crack may open in Mode I and in the axial direction propagate when the beam vibrates. In this paper, the system is modeled as a cantilever beam lying on a partial elastic foundation, where the portion of the beam on the foundation represents the intact portion of the beam. Modal analysis is employed to obtain a closed form solution for the structural response. crack propagation is studied by allowing the elastic foundation to shorten （mimicking crack growth） if a displacement criterion, based on the material toughness, is met. As the crack propagates, the structural model is updated using the new foundation length and the response continues. From this work, two mechanisms for crack arrest are identified. It is also shown that the crack propagation is strongly influenced by the transient response of the structure.

关键词： crack propagation/arrest elastic foundation modal analysis vibration natural frequency

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