一、实验模型简介

该模型来源于文献：“Khatir, A., Capozucca, R., Khatir, S. et al. Vibration-based crack prediction on a beam model using hybrid butterfly optimization algorithm with artificial neural network. Front. Struct. Civ. Eng. 16, 976–989 (2022). https://doi.org/10.1007/s11709-022-0840-2”

1. 无约束简支梁几何参数和材料参数如下表所示
   
2. 完好无损的钢梁的实验模态结果如下：

二、基于ANSYS的无约束梁模态分析

采用Beam189单元进行模拟，划分350个单元，计算结果如下：

前两阶模态为刚体模态。从ansys计算出的模态和阵型可以看出，与实验结果吻合度较高。论文作者采用ABAQUS进行的无约束梁的模态分析，本文采用ANSYS中的BEAM189单元，可以看出，在划分相同单元数的情况下，计算精度要优于论文中的结果。
一阶模态振型：

二阶模态振型：

三阶模态振型：

后面为记录损伤模型模态实验过程。

三、损伤模型模态测试实验过程

使用特定的冲击锤来激活结构部件，用加速度计来计算设备的加速度，并对具有表1中提到的机械特性的自由梁模型进行了实验动态测试。梁模型的动态分析是利用LAN-XI TYPE 3050-Brüel & Kjaer数据采集系统进行的，通过频率响应函数（FRF）表示的频域测量评估实验振动结果。如图8所示，压电加速度计和冲击锤分别通过输入通道连接到数据采集系统，而压电加速度计（4508型）则以150毫米的固定间隔插入四个点上。使用了一个能够通过使用快速傅里叶变换（FFT）技术和脉冲软件在频域中转换信号来提取频率值的测量系统。对每个加速度计的位置进行了一组10次撞击，并得到了平均值。接下来，测量频率值。如图8所示，使用机械锯来制作试样的裂缝深度。每个裂缝深度的情况在表6中列出。


实验结果：
由5和25毫米深度的中间裂缝和10和20毫米深度的侧面裂缝损坏的梁模型的FRF与加速度计记录的振动测量值见图。图9-12分别列出了深度为5和25毫米的中间裂缝以及深度为10和20毫米的侧面裂缝所造成的损坏梁模型的振动测量FRF。在表7，由中间和侧面裂缝破坏的梁的实验频率值，表7是由中间和侧面裂缝损坏的梁的实验频率值。

无约束梁的实验模态及误差分析：
https://www.docin.com/p-1304801691.html