1、轉(zhuǎn)軸中彈性波的傳播特性會受到軸本身幾何尺寸、轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速以及裂紋深度等因素的影響。本論文依托國家自然科學基金項目“基于彈性波傳播特性的大型旋轉(zhuǎn)機械主軸裂紋檢測方法研究”，利用傳遞矩陣方法，研究橫向裂紋對變截面轉(zhuǎn)軸中彈性波傳播特性的影響，首先進行理論分析，針對不同的斷裂模式求出其裂紋處的傳遞矩陣，結(jié)合已有的無裂紋的傳遞矩陣，進而求出整根含裂紋的變截面轉(zhuǎn)軸的傳遞矩陣。隨后，利用數(shù)值方法求解理論分析的結(jié)果，并利用FEA方法仿真分析以及實驗來對理論

2、分析進行驗證。
　　論文的主要研究工作以及章節(jié)主要內(nèi)容安排如下:
　　第一章緒論闡述了論文研究的背景意義，綜述了含裂紋的轉(zhuǎn)子、梁、等截面轉(zhuǎn)軸和變截面轉(zhuǎn)軸等機械構(gòu)件中彈性波傳播特性的研究現(xiàn)狀、研究方法、應(yīng)用前景以及存在的問題，歸納出目前仍未解決的一些問題，進而提出了本文的研究目標和研究內(nèi)容。
　　第二章針對機械構(gòu)件上裂紋存在的三種斷裂模式進行了研究。首先按裂紋的受力和位移特點把他們劃分為三種基本類型，然后通過應(yīng)變能密度函

3、數(shù)、應(yīng)力強度因子和局部柔度系數(shù)的關(guān)系對不同斷裂模式的裂紋模型進行了推導，求出了含橫向裂紋的變截面轉(zhuǎn)軸的傳遞矩陣，利用MATLAB數(shù)值計算工具對傳遞矩陣的特征值進行求解，得出了更符合變截面轉(zhuǎn)軸的裂紋模型，然后以該裂紋模式(Ⅲ型斷裂模式)為基礎(chǔ)，研究轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速、裂紋深度對裂紋軸中彈性波傳播特性的影響。
　　第三章以第二章中的理論模型及相關(guān)條件為對象進行了有限元分析。首先利用Solidworks建模工具建模，然后導入ANSYS，施加邊界條

4、件和載荷后，對裂紋軸進行了瞬態(tài)分析。隨后對ANSYS的結(jié)果利用MATLAB工具包進行時頻分析(STFT)，以此獲得彈性波的通帶和阻帶頻率，從能量的角度對彈性波傳播特性進行分析。
　　第四章根據(jù)理論分析中的相關(guān)條件，設(shè)計了實驗方案并搭建了實驗臺，進一步研究含裂紋的變截面轉(zhuǎn)軸中彈性波的傳播特性。利用MATLAB軟件對實驗結(jié)果進行了分析對比，實驗結(jié)果較好的吻合了理論分析以及有限元仿真分析的結(jié)果，進一步驗證橫向裂紋對轉(zhuǎn)軸中彈性波傳播特性的