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摘要
基于圆拱振动微分方程，引入基于断裂力学的线弹簧模型，分析了含单裂纹圆拱的面内自由振动特性。基于摄动理论，揭示了不同裂纹位置和裂纹深度下结构的模态变化规律；同时结合有限元模型，对比了拱结构内、外侧裂纹对结构模态参数的不同影响；利用损伤拱试验数据，检验了建立的含裂纹拱力学计算模型的适用性与可靠性。结果表明：在拱结构中，各阶模态对裂纹损伤的依赖性不同，当损伤靠近某阶振型峰值点或固定端时，该阶模态固有频率下降显著；同阶模态中拱外侧裂纹在振型峰值较大处对损伤敏感，而内侧裂纹在振型峰值较小处敏感。
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单位水资源与水电工程科学国家重点实验室; 武汉大学
