摘要:结合多年来与振动磨相关的研究工作，从学科交叉的视觉，论述了振动与纳米材料研究的双向发展，包括多相离散体系的碰撞振动及混沌、超微颗粒碰撞阻尼机理及应用、滚压振动磨在纳米技术发展中的应用。提出了关于振动磨的变质量振动模型，并分别利用多尺度法和四阶Runge Kutta法求解了系统，计算结果得到了振动磨工程实践的验证。根据超微颗粒细化过程的不可逆能耗，提出了颗粒碰撞阻尼机制，建立了力学模型并分析了其混沌运动特征，证明当固有频率比为1时具有最好的减振效果。利用振动在干法室温条件下大批量制备了尺度为3～5 nm的金属锌颗粒,每千克耗电仅为7～8 kw·h，并制备了晶粒度约为7.6 nm的钛锆二元合金.

摘要:为提高工程中吊杆张力计算精度,考虑了中、下承式拱桥吊索两端拱肋和系杆梁附加质量、减振垫减振作用及弹性支承等复合边界条件,基于Rayleigh能量法建立了吊索横向振动频率和吊索张力的显式关系式。采用京港澳高速公路郑州黄河二桥主桥施工现场测试数据，对所推导的计算公式进行了验证。结果表明,该计算公式比较全面地考虑了吊索两端实际复合边界条件,与传统计算公式相比,其计算结果精度更高,且为显式表达式,更适用于中、下承式拱桥吊索的张力计算及工程现场测试使用。对于郑州黄河二桥主桥等采用刚性系杆梁的中、下承式拱桥,吊索两端约束条件更接近于固接。

摘要:对非线性转子系统故障特征数据的分类方法进行了研究。在提出一种偏费歇判别分析法(biased fisher discriminatory analysis,简称BFDA)的前提下,进一步提出将核主成分分析法(kernel principal component analysis,简称KPCA)与偏费歇判别分析法相结合的数据集降维方法,该方法中的核主成分分析步骤用于构造剔除数据集冗余信息的降维数据集,偏费歇判别分析步骤用于进一步降低数据集维数并提高不同类别数据子集间的分离程度。对实例数据与典型故障数据的分类结果表明,提出的偏费歇判别分析法在具备费歇判别分析降维可分性能的基础上,具有更低计算复杂度的特点。提出的核主成分分析结合偏费歇判别分析的算法,其对应的降维结果能直接应用于线性分类器,且取得了较好的分类效果。

摘要:利用多传感信息集成系统,以两组平均年龄对应的受试对象往复运动过程中获取的动态声发 射信号和角度信号为对象,研究了适用于较小样本的动态声发射信号多元统计分析技术。通过同步记录的角度信号,将往复运动分解为若干个独立运动周期和运动过程;利用累计概率分布,选取具备较显著差异的特征;结合多元统计技术,减小数据量,建立动态声发射信号的可视化模型,证实了使用较小样本声发射信号实现膝盖骨关节诊断的可行性。

摘要:研究了形状记忆合金(shape memory alloy,简称SMA)机敏结构的振动主动控制,为克服SMA的热滞效应，提高SMA的动态响应速度,提出一种交替驱动SMA驱动组元的控制方案,设计与开发一种多路宽量程SMA交替驱动恒流源。在简要介绍研究背景与设计思路的基础上,以控制器PIC18F4620单片机和高电压大功率功率放大器OPA549为核心,详细阐述恒流源系统构成与核心部件、系统软硬件设计思路、功能指标和开发过程。通过构建实验模型结构和实验平台,进行了基于交替驱动SMA机敏柔性结构振动主动控制实验。实验结果表明,该驱动恒流源具有稳定恒流控制效果,结合SMA机敏结构交替驱动方案实现结构振动主动控制效果良好,并适用于其他需要多路大电流恒流源的科研场合。

摘要:为了获得微动结合面较精确的法向接触刚度模型,研究影响接触刚度的因素,基于经典的G-W(greenwood wil liamson)统计模型和分形模型，建立了考虑摩擦因素的结合面的接触刚度分形模型,并推导出了相应的刚度公式。通过数值仿真探讨了分形维数、摩擦系数、接触载荷、结合面积等4个因素对结合面法向接触刚度的影响。研究表明,所推导出的法向接触刚度模型能够有效模拟具有摩擦作用的结合面，结合面间的摩擦系数对法向接触刚度的影响与结合面的尺 寸有很大的关系，结合面之间的分形维数、接触载荷、结合面积对法向接触刚度有很大的影响。

摘要:针对柴油发动机异常检测中的特征选择和分类器参数与检测精度之间的耦合关系, 提出了一种基于非支配排序粒子群优化的柴油发动机异常检测封装式多目标同步优化方法。利用双树复小波包的分解与重构,对发动机振动信号进行时域、频域和时频域多角度特征提取,构建了较完备的特征参数集,分析了故障诊断中特征选择与分类器参数优化对检测精度的影响,运用非支配排序粒子群优化算法对多个优化目标进行协调和折衷处理,同时追求特征参 数子集维数最小化和分类正确率最大化。实验数据分析表明,该方法能够寻找出最优的特征子集和分类器参数,提高柴油发动机异常检测的精度和效率。

摘要:基于非线性理论,分析了气体动压轴承转子非线性动力系统的不平衡响应。建立了与时间相关的非线性气体动压轴承的压力分布模型和气体动压轴承刚性Jeffcott转子系统的动力学模型。运用微分变换法求解了动压气体润滑的Reynolds方程,得到了非线性气膜压力分布。运用分岔图、轨迹图、Poincaré映射图及频谱图研究了三轴向槽有限宽气体轴承支 承 的非线性转子系统的不平衡响应。数值结果表明，系统的非线性行为包括周期运动、周期二 运动、周期四运动、周期八运动及混沌运动等。

摘要:在分析了差分振子基本原理的基础上,重点在理论上分析了噪声对差分振子输出相图的影响,推导了相图大小与有效信号幅值之间的线性比例关系,弥补了差分振子不能检测信号幅值的缺点,阐明了系统参数对差分振子检测性能的影响。理论分析、仿真实验及工程实践表明,该方法简单稳健,实时性好,具有良好的抗噪性能,能有效检测强噪声背景下的微弱故障信号,可实现机电设备早期故障的可视化检测。

摘要:采用高精度改进型的电涡流微型传感器和高速数据采集卡,在不同工况下,对螺旋槽干气密封气膜平衡位移和气膜振动位移进行测量;在同种工况下,对3种不同螺旋角的螺旋槽干气密封气膜振动位移进行测量,对测得的数据用基于Labview软件开发的干气密封测试系统进行频谱分析。试验结果表明:在不同工况下,气膜平衡位移随压力和转速的升高而增大,气膜振动位移随着压力和转速的升高而降低;在同种工况下,存在着气膜振动位移最小时的最佳螺旋角, 本试验中最优螺旋角为74°。

摘要:无线传感器网络节点资源非常有限,若实时采集传输振动信号,由于信号变化快,数据量大,网络节点将会因为资源过早耗尽而失效,并且上位机需要很大的数据存储空 间。为了解决上述问题,提出了一种针对振动信号进行压缩编码的算法,并编程将其移植到节点DSP中。首先，采用5／3提升小波对振动数据进行处理；然后，利用嵌入式零数小波对得到的小波系数进行压缩编码;最后，为了进一步提高压缩比,便于节点传输数据。对上述结果进行霍夫曼压缩编码,对数据的解码、解压缩和重构则由上位机软件完成。讨论了初始阈值和小波分解层数的选取对压缩效率的影响。实验结果表明,该算法可有效压缩 振动信号(压缩比高达95),且在保留其频域主要特征的情况下,使传输数据量大大减少 ,节省了网络节点资源和上位机存储空间。

摘要:基于OpenSees平台,分别采用梁柱纤维单元和带塑性铰梁柱纤维单元建立了钢筋混凝土单柱的纤维模型和纤维铰模型,对循环荷载下的钢筋混凝土单柱非线性滞回反应进行了数值模拟。通过与试验结果的对比,验证了两种模型的模拟效果,并对模拟结果进行了分析讨论。研究表明,采用纤维模型可以较真实地模拟循环荷载下钢筋混凝土柱的非线性滞回性能,模拟结果能够较好地反映钢筋混凝土柱在反复加载过程中刚度和强度退化及捏 拢现象,材料本构参数、积分点数目及纤维铰模型中的塑性铰长度对模拟效果有着重要的影响。

摘要:针对大部分舵机电液伺服力控系统存在多余力的问题,提出采用双电液伺服阀并联控制,即高响应大流量伺服阀和p-qv伺服阀并联的控制方法。考虑系统的非线性和时变特性,采用了模糊控制与迭代学习控制相结合的控制方法，即一个控制器采用模糊学习控制,另一个采用迭代PI控制。理论分析及仿真结果表明，双阀并联控制方案在舵机启动和停车过程中可以更好地抑制多余力,同时改善了系统的加载性能、非线性和时变特性的影响。

摘要:为了满足深空探测中钻探取样的需求,提出了一种基于超声波／声波能量耦合机理的新型钻探器,对其进行结构动力学分析 和参数化设计。考虑接触边界条件,建立了超声波／声波钻探器冲击动力学模型,利用显式算 法对钻探过程中的应力分布进行了分析。根据分析结果确定了设计方案,对压电换能器进行了模态试验,并利用高速摄影系统对自由质量的运动进行分析,对样机进行了钻探试验,得到了相应的钻探性能,初步得到了自由质量的运动规律与钻探性能的关系。试验结果表明，通过配备恰当的自由质量,可以获得较好的钻探效果,在深空探测方面具有一定的实用价值。

摘要:为了探索随机变量对直齿轮耦合转子系统的振动可靠性的影响排序,为产品在设计阶段 提供理论参考，首先，基于有限元法,建立了参数化的直齿轮耦合转子动力学模型；其次,结合随机摄动技术、可靠性设计相关理论,建立了随机响应模型和可靠性求解模型；然后,基于修正后的可靠性灵敏度计算方法,提出了针对齿轮耦合转子系统的可靠性灵敏度设计模型,研究了齿轮参数的改变对转子系统可靠性的影响；最后,在基本随机变量是混合变量的情况下， 对其灵敏度进行了无量纲化,得到可靠性对各个基本随机变量的影响程度的排序。研究结果表明, 对可靠性影响最大的因素为啮合角,需要严格控制。

摘要:建立高桩码头物理模型,进行环境激励下的模态实验研究。利用特征系统实现算法(eigensystem realization algorithm,简称ERA)，结合自然激励技术(natural excitation technique,简称NExT)，即NExT-ERA模态识别方法编写模态识别程序来识别物理模型的模态参数,并与有限元模型的计算结果进行对比分析。研究结果表明，物理模型实验值与有限元计算结果相比,二者数值接近，误差很小,说明NExT-ERA模态识别方法能够应用于环境激励下高桩码头的模态识别。环境载荷激励下结构的动力响应信号较弱,结构的高阶模态一般无法激出,某些数据识别出的模态参数存在“漏阶”现象,因此结合有限元模型进行分析非常必要。

摘要:为了在实际控制中获得更好的控制效果,以整数阶模型为研究对象,在控制器设计时人为地引入分数阶,通过定义控制性能指标和寻优来确定最优控制的分数阶阶次。为了建立分数阶系统和原整数阶系统之间的联系,取含分数阶状态方程和原整数阶系统状态方程一致的输出变量,并采用输出控制策略使得所设计的分数阶控制器能够应用于原整数 阶模型。仿真结果表明，分数阶阶次的选择不仅影响系统控制的效果,还影响系统的 稳定性，并给出了一个实例分析来说明本研究方法的可行性。

摘要:在恒定转速下对某航空发动机附件机匣齿轮轴施加冲击扭矩的测试中出现齿轮根部折断的现象,为了分析其原因,利用有限元隐式和显式动力学方法，对齿轮轴在冲击扭矩下考虑旋转离心应力的静、动应力响应进行了计算分析,仿真结果与测试结果一致。根据分析结果对齿轮轴失效部位参数化建模,以齿轮轴质量最小为优化目标,利用APDL进行了失效部位的结构优化。优化结果表明,改进后的设计满足齿轮轴的功能要求，冲击载荷下产生的动应力水平与静态下冲击载荷产生的静应力比较,动应力有较大幅度的增加,在设计过程中应对齿轮轴在较短时间内的冲击载荷下产生的动应力加以考虑,以保证齿轮轴的强度有足够的安全裕度。

摘要:为了对大坝的地震安全性能进行准确可行的评价,在大坝模型实验中应用了自行开发的微型光纤光栅(fiber bragg grating,简称FBG)应变传感器。通过分析FBG应变传感器在每级地震作用下产生的残余应变、峰值应变,得到大坝的内部变形和裂缝发展情况,进而对大坝的地震安全性能进行评价。实验结果表明,该传感器能够及时准确地监测大坝模型在地震 荷载作用下内部混凝土变形以及开裂情况,对结构的损伤进行识别和预警。通过对比有筋坝段和无筋坝段的变形和开裂情况得知，在模型的薄弱位置布设钢筋可以有效抑制裂缝的产生以及发展,提高大坝的抗震性能。

摘要:针对旋转机械复杂声场中强噪声干扰及故障源未知等难题,提出一种基于盲解卷积的声 学诊断方法。该方法采用包络谱余弦测度作为独立分量间距离测度,结合冲击信号峭度指标优选独立分量,进而通过频域稀疏分量分析对估计信号做进一步的分离,最终实现在欠定条件下对滚动轴承复合故障信号的可靠提取。实际声场环境中的滚动轴承复合故障声信号提取试 验验证了该方法的有效性。

摘要:在大型旋转机械故障诊断中,由于故障源数动态变化,无法准确估计源数并有效分离出故障源。针对这一问题，采用拓展四阶累积量矩阵估计动态故障源数,并根据源信号数与传感器数的关系,选择相应的盲源分离算法实现自适应盲源分离。实验结果表明,该源数估计算法能有效地估计出包括欠定情况下的动态故障源数,自适应盲源分离算法能有效地实现正定、超定与欠定盲源分离的故障诊断。

摘要:为解决从信号中提取故障特征难的问题,介绍了一种新的信号故障特征提取方法——多尺度熵(multi scale entropy,简称MSE)，并将样本熵和多尺度熵分别应用于转子故障信号复杂性的度量,以提取故障特征。试验数据分析表明,与样本熵相比,多尺度熵更能有效地实现转子故障类型的诊断。

摘要:针对滚动轴承故障振动信号易受高斯噪声影响的问题,从高阶统计量的理论入手,提出了由信号的高阶谱恢复功率谱。由恢复的功率谱提取故障特征信息的高阶统计量方法,建立了通过高阶谱恢复功率谱的数学模型,并对仿真数据和实测故障数据进行了分析。结果表明,利用高阶累积量对高斯噪声不敏感的特点,可实现高斯噪声下瞬态信号频率与功率谱的正确估计。与传统方法相比,本研究方法可以有效地提取滚动轴承故障特征,同时具有更高的分辨率。

摘要:考虑轧制界面的非线性阻尼和辊系机架间的非线性刚度影响,建立冷板带轧机两自由度垂向系统非线性自激振动模型。利用奇异值理论讨论不同参数条件下系统的稳定性,并通过平均法求解垂向振动系统一次近似解,得到系统的振幅、相位微分特性方程。分析了刚度、阻尼等非线性参数变化对系统稳定性及振动特性的影响,并采用数值仿真方法验证了理论推导结果的正确性,为抑制冷轧机垂向辊系系统振动提供了一定的理论指导。

摘要:为了研究侵彻过程中弹体结构响应的频率特性，通过建立弹体的有限元模型,利用弹体结构 模态分析求解得到弹体的固有频 率和振型,并对弹体进行谐响应分析，得到弹体在侵彻阻力作用下达到共振时的频率。针对侵彻加速度信号是非平稳时变信号,采用总体经验模态分解算法对实测的侵彻信号进行分解，找到与谐响应分析获得的共振频率相对应的分量, 从而估计出弹体结构响应的对应频率。通过对实测的侵彻4层混凝土靶板的加速度信号分析,分解出的第3阶固有模态函数分量频率与谐响应分析所得弹体结构响应共振频率的相对误差为4.2％,该分量为弹体结构响应加速度信号,从而得到该实验弹在侵彻过程中弹体结构响应的频率。

摘要:大型机电设备的声功率级在典型工况下的测试是噪声测试的难点,为此以声强法测试技术为手段,研究了大型风力发电机在生产环境中的噪声声功率级测试方法。通过理论分析和实际测试,研究了离散点声强测试和扫描声强测试两种基本方法以及子面分离测试的理论基础。在对设备的声辐射表面采用两种基本方法进行整体测试的同时,比较了将设备噪声辐射 面划分为若干个子面的分离测试方法。结果表明,对于大型机电设备采用离散点法和扫描法 都能满足工程测试精度的要求,采用子面分离测试同样能达到整体测试的结果。同时,利用子面声强测试的结果还可以对多声源设备中的各组合声源进行声功率级排序,确定多声源设备的主要噪声源。

摘要:对某轻型载货汽车产生的低频振动现象进行了试验分析及优化设计研究。在对轻型载货汽车振动测试分析的基础上,利用有限元仿真和拓扑优化技术对样车进行了固有频率分析和优化设计。通过对样车的振动测试及有限元分析,找到了轻型载货汽车产生低频振动的主要原因:车辆系统的1阶固有频率与车轮动不平衡引起的激励频率接近,导致了车辆系统的共振。分析及试验结果表明,通过优化车架的结构和匹配驾驶室橡胶垫块的刚度能够提高车辆系统的1阶固有频率,明显改善轻型载货汽车产生的低频异常振动现象,提高了车辆的乘坐舒适性。

摘要:针对Hilbert-Huang变换方法中由于信号经验模态分解(empirical mode decomposition, 简称EMD)过程中所存在的端点效应问题,分析了现有数据延拓方式的利弊,并在基于斜率(slope based method, 简称SBM)方法以及改进方法(improved slope based method,简称ISBM)的基础上提出了一种全新的基于斜率再优化(re-optimization slope based method, 简称RO-SBM)方法用于信号序列的极值点延拓,然后对延拓后的数据进行EMD分解,得到相应的 本征模函数(intrinsic mode function,简称IMF)分量。数值仿真结果表明,采用基于RO-SBM方法进行数据延拓,相比镜像延拓以及ISBM方法,可以更有效地抑制EMD中的端点效应问题, 提升HHT方法的信号分析性能。通过基于RO-SBM方法进行数据延拓的HHT方法准确分离出了某转子系统的局部碰摩径向振动信号中所包含的故障特征分量,并将此方法成功应用于旋 转机械故障诊断领域。

摘要:针对传统的前馈神经网络学习算法泛化能力不高、训练速度慢、易出现局部最优解及无法处理随时间不断变化的信息流等问题,提出了基于在线贯序极限学习机的快速故障诊断方法。针对旋转机械故障复杂、样本少的特点,将测试过程中得到的预测数据加入训练样本,作为下一次预测的已知信息，建立在线贯序极限学习机分类模型,从而在最大程度上提高故障诊断的精度。试验结果表明,在线贯序极限学习机在故障分类准确率与支持向量机相近的条件下, 参数选择简单且学习速度提高近200倍。

摘要:针对结构阻尼的测量,通过分析平板的辐射声压,发现结构自由振动时的声压级的衰减率与平板的振动水平的衰减率相等。基于此提出了通过测量结构自由振动时的声衰减时间 来计算结构损耗因子的测量方法，采用该方法及传统的测量方法测量得到的结构损耗因子在整个测试频率范围内基本相等。分析及实验结果表明,该方法正确可行,并且可实现结构阻尼的非接触测量。