摘要:通过分析无线传感器网络（wireless sensors network，简称WSN）的优势和潜能，提出将无线传感器网络应用于机械设备状态监测中，以弥补目前有线连接的机械设备状态监测系统的局限性。针对目前机械设备状态监测中所用的无线传感器网络节点硬件性能偏低、采样频率也低、缺乏信号同步采集研究、对大量数据快速可靠传输研究偏少、对于反映机械设备状态最关键的机械振动的监测还难以实现等问题，提出要实现基于无线传感器网络的机械设备状态监测，必须解决高速同步采集、实时可靠传输和能量供应等难题。指出了低成本、低功耗、微型化、网络化、多功能化将是无线传感器网络在机械设备状态监测应用中的发展方向。

摘要:研究了冲击产生的高过载对旋转型行波超声电机结构和性能的影响机理和规律。首先，结合旋转型行波超声电机的工作机理和结构形式，建立了该型超声电机在冲击载荷下的有限元模型，利用显式算法模拟其在冲击过载环境中的暂态过程，分析电机的定、转子及压电元件等部件的应力和应变分布规律，研究和评估了目前超声电机结构对瞬时超大过载的耐受情况；其次，设计了特定夹持装置，对旋转型行波超声电机的耐过载特性进行了马歇特锤击实验，实验结果很好地印证了理论分析结果；最后，综合理论和实验结果评定了当前典型的旋转行波超声电机结构在特殊使用环境中的耐过载能力及易损伤部件。实验结果表明，紧凑和简单的结构特点使得超声电机本身具有较好的适应大过载环境的工作能力,在直接承8千个重力加速度冲击过载后仍能维持一定的输出特性。

摘要:根据三通全扩散/收缩流管的结构形式，设计了一种无阀压电泵——变截面“Y”型流管无阀压电泵。首先，分析了变截面 “Y”型流管无阀压电泵的工作原理；然后，对变截面“Y”型流管流阻和泵流量进行理论分析，对变截面“Y”型流管进行模拟，得到流管正反向压强损失系数；最后，制作变截面“Y”型流管无阀压电泵样机，并进行流量试验。试验表明：当驱动电压为100 V、驱动频率为12.4 Hz时，流量达到最大，为25.7 ml/min；使用定频12.4 Hz改变电压，当电压为200 V时，最大流量达到41.6 ml/min。该组试验证明了变截面“Y”型流管无阀压电泵的有效性。

摘要:针对高性能飞行器实验模型结构的翼面形态感知与重构技术要求，提出一种基于光纤光栅传感器阵列的翼型结构形态实时检测与可视化重构方法。首先，在分析光纤光栅结构曲率检测技术的基础上，进行基于分布式曲率感知信息的翼面结构形态实时重构算法研究；其次，针对实验模型结构振动响应特性与有限元分析结果，研究分布式光纤光栅传感器阵列优化布置方案；最后，构建飞行器模型结构实验平台与开发可视化软件环境，进行翼面结构静态形变与振动形态实时感知与重构实验分析与验证。结果表明，实验模型翼面结构形态实时感知与重构效果良好，较精确地反映了结构静态形变与振动形态的变化，验证了所提非视觉结构形态检测方法与技术的可行性与有效性。

摘要:针对精密加工过程中影响圆度误差分离精度的问题，提出了一种基于几何动态模型的圆度误差分离模拟方法。在主轴空间运动规律的基础上，通过回转体轴心的自转和公转关系建立工件截面的几何模拟动态模型。结合三点法圆度误差分离技术实现了动态条件下的圆度误差准确表示，并分析研究了传感器安装角度与干扰误差对圆度误差分离精度的影响。数值实验分析表明，建立的几何模型分析有利于研究回转加工中圆度误差分离结果的正确性，达到了提高误差分离精度及抑制误差对加工精度影响的目的。

摘要:为了得到安装在不同扣件系统下钢轨的振动特性，室内以WJ 7型扣件为样品，采用力锤激振法对其进行动力测试。基于MATLAB软件信号分析处理平台，利用线性短时傅里叶变换，非线性Page变换和Zhao Atlas Marks变换对振动信号的时频特性进行对比分析。研究结果表明：钢轨轨脚振动主要集中在中高频，其中在2 250 Hz振动能量最大，且持续时间最长；短时傅里叶变换(Short-time Fourier transform,简称STFT)具有较高的时间和频率分辨率，可以将轨脚的时域、频域和时频域的固有属性一一对应起来；非线性Page时频分析在能量较高的高频段具有较好的分辨率，而在低频段显得无能为力；非线性Zhao-Atlas-Marks分布时频分析在低频段效果较好，在高频段不是很理想。该分析结果可为轨道结构的振动噪声控制提供依据。

摘要:针对被动隔振器件不能自适应调整自身参数以及大型工程隔振项目实物研究成本高且难以实现的缺点，提出了采用无量纲的磁流变隔振器阻尼参数优化的方法。从无量纲的角度对隔振系统进行优化建模。在降低力传递率的同时，兼顾振动位移和加速度，根据隔振系统的动态响应特性对多目标问题进行全局寻优，求得磁流变隔振器的最佳阻尼及其驱动电流。对多频多振幅激励作用下的磁流变隔振器进行阻尼优化仿真，结果表明，优化后的振动加速度有效值减少31.41%，传递到地基上的力有效值减少58.75%。根据无量纲相似理论搭建小尺度台架进行试验，试验表明阻尼参数优化后的振动加速度和传递到地基上的力均得到明显降低。通过仿真和台架试验的相互验证表明了无量纲化参数优化方法的有效性和可行性。

摘要:为了研究摩擦尖叫的产生机理，利用汽车制动盘、摩擦材料及铝合金圆销设计了一种长度可调的盘／销摩擦试验装置，进行了不同销长的摩擦尖叫试验。基于盘／销零件的约束模态试验结果，建立了装置的有限元模型。利用复特征值分析方法研究了销长、摩擦因数、载荷、速度和材料特性等因素对摩擦尖叫噪声的影响。结果表明：当圆销和制动盘间弯曲模态频率相近时会形成模态耦合，系统不稳定，产生摩擦尖叫噪声；通过改进系统结构、适当降低摩擦因数和调整材料特性可以减轻或消除摩擦尖叫。

摘要:为了满足现代工业领域中对轻、薄、小产品平稳输送的要求，提出了一种采用环形压电双晶片作为驱动源的新型振动送料器。设计了振动送料器结构，分析了振动送料器的工作原理，测试了压电双晶片振子的性能，利用有限元软件ANSYS确定了压电双晶片振子的工作模态，研制了送料器样机并进行试验测试。试验结果表明：当振动频率为86.5～91.5Hz时，送料器具备输送物料的能力；当系统共振时，输送速度最快，随着电压的增加，送料速度呈线性关系增加；与同型号的电磁振动送料器相比，研制的环形压电双晶片驱动式振动送料器消耗电流仅为其16%,工作噪声下降22dB,输送稳定性好。

摘要:针对目前振动控制措施对轨道交通运营中低频振动的控制效果欠佳的问题，提出一种新型的减振措施——振源传导桩隔振系统。通过分析振源传导桩隔振系统的作用机理和结构布置，建立了振源传导桩隔振系统的数值模型，并以西安地铁二号线钟楼段为例进行参数分析，评价了该系统的减振性能。结果表明，振源传导桩系统具有良好的减振性能。隧道上方地面的振动速度和加速度随传导桩的桩长增加而显著降低。列车运营速度在22.22 m/s以下时，车速变化对系统隔振效果影响不大。车速大于22.22 m/s时，地面振动响应幅值明显随车速的提高而增大，应适当增加传导桩的桩长。

摘要:针对齿轮箱振动信号中混杂其他零部件振动频率的问题，提出一种基于小波包分解独立分量分析（wavelet package independent component analysis,简称WPICA）和多维经验模式分解（multivariate empirical mode decomposition,简称MEMD）的齿轮箱齿面点蚀故障信号的多通道数据融合识别方法。首先，利用一种窄带独立分量分析(sub-band decomposition independent component analysis,简称SDICA)方法—WPICA，从水泵机组多通道信号中提取齿轮箱振源，确定齿轮箱振动包含的特征频率成分；其次，借助MEMD分解多通道机组振动信号，将所获得的多维固有模式函数(intrinsic mode function,简称IMF)进行矩阵互信息运算，完成多通道数据的融合；最后，通过定义IMF故障敏感因子，确定故障敏感IMF的阶数并获得了齿轮点蚀故障的特征频率。数据分析结果证明了本研究方法的有效性。

摘要:针对环境温度对大跨度预应力钢筋混凝土连续刚构桥的频率影响问题，通过下白石大桥健康监测系统的温度和模态频率数据统计分析，建立了该桥环境温度与模态频率的三元线性回归模型。检验结果表明，该模型具有较好的拟合和预测精度，可对桥梁后续的模态频率数据进行预测评判。基于该回归模型，提出了下白石连续刚构桥梁模态频率的温度修正模型，可以有效剔除环境温度对模态频率的影响，使频率变化趋于平稳，为桥梁进一步的安全性评估、损伤诊断和桥梁模型修正等提供温度修正的模态频率数据。

摘要:针对轻型屋面结构的抗风敏感性问题，采用风洞测振试验研究复合屋面板钢构体系的风振特性。在低湍流度均匀流场中，对某复合屋面板钢构体系在两种典型风攻角、4种典型风偏角和9个不同风速下的屋面板中间两个测点的风致位移响应进行测试，对动态位移时程、位移统计结果、位移响应谱和位移风振系数进行了分析。研究结果表明，在低湍流度均匀流场中，屋面板钢构体系的平均位移和均方根位移随风速增加而增大，风攻角和风偏角对屋面风振响应影响很大，最不利风向角下的位移风振系数为1.1～1.4。特征紊流是导致不同风攻角及风偏角屋面板位移均方根响应差异的主要因素，在设计中应重点关注屋面周边局部区域。

摘要:建立了发动机波动转矩激励下的行星传动纯扭非线性振动模型，模型中考虑了齿侧间隙、时变啮合刚度及其相位差、综合啮合误差以及各行星轮位置相角时变性。根据信号调制原理，分析了行星排啮合力边频带的产生原因。把发动机转速、转矩分成4种典型工况，在时域和频域内对行星排啮合力进行深入分析。研究表明，啮合力以单边冲击为主，啮频倍频与部件转频倍频调制普遍存在，受发动机工作状态影响相对较小，啮频倍频与波动转矩频率倍频调制则受工作状态影响很大，高速重载时作用最显著。该结论为行星齿轮传动设计提供了依据。

摘要:在电动汽车整车声振特性分析的基础上进行了其驱动电机的声振特性台架试验，运用频谱分析和相干分析相结合的方法对试验数据进行分析。试验结果明确了电机振动和噪声对车内振动和噪声的贡献和电机振动噪声的主要特征频率及其引发原因，研究成果为电动汽车整车振动噪声特性优化改善提供了试验支持。

摘要:如何在消除噪声的同时更好保留信号中的有效信息一直是无损检测信号处理研究中的热点。尝试通过构建虚拟观测信号将单通道超声检测信号扩展为信号阵列，利用波原子方法进行降噪处理，并引入非局部均值算法进行平滑以压制波原子硬阈值滤波方式可能产生的伪吉布斯现象。用该算法对仿真信号与某碳酸钙污垢层超声检测信号进行降噪，并与小波阈值降噪进行对比。结果显示该方法对信号信噪比的提高、信号有效特征及微弱信号的保持均有较好效果。

摘要:针对非并网风电系统，搭建了风力机性能测试平台，设计了流场测量系统。利用该平台和测试系统，通过改变磁粉制动器的励磁电流实现对风轮转速的高精度控制。通过测量分析发现了风轮后气流旋转方向与风轮旋转方向相反的规律，得到了输出功率越大，其尾迹内气流的轴向速度越小的结论。该实验结果为定桨距变转速风力机的转速控制策略制定提供了依据，也为非并网风电系统风力机的优化和设计提供了参考。

摘要:在滑动自回归(auto regressive and moving average,简称ARMA)时间序列模型的基础上，利用模态稳定性图来确定系统真实模态，描述了在求解过程中产生的随机共振现象。借助悬臂梁的有限元模型，利用精细时程积分方法计算得到了其加速度脉冲响应函数，建立了用于振动模态识别的ARMA模型。在利用模态稳定性图来确定系统真实模态的过程中发现，加入合适的噪声信号可以有效地改善识别结果，剔除虚假模态，即产生了随机共振现象。对悬臂梁进行时变化处理后，随机共振现象较之前不变系统更加显著，对最终识别结果产生了明显的优化作用。

摘要:为了解斜拉桥索梁耦合振动对拉索阻尼器减振效果的影响，建立了由拉索、主梁和线性粘滞阻尼器组成的理论模型，采用无量纲和复模态分析方法详细研究了索梁耦合振动对拉索附加阻尼器减振效果的影响，并与通用设计曲线法得到的结果进行了对比。结果表明，索梁的同相位耦合振动会大幅降低拉索阻尼器的减振效果且耦合程度越高，拉索阻尼器的效果就越差。通过分析阻尼器活塞的绝对位移发现，阻尼器减振效果的降低主要是由于主梁与拉索同步振动、阻尼器活塞相对速度降低、出力减小造成的。

摘要:对装有n级橡胶阻尼式扭转减振器的发动机曲轴系统，建立其扭振分析的通程化模型。该模型适用于任意气缸数的发动机(V型或直列)曲轴系统。以优化参数的单级、两级并联和两级串联扭转减振器为例，对装有优化参数的减振器的发动机曲轴扭振进行计算比对，分析各减振器对发动机曲轴扭振的影响。计算结果表明，以控制曲轴在单简谐激励下各共振峰最小为优化目标选定的减振器，需要经过在实际发动机激励下进行强迫扭转振动分析验证后，方能实现最优选择。

摘要:在载荷识别过程中由于结构矩阵的病态特性以及测量噪声的影响，常规最小二乘法往往失效。针对这一问题，采用正则化方法进行载荷识别。载荷在时域内可用一系列脉冲来表示，系统的响应是载荷与单位脉冲响应函数的卷积分。通过对载荷反演模型剖析，指出该病态问题的本质，提出了相应的正则化求解方法。基于Morozov相容性原理，采用一种新的选取正则化参数的准则分别进行了单输入单输出和二输入二输出系统的载荷识别。仿真结果说明该识别方法是有效的，可以得到满足工程要求的稳定近似解。

摘要:制约应力波导波技术应用于长输管道损伤检测的两个主要原因是信号处理技术和导波激励技术，针对应力波频散效应和外界噪声干扰使得管道损伤检测定位精度低的问题，采用了基于子波估计的反褶积技术处理管道导波测量数据。数值模拟和试验结果均表明，该方法可以有效地抑制导波频散，提高了管道损伤检测的定位精度。针对单一激励能量有限、检测信号的信噪比低等问题，采用了编码激励技术，设计了两种不同的编码激励信号，并将其应用到管道纵向导波传播模型中。数值模拟结果表明，编码激励技术能够有效地提高管道损伤检测的抗干扰能力和分辨率。

摘要:传统盲源分离方法要求传感器观测信号数目不小于源信号数目，且在源信号平稳、相互独立的前提下，才能得到较为准确的分离信号，但对于发动机缸盖振动非平稳信号，由于激励源较多，这些条件不易满足。为实现缸盖振动信号盲源分离，提出了基于阶比滤波的单通道缸盖振动信号盲源分离方法。利用燃爆激励信号频率随转频变化的先验信息，通过阶比滤波得到阶比分量，将阶比分量和单通道信号组成多维观测信号，通过快速独立成分分析方法得到了缸盖振动非平稳信号的分离信号。仿真和应用研究证明了该方法的有效性。

摘要:由于换刀机构在换刀过程中产生的振动影响其换刀平稳性，为了分析振动产生的原因，确定振动源的确切位置，采用小波去噪和信号相关性分析等方法对测试的数据进行处理。通过时域信号与机械手输出曲线对比分析，最终确定换刀机构的振动主要由抓刀时机械手与刀具碰撞和插刀时刀具与刀套碰撞产生。根据不同条件下振动强度的变化规律，分析得出根据刀具质量合理地选择换刀速度能够减少振动强度。提出了一种用软件编程来实现振动源自动快速识别的方法，得出的结论和提出的方法为换刀机构设计优化及安装调试提供了依据和有效手段。

摘要:提出了风力机叶片裂纹扩展声发射信号的优化小波重分配尺度谱及小波能谱系数相结合的分析法。基于Shannon熵理论计算裂纹扩展声发射信号的重分配尺度谱小波基函数带宽参数，得到最适合裂纹声发射信号的Morlet小波基函数。用优化后的小波基函数计算重分配尺度谱，获得裂纹扩展特征成分在时间尺度平面的高幅值能量分布，利用特征能谱系数表征其重分配尺度谱的特征。实验结果表明，该方法有良好的时频聚集性和抗噪能力，实现了风力机叶片裂纹扩展声发射信号的时频特征提取，得到了能谱系数作为特征向量表示信号特征。该方法可用来实现风力机叶片在复杂环境中的模式识别。

摘要:为了研究磁流变液（magnetorheological fluid,简称MRF）在高剪切率应用场合的流变特性，设计了一种基于流动模式的MRF流变特性测试装置。利用平行板模型得到了MRF的性能参数关于阻尼通道的结构参数、压力梯度的解析解，并分析了流体的流态变化，为高剪切率条件下MRF流变特性的测试提供了理论依据。通过实验得到了阻尼通道中磁感应强度与励磁电流的关系，分析并排除了MRF流变特性测试的影响因素。最后，使用该装置对本研究小组配置的MRF试样进行了测试。结果表明，MRF的剪切屈服强度随活塞速度的增大而减小，设计的流变测试装置的剪切率可达到2.5×105／s，能满足高剪切率条件下MRF流变性能测试的特殊要求。

摘要:为保护藏式古建筑木结构，针对实际中众多结构存在的梁、柱构件损伤问题进行了损伤识别理论的研究。基于实地勘查结果，对梁、柱构件的残损类型和残损机理进行了汇总和分析。以某典型藏式古建筑多层梁柱排架结构为损伤识别对象，在建立其有限元模型的基础上，采用振动响应灵敏度损伤识别方法对该结构梁、柱构件的3种不同损伤状态进行了数值模拟识别。为了模拟古建筑结构构件之间物理参数离散性大的特点，给每个构件的弹性模量添加了随机误差。识别时，为了减小离散的物理参数对结果收敛性和准确性的影响，采用修正的正则化方法求解识别方程。结果表明，该方法可以克服测量噪声的影响，准确识别出藏式古建筑木结构梁、柱构件的损伤，为该类型结构实际的损伤识别提供了理论依据。

摘要:为了定量描述涡旋压缩机的运行状态，应用信息熵理论，建立了一种基于时域的奇异谱熵、频域的功率谱熵、时 频域小波能量谱熵和小波空间特征谱熵的振动信号分析方法，并作为综合评价涡旋压缩机振动状态的定量特征指标。实现了在恒转速条件下涡旋盘固有频率的识别，定量分析了动涡盘轴向振动、径向柔性机构及轻微液击等对压缩机的影响。揭示了变转速条件下涡旋盘3种周期激变的运动形式及信息熵随着压缩机转速变化的规律。研究结果为涡旋压缩机故障诊断提供了基础数据。

摘要:将量子优化原理应用于独立分量分析中，提出了量子独立分量分析算法(quantum independent component analysis,简称QICA)，针对3组特定信号进行了混合与分离的仿真实验，得到了较好的分离效果。将该算法用于齿轮箱振动信号的源分离及其故障诊断中，实验结果表明，该算法用于齿轮箱振动信号分离可以明显增强故障信息，降低齿轮箱故障诊断难度。

摘要:针对拓扑优化方法在减振降噪领域的应用以及板结构在实际应用中所处的环境，采用拓扑优化方法对不同弹性边界刚度的板结构进行拓扑优化分析，计算了不同边界刚度条件下板结构的声辐射情况。根据弹性边界板结构拓扑优化后的结构形式进行加强筋布置，对比于其他的加强筋布置形式进行板结构声学响应计算，得出了不同弹性边界刚度对于板结构拓扑优化结果的影响规律，以及不同板结构的边界刚度对于板结构声辐射情况的影响。板结构的声辐射响应计算结果验证了拓扑优化在减振降噪方面的应用价值。