摘要:针对转子系统的故障特征，提出了基于多变量预测模型（variable predictive mode based class discriminate，简称VPMCD）和模糊熵的故障诊断方法。VPMCD方法是根据所提取的全部或部分特征值之间具有的某种内在关系建立预测模型，并以建立的变量预测模型进行模式识别。首先,对转子振动信号进行经验模态分解(empirical mode decomposition，简称EMD)，得到若干个内禀模态函数（intrinsic mode function，简称IMF）分量；接着，提取包含主要故障信息的前几个IMF分量的模糊熵组成故障特征向量矩阵；然后，采用VPMCD方法建立预测模型；最后，通过建立的VPMCD预测模型区分转子的工作状态和故障类型。实验分析结果表明，基于VPMCD和模糊熵的故障诊断方法可以准确、有效地识别转子系统的工作状态和故障类型。

摘要:基于超声相控阵的主动结构健康监测是飞行器结构健康监测领域一个新的发展方向，也是当前研究的难点之一，超声相控阵结构健康监测在国内还处于起步阶段。在已有应用超声相控阵技术对单损伤定位的基础上，进一步研究飞行器结构中多损伤的监测。通过控制信号的延时，进而控制波束指向，实现对结构的多方位、多损伤扫描。在铝板上进行了实验研究，通过对比不同角度延时前后的损伤散射信号及其合成信号，验证了超声相控阵对多损伤信号的延时叠加能够有效地提高多损伤信号的能量，同时减少非损伤处的能量，从而增强了信号的信噪比，并且对多损伤识别具有较高精度

摘要:排列熵（permutation entropy，简称PE）是最近提出的一种检测时间序列随机性和动力学突变行为的方法，可以考虑将其应用于故障诊断。由于机械系统的复杂性，振动信号的随机性和动力学突变行为表现在不同尺度上，因此需要对振动信号进行多尺度的排列熵分析。基于此，提出了基于局部特征尺度分解（local characteristic scale decomposition, 简称LCD）和排列熵的滚动轴承故障诊断方法。首先，采用LCD方法对振动信号进行自适应分解，得到不同尺度的的本征尺度分量（intrinsic scale component，简称ISC）；其次，计算前几个包含主要故障信息的ISC分量的排列熵；最后，将熵值作为特征向量，输入基于神经网络集成建立的分类器。将该方法应用于滚动轴承实验数据，分析结果表明，此方法可有效实现滚动轴承的故障诊断。

摘要:为了提高转子动平衡的精度和效率，针对高速电主轴 砂轮系统，提出了其在线自动动平衡方案。设计并开发了一款自锁型电磁环式在线自动平衡头。计算了该平衡头的配重量、电磁自锁力矩以及可以承受的最大轴角加速度。搭建了平衡头校正能力考核试验台，完成了模拟组合转子在1 878 r/min的平衡机上预平衡和平衡头在1 300r/min的振动响应测试结果表明：平衡头最大配重量为33.77 g·cm，自锁合力矩为2.354 6 N·m，可承受的最大轴角加速度为5 010 rad/s2，在配重范围内振动响应规律基本正确且对轴的正反转具有较好的重复性。

摘要:为了深入研究水润滑轴承特性，需要了解轴承真实的水膜压力分布，而传统的滑动轴承润滑膜压力测试无法获得轴承全周水膜压力的连续分布，且采用集流环作为信号传输媒介，其成本较高、对输出信号干扰较大。针对以上不足，研究并设计了一种无线测试系统，可测量水润滑轴承全周水膜压力，并实时监测水润滑轴系的运转情况。介绍了测试系统组成，包括无线采集发射与接收装置、传感器与信号调理模块、测试软件及水润滑轴承试验台，最后应用此系统对八沟槽水润滑平面橡胶轴承的水膜压力进行测试，并与仿真结果对比分析。结果表明，该测试系统实用性良好，可用于测试其他材料和结构的水润滑轴承的水膜压力。

摘要:为从低信噪比的滚动轴承故障信号中提取出冲击特征，以便于进行轴承故障诊断，引入S变换的信号处理方法。以短时傅里叶变换（short time Fourier transform，简称STFT）以及连续小波变换（continuous wavelet transform，简称CWT）为理论基础，分别推导得出了连续S变换的定义式，并利用快速傅里叶变换（fast Fourier transform，简称FFT）实现S变换离散化计算。S变换克服了STFT时频分辨率固定的缺点，弥补了CWT缺乏相位信息的不足。仿真信号研究表明，S变换在信号整个频带上具有良好的时频分辨率和时频聚集性，能够提取低信噪比信号中的冲击特征，且性能优于STFT和CWT。最后对一组实际的滚动球轴承故障振动信号进行S变换处理，结果表明，S变换能够方便有效地从中提取出周期性的冲击特征，从而指导滚动轴承相关故障的诊断。

摘要:为了更准确地描述航空发动机叶盘结构的变形以及控制的合理性，提出了一种高效高精度的概率分析方法，即有限元-极值响应面法（finite element extremum response surface method, 简称FE-ERSM）。该方法与响应面法（response surface method，简称RSM)和蒙特卡罗法（Monte Carlo method，简称MCM)相比，在不降低精度的情况下，效率显著提高，具有非常重要的工程应用价值。在分析中考虑了典型载荷，选取输入变量且考虑了参数的不确定性等因素。通过概率分析，不仅获得了其径向变形可靠度和径向变形以及应力场模拟样本、极值响应面、相对概率分布,而且对其径向变形和应力场进行灵敏度分析，得到了影响叶盘结构径向变形以及应力场分布的主要影响因素。最后，将FE-ERSM与RSM和MCM比较分析，验证了该方法在航空发动机叶盘结构分析中的合理性。

摘要:提出了一种随机模型修正方法以确定结构不确定性参数的概率统计特性，使得模型修正的应用更符合工程实际。将随机模型修正过程分解为一组确定性修正过程，利用蒙特卡罗仿真得到的响应样本并结合响应面模型的快速运算特性，构造优化反演过程来求得各个样本所对应的一组参数值，进而基于大量样本统计得到参数的均值和方差。所提出方法经过一组试验钢板的验证，准确求得了钢板厚度和材料参数的均值和方差，说明了方法的可行性和可靠性。

摘要:以某发动机气缸-活塞组为例，模拟了发动机气缸-活塞组中活塞的二阶拍击运动，根据二阶运动参数的模拟结果预测了气缸-活塞组件表面的磨损状态及磨损间隙。在此基础上，分析了气缸-活塞组间的间隙变化对活塞二阶运动的影响,获得了不同气缸套活塞磨损间隙的变化情况下，活塞在气缸套里做二阶运动时各种动态参数的变化规律。分析结果表明，所提出的方法能够有效预测因内燃机缸套活塞磨损间隙变化所引起活塞拍击特性的变化规律。

摘要:为了仿真某型涡轴发动机的气路故障特征，采用部件法建立了该发动机的稳态非线性数学模型。首先，研究了发生不同气路故障时各部件特性曲线的变化规律，并引入性能退化因子改变部件特性曲线，仿真部件故障；然后，建立了组合故障以及不同故障严重程度的仿真方法，仿真发动机实际运行时，不同故障类型、不同故障组合以及故障严重程度引起的发动机各截面总压、总温以及输出功率的改变；最后，经分析得到发动机气路故障特征，验证了该气路故障仿真方法的可行性，为数据驱动的发动机故障诊断和状态监测提供了一种获取气路故障数据的手段。

摘要:基于模糊自适应方法研究了高超声速机翼颤振的主动控制问题。首先，针对具有结构立方非线性和气动非线性的高超声速飞行器的二元机翼模型，分析系统的稳定性，得到系统的Hopf分叉点;然后,基于T-S模糊理论逼近系统非线性动态，设计了参数自适应律和模糊控制律，并应用Lyapunov理论证明系统所有信号一致最终有界；最后，通过仿真验证了所提出的主动控制算法的有效性。

摘要:针对传统线性二次型最优控制(linear quadratic optimal control,简称LQR)等主动控制方法存在鲁棒性较差的不足，提出一种新的基于线性矩阵不等式的鲁棒H∞控制方法。通过将工程中常用的二次型最优性能指标结合于鲁棒H∞控制系统的分析中，应用线性矩阵不等式减小求解的复杂度，使得控制器的设计较为简单，便于工程应用。考虑到实际中地震动的不确定性和结构的非对称性，以多层偏心结构作为研究对象，在结构顶层沿两个主轴方向正交设置两个主动质量阻尼器(active mass damper,简称AMD)控制装置来控制结构在水平双向地震动作用下的扭转耦联振动，其中AMD系统的主动控制力由鲁棒H∞控制算法获得仿真结果表明，该方法具有较好的控制效果和鲁棒性。

摘要:为了能够深入研究摩擦自激振动系统的振动-摩擦耦合动力学特性，建立基于Stribeck摩擦模型的质体 弹簧-带摩擦自激振动系统非线性动力学模型，利用数值仿真，研究自激振动系统在不同系统阻尼系数条件下，不同外部激励振幅和激励频率分别对自激振动系统分岔与混沌特性的影响。结果表明，当激励频率不变，无量纲激励振幅在0～1.5区间，系统持续准周期运动的时间随阻尼系数的增加而逐渐增长。振幅在10～11区间阻尼系数相对较小时，系统除倍周期分岔外还存在Hopf分岔；在阻尼系数相对较大时，系统为倍周期分岔。激励振幅不变，激励频率接近于派生系统固有频率时，为单周期同步振动；激励频率向大于派生系统固有频率方向变化时，为准周期运动；激励频率向小于派生系统固有频率方向变化时，为混沌运动。

摘要:针对立铣加工系统动力学建模问题，笔者提出了一种立铣刀与刀柄结合部的模型。建立了坐标系，定义了子结构及结合部的导纳函数。采用包含了线性刚度和扭转刚度及相应阻尼项的刚度矩阵表征结合部。采用导纳综合法分析了其耦合导纳函数。研究了基于遗传算法辨识模型刚度和阻尼参数的方法，算例及试验研究结果表明遗传算法辨识模型参数准确，与试验测试一致性较好。

摘要:针对目前无创动脉弹性检测存在检测费时，操作不便的问题，研究一种基于光电容积脉搏波描记法（photoplethysmography，简称PPG）和弹性常数评估糖尿病患者动脉弹性的检测方法。依据动脉径向振动的压力波方程和弹簧常数模型推导出评估动脉弹性的弹性常数，研究弹性常数与臂踝脉搏波传播速度（brachial ankle pulse wave velocity，简称baPWV）的相关性。统计分析结果表明，基于PPG和桡动脉搏波的弹性常数具有明显的相关关系(p<0.001,r=0.85)。baPWV和基于PPG的弹性常数具有明显的负相关关系(p<0.001,r=－0.701)；多元回归分析同样表示两者明显相关。此外,用t检验研究实验组和对照组之间弹性常数的差异；P<0.05表明两组之间的差异有统计学意义。基于PPG的弹性常数法可以有效区分实验组和对照组的动脉弹性特征，是一种快速、有效的动脉弹性检测方法

摘要:为了深入分析主轴-刀柄系统的非线性动力学特性，以高速切削机床的主轴-刀柄系统为研究对象，综合考虑主轴-刀柄结合面及角接触球轴承非线性接触力，基于铁木辛柯梁理论建立了包含转动惯量、剪切变形及偏心质量影响的主轴-刀柄系统有限元动力学模型。对该模型进行数值计算的结果表明，由于主轴-刀柄结合面及支承轴承处非线性接触力的存在，主轴-刀柄振动系统具有非常复杂的周期运动、倍周期运动和混沌运动，倍周期分岔是主轴-刀柄系统通向混沌的主要道路。系统在某些偏心量下经历几次倍周期分岔最终会产生混沌运动，应在实际设计过程中尽量避开该参数区域。

摘要:受量子理论启发，提出自适应Laplace统计模型下的量子降噪算法，并将其成功应用于机械故障诊断。建立起带自适应参数的Laplace概率密度函数模型，提高统计模型的适用性；结合贝叶斯估计理论，推导出小波系数收缩函数；利用父-子代小波系数的相关性，提出量子叠加态信号与噪声出现概率，并推导出基于量子叠加态参数估计的方差公式，实现小波系数的非线性收缩。通过仿真试验和轴承故障诊断实例分别对此算法进行分析和验证，结果表明，该算法均具有良好的降噪效果，可以有效地对机械振动信号进行降噪。

摘要:风力机气动力不对称故障对风力发电机组的安全稳定运行有很大的影响，传统的基于振动的故障诊断方法需要在风力机上安装大量的传感器，成本较高，可靠性也较差。近年来，已有学者采用基于电信号的故障诊断方法对该故障进行了实验研究，但未对该诊断方法进行理论上解释。笔者研究了气动力不对称故障下的风力机的塔架振动和气动力的耦合规律，阐述了造成电功率波动的机理，指出电功率的波动来源于塔架的振动，建立了整个风力机组故障状态下的模型，仿真得到了故障条件下的塔架振动信号与电功率信号，对仿真得到的振动信号与电信号进行信号处理。结果显示其中均出现了叶轮旋转的一倍频分量，与德国ISET等实验研究的结果相符，对开发新的故障诊断算法具有重要意义。

摘要:目前振动信号的分析主要是针对特定测点在某一瞬间采集的一段振动波形，提取其中的特征量来进行诊断故障，这种基于状态信息的诊断方法对故障类型的辨别能力有限。基于多个振动波形状态的过程信息，提出和定义了两种基于过程信息融合的信息火用指标，用于反映同一个过程中不同状态间的过程变化规律以及不同过程中对应状态间的过程变化规律。在此基础上，提出了一种基于频域时空特征谱的旋转机械信息火用故障诊断方法，并通过该方法对试验台获取的振动故障信号进行分析。计算结果表明，该方法是一种有效的故障诊断方法。

摘要:机械波沿波导结构传播过程中，遇到裂缝、支撑等结构不连续会产生反射和透射现象。基于波幅分解法的反射系数预计结果是不连续位置的函数，只有已知不连续位置的情况下可以准确预计反射系数。提出的广义反射系数模型可以在未知不连续位置的条件下测得反射系数。通过拟合采用两种方法获得的反射系数，可以识别出不连续位置。为了验证该不连续位置识别方法的有效性，以梁为例分别对附加质量和裂缝两种不连续进行位置识别。试验结果表明，位置识别误差分别为0%和0.06%。

摘要:针对传统轧机主传动系统模型忽略位移延时的缺点，在考虑轧辊与轧件间的非线性摩擦力、阻尼、刚度和系统延时的基础上，建立了轧机主传动非线性延时系统的数学模型。分析了系统的局部稳定性和Hopf分岔的存在性，从理论上得到了系统产生Hopf分岔的延时临界值，通过采用1150型初轧机的实验数据进行对比仿真,证明了实验系统所建模型的正确。从得到的轧机主传动位移延时反馈系统的时间历程图、相图以及分岔图，验证了时延就是一个分岔参数，当时延的取值超过临界值时，轧机主传动位移延时反馈系统产生了Hopf分岔，从而得出了从生产工艺的角度加大轧制速度可以避免延时产生的不良影响，为进一步研究、控制轧机主传动系统提供了新思路。

摘要:针对发动机缸间差异和循环差异缺少定量计算的研究现状，利用Matlab软件对发动机怠速时的飞轮原始数据进行处理，定量计算内燃机飞轮的最大角速度缸间差异参数、循环差异参数和抖振参数（lowest normalized value,简称LNV），分析其与相应气缸压力参数之间的相关性及随内燃机转速和载荷的变化规律。分析结果表明,内燃机最大角速度缸间差异、循环差异和LNV值分别与相应的气缸压力参数高度线性正相关；随着怠速升高，缸间差异减小，循环差异基本保持不变；起初随着怠速升高，内燃机的抖振变小，当怠速升高到一定程度，抖振基本保持不变。随着内燃机载荷的增加，缸间差异、循环差异和抖振都减小，但循环差异比缸间差异受载荷影响更大。

摘要:针对大型汽轮发电机端部结构，提出了采用镜像原理、比奥萨格尔定律和叠加原理计算定子绕组端部电磁力密度解析式的方法。以国产600 MW汽轮发电机定子绕组端部为分析对象，分别对一个极距内定子端部绕组在出槽口直线段、渐开线段和鼻端等不同位置处的轴向、径向、切向和合成的电磁力密度进行计算与分析。结果表明,各相绕组内线棒所受的轴向、径向、切向电磁力密度和合成的最大值出现的位置是有规律的，一般位于相带交界处, 相带始端或相带末端，并给出了在出槽口部分、渐开线部分和鼻端部分所受力最大值及其位置。计算了鼻端所受的扭矩，并找出了最大扭矩出现的位置，为定子绕组端部的绑扎固定和在线监测提供了参考。

摘要:为了测试某工程车辆油气悬架系统螺旋弹簧和油气弹簧的综合刚度及分析车身幅频特性的主要影响因素，设计了减震器试验台，根据质量集中原则和牛顿定律，建立了基于实验的1/4油气弹簧悬架非线性振动模型。运用泰勒展开和谐波平衡法相结合的方法将系统方程转化为非线性代数方程组，求得了系统近似稳态解，其结果与龙格库塔法求解较为接近，在此基础上分析了影响车身幅频特性的主要因素。结果表明，氮气初始气压、路面激励幅值、质量比和轮胎刚度的变化对车身共振频率的影响较小，但对车身振幅有较为明显的影响。具体表现为氮气初始气压、路面激励幅值和质量比的增大使车身振幅加大，轮胎刚度的增大不仅使车身振幅增大，还增加了车身达到稳态振动的时间。

摘要:框架结构中的钢筋混凝土柱由于受到填充墙的影响，在地震中会出现短柱效应从而产生严重的破坏。如何较真实地模拟填充墙影响下的框架柱的地震损伤是该类结构抗倒塌研究的重要内容之一。首先，建立了一种考虑填充墙开洞影响的框架柱分段等效非线性弹簧简化模型，并给出了简化模型中弹簧的恢复力取值；其次，基于该模型，以某实际框架结构为工程背景，对底层框架柱进行了地震损伤非线性数值模拟，并将模拟结果与实际震害进行了比较，验证了简化模型的有效性；最后，对底层框架柱的地震破坏演变机理进行了分析，探讨了开洞填充墙对混凝土框架柱地震损伤的影响规律。研究表明，文中的简化模型可以有效地模拟开洞填充墙对混凝土框架柱地震损伤的影响。填充墙开窗后容易造成框架柱的短柱效应，框架柱沿窗高部分在地震中极易发生脆性剪切破坏，其沿窗高区域的抗震设计应该重点考虑。

摘要:针对某一大型水电站泄洪闸闸墩在其泄洪过程中出现的强烈振动情况，系统地开展了闸墩原型振动测试、振动响应数值模拟预测与运行安全评价研究。首先，对常遇洪水工况下的泄洪闸闸墩进行了原型振动测试，提取了闸墩结构在不同运行工况下的泄洪振动时域和频域特征；其次，基于重力相似准则，研制了闸墩整体水力学荷载测试模型，对非常洪水工况和常遇洪水工况下闸墩的整体水动力荷载进行了测试，分析了不同洪水工况下的整体水动力荷载特性；然后，以模型试验所获取的整体水动力荷载时程线作为输入，进行了闸墩振动响应数值模拟计算，与原型观测工况结果进行了对比验证，并对非常洪水工况下闸墩的最大振动响应进行了预测；最后，对闸墩的泄洪振动进行了安全评价。结果表明，泄洪闸闸墩过大的振幅使其产生疲劳破坏的可能性很大，且不利于运行人员的正常操作，建议对闸墩进行抗振加固。

摘要:随着我国航空技术的迅速发展，防冰/除冰技术的研究越来越受到重视，系统中结冰探测器直接影响防冰/除冰的效果。文中对一种基于磁感原理的结冰探测器进行了分析，通过建模推导出相关参数的计算方法，并进行了仿真试验。笔者解决了结冰探测器基本设计参数计算的问题，为结冰探测器的设计提供了一种有效方法。

摘要:对矩形建筑结构表面的风压进行了现场实测，获得了有效的非高斯风压数据。样本的概率密度分布、特征统计、相关性分析表明：建筑结构迎风面和非迎风面的脉动风压均表现出不同程度的非高斯特征，非迎风面的非高斯特征强度相对较强表现为负偏，而迎风面的非高斯特征强度较弱存在着负偏和正偏；迎风面非高斯脉动风压的统计平均相关性好于非迎风面，水平测点非高斯脉动风压之间存在着相位角。根据实测非高斯脉动风压，最后采用最小化预测误差自回归（AR）对样本进行了统计平均功率谱估计，并拟合出有效的非高斯脉动风压功率谱函数，建立了拟合参数与峰值频率之间的关系，峰值频率的取值取决于非高斯特征的强弱。

摘要:为提高动摩擦非共振型压电电机的输出力，研究了该型电机定子的振动特性及其对电机输出力的影响。通过分析电机的总体结构和工作机理，建立了电机定子的纵向振动模型和伪刚体模型，给出了定子驱动端的振动微分方程，并获得了纵向位移函数和横向位移函数。从功能原理出发，推导了电机的周期平均输出力公式。利用数值分析法对电机的纵向振幅特性和推力特性进行了仿真。设计、制作了电机样机，对不同激励条件下定子驱动端的纵向振动位移和电机输出力进行了测试。仿真和试验结果验证了定子振动特性理论：电机输出力随纵向振幅的增加而增加，且近似成线性关系。测试结果表明：在激励电压峰峰值为100 V、频率为1.6 kHz时，驱动端振幅最大可达0.92μm，样机输出力最大可达3.5 N。

摘要:基于拉索振动力学模型，建立了频率与索力的数学关系。提出运用实测振动频率推算索力及频率点所对应振动阶数的计算公式，给出采用相邻频率值推算出的频率阶数偏离整数程度来评价索力测量结果可靠性、合理性的方法。针对拉索振动特点及索力检测应用环境开发出一款新型索力检测仪，其实用性、合理性已在实际工程应用中获得验证。