摘要:转子起停车过程中由传统的等时间间隔采样所获得的机械动态信号已不再保持原有的周期特性，采用经典的基于傅里叶变换的谱分析方法进行信号处理不再有效。针对转子起停车状态评估中幅值、频率的非平稳特性所带来的问题，引入分数阶傅里叶变换研究了基于起停车信息的故障定性分析和定量识别方法，提出了基于分数阶全息原理的转子起停车故障特征提取方法，并在此基础上实现了基于分数阶主分量原理的转子故障特征模式定量分类。实验验证表明，该方法解决了转子起停车过程中瞬变信息的获取问题，能有效提取出起停车过程振动信号中的典型故障特征，可以实现对转子不同故障类型及不同故障程度的准确分类。

摘要:轮毂电机性能好坏直接影响电动车性能，因此有必要对轮毂电机动态特性进行测试。笔者通过分析永磁直流测功机系统的工作原理，设计了框架式测功机结构，采用双万向联轴器联接发电机输出轴、转矩转速传感器和被测电机的输入轴，并通过一对外啮合齿轮副建立了发电机与被测电机的机械传输链。设计了基于脉宽调制信号的直流测功机系统加载电路，采用等效的模拟负载代替真实负载，构建了轮毂式永磁直流测功机系统。实验结果表明，该轮毂式直流测功机系统结构简单、控制容易、使用方便，满足了中小功率轮毂电机的动态特性测试的需要。

摘要:针对单通道振动信号的多特征分离问题，提出了一种基于正交非负矩阵分解的故障特征提取方法。首先，采用短时傅里叶变换，利用时频分布来描述信号中的局部故障特征，通过核心一致性指标评估子空间维数；然后，在幅值谱矩阵分解的基础上，通过正交性约束实现低维嵌入分量信息的分离，获取局部特征的准确描述；最后，采用相位恢复理论重构出特征波形，对仿真信号和滚动轴承故障数据进行了测试。结果表明，所提出的方法能利用单通道信号有效地分离出微弱的局部故障特征，为机械状态的早期故障诊断识别提供了一种有效手段。

摘要:流量脉动会引起压力脉动，从而影响液压系统的工作性能，引起结构振动和辐射噪声，会造成液压元件和系统的疲劳破坏，因此仿真分析流量脉动和压力脉动函数对于有效抑制液压柱塞泵的振动和正确设计液压柱塞泵具有重要价值。笔者针对液压泵系统进行定量的振动与噪声分析时所必须具备的激励函数，首先,详细分析了液压泵系统的运行特性，采用傅里叶(Fourier)级数模拟液压泵系统激励函数;然后，建立了压力脉动函数模型；最后，模拟了压力脉动的函数曲线，解决了液压泵系统振动与噪声分析所必需的激励问题。该文为进一步研究液压柱塞泵的定量振动与噪声的响应提供了脉动激励描述，具有理论意义和实际应用价值。

摘要:针对高速道岔裂纹伤损特征提取及状态监测问题，提出一种基于集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition，简称EEMD)奇异熵和最小二乘支持向量机(least square support vector machine，简称LSSVM)的高速道岔裂纹伤损检测方法。首先，通过EEMD方法将非平稳的道岔振动信号自适应地分解为有限个基本模态分量(intrinsic mode function，简称IMF)，每个IMF包含了原信号不同的特征尺度；然后,利用相关性分析筛选出与原始信号相关性最大的若干个IMF，计算所筛选IMF分量的奇异熵构成特征向量；最后,将多测点数据融合后的奇异熵特征向量输入LSSVM进行训练与测试，从而判断道岔的工作状态和伤损类型。模拟道岔裂纹伤损实验平台的振动信号分析及实验结果表明，在信噪比高于20 dB时，该方法受噪声影响小，算法稳定性好，能有效地用于道岔裂纹伤损检测。

摘要:在结构健康监测技术中，非线性弹性波谱方法具有对结构微小变化敏感的特性，能够有效地对裂纹等非线性损伤进行识别。笔者针对采用两个持续激励的普通非线性弹性波谱方法不能定位损伤的问题，提出了一种能够识别并且定位铝板中疲劳裂纹的非线性超声调制方法。该方法通过识别脉冲与高频超声波之间的调制现象来进行损伤检测。实验中，压电阵列粘贴于疲劳裂纹铝板表面，汉宁窗调制的正弦脉冲激励和正弦持续激励同时施加在压电阵列上。通过采集不同的作动传感路径的响应，利用短时傅里叶变换对响应进行频域分析，构造损伤指数量化损伤程度，对疲劳裂纹进行识别和定位。实验结果表明，所提出的方法可以成功地检测并定位疲劳裂纹损伤。

摘要:针对航空发动机支承系统中普遍存在的松动故障，为研究松动故障导致的非同步响应特征产生的机理，建立了发动机的转子-支承-机匣整机模型，引入支承松动故障模型，利用数值积分方法求解耦合系统的响应，分析了非同步响应特征。结果表明，对于航空发动机中的支承松动故障，其引发的分频以及倍频原因在于，当刚度变化的周期等于转速周期时，将产生转频的倍频现象，在特定转速下，将激发系统的临界转速对应的频率；当刚度变化的周期等于n倍的转速周期时，则将产生1/n转频的分频及其倍频，在特定转速下，将激发系统的临界转速对应的频率。

摘要:以南京地铁车站结构作为研究对象，采用镀锌钢丝模拟钢筋、微粒混凝土模拟原型混凝土，设计并制作地铁车站三层三跨模型结构。采用上覆黏土的饱和砂土作为模型场地以模拟地震液化场地。开展了地基液化作用下地铁地下车站结构临界破坏特性的大型振动台模型试验，测试并分析了模型地基的加速度、振动孔压和模型结构的加速度、应变、水平位移和侧向压力反应等。结果表明：主震0.8 g的什邡波作用时，液化持续时间较长，上部土层的孔压消散较慢；运用达朗贝尔原理定义模型场地的液化势，并与孔压比的分布规律进行对比，证明了地下结构具有抑制附近土体液化，并对一定距离处土体具有促进液化的作用；中柱是地铁地下车站结构最薄弱的构件，且底层中柱的损伤度已达到临界破坏状态。

摘要:通过实验确定了弯曲振动的存在，且对扭振测量有较大影响；从磁电传感器电压特性出发，以弯曲振动影响下的传感器输出电压和瞬时转速表达式为基础，阐明了作用机理；研究了弯曲振动引起伪扭振信号的规律及频谱特征。研究表明，弯曲振动引起的伪扭振信号随着弯曲振动幅值的增加而增加，且各时刻(各齿)误差增大的程度不同；伪扭振信号的主要成分是弯曲振动阶数的前一阶和后一阶，且后一阶较大，与实验结果吻合。设计了整体式实验装置用以消除弯曲振动的影响，效果良好，为改善扭振测量精度提供了理论依据。

摘要:基于Bernoulli-Euler理论，将开口裂缝梁视为变截面梁，利用模态摄动方法建立了一种求解带任意数量开口裂缝简支梁和连续梁动力特性的半解析分析方法。在等截面无损梁的模态子空间内将裂缝梁的变系数微分方程的求解转化为非线性代数方程组的求解；利用无损梁的自振频率和振型函数摄动求解裂缝梁的模态参数；通过矩形开口裂缝简支梁和两跨连续梁的动力试验验证了笔者方法的准确性；最后，利用开口裂缝梁动力特性的半解析解研究了简支梁和两跨连续梁的自振频率对裂缝尺寸和位置的敏感性。

摘要:为研究机车轮对踏面损伤的诱发因素，基于车辆系统动力学和和赫兹非线性接触理论，在恶劣线路上对该机车动力学响应特性进行现场测试。运用频域分析方法获得了轮对和车体等主要部件在加装一系悬挂纵向减振器前后振动加速度功率谱密度变化幅频特性，并对测试数据的频响特征进行研究。试验结果表明，一系悬挂纵向减振器对轮对和车体的纵向振动有密切关系，加装一系纵向减振器对轮对纵向振动有一定的缓解作用；机车轮对的扭振是造成车轮多边形化的一个主要因素，尽管车轮多边形化非常严重，但并不剥离；在运行过程中轮对产生15~20 Hz的纵向振动时，踏面剥离将成为主要的损伤形式。

摘要:振动能量俘获装置能够回收路面不平引起的汽车悬架振动能量，为主动悬架提供动力，可有效降低主动悬架的能耗和使用成本。基于滚压原理，提出一种用于电动汽车自供能智能悬架的滚动压迫振动能量俘获装置概念设计。该装置通过滚珠滚压凸起金属片的方式将上下的随机振动转换为幅值相对稳定的单向压力，使其中的压电材料受压变形，从而输出电压。笔者建立了滚动压迫俘获振动能量的理论模型，并对其在随机路况下的振动俘能效果进行了仿真分析。结果显示，该俘能装置占用空间小，在悬架的各种运动状态下，都能俘获振动能量，具有较高的俘能效率,能满足悬架实际应用。

摘要:为验证封闭功率流式修形人字齿轮振动测试试验台的可行性，首先，搭建封闭功率流式人字齿轮系统振动测量试验台，依据试验台建立了包含陪试齿轮、试验齿轮以及加载扭力轴的24自由度啮合型弯 扭 轴耦合振动模型；然后，选用设计的某人字齿轮齿面三维修形的试验齿轮作为计算实例，分析了不同扭力轴刚度下，陪试齿轮对试验齿轮啮合线向相对振动加速度的影响。结果表明，在给定工况下，陪试标准齿面人字齿轮对修形人字齿轮的齿面相对振动影响为1.35%，远低于修形齿面18.2%的减振率，因此用该试验台进行人字齿轮传动系统齿面三维修形减振测试切实可行。陪试齿轮对试验齿轮振动的影响程度随着扭力轴刚度增加而增加，故试验中在满足系统强度、传动平稳及布置要求的前提下，应将扭力轴扭转刚度设计的尽量低，应最大幅度地降低扭力轴扭转刚度设计值，以减小陪试齿轮对试验齿轮振动测量的影响。

摘要:针对数控重型切削加工过程的切削稳定性具有不确定性的特点，提出了在切削稳定性和机床工作能力的约束下，获得最大材料去除率的工艺参数优化方法。根据重型切削加工的工艺特点建立三维动力学模型，以机床的固有频率、阻尼比、刚度和切削力系数作为不确定因素，结合排零定理和边理论对其进行不确定性分析，获得稳健的切削稳定性叶瓣图，结合切削深度、刀具直径和刀具齿数的关系，为加工过程选择能获得最大切削深度的刀具。在此基础上，建立工艺参数优化模型，选择最佳的轴向切削深度、径向切削深度和主轴转速的组合，最后以一台加工中心上某型号发动机缸体表面的粗加工过程为例进行了验证。

摘要:针对管道铺设定向穿越扩孔施工钻遇软硬夹层时扩孔钻头过量磨损、掉齿和掉牙轮乃至发生灾难性埋井事故等工程问题，通过有限元方法建立全尺寸扩孔器动态破岩的非线性动力学三维仿真模型，研究了扩孔器在软硬夹层钻进时的振动特性，给出了扶正器的结构参数、回拖力和转速组合的临界参数。结果表明，扩孔器在软硬夹层钻进时其横向振动加速度峰值、加速度有效值分别为纵向振动的5.3倍、5.2倍，说明扩孔器横向振动过于剧烈是导致其过早失效的根本原因；安装扶正器对扩孔器在软硬夹层钻进时有非常明显的减振效果，其横向振动强度比无扶正器时减小了77.6%，钻速提高了57.5%。

摘要:探讨了高冲击三维加速度传感器相对横向灵敏度的校准技术。新制定的国标已规范化了传感器的相对横向灵敏度这一参数，它是加速度传感器的一个重要指标，但其定义仅对一维加速度传感器而言。为了扩展到高冲击三维加速度传感器相对横向灵敏度的校准上，笔者采用在空气炮上实现高冲击三维加速度传感器的校准方法采集数据，以三维加速度传感器的拟合直线代替校准曲线、用侧向芯片和主向芯片输出之比计算相对横向灵敏度，更便于使用者评价传感器的性能。完善了高冲击三维加速度传感器相对横向灵敏度测试和校准的技术。相比其他技术，采用的校准装置和校准方法既符合传感器峰值高、脉宽大的特点，又能完整地呈现三轴向间的输出关系。

摘要:为了研究油气温度的变化对油气弹簧特性的影响，设计了油气弹簧综合性能试验系统和温度间接测试系统，建立了油气弹簧振动模型。首先，采用等价线性化和泰勒展开相结合的方法求得了振动模型的近似解析解，通过与试验数据对比表明，包含温度系数的数学模型更接近于实际情况；然后，在此基础上分析了油气温度的变化对油气弹簧阻尼和刚度的影响。结果表明，油液温度的升高使油气弹簧阻尼力减小，降低了油气弹簧的减振效果；而氮气温度的增加使油气弹簧的刚度增大，增大了油气弹簧的承载能力。

摘要:为了对柔性微位移放大机构进行优化设计，有必要对柔性铰链及柔性放大机构进行参数化分析与研究。提出了一个通用的结构参数ε，探讨了ε对不同柔性铰链柔度系数的影响规律，并横向比较了常用柔性铰链的柔度特性。另一方面，基于柔度特性的影响分析，提出了新的参数柔度比λ，重点分析了不同柔度比λ的柔性铰链主要输出位移形式的灵敏度。以实际的桥式柔性微位移放大机构为例，利用参数ε和λ实现了该柔性放大机构的参数化设计，并用有限元软件进行了仿真计算。实验测量结果表明，对基于柔性铰链的柔性微位移放大机构进行参数化设计，最终输出位移行程与有限元仿真设计的结果误差率为3.80%。基于柔性铰链的结构参数ε和柔度比λ对柔性放大机构进行参数化设计是可行且正确的，有利于这一类柔性放大机构的优化设计。

摘要:结合D-V-A联合谱的宽频带特点及传统人造地震动方法在拟合各项峰值方面的局限性，提出了一种可同时拟合D-V-A联合谱及各项峰值的人造地震动新方法。根据小波变换的原理，在时-频域将天然地震波加速度时程进行分解，确定对峰值加速度（peak values of acceleration, 简称PGA)和峰值位移(peak values of displacement, 简称PGD)贡献最大的小波分量，对其初步调整后拟合D-V-A联合谱及PGA，PGD值；在此基础上，通过在时域叠加小波函数对加速度时程进行小幅度修正，提高D-V-A联合谱的拟合精度，同时对峰值速度（peak values of velocity,简称PGV）贡献最大的小波分量进行振幅调整，拟合PGV值；循环执行多次后，生成的人造地震动可同时拟合D-V-A联合谱及PGA，PGV和PGD值。算例结果表明，该方法得到的地震动加速度、速度和位移时程不仅对目标反应谱及各项峰值均具有较高的拟合精度，且对天然地震波的改动较小，可用于生成高质量的人工地震波。

摘要:研究压电集成电路加速度计的主要噪声源，利用En-In噪声模型将内部噪声源等效输入端，实现了输入噪声和输入信号的直接对比，能容易得到噪声对信号的影响。将Y-Δ变换原理引入T型网络噪声分析，降低噪声分析难度。通过对电路噪声的分析，在宽频范围内推导出可用于计算IEPE加速度计电路本底噪声的公式。将理论计算值与PSpice软件噪声分析所得值进行了对比，证明二者具有良好的相关性，同时得出了各噪声源在输入端对总噪声的贡献，提出了在不同频段内降低总噪声的方法，为IEPE加速度计电路的低噪声设计、参数选择和性能优化提供了理论依据。实验样机的实际值与理论值的对比结果表明，此法对于IEPE加速度计电路低噪声设计具有应用价值。

摘要:针对中点弦测模型无法复原轨道不平顺量值的问题，在分析钢轨波磨及对应的弦测数据后发现两者均具有周期性，在此基础上提出了一种多弦测量并计算钢轨波磨量值的方法。通过采用不同弦长对同一轨道的测量，避免单一中点弦测法中特殊波长幅值增益为零的问题；利用小波变换多分辨率的特点获取了波磨的频率及出现位置，将其应用于轨道波磨量值测算。结果表明，该方法能够从轨道中点弦测数据中发现钢轨波磨，并通过计算复原其原始量值，适合工程中对钢轨波磨的快速检测估计。

摘要:齿轮啮合传动的不平稳是产生振动噪声的主要原因，需要对齿轮啮合传递的动态过程及其规律进行研究。首先，以自动变速器中一对常啮合斜齿轮为研究对象，分别采用有限元法和切片理论计算斜齿轮的传递误差，用以衡量斜齿轮啮合传动的平稳性。然后，根据齿轮修形的经验公式，确定斜齿轮修形参数的范围。基于切片理论，采用列举法，以降低传递误差波动、改善齿面载荷分布为优化目标，确定最优修形方案。最后，通过分析自动变速器的振动噪声台架实验测试结果，有效地验证了笔者采用的方法及模型的可行性。

摘要:为了获得稳定测量温度变化的光纤光栅温度传感器，笔者研究带预紧力的光纤光栅温度传感器的封装技术及其传感特性。通过温度传感理论分析，在避免光纤光栅对温度和应变的交叉敏感情况下，对光纤光栅温度传感器进行有限元Ansys应力分布进行模拟，可知本封装具有一定的减敏作用，温度测量量程增大，满足更多实际工程中的使用。环氧树脂DP420将带有预紧力光纤光栅封装在铍青铜材料的圆柱体内，在恒温鼓风干燥箱对光纤光栅温度传感器进行传感特性研究，40～120 ℃的范围内，每次升温5 ℃。所得结果，此光纤光栅温度传感器的温度灵敏度系数为23.81 pm/℃，是裸光纤光栅传感器的2倍，且线性度达0.999以上。 该文对光纤光栅工程化具有较大的应用价值。

摘要:岸桥结构进行缩尺模型设计时，各构件（梁）的几何尺寸可由原形的尺寸按相似比推导出来， 梁截面厚度却不能和长度按同一比尺缩小，导致梁截面尺寸不能完全相似。笔者采用截面惯性半径相似的方法控制抗弯刚度设计梁截面尺寸。以该方法为参考制作了一台岸桥缩尺模型并进行地震试验，缩尺模型试验测量值与数值计算结果接近，结构各考察点加速度、应变出现极值的大小以及所对应的时间都比较接近。该缩尺模型能替代完全相似模型，所得试验值能近似反映实际结构在地震中的动态响应，验证了截面惯性半径相似模型设计方法的可行性，为工程中大型钢结构缩尺模型的设计及后续的地震试验研究提供了参考。

摘要:结合模态区间分析及响应面的相关理论，提出一种新的不确定性参数识别方法，即模态区间逆响应面法。首先，以有界区间数来量化结构参数的不确定性，通过合理的实验设计确定样本数据；然后，以响应为输入，设计参数为输出，采用逐步回归分析构造设计参数与结构响应的模态区间逆响应面模型，进而直接在模态区间逆响应面模型上进行模态区间运算,即可识别材料参数的变异性区间；最后，采用一组钢板模态实验来验证所提方法的可行性及可靠性。结果表明：所提方法可准确识别钢板材料参数的取值区间，有效地解决多重变量区间运算存在的区间过估计问题，识别过程避免区间迭代优化，具有较高的计算效率。

摘要:采用谱几何法（spectro-geometric method, 简称SGM）分析了弹性边界条件下圆板横向自由振动特性。首先,将圆板的振动位移容许函数描述为一种谱形式的改进三角级数，并采用沿边界均匀分布的约束弹簧来模拟弹性边界条件；然后，将未知级数展开系数看作广义变量，应用瑞利 里兹法从能量的角度推导弹性边界条件下圆板结构横向自由振动系统特征矩阵方程;最后，设计搭建了相关实验台架，对圆板结构横向自由振动模态参数进行测试。将文中方法计算结果与文献解、有限元计算结果和实验结果进行对比，验证了谱几何法求解圆板横向自由振动问题的正确性和计算精度。

摘要:为了研究短时脉冲激振力下隧道结构振动响应及有效地提取隧道结构的模态特征。首先分析了锤击作用下的不同短时脉冲激振力精度及其频域特性，其次将短时脉冲激振力应用于上海地铁12号某盾构隧道进行了现场动力测试，最后分析了脉冲激振与隧道结构响应之间的传递函数，并结合随机减量、正交多项式法及自回归滑动平均模型法有效地提取隧道结构的模态参数。结果表明：短时脉冲激振力的中低频振动信号在隧道结构中传递特性较好，传递距离较远。隧道结构的模态频率呈现明显低频特征，前10阶模态频率在100 Hz以下。因此，短时脉冲激振力能够很好地应用于隧道动力测试及模态识别，可为基于模态特征的隧道结构损伤识别及健康监测多个研究领域提供有效的支撑和参考依据。

摘要:应用计算流体动力学（computational fluid dynamics,简称CFD）动态分析技术，对SC 86H型高能射流式液动锤试验样机流场特性进行了研究，计算得出了相关性能参数，并通过实验装置对液动锤不同输入流量下的冲击频率进行了测试。将液动锤冲击频率的模拟计算结果与实测结果进行了对比，结果表明：若不考虑冲锤处流体阻力的影响，液动锤冲击频率计算值与实测值相比明显偏大，最小相对误差达18.9%；而将冲锤处流体阻力的作用考虑在内，冲击频率的计算值与实测值比较接近，最大相对误差为8.0%，大幅提高了数值计算结果与实测值之间的吻合程度。这说明冲锤高速运动产生的轴向流体阻力不容忽略，设法减小冲锤处流体阻力的大小，有望成为提高高能射流式液动锤冲击功和能量利用率的重要途径。

摘要:针对起落架布置在机翼上从而很难实现对机翼根部切面载荷测试的问题，结合某型飞机全机载荷测试项目，分析研究了该型机翼的结构特点，并设计机翼根部弯矩、剪力、扭矩测试应变电桥。考虑到外场无承力结构可作为约束载荷点的试验条件，提出全机自平衡多点协调加载标定模型，得到了较准确的载荷标定数据。同时对标定试验数据进行多元回归分析，建立了载荷标定方程，并通过校验工况对载荷标定方程进行了误差分析，大载荷下的误差均不超过5%，可满足一般的工程要求。最后经飞行实测验证，得到了该类机翼根部切面准确的载荷 时间历程。该技术可以运用到有起落架布置的机翼载荷外场测试上，对起落架以内的切面载荷测试可作为通用方法使用。

摘要:以航空发动机为研究背景，针对其转子/机匣间隙小，转速控制存在延迟，碰摩故障发生可能导致的发动机转子弯扭耦合振动的特征，建立了计及陀螺力矩的弹性支承 柔性转子 弹性静子系统的碰摩故障模型，模型中考虑了有延迟的转速控制力矩。采用延迟微分方程的数值积分方法对方程进行了数值分析。分析结果表明：碰摩作用发生时，剧烈的碰摩会导致转子的反进动，而碰摩与转速控制力矩的延迟共同作用会导致转子的扭转振动加剧，甚至可能发生扭振失稳。应当在发动机控制系统的设计中充分考虑这种转子动力学影响。同时，发动机扭振信号也可以作为转子/机匣发生碰摩的重要诊断信息之一。