摘要:运动基板的横向振动问题已经成为严重限制卷到卷制造效率和质量的关键。详细介绍了卷到卷制造中运动基板横向振动问题的研究概况。讨论了运动基板横向振动的建模方法，以Hamilton原则为例，推导了基板横向振动的控制方程，结合解析求解和数值求解方法，计算横向振动的频率和模态。分析了基板张力、速度、材料特性、中间支撑和外界环境等因素对基板自由振动特性及动态稳定性的影响。研究了基板参数振动特性，考虑基板张力和速度两个主要参数的波动，阐述了基板横向振动被动控制和主动控制方法。联合基板纵向张力控制和侧向纠偏控制，讨论了横向振动控制在卷到卷制造中的工程应用。最后，展望卷到卷制造工程应用中基板横向振动研究的关键问题。

摘要:为了掌握油水乳化液中含水率对其动态特性的影响，建立含水率与乳化液传输的频率特性之间的非线性关系。首先,推导了油水乳化液在管体中压力波传播速度公式，分析了含水率对乳化液传输速度的影响规律;然后,利用分布参数理论以及传递矩阵法建立了油水乳化液的传输频率模型，表明在PVC透明钢丝软管中考虑流固耦合作用时含水率增加，其传播速度呈降低趋势；反之，钢管内乳化液的传输速度随着含水率的增加而呈递增趋势；含水率对系统的谐振频率影响也较为明显，乳化液中含水率越大，系统的同阶谐振频率越低，且随着含水率的增加，谐振频率的阶次越大，同阶次的谐振频率之间的差值也相应变大。实验验证所建模型是有效的，为有效检测油中含水率以及保障系统安全运行提供一定的理论基础。

摘要:通过实验研究确定了传感器支架振动对扭振测量有较大影响，且由整机振动引起。从磁电传感器电压特性出发，以传感器支架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；同时研究了支架振动引起伪扭振信号的规律及频谱特征。研究表明，支架振动引起的伪扭振信号随着支架振动幅值的增加而增加；伪扭振信号的主要成分是支架振动的阶数及其二阶；所取基准电压越接近0，伪扭振信号幅值越小。提出了一种基于最佳基准电压的去除支架振动影响的新方法，并提出了最佳基准电压的计算方法。仿真研究表明，该方法是有效的，为改善扭振测量精度提供了理论依据，具有工程应用价值。

摘要:鉴于个体对风致振动反应的不确定性及差异性，结合日本的AIJ(Aruitectural Institute of Japan,简称AIJ)标准，建立评价高层建筑风振舒适度性能水平的感振率模型，对基于可靠度理论的生命周期费用模型进行修正，并在模型中考虑了风振控制装置失效对结构舒适度性能的影响。利用修正模型对高层建筑调频质量阻尼器（tuned mass damper,简称TMD）、调频液柱阻尼器（tuned liguid column damper,简称TLCD）以及组合调谐阻尼器（combined tuned damper,简称CTD）安装与否进行投资决策。研究表明：考虑振动装置失效时结构1年内的感振率可达到不考虑装置失效时的1.4~3倍；基于修正模型进行各阻尼器方案比选时，CTD的减振效率和生命周期费用都介于TMD和TLCD之间，是个很有竞争力的选择。

摘要:提出了基于健康状态广义测试相关性（health state-general test, 简称HSGT）的健康状态评估技术。首先，根据维修要求将故障严重程度划分成多个离散的健康状态，再按测试输出属性，将测试划分为一系列区间值的广义测试，进而结合系统功能与结构等信息，建立系统健康状态-广义测试相关性矩阵；其次，利用贝叶斯理论，建立基于HSGT的健康状态评估推理模型；最后，使用蒙特卡洛方法生成包含８个被测单元（unit under test, 简称UUT）的系统，对所提技术的有效性及可行性进行了仿真验证。结果表明，提出的健康状态评估技术能根据系统测试输出结果，及时、准确地推理出系统中各个UUT的健康状态，评估结果能在故障加剧导致的功能失效前有效触发视情维修(condition based maintenance,简称CBM)的维修决策机制。

摘要:为提高利用缸盖振动信号进行柴油机故障诊断的精度和速度，提出了一种基于多尺度核独立成分分析提取故障敏感频带的柴油机故障诊断方法。首先,提出奇异值能量标准谱对缸盖振动信号中的微弱冲击特征进行增强;然后,对信号进行固有时间尺度分解，并基于相关性准则选择有效频带分量;最后,利用核独立成分分析消除有效频带之间的频带混叠，得到故障敏感信息集中的独立频带，并计算其自回归模型(auto regression model,简称AR)参数、模糊熵和标准化能量矩作为特征向量输入核极限学习机（kernel extreme learning machine，简称KELM）进行柴油机故障诊断。试验分析结果表明，该方法可以快速准确地提取缸盖振动信号中的柴油机故障敏感频带，增强故障敏感特征，故障诊断准确率达到99.65%。

摘要:考虑荷载在积分步长内的协调分解和不变常量，结合模态综合叠加技术，建立移动弹簧质量车桥耦合振动模型，引入精细积分算法(precise intergration method,简称PIM)，并采用科茨及高斯积分格式展开精细积分中Duhamel非齐次项进行求解。以移动弹簧质量车模型作用于简支梁桥为例，分析积分步内荷载等效方法及Duhamel非齐次项展开方式对车桥耦合振动响应的影响。研究结果表明：荷载协调分解并结合科茨积分格式计算结果与解析解更接近，Newmarkβ法积分步长内荷载分解形式对计算结果影响较小；荷载协调分解的高斯积分格式计算结果呈发散趋势，待定系数法计算结果与实际偏离较大；Newmarkβ法能满足工程需要，但在保证相同计算精度时，需采用较小积分步长、同时耗费较多计算时间；与其他几种数值方法相比，积分步长内荷载协调分解并将科茨积分格式引入精细积分的算法(PIM-Cotes-Harmonize,简称PIM-C-H法），具有快速收敛且计算快的优势。

摘要:针对某机床厂生产的SH50电火花机床在实际工作中主轴头振动较大的问题，通过实验测试和有限元仿真相结合的方法，分析了主轴头的模态特性，并通过测试主轴头的工作振型（operating deflection shapes，简称ODS），找出了主轴头实际工作中的薄弱环节。理论模态、实验模态和ODS三种结果相互印证，增加了有限元模型的可信度，并以此模型为基础对主轴头进行了减振设计。模态实验中改进了传统模态实验依靠经验选取测点或均匀布点时，对经验高度依赖且实验效率较低的弊端，采用有效独立法和模态置信度（modal assurance criterion，简称MAC）矩阵相结合的方法，实验前先进行测点优化，然后根据优化结果布置传感器和力锤位置，提高了模态实验的精度和效率。结果显示，在主轴头结构上增加一个背板，能够提高主轴头频率，远离工作频率的共振范围，起到减振的目的。

摘要:为了能够深入认识自由活塞斯特林发动机动力活塞的运行特性，找到提高自由活塞斯特林发动机效率的方法，对配气活塞固定不动时的动力活塞的气体作用效应进行了理论分析，并设计了动力活塞的单独运动实验，在此基础上提出了动力活塞自然频率的计算公式。研究了压缩腔压力波超前与滞后动力活塞位移两种情况下动力活塞受到的气体力的作用情况，采用旋转矢量法阐述了气体力的作用机理。当压力波超前或滞后活塞位移小于90°时，一部分气体力发挥了气体弹簧的作用，使系统自然频率增大；当压力波超前或滞后活塞位移大于90°但小于180°时，一部分气体力发挥了惯性力的作用，使系统自然频率减小，且热源温度越高，系统的自然频率越大。利用本实验室的一台自由活塞斯特林发动机进行实验，验证了上述气体力作用的效应与规律，利用此理论计算系统自然频率和实验相差不超过2%，使得斯特林发动机成功启动。

摘要:为了解决挤压式磁流变减振器大阻尼小位移这一特性不适用于车辆的不足，设计外部滚珠丝杠结构，建立运动学、动力学模型，理论计算和仿真分析减振器外部连杆运动速度、位移和磁流变液剪切屈服强度对阻尼力的影响。对该减振器的示功特性和连杆长度比对阻尼力的调节作用进行了分析，最后进行了台架实验。实验得到该减振器不同电流下的示功图，和理论分析的结果基本一致，说明该阻尼力表达式正确，滚珠丝杠结构可以增大挤压式减振器位移和阻尼力的调节范围，使之适用于车辆，并使其具备机械电磁双调节模式。

摘要:针对发电机气隙静态偏心前后的电磁转矩特征进行了理论分析、仿真计算和动模实验验证。首先，对发电机气隙静态偏心前后的电磁转矩进行了理论推导，得到了两种运行状态下电磁转矩的具体表达式；然后，分别应用Matlab和有限元软件Ansoft针对实验室MJF306型动模机组的具体参数进行了数值计算和建模仿真，并将所得结果与实验数据进行了对比，三者基本吻合。分析表明:气隙静偏心将引发电磁转矩产生二倍频波动，同时将使电磁转矩的平均值有所增大，但鉴于气隙偏心的数值较小，其增幅很小；随着静偏心程度的加剧，电磁转矩的二倍频波动程度将加剧，同时平均值增幅将扩大。本成果可在现有基础上丰富气隙静偏心故障的诊断判据，为该故障的监测与控制提供方便。

摘要:针对车内中高频噪声预测分析准确性低的缺陷，提出了一种有效的基于实验分析的有统计能量分析(statistical energy analysis,简称SEA)方法。首先,利用点导纳平均法得到速度与力的实部，确定模态密度；其次,采用衰减法得到脉冲响应，经过Hilbert变换推论出内损耗因子；最后,利用异点导纳平均法，测得带宽内的子系统的平均能量，计算出耦合阻尼损耗因子。依托某车中高频降噪分析测得某工况下的输入声载荷，将实验测得的SEA基本参数输入到模型中，得到驾驶员右耳处的噪声水平，其仿真值与测试值在中高频时吻合较好，证明了轿车模型的有效性。结果表明，基于实验方法测得SEA3个基本参数可以综合提高模型预测车内噪声的准确性，具有很高的工程应用价值。

摘要:准确把握航天器振动试验条件是实现航天器有效检验的前提。首先，通过典型柔性结构试验表明振动台刚性边界不同于真实环境的柔性边界条件，导致结构传递函数发生改变，说明如果以传统的有效载荷界面加速度包络作为试验条件可能导致过试验或欠实验；然后，采用载荷映射方法，以响应等效为目标，基于有限元模型，根据实际响应与试验边界，采用数值优化方法计算试验边界条件下的映射载荷；最后，以此来制定振动试验条件。结果表明，载荷映射方法可以有效解决边界条件不同可能引起的欠试验问题，同时结合主动下凹方法或力限技术可以缓解有效载荷共振频率处的过试验现象。

摘要:发展一种基于Kalman滤波的应变响应估计方法，采用自行研发的疲劳应变数字化无线传感器，对有限测点桁架结构进行监测，实现桁架结构未测杆件的疲劳损伤评估。通过引入虚拟系统噪声对系统输入进行处理，在未知激励条件下对有限测点之外的拓展点应变响应进行估计；用平面主桁架数值模型验证了算法的可行性；设计平面钢桁架模型，进行桁架结构高周疲劳试验。试验结果表明，基于疲劳传感器的实测应变响应，该算法有效估计了拓展点应变响应，并与拓展点实测数据吻合良好；联合有限测点和估计点的应变响应数据，对该桁架结构实施了疲劳损伤评估。

摘要:为了使短时傅里叶变换(short time Fourier transform,简称STFT)获得良好的时频聚集性，必须根据信号的具体特点来选择窗长。分析了现有窗长选择准则的选择机理及其优缺点，发现归一化3阶Renyi熵准则与Stankovic准则一般只会取到窗长选择范围的最大值，并分析了出现这种问题的原因，而其他准则得到的也不是最优的窗长。提出了一种新的基于对数窗能量的窗长选择准则。对数窗能量与窗长是一种非线性关系，这显著区别于普通窗能量随窗长线性增长的特性，且其增长速度与窗型无关，并在短窗和长窗具有不同的增长速度，因而能够在短窗和长窗之间取得良好的折衷。提供了仿真信号和实际信号的处理实例，其结果证明对数窗能量准则使STFT获得了良好的时频聚集性，效果优于现有的窗长选择准则。

摘要:以超声速飞行器结构气动热软化现象为背景，提出了基于形状记忆合金(shape memory alloys，简称SMA)的结构刚度控制方法。设计了实验模型和全铝对照模型，对模型进行频响测试，研究模型刚度控制效果。利用温控箱调节模型的整体温度，研究模型的一阶固有频率与温度的关系。提出了将SMA条带作为加强筋的舵面结构,研究了结构刚度随环境温度升高的变化趋势。考虑到在环境温度作用下SMA不一定能完全相变，搭建了结构刚度主动控制系统。结果表明：结构刚度随着环境温度的增加先是逐渐减小，而后慢慢变大慢慢减小，其在SMA奥氏体相变结束温度处的刚度最大；结构控制后的一阶固有频率与控制前相比增幅可达10%；利用大电容的瞬时放电驱动SMA，使其完全相变，响应时间可达15ms。

摘要:为研究滚轮传动系统的噪声辐射问题，建立了滚轮传动系统的力学模型、有限元模型以及噪声辐射的预测模型。首先，通过试验测得滚轮传动系统工作时的振动与噪声数据；然后，利用载荷识别逆运算技术处理所测得的振动数据，得到系统各滚轮接触点处的等效激励载荷谱；最后，通过Matlab编程，计算各测点处的振动速度响应，再将其作为噪声预测模型的输入，计算滚轮传动系统的辐射噪声。通过与试验结果对比，对噪声预测模型进行修正。经检验，修正后的噪声预测模型可以比较准确地计算滚轮传动系统的辐射噪声。

摘要:为提高Baxter机器人的绝对定位精度，首先根据机器人操作系统（robot operating system, 简称ROS）的通用机器人模型统一机器人描述格式（unified robot description format,简称URDF）文件，详细分析了Baxter机器人的运动学模型，通过建立坐标间的约束条件进行模型简化，并提取待标定参数。针对机器人的多参数模型以及非几何参数影响较大的情况，提出一种结合轴线测量法与卡尔曼滤波系统辨识法的分步标定方法，分析了针对URDF模型的轴线法和卡尔曼滤波的标定原理，最后分别利用Matlab和激光跟踪仪进行仿真和实验验证。对Baxter机器人标定结果表明，该标定方法能够获得较准确的运动学几何参数，适用于ROS搭建的多几何参数的机器人及关节柔性较大的机械臂。

摘要:根据柔性铰链的无阻尼结构特点，并利用黏弹性阻尼材料的剪切损耗特性，提出一种剪切型阻尼U型柔性铰链的结构模型，并结合GHM(GoullaHughesMacTavish,简称ＧＨＭ）黏弹性理论模型建立带阻尼铰链动力学方程。该铰链通过提高外加黏弹性阻尼层材料的剪切效应，达到增强结构阻尼目的。为了测试剪切型阻尼结构对该U型铰链的振动抑制效果，对其进行自由振动信号测试和动态力学分析（dynamic mechanical analysis,简称DMA)实验。结果显示，该阻尼结构能使铰链结构在120~150 Hz的共振频段内因振幅增大，阻尼层剪切效应加剧，出现明显的阻尼损耗峰值，有效增强了铰链的结构阻尼。

摘要:为了解决一般传统的优化算法对于大型结构测点的优化配置的失效问题，针对传统优化算法的缺点，对大型结构的模型缩聚技术做了进一步的改进和完善。引入了一个反映高阶模态贡献比例的权重系数，由此提出了一种基于有效独立法的混合优化算法：基于有效独立法的加权平均模态应变能系数法。经火箭仿真实例对上述方法及Guyan缩聚基于模态应变能系数有效独立法、改进后Guyan缩聚基于模态应变能系数有效独立法得到的测点配置效果进行了比较。结果表明：提出的测点优化算法有效地防止了测点分布聚集现象，而且都最大可能保证了所有模态应变能的贡献和较优布置测点具有较大能量的要求，并用实际的GARTEUR飞机模型对该方法进行了模态试验验证。试验结果表明，该算法保证了监测模态的完整性和线性无关性。

摘要:硬岩掘进机(tunnel boring machine, 简称TBM)在滚刀破岩力的强冲击激励下振动剧烈。从激励、结构和边界条件等方面分析TBM的振动机理，指出TBM动力学理论建模的难点，提出基于现场振动测试研究TBM振动特性和指导理论建模。根据施工环境，确定TBM现场振动测试方案，包括测试系统组成、测点布置和数据采集，应用于实际工程中TBM掘进振动加速度测试，基于现场测试数据分析TBM的振动特性。结果表明，主轴承附近电机测点的振动加速度有效值达20~30 m/s2，主梁、撑靴测点的振动加速度达到3~6 m/s2，刀盘驱动系统的振动频率较高，支撑推进系统的振动频率较低，TBM子结构表现为多模态耦合振动。现场测试揭示了振动机理，为TBM动力学建模分析和减振设计提供了技术依据。

摘要:针对刀具磨损过程中产生声发射信号的不确定性以及神经网络学习算法收敛速度慢、易陷入局部极小值、对特征要求较高等问题，提出了基于云理论和最小二乘支持向量机的刀具磨损状态识别方法。首先，对声发射信号进行小波包分解与重构，滤除干扰频段对求取特征参数的影响；其次，对重构后的信号利用逆向云算法提取云特征参数：期望、熵、超熵，分析刀具磨损声发射信号的云特性及磨损状态与云特征参数之间的关系；最后，将云特征参数组成特征向量送入最小二乘支持向量机进行识别。研究结果表明：所提取的特征可以很好地反映刀具的磨损状态，云支持向量机方法可以有效地实现刀具磨损状态的识别，与传统神经网络识别方法相比具有更高的识别率，识别率达到96.67%。

摘要:掘进机作业工况恶劣，机体振动易导致机载振动敏感部件电控箱内电气元件失灵,进而影响电控箱的可靠性。为研究电控箱的振动特性，建立了掘进机电控箱阻尼缓冲模型，以电控箱的垂向加速度和俯仰角加速度作为评价指标，对电控箱减振器的刚度系数和阻尼系数进行了参数匹配分析，综合考虑参数间的相互影响，确定了电控箱减振器的最佳匹配参数。匹配后的电控箱垂向振动加速度均方根和俯仰角加速度均方根与原减振器相比分别减小了16.05%,9.45%。该研究对掘进机电控箱减振器结构改进以及动态特性分析具有参考价值。

摘要:为了消除噪声对齿轮传动系统故障特征提取的影响，提出了一种基于集成经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition，简称EEMD)和时频峰值滤波(time frequency peak filtering，简称TFPF)相结合的降噪方法。针对TFPF算法在窗长的选择方面受到限制的问题，采用了EEMD方法对其进行改进，使得信号在噪声压制和有效信号保真两方面得到权衡;含噪声的信号经过EEMD分解后，得到一系列频率成分从高到低的本征模态函数(intrinsic modef unctions，简称IMFs)，计算出各IMFs间的相关系数，判断需要滤波的IMFs。对不同的IMFs选择不同的窗长进行TFPF滤波，把过滤后的IMFs和剩余的IMFs重构得到最终的降噪信号。用模拟仿真信号和齿轮齿根故障信号对该方法进行验证，可见EEMD+TFPF能有效地去除噪声，成功提取齿根裂纹故障特征。

摘要:针对无转速计的瞬时转速估计问题及现有方法在抗噪、抗临近阶次和实时性方面的不足，基于Viterbi算法提出了一种改进型瞬时频率估计(instantaneous frequency estimation,简称IFE)方法，并将其应用于变转速工况下滚动轴承的瞬时转速估计。将隐马尔科夫模型中的Viterbi算法引入转频估计，分析了某一时频平面中代价函数的计算次数；根据欧几里得距离函数的性质，提出了代价函数迭代循环停止的新型判定准则。该准则的优点在于可以快速搜索时频平面，寻找到最优的局部路径，提高了IFE精度和计算速度。通过仿真信号和实验数据对该算法进行验证。结果表明：改进后算法效率明显提高，和基于峰值搜索IFE方法相比，改进的Viterbi-IFE方法具有较高的精度和稳定性。

摘要:为克服单臂螺旋线形阀压电泵单臂阀运行时侧向力造成的阀体在开启与关闭中倾斜而产生的负面影响，有效地发挥螺旋线形阀压电泵阀体“慢开启、快关闭”的优势，首先，构造了悬臂固支旋转对称双臂阀体结构，并针对该阀体设计了对称螺旋线形阀压电泵；然后，进行了悬臂固支旋转对称双臂阀体的力学分析，并据此进行了泵流量关系式的解析；最后，利用实际样机进行了单臂阀与旋转对称双臂阀的阀参数对泵参数影响的试验研究。试验结果表明：在输入电压为220 V、频率为10 Hz时，旋转对称双臂阀的臂宽为0.3 mm时的泵流量最高，达到124.2 ml/min；旋转对称双臂阀泵比单臂阀泵流量提高1.25~2.84倍；对称阀的进出口阀臂宽不同时的泵流量大于阀臂宽相同时的泵流量，且进口阀臂宽大出口阀臂宽小时的泵流量大于进口阀臂宽小出口阀臂宽大时的泵流量。

摘要:振动环境下预紧回转体结构的层间相对转动滑移问题，一直是困扰工程设计领域的难题。为研究预紧回转体结构在振动环境下的层间转动现象，笔者设计了多层回转体预紧垫层结构，并基于Hamilton原理建立了该结构的动力学模型，分析了该类结构发生转动现象的机理。在此基础上，开展了振动环境下试验件层间转动试验，获得了确定的层间转动现象，并通过调整结构参数研究了振动量级、振动频率、预紧载荷和偏心结构等因素对层间转动的影响。试验结果验证了理论的正确性，深化了预紧回转体结构层间相对转动机理的认识可为该类结构的防转设计提供支撑。

摘要:低温会影响输电铁塔钢材的力学性能，容易导致塔材的脆性断裂事故，危及铁塔乃至整个电力系统的安全。笔者针对Q345B和Q420C高强度钢材角钢及其焊接接头，通过低温拉伸试验和夏比冲击试验，研究了不同材质、不同厚度角钢及其焊接接头的低温力学性能。结果发现，Q345B角钢和焊接接头、Q420C角钢和焊接接头的韧脆转变温度分别为－2.59，－15.28，－32.33和－6.76 ℃，低温会使4种钢材的的抗拉强度和屈服强度均有所提高，在－45℃的高寒地区的输电铁塔，选择Q420C角钢可以满足设计要求，但是应该尽量避免对Q420C进行焊接处理。

摘要:通过节段模型风洞试验研究了中等间距并列双钝体箱梁的气动干扰效应，分析了气动干扰对上下游箱梁三分力系数和涡振的影响。三分力系数试验风攻角的变化范围为-10~10°，双箱梁模型的净间距与单箱梁模型宽之比D/B的变化范围为0.4~1.0。涡振试验风攻角的变化范围为-4~4°，D/B为0.8。研究结果显示：气动干扰对三分力系数的影响主要表现为对下游箱梁的影响，且体现为减小效应；在水平与负攻角来流条件下，气动干扰对上游箱梁涡振的影响较小，对下游箱梁涡振有显著的放大效应；在正攻角来流条件下，气动干扰效应对下游箱梁涡振的影响较小，对上游箱梁涡振有显著的抑制效应。

摘要:发展一种基于遗传优化算法的自适应追踪技术，结合输入未知条件下的二次误差平方和方法，利用事件中的加速度响应数据实现结构参数与输入的同步反演，判断并追踪结构损伤，包括损伤发生的时间、位置和程度。三自由度迟滞非线性系统数值仿真结果表明，该方法能够精确有效地追踪结构参数的变化，并同步反演结构的未知输入。此外，对三自由度基础隔振结构模型进行了多工况实验研究。结果表明，所发展方法能够实时有效地追踪结构时变物理参数、反演结构未知基底激励，进而精准地获取结构的损伤信息。