摘要:针对轴承故障信号比较微弱的特点，提出了一种基于耦合隐马尔可夫模型（coupled hidden Markov model，简称CHMM）的轴承故障诊断方法。首先，根据轴承传动结构特点，设计能够监测轴承振动状态的传感器网络；其次，通过非线性特征提取方法获取能够反映轴承健康状态的少数关键特征，利用传感信号的矢量量化代替提取其频域微弱特征的方法，可有效提高故障诊断效率和准确率；然后，在多通道信息融合中引入隐马尔可夫模型，采用左右型齐次隐马尔可夫链实现故障诊断；最后，通过对各种轴承故障状态构建其对应的耦合隐马尔可夫模型的方式，实现对轴承故障类型的辨识。试验结果表明，该方法能够有效地实现对轴承故障类型的识别。

摘要:矩阵结构对奇异值分解的信号处理效果有重要影响，改变传统算法中矩阵结构固定的思想，提出在奇异值分解中采用变化的矩阵结构，每分解一次，矩阵结构就改变一次，以适应信号中不同的周期性分量。每次的分解都将上一层的信号分解为主、副两个分量，提取副分量，而对主分量再次进行变矩阵结构的奇异值分解，如此反复进行，最终将原始信号分解为一系列主、副分量。信号处理实例表明，这一方法具有良好的信号分离效果，能够实现信号中不同周期性分量的有效分离。

摘要:光波导封装等领域对拥有大行程、高精度以及高分辨率的微位移平台有大量需求，在研究微位移平台的过程中设计了一种双铰链导向式非共振压电直线电机。简述了电机的工作原理，完成了电机的结构设计，制作出电机的样机并完成相关的实验，实验设备主要有信号发生器、功率放大器、示波器和激光位移传感器等。实验表明，电机最大速度达到10.36 mm/s，分辨率达到0.3μm，理论最大输出推力达到8.33N，电机设计达到预期目的。

摘要:针对传统柔性转子动平衡方法需要多次添加试重、多次启动而导致平衡效率低、安全性无法保证的问题，提出了一种高速柔性转子无试重模态动平衡方法。该方法借助有限元软件计算得到转子的模态特征，结合测量得到的振动信息，计算出平衡配重的大小和相位。为了将此方法应用于工程实际，研制了一套柔性转子无试重模态动平衡软、硬件测试系统。将该系统与国外同类先进测试设备SIRIUS对比，两者之间的相位测量误差为2.376°。转速计量表明，该测试系统的转速测量范围为0～60kr/min，最大测量误差为10%。应用该系统对跨二阶双盘柔性转子实施了无试重动平衡试验，平衡后一阶振幅下降60.6%，二阶振幅下降74%。试验结果表明，所研制的无试重模态动平衡系统可有效应用于高速柔性转子的动平衡，提高平衡效率和安全性。

摘要:为充分利用多个同步采样的振动信号进行机械设备的故障诊断，提出了搭建多振动信号时频相干网络并提取其多分形特征的方法。首先，将每个振动信号作为一个节点，根据所关心的物理问题，按适当的方式将各个节点连接成网；其次，对网络中相邻的每对节点做交叉小波变换，得到时频相干谱，借助小波领袖来估计时频相干谱的多分形谱，用曲线拟合的方法来提取多分形谱的形态特征；最后，利用特征融合与维数约简方法，对已得到的所有特征进行融合和降维，从而得到整个网络的最终特征。该方法给出了一个提取多振动信号时频相干多分形特征的框架，并在某高射机枪自动机的裂纹故障诊断中取得了成功应用，具有广泛的适用范围。

摘要:泄洪闸闸墩振动的动位移均方差是评估其振动危害程度的控制指标之一。为获取闸墩泄洪振动的整体动位移场，从而对泄洪闸闸墩进行全面振动危害评价，以某水电站泄洪闸为工程实例，针对该工程泄洪闸闸墩在宣泄洪水期间发生强烈振动导致无法正常运行的情况，开展了闸墩泄洪振动原型测试，并基于所观测的有限测点动位移，提出了基于粒子群优化算法(particle swarm optimization, 简称POS)的闸墩整体动位移场反演方法。结果表明，仅利用闸墩顶部8个测点动位移响应就实现了该闸墩结构整体动位移场的反演，反演值与实测值拟合度较高。所提方法可为全面评价泄洪闸闸墩在宣泄洪水期间的振动安全提供有力支撑。

摘要:针对大型渡槽损伤诊断研究中有限元模型精度问题，提出一种基于信息融合与响应面法（response surface method，简称RSM）的有限元模型修正方法，能够兼顾优化目标和参数优化两个环节。以某灌区渡槽为研究对象，建立初始有限元模型，采用试验设计方法构建待修正参数与特征频率的设计空间，经过参数筛选后建立设计样本的响应面模型；引入自适应噪声的完整集成经验模态分解和奇异值分解（complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise-singular value decompose，简称CEEMDAN-SVD）降噪方法联合方差贡献率数据级融合算法，对正常运行工况下覆盖三跨槽身振测信号进行多通道融合处理以获取完整有效的实测频率，并以此为目标值对响应面模型进行最优化求解，实现多跨渡槽有限元模型的参数优化。结果表明，修正后的有限元模型计算出的频率与实测频率吻合较好，最大误差为-4.38%，有效解决了大型渡槽结构有限元模型的精度问题，为后续结构损伤诊断等仿真研究提供基准模型。

摘要:根据热力参数非线性、非稳态的特点，提出了一种基于改进的经验模态分解（empirical mode decomposition, 简称EMD）算法与概率神经网络（probabilistic neural network, 简称PNN）的汽轮机通流部分故障诊断新方法。该方法针对EMD存在的端点效应问题，采取基于波形相似度的镜像延拓法进行改进，以得到更准确、更真实的本征模函数(intrinsic mode function, 简称IMF)分量，从而有效提取了故障特征信息，并通过PNN训练判别汽轮机通流部分故障类型。以某电厂600 MW火电机组实时运行数据为基础进行仿真实验，结果表明，基于改进EMD与PNN的汽轮机通流部分诊断方法能够快速准确地判别汽轮机通流部分的故障类型，其准确率明显高于基于EMD与PNN的故障诊断方法。

摘要:双立柱式巷道堆垛机的货笼和立柱存在间隙，在加速运行过程中发生碰撞，引起货笼和立柱的结构振动，限制了堆垛机运行速度并且降低了其安全性能。针对此问题，基于模态综合法，利用Nastran计算了立柱框架结构模态，通过锤击试验验证了有限元模型的正确性，将模型的模态中性文件(modal neutral file, 简称MNF)导入到ADAMS软件中，建立了刚柔耦合的堆垛机虚拟样机。比较分析了失效模态振型与能量法进行模态截断的计算精度和适用性，并根据试验测得的加速度响应数据验证了动力学模型的准确性。在此基础上，调整货笼与立柱的间隙，再次计算了紧急制动情况下堆垛机的振动响应。研究结果表明，运用能量法进行堆垛机的模态截断能在保证精度的基础上提高计算效率，控制堆垛机立柱与货笼的间隙可以减小堆垛机的振动，对提高堆垛机的运行速度和安全性能具有重要意义。

摘要:环形天线是一种大型、柔性、低阻尼、低模态频率的空间结构，它在太空中受到外界干扰后振动响应较大。针对此问题，提出了一种采用音圈电机凯夫拉纤维的振动主动控制新方式，根据环形天线的结构特点及音圈电机的动力学特性建立了含作动器的振动主动控制系统模型，并结合比例-微分（proportion-differentiation，简称PD）控制、模糊控制、模糊PD杂交控制算法分别研究了环形天线结构的前2阶振动控制性能。研究结果表明，采用音圈电机-凯夫拉纤维的振动主动控制新方式可以显著抑制环形天线前2阶的大幅值振动响应，模糊控制的效果明显优于PD控制，且模糊PD杂交控制算法进一步提高了天线平衡位置处的振动控制精度。

摘要:介绍了抗蛇行减振器的简化模型——Maxwell模型。基于蛇形运动的稳定性理论，推导了带抗蛇行减振器的刚性转向架的线性临界速度解析表达式。利用表达式研究了不同等效锥度下抗蛇行减振器串联刚度和结构阻尼对临界速度的影响。研究结果表明：在相同锥度下，结构阻尼和串联刚度存在最佳匹配关系，小结构阻尼应配合小串联刚度，较大结构阻尼应配合较大串联刚度，大结构阻尼应配合大串联刚度；在满足结构阻尼和串联刚度匹配的大范围下，不同等效锥度应匹配不同的串联刚度和结构阻尼，小锥度应匹配较小的串联刚度和较大的结构阻尼，大锥度应匹配较大的串联刚度和较小的结构阻尼。

摘要:信噪比低和源信息的缺失是造成早期微弱故障难以准确判定的主要因素，针对以此问题，提出一种双矢时域变换(dual vector time-time domain transform,简称DVTD)的方法，用于完备和凸显齿轮早期微弱故障特征。方法借用全矢原理实现相互垂直的双通道振动信号的融合，保证双矢信号源信息的完整。在此基础上，结合双时域变换理论，提取二维时间序列的主对角元素用以构建完整的、故障特征增强的时域振动信号。以风电机组齿轮箱为实验对象，提取表征信号波动强度的小尺度指数作为状态特征，验证了双矢时域变换的微弱故障特征增强特性及其在齿轮早期微弱故障识别中应用的有效性。

摘要:具有耐高温、轻质、高强等特点的复合材料及其连接结构可满足航空航天领域的迫切需求，已广泛应用于工程中。为比较高温振动环境下不同复合材料螺栓连接形式的防松效果，进行了常/高温条件复合材料搭接板的随机振动试验研究。以搭接结构固有频率为评判量，通过对比试件承受振动载荷作用前后的固有频率变化，研究了常/高温环境下高温胶、双螺母防松形式，以及沉头螺栓张角等因素在给定随机振动载荷下对搭接结构连接刚度的影响。研究结果表明：常温随机振动条件下双螺母防松、60°沉头螺栓的防松性能更好；高温环境下，高温胶防松、30°沉头螺栓连接形式性能较优。

摘要:簇绒地毯织机噪声信号由多个噪声源信号混叠而成,为实现簇绒地毯织机噪声源识别，提出了一种基于改进集总平均经验模态分解（modified ensemble empirical mode decomposition，简称MEEMD）和赤池信息量准则(Akaike information criterion，简称AIC)的噪声源识别方法。首先，利用MEEMD将测得的噪声信号分解为有限个本征模态函数( intrinsic mode function，简称IMF)分量；其次，对分量矩阵的协方差矩阵进行奇异值分解(singular value decomposition，简称SVD)，得到矩阵特征值；然后，利用AIC准则估计有效分量的个数，同时结合能量特征指标和皮尔逊相关系数法筛选出有效分量；最后，对筛选出的有效分量逐一进行时频分析，实现簇绒地毯织机噪声源识别结果表明，耦联轴系中钩轴振动是簇绒地毯织机最主要的噪声源，该方法适用于簇绒地毯织机噪声源识别，对实现簇绒地毯织机主动降噪提供了理论支持。

摘要:试验研究了某国产压水堆核电机组（CPR 1000）电动主给水泵压力级转子热启动过程的振动特性，并提出优化运行措施。采用高采样率的振动数据采集设备，测试电动主给水泵在50%负荷、100%负荷联锁启动及再循环工况热启动时压力级泵的振动信号，发现启动过程中压力级转子存在振动较快上升然后缓慢下降至稳定的现象。通过分析振动趋势图、振动频谱图及振动轴心轨迹图等认为这属于渐变性强迫振动，振动变化至稳定的时间约为20min。根据压力级转子的结构特点，建立带初始热弯曲的Jeffcott转子动力学模型，分别研究弯曲变形和质量偏心的影响，认为压力级转子热备用期间存在暂态热弯曲是导致渐变性热致振动的主要原因，且通过实测壳体端面的热成像图得到验证。电动主给水泵的振动特性表明，热启动过程中应分别设置瞬态振动延时保护与稳定运行期间的振动定值保护。

摘要:为实现“蛟龙号”水面支持液压系统故障准确及时的诊断及排除，引入故障树分析方法理论，结合已有的模糊集合法和可能性基础，提出了一种基于梯形模糊数算术运算的液压系统故障树分析策略,并结合实际操作经验获得顶事件的故障可能性概率和各底事件的模糊重要度，综合利用定量概率值、专家经验判断、可靠性大数据等获得了较为精确的故障区间结果，最后对该结果进行了功能载荷试验验证。经过验证，故障结果区间能够较为准确地反映故障问题，为“蛟龙号”载人潜水器水面支持系统的故障分析提供了较好的理论指导和应用借鉴。

摘要:滚动轴承实际运转过程中经常存在的转速波动现象，对滚动轴承的运行状态产生重要影响。基于Hertz接触理论和变形位移相容条件建立滚动体与套圈的相互作用模型，采用非线性弹簧模拟滚动体与保持架间的相互作用，建立了转速波动工况下滚动轴承打滑动力学模型。通过与实验测试结果的对比，验证了所提出的动力学模型的正确性，并在此基础上分析了转速波动对滚动轴承打滑的影响及不同转速波动幅值、频率下滚动轴承的打滑特性。结果表明：轴承转速波动会造成保持架转速出现波动，导致轴承出现打滑，且滑动主要出现在滚动体与内圈之间；转速波动幅值对轴承打滑影响较大而频率影响较小。

摘要:模糊自适应共振理论（fuzzy adaptive resonance theory，简称Fuzzy ART）已被广泛应用于机械设备实时监控和故障诊断。Fuzzy ART采用只允许一个获胜节点学习的硬竞争学习机制，导致系统极易产生误判。针对此问题，将Yu范数相似度准则、生物侧抑制理论与Fuzzy ART相结合，建立了允许多个获胜节点学习的软竞争ART（简称Soft-ART）算法。为了提高故障诊断精度，运用Yu范数相似度测度改进了基于距离测度的特征参数选择方法。利用轴承故障诊断数据对特征选择算法及Soft-ART算法进行了检验，并与FCM，BP及Fuzzy ART算法进行了对比。结果表明，该Soft-ART算法具有更高的诊断精度，同时说明了特征选择算法的有效性。

摘要:为了研究钢-玄武岩纤维（basalt fiber reinforced polymer ，简称BFRP）复合筋混凝土柱的抗震性能，以复合筋的纤维含量（等效配筋率）为主要参数，开展了4个钢筋与复合筋混凝土柱的抗震性能试验。试验结果表明，随着复合筋二次刚度比的提高，构件承载力也有明显提高，构件具有较为显著的屈服后刚度。在试验基础上提出了钢-BFRP复合筋混凝土柱骨架曲线理论模型，建立了骨架曲线特征点参数与结构特性之间的解析关系，该表达式能够综合考虑矩形构件截面尺寸、轴压比和复合筋本构关系及配筋情况等参数影响。该模型与试验结果吻合较好，对普通钢筋混凝土柱也具有较好的预测性，说明该理论模型具有一定的实用性和精确性，可实现利用杆系模型开展结构层次的建模，供混凝土框架结构非线性分析参考。

摘要:针对在钻削加工噪声背景下振动信号微弱特征识别和提取困难的问题，提出了一种基于小波包分频谱减的钻削振动信号特征增强方法。首先，在经典谱减法原理的基础上，将钻削前机床空转信号视为监测信号的“加性噪声”；其次，根据钻削过程振动信号的特点，采用小波包分解方法将“加性噪声”和监测信号分成多个子频带；最后，对每个子频带内“加性噪声”的相应频带进行谱减处理后，重构钻削振动信号。仿真和实验结果表明，该方法能有效降低环境噪声对钻削过程特征提取的影响，从而达到增强监测信号特征的目的，同时建立了钻削过程与监测信号之间很好的映射关系模型。

摘要:对低温环境下（-30℃）的250 km/h高速列车车内客室端部噪声进行测试，深入分析了运行环境温度对车内噪声的影响。通过对比夏季、冬季两种季节因素，掌握了不同环境下高速列车的车内振动噪声特性、车下声源特性和声振传递路径，研究了低温环境下的高速列车减振降噪技术，以提高低温环境下高速列车的车内噪声性能。研究结果表明，车内客室端部噪声异常问题是由于受到列车250 km/h匀速运行时的过枕垮频率激励，而冬季运行时转向架区域减振性能下降，使得该频率更容易传递至车内所致，并激发车内客室空腔的声学模态。通过从传递路径上进行控制，使用一种金属减振器代替原有地板的支撑结构，优化车体内地板和外地板之间的弹性支撑，能够有效改善低温环境下高速列车车内客室端部异常噪声问题。

摘要:将桥梁离散为梁单元，车辆简化为两自由度系统，桥面不平顺引起的车桥耦合振动荷载等效为虚拟激励荷载，建立移动车辆-桥梁耦合随机振动模型，运用虚拟激励法(（pseudo excitation method，简称PEM)并结合模态综合叠加技术进行求解。将数值迭代结果与Monte-Carlo法对比，验证求解算法的正确性。以简支梁桥为例，在频域内对桥面不平顺引起车桥耦合随机振动的车速因素进行分析。结果表明：桥梁跨中竖向位移均方根值随车速变化较大，车速对位移和加速度功率谱曲线的1阶频率峰值和带宽影响显著；近支点加速度功率谱曲线的峰值、频率及带宽随车速变化明显。研究桥面不平顺引起的车桥耦合随机响应，车速对桥梁和车体振动影响不可忽略。

摘要:为解决获取起重机臂筒固有焊接变形的不便利及复杂性问题，应用支持向量机模糊理论融合技术对起重机臂筒焊接变形测量方法进行研究，并采用遗传算法对支持向量机的核参数及惩罚因子进行寻优，以误差函数为评价指标，最终确定了核参数σ=1.8和惩罚因子c=26。将该测量模型应用于焊接变形的预测，同时采用智能图像检测法对相同预测点进行测量对比，结果显示所建立的融合模型对起重机臂筒焊接变形的测量和智能图像检测法的误差在5%以内，验证了该测量方法的准确性。

摘要:以高压油管为研究对象，开展了基于流固耦合方法的振动疲劳特性研究。通过计算流体力学(computational fluid dynamics, 简称CFD)仿真获取高压油管内部燃油脉冲压力，并建立高压油管流固耦合模型进行振动特性仿真分析，能更准确地预测高压油管的振动疲劳寿命。结合发动机振动激励功率谱密度(power spectral density，简称PSD)信号、材料S-N曲线和传递函数结果，通过疲劳损伤累积模型进行了两种高压油管模型的振动疲劳寿命预测，对比分析了考虑燃油脉冲压力对振动疲劳寿命的影响，为后期高压油管的优化设计提供了指导。

摘要:针对电动轮式小车驱动控制及可靠性问题，建立了动力、转向驱动控制系统。设计了一种电动轮式小车的动力及转向系统，并对其可靠性进行了分析和实验验证。动力部分由STM32作为主控制器，通过基于全桥驱动芯片IR2136的驱动电路对4个无刷直流电机进行驱动控制，转向部分由基于半桥驱动芯片IR2103的驱动电路驱动2个有刷直流电机进行转向控制,控制系统采用速度环、电流环双闭环，算法上采用模糊自适应比例-积分-微分（proportion integration differentiation, 简称 PID）算法。对系统可靠性进行实验并分析的结果表明，能够很好地跟随负载以及降低启动电流，使小车可靠运行。此驱动控制系统负载能力良好，启动电流小，安全稳定，转向精确，满足设施农业作业需求。

摘要:以典型缝合式复合材料夹芯板为研究对象，建立其动力学方程，开展该夹芯板的动态特性研究， 探讨了缝合密度和缝合线角度对夹芯板模态特性、频响特性以及随机动响应的影响。研究结果表明：缝合线的存在增强了面板与夹芯层间的整体性，提高了夹芯板的固有频率，并约束了夹芯板的局部模态，降低了结构的模态密度，整体上降低了夹芯板在噪声载荷作用下的加速度及响应能量，但对结构应力响应影响较小；缝合线主要降低了上面板的动响应，对主承力板的动响应影响相对较小；随着缝合密度的增大，缝合式夹芯板的整体性逐渐提高，加速度及响应能量逐渐降低并收敛；缝合线角度则对结构总体动态特性影响不明显。

摘要:基于钢筋混凝土中钢筋锈胀和光纤布拉格光栅（fiber Bragg grating，简称FBG）应变、温度测量原理，设计了一种灵敏度较高的FBG钢筋腐蚀传感器。传感器主要由两个FBG（FBG-1，FBG-2）和带有轴向通孔、轴向通槽、环形槽及盲孔的钢筋件组成，FBG-1用于监测钢筋件的锈胀应变，FBG-2用作温度补偿器。为了提高传感器的成活率，在FBG1外紧密包裹一层滤纸，并用水泥砂浆封装。此外，推导了钢筋件的腐蚀率计算公式，根据光纤解调仪采集的波长变化值可以计算得到钢筋件的腐蚀率。依据法拉第电解定律设计了电化学加速腐蚀实验，探究传感器的工作性能。实验结果表明，该传感器能够监测到0.7%以内的质量腐蚀率，灵敏度较高，且测量范围大于5%。该传感器能够有效监测混凝土中钢筋的早期腐蚀过程，准确估算保护层开裂时间，具有实际工程应用价值。

摘要:针对传统随机共振方法难以实现系统最优输出的问题，提出了基于二阶欠阻尼和一阶过阻尼双稳态系统的普通变尺度随机共振方法，利用量子粒子群优化算法实现了自适应随机共振，提高了轴承故障诊断效率。基于数值模拟讨论了时间尺度、阻尼因子、噪声强度和系统参数对输出信噪比的影响。应用提出的方法对两组轴承故障振动信号进行了分析。结果表明，二阶欠阻尼系统普通变尺度自适应随机共振对微弱故障信号的检测效果优于一阶过阻尼系统普通变尺度自适应随机共振，且二阶欠阻尼系统对噪声的抑制和利用能力更强，故障频率处的幅值明显增大，提高了输出信噪比，在轴承故障诊断应用中具有优越性。

摘要:为实现环境激励下桥梁结构信号分解与模态参数识别的一体化，首先，针对现有集合经验模态分解算法存在的端点效应和有效本征模态函数筛选难的问题，通过引入镜像延拓算法和支持向量回归机算法来抑制端点效应，并根据互相关系数和能量系数建立筛选有效本征模态函数的新指标——有效系数；其次，根据桥梁结构真实模态存在的一般规律提出了用于智能化辨识稳定图中真实模态的算法；最后，通过某大型斜拉桥振动台试验来验证所提算法的可行性。结果表明，所提算法不仅能实现桥梁结构响应信号的自适应分解和重构，还能实现稳定图中真实模态的智能化筛选，即实现桥梁结构模态参数的智能化识别，且识别结果具有可靠性。

摘要:针对故障率数据的非线性非平稳特性及现有预测方法精度不足的问题，提出了一种基于相向量经验模态分解（relevance vector empirical mode decomposition,简称RVEMD）和据处理组合法（grouped method of data handling,简称GMDH）重构的预测方法。首先通过RVEMD分离故障率时间序列的波动项和趋势项，分解产生序列的固有模态函（intrinsic mode function,简称IMF）和残余函数（residual function,简称RF），通相关向量机（relevance vector machine,简称RVM）预测端点局部极值的方法抑制传统验模态分解（empirical mode decomposition,简称EMD）存在的端点效应，进一步利用RV回归生成序列的上下包络，替代了常规三次样条插值法；其次，建立各IMF分量的RVM预模型和RF分量的灰色预测模型，其中对标准RVM回归模型进行了改进，通过构建一种方高斯核函数（variance Gauss kernel function,简称VGKF）来提高核函数的全局性能和化能力，利用H-Q准则对训练空间预测嵌入维数进行优化，避免了主观选取的盲目性，时构建了一种基于背景值优化的灰色预测模型；最后，通过GMDH算法产生的最优智能组模型得到最终的预测结果。仿真实例结果表明，相比常规EMD分解后叠加预测法和其他模型预测法，该方法具有更加优异的预测性能，能够对故障率的变化趋势进行准确预测。