• 2019年第39卷第3期文章目次
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    • 智能轴承关键技术及发展趋势

      2019, 39(3):455-462. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.001

      摘要 (567) HTML (0) PDF 2.75 M (1393) 评论 (0) 收藏

      摘要:智能轴承是具有自感知、自决策及自调控功能的轴承单元,是高端轴承发展的主要方向。首先,分析了智能轴承的特点,总结了智能轴承的国内外研究进展和发展动态,认为目前智能轴承技术尚处在初级阶段,自决策和自调控功能尚不成熟;其次,探讨了智能轴承关键技术,包括传感器技术、自供电/无线供电技术、信号无线传输技术、轴承状态智能评估及智能诊断技术以及轴承状态智能调控技术;最后,讨论了智能轴承系统化、监测信息多样化及智能化的发展趋势。

    • 内外压分别作用下冷却塔风振系数对比研究

      2019, 39(3):463-470. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.002

      摘要 (489) HTML (0) PDF 8.11 M (859) 评论 (0) 收藏

      摘要:现有冷却塔规范和文献中关于风振系数的研究和取值建议均针对外表面风荷载作用,并认为内压作用下风振系数与外压作用下的数值一致,这无法真实反映冷却塔内压引起的风振效应。为对比研究内、外压分别作用下超大型冷却塔结构的风振特性及风振系数,以国内某在建超规范限值高210m间接空冷塔为研究对象,首先,进行刚体同步测压风洞试验获取内、外表面平均和脉动风荷载;其次,建立塔筒支柱环基一体化有限元模型,采用完全瞬态法对超大型冷却塔在内、外压分别作用下的塔筒风振响应和风振系数进行了精细化计算分析,探讨了以塔筒径向位移、子午向轴力、Von Mises应力和环向弯矩4种典型目标响应下的风振系数取值标准,提炼出超大型冷却塔内、外压作用下的一维、二维和三维风振系数分布规律;最后,分别给出了此类超大型冷却塔内、外压作用下风振系数的取值建议和二维拟合公式。主要结论可为此类超大型冷却塔风振系数的精细化取值提供科学依据。

    • 匹配压缩脊线提取在齿轮箱故障诊断中的应用

      2019, 39(3):471-477. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.003

      摘要 (572) HTML (0) PDF 4.80 M (865) 评论 (0) 收藏

      摘要:匹配解调技术是一种新的时频分析方法,在处理非平稳信号的时频特性方面,具有较高的时频分辨率。基于此技术,提出了匹配压缩脊线提取技术用于旋转机械非平稳工况下的故障检测。结合匹配解调技术与同步压缩技术,从多分量信号频谱中提取基频;同时提出旋转算子滤波技术与包络线滤波技术,移除强能量分量信号,得到弱能量分量信号的脊线。运用此方法,当基频能量非最大且故障信号能量较小时,能同时提取基频与故障特征信号。仿真分析和实例分析表明,该方法优于一般的脊线提取方法。将该方法应用于行星齿轮箱上,可有效提取故障特征分量,并与基频进行较为直观的比较。此方法可用于变转速工况下行星齿轮箱的故障诊断。

    • IVMD对泵站管道振动响应趋势的预测分析

      2019, 39(3):478-483. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.004

      摘要 (552) HTML (0) PDF 1.74 M (590) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用改进的变分模态分解(improved variational mode decomposition, 简称IVMD)与支持向量机(support vector machine, 简称SVM)相联合的方法,对泵站管道的振动响应趋势进行预测。首先,基于互信息准则确定IVMD的分解模态数,克服变分模态分解(variatronal mode decomposition, 简称VMD)盲目选取分解参数的缺点,利用IVMD将机组和管道的振动序列分解为多个固态模量(intrinsic mode function, 简称IMF),分别作为SVM模型的输入和输出;其次,利用粒子群优化(particle swarm optimization, 简称PSO)分别寻找各模态分量对应SVM模型的最优参数并对各分量分别进行预测;最后,将各测点对应的IMFs预测结果重构作为最终的预测值。结合某大型泵站2号力管道振动响应数据,分别采用IVMD-SVM,PSO-SVM和BP神经网络3种模型对管道振动响应趋势进行预测,并将预测结果进行对比分析。结果表明,IVMD-SVM模型得到的预测结果和实测值更加接近,计算精度更高,且误差较小,该方法对管道及类似工程结构的振动趋势预测具有一定的参考价值。

    • 贴附型局域共振声子晶体双层板的带隙特性

      2019, 39(3):484-494. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.005

      摘要 (410) HTML (0) PDF 9.08 M (817) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对板面之间周期性贴附柱状散射体的局域共振声子晶体双层板结构,采用有限元法计算了该结构能带结构、特征模态所对应的位移场以及相应有限周期双层板结构的传输曲线,对其展现出的带隙特性进行了研究。数值结果和分析表明,当激励点和响应点位于上下异侧板时,一条起始频率低并且带隙宽的完全带隙可以被打开。该带隙的打开可以认为是共振单元的振动模态和上下板的板振动模态相互耦合作用的结果。同时,由双板间空气声腔所带来的声振耦合效应对带隙的影响可以忽略不计。此外,双层板结构展现出许多相应单板结构共同的带隙特性,但其拥有单板所无法比拟的宽带隙特性。通过改变结构相关参数,可以实现对带隙的有效调节。

    • 基于Kriging模型的数控机床空间切削稳定性

      2019, 39(3):495-502. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.006

      摘要 (578) HTML (0) PDF 2.68 M (696) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对机床加工点空间位姿的改变,导致切削稳定性预测具有复杂性和不确定性问题,提出一种基于Kriging模型的机床空间切削稳定性研究方法。该方法以机床最小极限切削深度为研究对象,首先,通过构建描述其与加工位姿间数学关系的Kriging模型,预测其在加工空间的演化规律;其次,引入改进粒子群算法,计算具有最小极限切削深度极大值的加工位置,并结合切削实验和能量分布理论确定机床易颤振模态及对应的薄弱结合部,通过优化结合部动刚度以提高最小极限切削深度值。以一台立式加工中心主要加工任务中耗时较多的工序进行实例验证,建立该工序最小极限切削深度的Kriging模型,阐明加工位置变化对切削稳定性有较大影响,并提出结合部动刚度优化方案,提高了最小极限切削深度。

    • 双连杆柔性机械臂振动主动控制与实验

      2019, 39(3):503-511. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.007

      摘要 (430) HTML (0) PDF 986.95 K (827) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了对柔性机械臂在外部扰动或工作时产生的振动进行快速抑振,设计并搭建出一套刚柔耦合机械臂实验平台,大臂为刚性臂,小臂为柔性臂。首先,采用粘贴在柔性臂根部的压电陶瓷片测得的振动信号作为反馈信号,伺服电机用作驱动器带动减速器驱动机械臂;其次,对柔性臂由于外部激励产生的振动,分别设计了基于输入整形技术(input shaping technology,简称IST)的前馈控制器和基于广义最小方差自校正控制(generalized minimum variance self-tuning controller,简称GMVSTC)的控制算法,对柔性臂振动进行主动控制实验研究;最后,为了验证控制算法的效果,对采用常规比例微分(proportion differentiation,简称PD)控制实验进行对比。实验结果表明,输入整形和自校正控制算法可大幅减少柔性臂振动的时间,均可对柔性臂的振动进行快速抑振。

    • 高速磁悬浮鼓风机系统模型改进与实验

      2019, 39(3):512-517. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.008

      摘要 (406) HTML (0) PDF 1.05 M (812) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统Greitzer风机模型对本研究对象不适用的问题,提出了一种以电机转速作为控制量,以管道出口压力作为控制对象的风机管道改进模型。相比于原Greitzer模型,改进模型考虑了实际应用中的弯形管道,计算弯管处局部压力损失,并且考虑了原模型中忽略的管道沿程压力损失,在计算管道出口压力时更加准确。通过实验与模型理论计算数据对比,对模型的有效性和准确性进行了验证。经数据分析,管道出口压力在中、高压输出阶段,相对误差分别在±3%和±1%以内。将改进模型和不考虑管道压力损失模型计算结果相对比,模型精准度提升了±1%。

    • 基于层次聚类的状态监测数据衰退模式挖掘

      2019, 39(3):518-524. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.009

      摘要 (353) HTML (0) PDF 1.99 M (739) 评论 (0) 收藏

      摘要:故障预测与健康管理(prognostics and health management ,简称PHM)技术,是在现代复杂设备的高可靠性和高安全性要求下,实现视情维修的一种新的技术理念。PHM技术的研究方向之一就是利用系统状态监测数据中包含的信息,对设备的健康情况和发展趋势进行评估、分析和预测。针对基于状态监测数据的衰退模式挖掘问题,提出了一种P-D-H聚类方法,以实现衰退模式的挖掘。首先,通过分段聚合近似(piecewise aggregate approximation ,简称PAA)方法对由状态监测数据形成的退化轨迹时间序列进行模式表示;其次,采用动态时间弯曲距离(dynamic time warping,简称DTW)作为模式序列的相似性度量;最后,采用层次聚类的方法实现衰退模式聚类。用此方法对滚动轴承磨损状态监测数据进行了衰退模式挖掘,验证了方法的有效性。基于复杂系统状态监测数据的模式聚类方法能够有效实现系统健康衰退模式的挖掘,模式挖掘的结果可以为应用状态监测数据进行系统健康的预测奠定良好的基础。

    • 考虑模态耦合的球头铣刀颤振稳定域建模方法

      2019, 39(3):525-530. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.010

      摘要 (422) HTML (0) PDF 2.01 M (698) 评论 (0) 收藏

      摘要:球头铣刀广泛应用于曲面加工中,因此构造出针对球头铣刀的颤振稳定域叶瓣图意义重大。利用精细积分法对铣削系统二阶动力学方程进行时域数值求解,由切削刃与切触区域不同时刻的关系,确定出时域数值求解方程中所需要的刀刃瞬时切削部位,通过Floquet定理获得了高精度的颤振稳定域叶瓣图,并在三轴数控机床上进行了正确性试验验证。试验结果与预测结果相一致,表明所提供的方法能够为球头铣刀实现无颤振切削加工提供有力的技术支撑。

    • 机械振动WSNs最小二乘发射功率自适应控制方法

      2019, 39(3):531-536. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.011

      摘要 (651) HTML (0) PDF 1.30 M (822) 评论 (0) 收藏

      摘要:机械振动无线传感器节点为了保证数据传输的可靠性采用最大发射功率,导致部分传感器节点传输能耗浪费。针对此问题,提出了一种无线传感器节点最小二乘发射功率自适应控制方法。首先,传感器节点在机械振动监测中进行簇内通信获得发射功率与链路质量的离散关系; 其次,采用最小二乘法对离散数据进行线性拟合,建立数据可靠、节能传输的最小二乘发射功率自适应数学模型;最后,结合链路质量指示阈值计算出节点间数据传输的最优发射功率。对比实验结果表明,采用最小二乘发射功率自适应控制方法能有效降低机械振动无线传感器节点的传输功耗。

    • 三维蜂窝状声子晶体的带隙优化研究

      2019, 39(3):537-543. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.012

      摘要 (407) HTML (0) PDF 6.78 M (858) 评论 (0) 收藏

      摘要:蜂窝状的声子晶体具有优秀的减振降噪特性,选择丁腈橡胶作为基底,钢作为散射体,通过构建不同蜂窝状的声子晶体模型以及改变几何材料参数,可以得到更宽的低频带隙,从而得到更好的减振效果。通过COMSOL软件,利用周期性边界条件和布洛赫理论进行建模,计算出其能带结构并和传输特性进行比较,分析了不同结构参数下的位移模式,寻找出最优越的蜂窝状声子晶体,在对带隙范围调控上提出了新的方法和思路。

    • 应用VMD与Teager能量算子的结构模态系统辨识

      2019, 39(3):544-551. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.013

      摘要 (662) HTML (0) PDF 3.42 M (951) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对变分模态分解(variational mode decomposition,简称VMD)参数选择对结构模态特征识别的影响,应用VMD和Teager能量算子(Teager energy operator,简称TEO)提出了一种新的结构系统辨识方法,根据VMD层数参量K的变化寻找稳定的极点,用于识别结构模态特性。为了满足TEO对单分量的要求,采用VMD方法将振动信号分解成不同尺度的细节信号 (band-limited intrinsic mode function,简称BIMF)。对BIMF使用TEO法估计固有频率与阻尼比,使用层数参量K时形成的稳态极点判断真实结构模态系统参数,去除虚假分量。进行了数值和实验验证,并与传统方法进行比较,结果表明,所提出的方法在传统模态分析与环境激励的模态分析均为有效、准确且可行的。

    • 基于模态分解的下位玻璃关门异响试验分析

      2019, 39(3):552-559. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.014

      摘要 (467) HTML (0) PDF 3.51 M (900) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对某车型的车门在下位玻璃状态下存在的关门异响问题,以工作变形分析为基础,提出了一种基于工作变形模态分解的关门异响振动噪声源识别方法。首先,对关门声信号进行短时傅里叶变换时频分析,判定出关门声存在二次冲击现象,且噪声能量主要分布在低频辐射噪声部分;其次,采用工作变形试验识别出车门工作变形主要频率及振型,通过车门半约束模态试验获取车门模态频率及振型;最后,依据车门模态特性对工作变形进行模态分解,判定出异响振动噪声源。利用此方法对某车门进行试验分析,成功识别出该车型关门过程中的异响振动噪声源。试验结果显示,改进后关门二次冲击现象消失,关门异响得到有效改善,验证了该异响识别方法的有效性。

    • 喷管高效膛口制退器对机枪射击性能的影响

      2019, 39(3):560-564. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.015

      摘要 (1186) HTML (0) PDF 717.07 K (626) 评论 (0) 收藏

      摘要:在半开腔膛口制退器基础上进行改进,提出喷管高效膛口制退器的概念,在半开腔膛口制退器两侧引出可水平向后的拉瓦尔喷管,利用火药燃气通过喷管气流的反推作用达到减后坐效果,通过编程进行内弹道计算。运用刚柔耦合动力学理论,对安装喷管高效膛口制退器车载转管机枪系统建立动力学模型,进行动力学仿真计算。计算结果表明,安装喷管高效膛口制退器后,机枪后坐力、后坐位移、膛口角位移和弹丸出膛口时角位移均得到减小,提高了机枪的射击性能。

    • 模态参数识别和输入整形相结合的抑振方法

      2019, 39(3):565-570. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.016

      摘要 (434) HTML (0) PDF 1.91 M (1145) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对输入整形技术对模态参数的高度依赖性以及整形器给系统带来延时的问题,提出一种模态参数识别和无延时输入整形结合的复合方法。以单自由度机械臂为对象,研究在S型曲线输入信号作用下系统的振动特性,定量分析该方法对机械臂残余振动幅值的影响。搭建了机械臂残余振动抑制测试的实验平台,并采用对系统模态参数最敏感的零振动(zero vibration,简称ZV) 型整形器进行间歇-间歇 (rest-to-rest)实验。结果显示,使用该方法后机械臂残余振动的最大振幅仅为原最大振幅的31% ,稳定时间由整形前的0.118s缩短到整形后的0.043s,机械臂运动控制的总时间由1.738s降为1.643s,表明该方法有效地抑制了机械臂的残余振动,并保证了机械臂的工作效率。

    • 船舶设备半主动单层隔振系统传递特性分析

      2019, 39(3):571-576. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.017

      摘要 (239) HTML (0) PDF 709.23 K (602) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高船舶动力设备单层隔振系统的隔振性能,研究半主动磁流变(magnetorheological,简称MR)阻尼器和基础质量对系统传递特性的影响规律,采用通过试验验证的改进的Bingham模型描述MR阻尼器的力学特性,建立考虑基础质量影响的二自由度无约束隔振系统的动力学模型。通过平均法得到了隔振系统主共振时的解析解,并通过数值方法验证了理论解的正确性。以力传递率为评价指标,研究了半主动隔振系统主要参数对系统主共振的影响。结果表明:基础质量增加可降低系统的固有频率及隔振区域的减振效果;MR阻尼器控制力和零力速度的增加可提升隔振性能;MR阻尼器的阻尼增加可提高共振区域的隔振效果,但降低了隔振区域的隔振效果。

    • 退化数据驱动的气缸剩余寿命在线预测

      2019, 39(3):577-581. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.018

      摘要 (605) HTML (0) PDF 1.04 M (681) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对气缸可靠性研究中剩余寿命预测方面的问题,提出了一种基于退化路径的气缸剩余寿命在线预测方法。在建立了基于维纳过程的气缸退化模型基础上,推导了退化路径决定下的气缸剩余寿命的概率密度函数解析表达式,提出了一种融合Bayes估计和期望最大化算法的参数在线估计方法,实现了气缸剩余寿命在线预测,并通过气缸性能退化实验数据验证了方法的有效性。通过与同类方法对比结果表明,在小样本情况下,所提方法能更准确地预测气缸剩余寿命且预测的不确定性更低。

    • 装载机工作装置载荷识别模型与载荷测取方法

      2019, 39(3):582-589. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.019

      摘要 (434) HTML (0) PDF 1.91 M (723) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究装载机铲装作业时所受外载荷大小及变化特性,根据铲斗铰点力与斗尖力关系建立工作装置外载荷识别模型。以国产LW900K装载机为试验样机,提出了三向力销轴传感器法和动臂截面弯矩法两种载荷制取方法,进行典型作业姿态下的载荷验证和铁矿粉物料下的载荷测试试验。结果表明:提出的三向力销轴传感器法和动臂截面弯矩法都能够准确获取外载荷识别所需要的铰点载荷,销轴传感器法结果精度高于动臂截面弯矩法;试验样机工作装置所受大载荷出现在物料铲掘和卸载时刻,测得卸料时的惯性冲击载荷峰值约为400kN;通过雨流计数得到外载荷合力的均值服从正态分布,幅值服从三参数威布尔分布。载荷测试和分析结果能够有效解决装载机工作装置外载荷难以获取的问题,为载荷谱编制和疲劳特性分析提供依据。

    • 宽范围调压的超声电机测试驱动电源

      2019, 39(3):590-595. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.020

      摘要 (416) HTML (0) PDF 2.13 M (718) 评论 (0) 收藏

      摘要:测试新超声电机的现有方法是研究专用测试电源,为了避免重复性开发驱动电源引起的研制周期长、材料和人力成本高等影响,研究了宽范围调压的超声电机测试驱动电源。首先,理论分析变压器体积与损耗及频率的关系,确定电源为无变压器结构;其次,分析Boost等效电路推导出升压比存在上限,逆变电路占空比大范围调节会导致交流方波总谐波失真(total harmonic distortion,简称THD)增加。综上确定了测试驱动电源拓扑为可控整流+Boost电路+半桥逆变三级电路,提出了预配置+自动选择性控制策略解决级联电路的稳定性问题。实验结果证明了测试驱动电源能输出2相工作频率在10~100 kHz、相位差在±90°内、电压幅值为20~600V的交流电。用TRUM60和直线超声电机作为负载,测试驱动电源能为不同超声电机提供合适的驱动信号和匹配参数,超声电机运行平稳。

    • 基于轨道数据对齐的ARIMA模型的轨道不平顺预测

      2019, 39(3):596-602. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.021

      摘要 (328) HTML (0) PDF 1.48 M (683) 评论 (0) 收藏

      摘要:轨道几何尺寸数据是在对被测轨道进行检查时得到的,而不同时间的历史数据,由于检查环境和条件存在变动,其数据表现经常伴随着累积里程误差的存在,导致数据存在无法对齐的现象,从而不能精准预测轨道不平顺的发展。针对此问题,提出将多组原始数据依次以某一步长进行分段验证,以互相关函数相互进行评价,将各组原始数据的里程对齐之后得到有效的观测值。以广铁集团惠州工务段杭深线潮汕站4道K1317+150-K1317+350间的2013-2015年度的历史数据作为试验样本,通过建立自回归积分滑动平均模型(auto-regressive integrated moving average model,简称ARIMA)预测轨道不平顺。结果表明,将轨道几何尺寸原始数据对齐后再进行其不平顺状态的预测研究,可以达到更高的试验精度,其相对误差绝对值的最大值小于5%,样本中相对误差均值为1.75%,适用于工程。

    • 改进降噪自编码的航空发动机气路故障诊断

      2019, 39(3):603-610. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.022

      摘要 (469) HTML (0) PDF 781.22 K (567) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高故障诊断准确度,针对航空发动机气路故障中状态参数非线性强且易受噪声污染的问题,提出一种改进降噪自编码的航空发动机气路诊断方法。该方法在降噪自编码器(denoising autoencoder,简称DAE)基础上,采用改进萤火虫算法(firefly algorithm,简称FA)优化的径向基(radial basis function,简称RBF)神经网络,进行航空发动机故障诊断,DAE能够提取出更利于故障诊断的深层鲁棒特征。为了进一步提高算法的诊断准确度,引入惯性权重与自适应光强因子的改进FA来优化RBF网络从而得到萤火虫径向基(firefly radial basis function,简称FRBF)网络,再将DAE提取的特征导入其中进行故障诊断。通过实例,将提出方法与原始DAE、单独的FRBF、支持向量机(support vector machine,简称SVM)和RBF这 4种算法进行对比,结果表明,所提出方法诊断精度最高,达到98.1%,且算法性能稳定,鲁棒性也优于其他几种方法。

    • 路面激励空间效应对车桥耦合随机振动的影响

      2019, 39(3):611-618. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.023

      摘要 (478) HTML (0) PDF 2.29 M (931) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于GB/T 7031—2005路面不平顺功率谱,建立多点相干输入激励的车桥耦合振动模型,研究路面输入激励空间效应对车桥耦合振动响应的影响。将三轴自卸汽车离散为三维九自由度的弹簧阻尼质量体系,桥梁离散为板-壳实体单元,考虑路面不平顺输入激励的时滞性和相干性,基于虚拟激励法建立路面相干激励的三维车桥耦合随机振动模型。以三跨连续梁桥为背景,研究路面输入激励的相干效应、时滞效应及一致效应对车桥系统、车辆振动及频谱特性的影响。结果表明:3种输入激励的空间效应对桥梁位移和加速度振动响应存在差异,路面激励的空间效应对车体响应影响比后悬架明显;路面输入激励的空间效应对车桥耦合与路面谱的共振频率影响较小;研究路面不平顺激励对车桥耦合振动影响时,需考虑路面不平顺输入激励的空间效应。

    • 基于WMRA的隔震结构时变非线性参数识别

      2019, 39(3):619-624. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.024

      摘要 (563) HTML (0) PDF 2.74 M (690) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于小波多分辨率分析(wavelet multi-resolution analysis, 简称WMRA)理论,建立结构时变非线性参数识别方法,研究隔震结构在地震作用下表现出来的时变非线性力学行为。首先,以描述隔震支座的迟滞非线性Bouc-wen 模型为研究对象,引入3阶有效数值差分技术,将运动方程中非线性模型的恢复力增量进行线性化,形成递推观测方程;其次,基于WMRA理论,将观测方程中每一待识别参数采用小波多分辨率展开,将模型参数识别问题转化成多元线性回归模型中小波重构系数的估计问题;最后,分别采用数值模拟、串联隔震体系(serial seismic isolation system, 简称SIS)振动台试验测试数据,识别结构及隔震层参数随时间的演化规律,验证该识别方法的正确性和适用性,为隔震结构在施工、运营期各阶段状态评估提供一定参考。

    • 基于主曲线相似度的轴承健康状态评估方法

      2019, 39(3):625-630. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.025

      摘要 (382) HTML (0) PDF 2.22 M (685) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了更有效地评估滚动轴承性能退化程度,提出了基于流形空间主曲线相似度的状态评估方法。首先,结合轴承振动信号自身特点,进行高维特征提取,利用流形学习算法拉普拉斯特征映射(Laplacian eigenmaps,简称LE)将原高维特征空间转换至低维空间;其次,利用软-K主曲线算法提取样本主曲线;最后,结合离散Frechet距离做出状态评估曲线。通过滚动轴承全寿命实验进行对比分析,所提方法相对隐马尔科夫链模型(hidden Markov model,简称HMM)、深度信念网络(deep belief networks,简称DBN)等方法,能更早地发现设备的早期故障,且可以对滚动轴承健康状态进行定量评估。

    • 各向异性碳纤维复合材料的方向性涡流检测

      2019, 39(3):631-637. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.026

      摘要 (492) HTML (0) PDF 3.92 M (990) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced polymer, 简称CFRP)的层合结构和电各向异性,提出一种基于A-Φ (矢量磁位标量电位)的电磁有限元数值分析方法。采用COMSOL多物理场仿真软件对数值方法实现并建立各向异性复合材料层合板分析模型,利用仿真得到感应出的涡流密度在平面和厚度方向的分布规律,以及复合材料板铺层方向、裂纹缺陷以及激励电流频率对涡流线圈阻抗幅值和相位的影响,并通过实验进行了验证。结果表明,一定范围内裂纹缺陷越大、频率越高,线圈阻抗变化就越大,涡流检测效果更好,且正交铺层复合材料板的检测效果明显优于单向铺层复合材料板。

    • 基于相位角变化的桩基缺陷位置识别方法

      2019, 39(3):638-644. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.027

      摘要 (240) HTML (0) PDF 1.71 M (595) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统的低应变反射波信号解读方法具有很大的经验性,因而对桩身的缺陷位置常常作出错误的估计。为合理判断桩身缺陷位置,提出一种新的基于相位角变化的桩基缺陷位置改进识别方法。首先,利用解析模态分解定理和递归希尔伯特变换提取了重点关注频带范围内的反射波纯调频信号;其次,对提取的纯调频信号进行小波变换并通过相位角的变化判别桩身缺陷位置;最后,通过王乾1号大桥桩基实测数据验证了所提出方法的有效性。研究结果表明,该方法能够有效判断桩身缺陷疑似位置,为后续的缺陷位置排查提供了便利,但仍需结合其他桩基损伤识别方法和相关工程资料进行验证。

    • 基于非线性激光超声的微裂纹检测及定位

      2019, 39(3):645-651. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.028

      摘要 (483) HTML (0) PDF 2.06 M (738) 评论 (0) 收藏

      摘要:金属构件在加工及服役过程中,其表面及内部会产生微裂纹,外载荷作用下,微裂纹会逐渐扩展,成为影响构件安全运行的重大隐患,因而有必要对构件进行无损检测。提出一种基于非线性激光超声的微裂纹检测技术方法,通过提取激光超声波与微裂纹作用后非线性特征参数的改变量进行裂纹检测及定位。利用激光辐照构件激发超声波,根据构件时域动态响应信号重构状态空间,提出一种非线性特征参数提取方法对裂纹影响下状态空间改变量进行评估以识别裂纹,进而利用扫描激光法实现裂纹定位分析。搭建实验系统对铝合金表面不同宽度微裂纹进行检测,结果表明,所提方法能有效检测并定位构件表面微裂纹。

    • 滚动轴承寿命动态预测新方法

      2019, 39(3):652-658. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.029

      摘要 (427) HTML (0) PDF 4.27 M (875) 评论 (0) 收藏

      摘要:以及准确进行可靠性评估和寿命预测,提出了基于主成分分析(principal component analysis,简称PCA)和相空间重构的滚动轴承寿命动态预测方法。首先,通过PCA将实时监测的多个滚动轴承性能指标进行融合;其次,使用相空间重构技术实现当前退化过程和历史退化过程的对比,得到寿命预测值,并结合历史失效时间进行统计推断,得到更准确的平均寿命。随着观测样本的不断积累,可实现平均寿命的动态更新。试验结果表明,本研究提出的动态寿命预测模型能够实时预测滚动轴承的寿命,具有较强的工程实用价值。

    • 卫星载荷隔振装置特性的微振动试验及分析

      2019, 39(3):659-664. DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.03.030

      摘要 (454) HTML (0) PDF 2.15 M (873) 评论 (0) 收藏

      摘要:载荷隔振装置是为适应高分辨率卫星光学有效载荷高精度、高稳定度工作环境要求而设计的一种高精高稳结构,如何对其特性进行有效的地面试验验证,并量化评估其减隔振效果,成为亟待解决的问题。基于此,通过设计并搭建了一套微振动试验系统,实现了载荷隔振装置的模态特性和传递率特性的测试,获得了有效测试数据,并通过对比分析,量化得到了载荷隔振装置的减隔振效果。试验结果为载荷隔振装置研制提供了重要的基础数据和工程经验,对卫星减隔振系统设计具有广泛的参考价值。

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