摘要:简要回顾了TiAl金属间化合物的研究历程，在TiAl单晶研究的基础上，重点介绍了新型高温高性能聚片孪生(polysynthetically twinned，简称PST)TiAl单晶理论、技术与性能等方面的突破性进展，并分析了尚待开展的主要研究工作，展望了其在航空发动机叶片上的应用前景。

摘要:针对小型号超声电机定转子预压力加载需要，提出了基于圆锥壳体理论的开槽碟簧设计计算理论，并进行了试验验证。首先，从圆锥壳体理论出发，建立了开槽碟簧在简支条件下受轴向载荷的力学型，并基于现代数值计算理论，得到了求解该力学模型的计算方法；其次，将计算结果与有限元结果以及传统公式结果进行对比分析，并设计试验进行了验证；最后，基于开槽碟簧准零刚度特性的参数敏感性分析试验结果，提出了开槽碟簧结构设计的方法。研究结果表明，基于圆锥壳体理论的开槽碟簧计算方法比有限元方法和传统公式具有更高的准确性,相对误差在±3.5%以内，开槽碟簧的最优高厚比范围在1.5~1.8之间。该结论可为小型号超声电机用开槽碟簧的设计提供参考。

摘要:首先，以螺栓结合部切向动力学特性为研究对象，基于频响函数的子结构综合法为理论主线，建立结合部切向动力学行为辨识基本方程，推导其切向动刚度Za的理论表达式；其次，联合奇异值分解与最小二乘法，优化辨识结合部切向等效刚度ka与阻尼ca，由此建立螺栓结合部切向动力学数值模型；后，利用该模型计算结构测点频响函数，进而将其与实测值进行对比。结果表明，二者吻合程度较高，且特征峰对应频率误差分别为1.38%，1.51%和0.84%，验证了所提方法能有效辨识螺栓结合部切向动力学行为，所得等效动力学参数精度较高，可为机械系统整机精准建模提供理论参考与数据支撑。

摘要:土木工程结构中有很多方形断面的细长结构，常常受到斜向风作用，其风荷载可以简化为斜置方柱的气动力，与垂直风向作用不同，目前尚没有明确的气动力估算方法。针对此问题，采用刚性节段模型测压风洞试验，分析了风偏角对方柱的静态气动力特性的影响规律。结果表明：采用传统风速分解法仅可以有效地估计在分离点之前的风压，并不适用于斜置方柱完整气动力的估算；由于背风面风压的减弱，斜置方柱的平均和脉动气动力系数小于垂直方柱的对应值；斜置方柱的旋涡脱落频率小，强度弱，频带宽。因此，采用垂直方柱的平均气动力作为方柱抗风设计的平均风荷载是偏于安全的，但是由于旋涡脱落频率及带宽的变化，斜置方柱的风致振动与垂直方柱会有明显的差别。

摘要:采用自适应的变分模态分解（adaptive variational modal decomposition， 简称AVMD）与核极限学习机（kernel extreme learning machine， 简称KELM）联合的方法对水闸在泄流过程中的监测信号进行振动预测分析，用以辅助决策和及时预警。首先，基于互信息准则确定AVMD的分解模态数，克服变分模态分解（variatronal modal decomposition, 简称VMD）盲目选取分解参数的缺点，利用AVMD把水闸振动信号分解K个固态模量（intrinsic mode function， 简称IMF）；其次，通过KELM对各IMF分量分别进行预测；最后，将各测点对应的IMFs预测结果相加作为最终的预测值。结合某水闸自由泄流工况下的振动数据，分别采用AVMDKELM和KELM模型、支持向量机（support vector machine, 简称SVM）模型对其振动趋势进行预测，并将预测结果进行对比分析。结果表明，AVMDKELM模型得到的预测结果与实测值更加接近，计算速度更快，精度更高，且误较小，该方法可有效预测水闸结构的振动趋势。

摘要:为研究混合润滑状态下粗糙表面基体变形对结合面接触特性的影响，建立了考虑基体变形的结合面接触刚度模型。首先，通过单微凸体基体系统模型分别求解微凸体和基体的接触刚度，利用不动点迭代法获得微凸体真实变形量；其次，基于分形理论建立结合面固体接触刚度模型，通过固体接触刚度获得液体介质的接触刚度。根据仿真结果分析了基体变形、粗糙表面形貌以及润滑介质对结合面接触特性的影响规律。结果表明：当真实接触面积一定时，通过新模型计算的法向载荷小于忽略基体变形的模型；在接触前期，结合面的接触刚度主要由液体介质接触刚度主导，随着真实接触面积的增加，液体接触刚度占总刚度的比率越来越小，最后转变为固体的接触刚度主导结合面的接触刚度。该模型为研究混合润滑状态下结合面的接触特性提供了理论基础。

摘要:针对单个齿轮副和变速器总成两方面的敲击特性，笔者利用专用的敲击试验装置测试多工况敲击相关数据。首先,对振动噪声数据进行有效能量叠加处理和对轮副在啮合线方向上速度差标准差的计算，得到单个齿轮副和变速器总成的敲击特征曲线；次，提取相应的特征参数分别建立单个齿轮副和变速器总成的敲击特性量化评价指标向量；最后，用量化评价指标对某5档变速器的敲击问题进行了量化分析及问题点确定，并对优化前后的变速器进行了敲击性能量化对比。结果表明：量化指示与主观评价结果有较好的一致性，证明量化评价指标对变速器敲击问题优化和评价具有一定的指导意义。

摘要:针对电动轮式小车的轮毂电机驱动控制及其稳定性问题，笔者采用嵌入式控制器和电流、速度双闭环控制方法，建立了轮毂电机的驱动控制系统。设计了电机驱动电路、速度检测电路、电流检测电路及过流过载保护电路，采用模糊自适应比例积分微分（proportion integration differentiation，简PID）控制算法，在测功机平台上模拟电动轮式小车在受突变负载时的实际运行状况，对该控制系统的稳定性进行试验与分析。试验结果表明：该小车启动稳定，在施加不同负载情况下能够维持稳定的速度运行，在过流过载情况下触发保护系统，防止电流过大烧毁硬件电路，进行堵转试验系统未出现故障。此驱动控制系统安全可靠，稳定性好，可为分析验证电动轮式小车驱动控制系统的稳定性提供参考。

摘要:双子支持向量机（twin support vector machine，简称TWSVM）的核函数选择对其分类性能有着重要影响，TWSVM其核函数一般是局部核函数或者全局核函数，这两种核函数的泛化能力和分类性能不能兼顾。笔者利用综合加权的高斯局部核函数和多项式全局核函数方法组成双核函数来改进TWSVM以提高其泛化能力和分类性能，并采用简化粒子群优化（simple particle swarm optimization,简称SPSO）方法来对权值和参数进行优化，提出了SPSO优化Multiple Kernel-TWSVM模型，将该模型应用到滚动轴承故障诊断模式识别中。实验结果表明，双核TWSVM比单核TWSVM和反向传播(back propagation, 简称BP)神经网络具有更高的分类准确率。

摘要:为更好地探究纵-扭复合超声振动加工技术在硬脆材料加工中的优势，提出一种新型扭转振动测评方法，设计纵-扭复合超声变幅杆。首先，理论推导了螺旋沟槽结构的纵-扭模态转换，揭示了纵、扭振动分量对变幅杆振动轨迹的影响;然后，在有限元分析中定义了扭纵分量比j，并分析了螺旋沟槽数目n、螺旋角度θ和槽宽d等参数对扭纵分量比j的影响规律。结果表明：扭纵分量比j随螺旋沟槽数目n及槽宽d的增加而变大，随螺旋角度θ的增加而先变大后减小，并利用正交参数的极差分析法得到各参数对其影响力度大小的主次。通过实验验证了有限元分析结果。

摘要:针对宏微超声电机驱动系统内部电路需求多路相互独立的高稳定精度电压，设计了逻辑链路控制(logical link control,简称LLC)变换器+开关型集成稳压两级结构的多路独立输出稳压电源。采用LLC变换器将220 V交流电降压变换为多路输出，主功率用闭环控制实现高精度稳压输出，其他辅助输出用高效开关型MP1584降压稳压电路实现二次稳压输出。用设计的电源、宏微超声电机、宏微驱动器、光栅尺及激光测振仪构建了宏微超声电机驱动控制系统。试验结果证明,本电源解决了传统单级多路输出电源存在的交叉调整率问题，能提供±1%内的稳定电压，整机效率≥80%，且线路简单、体积小，工程设计上易于实现；优化了宏微超声电机驱动控制系统的体积，提高了效率和可靠性。

摘要:为克服现有声衬结构固定、敏感频率无法调节的弊端，提出了一种逆压电效应的调频式声衬结构。该声衬由颈部、共振腔以及压电膜片组成亥姆霍兹共振器。采用有限元法对声衬结构的固有频率、声场分布进行了计算，研究了压电膜片变形与共振频率偏移的关系。在阻抗管内对压电声衬致动前后系统的传递损失进行了对比，系统传递损失峰值频率与驱动电压呈线性关系，灵敏度为0.1Hz/V。在建立控制电压-驱动电压-噪声频率的对应关系的基础上，提出了一种基于光敏电阻的直流升压电路，采用LabVIEW软件编制了压电声衬的自适应控制程序，当噪声频率从746变化至788 Hz时，驱动电压由110 V自动升高至420 V，声衬始终工作于共振状态，实现了宽频噪声的自适应控制。

摘要:现有冷却塔结构自振频率主要基于有限元分析手段，缺乏简单有效的冷却塔自振频率估算公式。为解决该问题，以国内某179m高的大型冷却塔为基准塔，首先,通过改变结构典型参数（塔高、喉部高度、喉部直径、进风口高度和支柱截面积）获得基准塔的38个模型并进行动力特性分析，同时提炼出基频和倾覆频率随结构参数的变化规律；然后,用扰动法和拉丁超立方抽样(Latin hypercube sampling,简称LHS)两种方法进行结构自振频率参数的敏感性分析，获取了不同阶数下各参数的敏感因子,在此基础上，创新性地拟合提出考虑敏感因子权重值的多参数基频和倾覆频率的实用估算公式;最后,验证自振频率估算公式的精度，选择课题组已有研究的冷却塔进行了误差分析。揭示结构参数对大型冷却塔自振频率的敏感性具有重要意义，可为冷却塔结构抗风抗震设计、动力特性优化设计等提供指导。

摘要:根据静脉瓣结构形式，设计了一种半柔性阀压电泵。首先，介绍了半柔性阀压电泵的结构及工作原理；其次，对阀体进行了理论分析；最后，加工了实验样机，对样机进行性能测试实验。实验结果表明：在驱动电压为220 V、频率为7 Hz时，半柔性阀压电泵的进出口压差可达到199 mm；在驱动电压为220 V、频率为11 Hz时，半柔性阀压电泵的实验流量为44.5 ml/min。随着驱动电压的升高，工作频率与流量出现单峰与双峰的现象。该研究证明了半柔性阀压电泵具有泵的功能并可以实现有阀和无阀状态，验证了其有效性和理论分析的正确性。

摘要:运用刚性模型测压风洞试验方法对单圆柱、不同间距串列双圆柱和串列三圆柱绕流的时均压力分布与气动力进行了研究。首先，进行单圆柱模型和不同间距串列双圆柱模型的绕流试验，试验的雷诺数为3.4×104；其次，通过与单圆柱进行对比，讨论了气动干扰对串列三圆柱时均压力分布与时均阻力的影响规律；最后，通过与串列双圆柱进行对比，讨论了圆柱的数量对干扰规律的影响。试验结果发现，串列三圆柱的绕流存在两个完全不同的流态，其切换的临界间距(L/D)cr在3.5~4.0之间，两个流态下的时均压力分布与时均阻力存在明显的差异。本研究可对实际工程中串列圆柱结构的风荷载取值提供参考。

摘要:针对双树复小波变换存在频率混叠以及参数需自定义的缺陷，提出自适应改进双树复小波变换的齿轮箱故障诊断方法。首先，利用双树复小波变换将信号进行分解和单支重构，采用粒子群算法将分解后分量峭度值作为适应度函数，选择双树复小波的最优分解层数；其次，对重构出的低频信号进行频谱分析提取故障特征，将单支重构后的各高频分量进行变分模态分解,通过峭度值获得各高频分量经变分模态分解后的主频率分量信号；最后,分析各主频率分量信号的频谱,识别齿轮箱的故障特征。结果表明,该方法与双树复小波变换和变分模态分解相比，不仅消除了频率混叠现象,提高了信噪比和频带选择的正确性,而且还提高了从强噪声环境中提取瞬态冲击特征的能力。

摘要:离心式压缩机由于内部静、动叶片排的相对运动，气流在压缩机内部流动时会产生动静干涉，从而会产生不定常气流激振力和高振幅压力脉动。这种非定常动静干涉对压缩机的稳定正常运行和实际工作效率有着重要的影响。为了有效研究动静干涉的信号特征，首先,对某模型级压缩机试验台离心叶轮进行运行模态仿真计算从而得到叶轮干涉图；其次，确定进口导叶（inlet guide vanes, 简称IGV）和出口扩压器（outlet guide vanes, 简称OGV）对叶轮存在干涉的转速；最后，在确定的试验转速工况下进行应变测试和压力脉动测试。通过分析对比，验证了仿真转速工况下干涉特征频率的存在，也证实了应变信号更适用于识别干涉信号特征。通过总结干涉较严重的转速工况干涉特征频率与叶轮固有频率的关系，为离心压缩机进一步改进设计奠定了基础。

摘要:首先，采用脉冲响应衰减法测试了敷设阻尼薄板的阻尼损耗因子，分析了阻尼敷设比例及薄板的悬挂状态对薄板阻尼损耗因子的影响；其次，在混响-全消室中测试了敷设阻尼薄板的隔声量，比较了不同阻尼敷设比例薄板的测试结果；最后，建立了敷设阻尼薄板隔声量计算分析模型，隔声量计算值与试验值吻合较好，验证了计算模型的有效性。研究了敷设阻尼材料厚度与敷设比例对薄板结构隔声性能的影响，综合考虑轻量化和隔声性能，分析了阻尼材料厚度与敷设比例对薄板降噪效率的影响，并以降噪效率最大为目标进行了薄板隔声特性的优化。

摘要:针对刨煤机系统有限元动力学模型易出现质量零点使计算发散的问题，基于质量替换法，综合考虑刨头移动、刨头与滑架体的间隙、刨链预紧力及链轮多边形效应等因素，建立了刨煤机系统纵向振动刨头碰撞振动共生时变动力学方程，以实验获得的刨刀刨削载荷作为激励，采用数值分析方法对时变动力学方程进行求解，分析了不同刨深工况下刨煤机系统的动力学特性，并与改进前动力学模型的计算结果及实验测试结果进行了对比分析。结果表明,本方法不仅避免了计算结果发散问题，而且提高了动力学模型的计算准确度。研究结果为刨煤机系统工作稳定性、关键零部件的疲劳寿命分析提供了理论基础。

摘要:针对流程工业生产系统监测点多，各监测点间具有相关性的特点，提出了一种基于去趋势交叉分析-网络结构熵（detrended cross-correlation analysis-net structure entropy，简称DCCA-NSEn）的复杂机电系统多变量耦合网络建模与状态评估的方法。该方法利用DCCA算法计算多变量两两之间的相关性，构建反映多变量耦合关系的加权网络模型，对监测序列进行滑移求解，得到系统耦合关系网络动态演化模型。利用NSEn方法分析耦合关系网络的结构熵，根据熵随时间的变化趋势对复杂机电系统的服役演化状态进行评估。笔者选取某压缩机组的真实生产数据进行DCCA-NSEn方法验证，然后用耦合去趋势波动分析（coupling detrended fluctuation analysis，简称CDFA）方法对同一组生产数据进行多变量分析，对两方法的分析结果进行对比。结果表明:与DCCA方法相比,本方法具有多变量同时监测评估的优势;与同样是多变量分析的CDFA方法相比,本方法具有评估效果稳定，对系统的异常状态检测效果更明显的优势。

摘要:受现场环境和设备的干扰，水轮机组摆度信号中存在较强的脉冲噪声和高斯白噪声，导致真实有效信号被淹没，这为信号提取带来很大的困难。针对这一问题，提出一种将中值滤波、小波阈值去噪以及Savitzky-Golay平滑滤波相结合的摆度信号去噪方法。首先，对待分析信号用中值滤波器进行去除脉冲噪声的预处理；其次，通过Savitzky-Golay平滑滤波和阈值去噪分别去除小波分解后的近似系数和细节系数中的白噪声分量。仿真结果表明，该方法能有效提高信噪比、局部相关指数以及平滑度，降低均方误差。实验结果表明，该方法既能去除水轮机组摆度信号中的噪声，又能有效保留真实信号中的细节特征。

摘要:采用基于半解析有限元的激励响应计算方法来求解薄板中Lamb波的激励响应结果，替代常规的实验方法，实现对薄板中Lamb波传播特性的仿真分析。与三维有限元仿真方法相比，采用激励响应计算方法仿真导波在波导介质中的传播过程可以节省计算量，提高效率。通过求解薄板中Lamb波的一般均质方程，基于频谱叠加原理，可以计算薄板中Lamb波激励响应结果。分别提激励响应计算结果和实验测量数据，通过小波分析计算两种数据的Lamb波群速度。经验证激励响应仿真计算结果与实验数据有很好的一致性，通过群速度频散曲线对比两种方法获取的数据，模态分析结论一致。激励响应计算方法还可以仿真计算任意截面波导介质中导波的传播过程，具有较好的通用性。

摘要:针对有标记故障样本不足及传统半监督诊断方法识别率低的问题，提出基于半监督最大间隔字典学习算法(semi-supervised max-margin dictionary learning，简称SSMMDL)的故障诊断方法。该方法将无标记样本重构误差项添加至最大间隔字典学习算法模型中，通过最小化无标记样本稀疏重构误差项、有标记样本稀疏重构误差项、支持向量机的损失函数正则项和分类间隔正则项，实现字典和支持向量机的同步学习，从而获得判别能力较强的字典。在此基础上，运用稀疏编码获得测试样本的稀疏表示，利用基于稀疏表示的分类器进行故障识别。通过对转子不同故障进行识别，结果表明所提方法较相关对比算法识别准确率更高，可以满足机械故障在线监测的需要。

摘要:后缘襟翼智能旋翼是一种行之有效的直升机旋翼振动主动控制技术，高阶谐波控制算法广泛应用于智能旋翼振动控制领域，其控制器参数直接影响振动控制性能和稳定性。基于后缘襟翼智能旋翼悬停实验数据，笔者经拟合得到智能旋翼系统的传递函数，建立智能旋翼参数化仿真模型，并进行了垂向载荷振动控制仿真。通过系统开环传递函数Nichols图的方式对振动控制系统的稳定性和稳定裕度进行了分析，在保证振动控制性能的前提下，获得了控制器时间常数和相角特性对控制系统稳定裕度的影响规律，为后续智能旋翼振动控制实验中控制器参数调整提供参考。

摘要:针对卷积稀疏表示（convolution sparse representation, 简称CSR）在轴承故障脉冲提取过程中过于依赖惩罚因子的缺点，提出了一种基于卷积稀疏表示、希尔伯特变换（Hilbert transform,简称HT）以及流形学习降维相结合的轴承故障诊断方法。首先,通过在不同惩罚因子下的CSR提取不同稀疏特征的脉冲；其次，针对提取的一系列脉冲进行希尔伯特变换，构造脉冲包络空间；最后，利用等距映射（isometric feature mapping,简称Isomap）流形学习算法对脉冲包络空间求解低维本征包络，以实现故障诊断。通过仿真数据以及台架实验数据验证表明：基于CSR-HT-Isomap算法的轮对轴承故障诊断方法可以很好地提取轴承内圈及滚动体故障特征，通过与基于聚合经验模态分解和小波包变换的包络空间算法进行比较，证明该方法在提取本征包络、强化本征包络谱以及放大故障特征频率的谐波数方面具备较大优势。

摘要:针对超声电机定子设计过程存在的定子设计模态与干扰模态分离不彻底、定子振动幅度小、定子振动时局部内应力较大等问题，提出了基于响应面模型的电机定子设计优化方法。首先，通过选取合适的定子设计尺寸作为变量，拉丁超立方抽样方法在设计空间内选取样本点；其次，对各样本点的组合得到的定子尺寸结构进行有限元分析，得到定子的模态和谐响应值从而建立定子的响应面模型；然后，利用遗传算法在响应面模型的基础上对定子进行优化；最后，使用有限元软件对优化前后的定子进行建模计算验证了优化结果的正确性。

摘要:声波透射法主要采用声学参数和波形畸变程度来判断基桩完整性，但是波形畸变系数无法定量计算，难以精确判定其畸变程度。通过频率域测点能量统计法计算波形畸变系数及畸变系数临界值，使用频谱及小波包分析技术探讨了完整波形和畸变波形（桩底沉渣测点、低强度不密实测点、断桩测点）的特征，并基于3层小波包分解信号的频带能量构造特征向量。结果表明：桩底沉渣测点的谱函数呈台阶状，断桩测点频谱能量主要分布在低频部分；完整测点的特征向量值最大，断桩测点的特征向量值最小，低强度不密实测点的特征向量值具有1个上凸拐点。

摘要:针对台风风速多步预测中用到的信号分解方法开展对比研究。首先，列举8种典型信号分解方法的特点；其次，基于不同信号分解方法建立经粒子群算法（particle swarm optimization, 简称PSO）优化的最小二乘支持向量机（least squares support vector machine, 简称LSSVM）预测模型；最后，采用某大跨桥梁主塔位置和沿海某高层建筑楼顶处的两组台风实测风速序列进行多步提前预测研究。对两组试验的预测结果进行分析，发现基于变分模态分解（variational mode decomposition, 简称VMD）的PSO-LSSVM模型具有最佳预测效果。

摘要:在超声辅助钻削钛合金加工中，针对声学系统受力负载作用后出现系统失谐、振幅衰减甚至停振等问题，开展声学系统受力负载的理论与试验研究。利用四端网络法将换能器、复合变幅杆和负载三者统一，建立超声钻削声学系统的整体理论模型，得出负载-输入阻抗、负载-输入电流-输出振幅等相关表达式。通过ANSYS软件对声学系统受静态模拟力和动态钻削力的情况进行仿真,并设计模拟力加载试验和钻削加工试验，探究力负载对系统特性的影响规律。研究表明：力负载的增加会使系统的输入阻抗增加、谐振频率偏移和放大系数减小；在钻削钛合金加工中，电流增幅超过60%，频率变化超过350Hz时，声学系统会出现明显的失谐现象，影响系统稳定性及超声辅助效果。

摘要:为了探索光纤光栅(fiber Bragg grating, 简称FBG)传感技术在黏性土中静压管桩沉桩阻力测试的适用性，在均质黏性土中进行了模型管桩静力压入试验。数据测试采用增敏微型光纤光栅应变传感器和双模式光纤光栅土压力传感器，基于FBG传感技术采集应变数据，分析沉桩过程桩端阻力和桩侧阻力贯入特性。通过改变桩长、桩径及开口和闭口，对比分析基于FBG传感技术的静压管桩的贯入过程差异。研究结果表明，FBG传感技术对黏性土中静压沉桩阻力的测试性能优越，能够准确体现静压管桩的贯入特性，清晰反映桩端阻力和桩侧阻力随桩径、桩长及开口和闭口的变化过程，这对静压管桩的模型试验与工程设计具有较大的参考价值。