摘要:针对机械振动无线传感器网络因拓扑不均衡导致传输时延和网络传输能耗增加的问题，提出了一种基于模糊层次分析（fuzzy analytic hierarchy process, 简称FAHP）的均衡拓扑构建方法，该方法由构建模糊判断矩阵和计算权重向量组成。首先，传感器节点进行簇内通信获取信标广播信息，将信标节点网络决策因子统一量纲化，利用网络决策因子构建模糊判断矩阵；其次，检验模糊判断矩阵一致性，采用行和归一化处理或拉格朗日最小二乘法计算权重向量；最后，传感器节点通过权重向量计算出各个信标节点综合权值，关联最优信标节点为父节点加入网络，将提出的模糊层次分析拓扑构建方法与基于链路质量单准则构建网络拓扑机制进行对比。实验结果表明，该方法能有效改善传输时延和机械振动无线传感器节点网络寿命。

摘要:针对常规特征量对轴承早期故障不敏感问题，基于不同状态下振动信号时频分布的结构差异，融合Wigner-Ville时频分析和复小波变换的优点，提出了基于复小波变换的Wigner-Ville时频分布相似性评价指数（Wigner-Ville distribution-complex wavelet structural similarity，简称WVD-CWSS）, 实现时频分布相似性的定量评价，并用于轴承早期状态评估。首先，对振动信号进行Wigner-Ville时频分布；其次，进行复小波变换，获取不同状态下的二维时频分布结构相似性复小波指数；最后，对滚动轴承全寿命试验数据进行了对比试验。结果表明，所提取的WVD-CWSS特征对滚动轴承的早期损伤更敏感。

摘要:针对移动荷载作用下桥梁结构振动响应信号呈现非平稳性的特点，构建新的一阶本征函数自功率谱最大值变化比和一阶本征函数小波能量变化率两个指标来识别时变结构的损伤。首先，采用小波阀值去噪法对时变结构响应信号进行去噪处理；其次，运用解析模态分解定理提取响应信号的一阶本征函数并构建一阶本征函数自功率谱最大值变化比指标来识别结构的损伤位置，在识别结构损伤位置的基础上，将损伤位置处的加速度响应信号的一阶和二阶本征函数进行线性混叠后，采用快速独立成分分析进行分离，得到更有效的一阶本征函数；最后，基于连续小波变换和时间窗思想，提出一阶本征函数小波能量变化率指标来预测结构的时变损伤。通过移动荷载作用下的时变简支钢桥试验验证所提出的损伤指标，研究结果表明，提出的两个指标能够有效识别结构的损伤位置和时变损伤。

摘要:提出了一种基于结合面压力不均匀分布的螺纹固定结合部动力学建模方法。首先，利用Ansys对施加预紧力的装配体整机进行静力学分析，提取结合面处的节点、单元信息及压力分布，基于节点间距离最短的原则对上、下结合面中的节点进行匹配，在匹配好的两节点间建立Matrix27刚度和阻尼单元，以此来描述结合部的动力学特性；其次，基于结合面压力分布及Yoshimura法，求解Matrix27单元中的刚度系数和阻尼系数；最后，将结合部与零部件有限元模型综合成整机有限元模型。对比前四阶理论模态与试验模态可知：理论模态振型与试验模态振型相似且一一对应，理论固有频率与试验固有频率间的误差在0.7%~7.2%范围内，从而验证了该建模方法的有效性。

摘要:为了准确分离识别内燃机的主要噪声源，提出了一种改进变分模态分解融合鲁棒独立分量分析的方法。首先，针对变分模态分解方法的分解数选择问题进行了算法优化，提出了基于重构信号能量比和中心频率的改进变分模态分解方法，并利用仿真信号进行了验证；其次，进行了内燃机噪声试验，利用改进变分模态分解将单通道信号分解成多个信号分量，根据信号分量与源信号的互信息主要分量识别，克服了主要噪声分量选择客观依据不足的问题；最后，通过鲁棒独立分量分析提取主要噪声分量的独立成分，并结合相干分析和时频分析进行噪声源识别。结果显示，所提出的方法能够有效进行噪声源分离，可成功识别出燃烧噪声、活塞敲击噪声和空压机噪声等内燃机主要噪声源。

摘要:针对低转速齿轮箱齿轮故障特征频率低、故障特征频率易被背景噪声淹没，使其难以准确提取的问题，提出了基于参数优化的变分模态分解(parameter optimization variational mode decomposition, 简称POVMD)和循环自相关函数(cyclic autocorrelation function, 简称CAF)结合的故障诊断方法。首先，通过POVMD对原始信号进行分解，选用余弦相似度度量选取敏感的本征模态函数(intrinsic mode function, 简称IMF)；其次，计算其循环自相关函数谱，获得包含调制特征的循环自相关函数谱切片；最后，使用Teager能量算子(Teager energyoperator, 简称TEO)算法对切片解调，提取故障特征频率。同时将本方法与相关方法进行了对比分析，特征频率提取效果更加显著，仿真信号和实验数据分析验证了该方法的有效性和可靠性。

摘要:滚动轴承的故障信号是一种典型的非线性非平稳信号，其信号中常常混有噪声信号及其他干扰成分。提出了一种基于流形学习的滚动轴承故障盲源分离方法，首先，利用经验模态分解(empirical mode decomposition，简称EMD)对单通道模拟信号进行分解，对得到的多通道信号构造其协方差矩阵，计算矩阵的奇异值下降速比得到原始信号数目；其次，利用峭度等指标选择最优观测信号，利用核主成分分析(kernel principal components analysis，简称KPCA)提取信号的流形成分；最后，利用快速独立成分分析(fast independent component analysis，简称FastICA)还原得到源信号。该方法不但解决了故障信号的欠定盲源分离问题，还提出了最优观测信号的确定准则，并通过实例验证了方法的有效性。

摘要:针对列车车轮多边形磨耗问题广泛存在于轨道交通运输领域，会导致车辆/轨道系统产生高频的振动冲击，严重影响车辆和轨道系统零部件的使用寿命，危及行车安全这一问题，调查了大量车轮的多边形磨耗情况并进行统计分析，掌握了高速列车车轮多边形磨耗问题的现状和特点。以18~20阶多边形磨耗车辆为例，通过理论研究和试验分析(试验分析包括车辆系统振动特性测试和转向架模态特性测试)，对车轮多边形磨耗的根本原因及诱导因素进行研究。研究发现，轮轨系统在580 Hz频率附近存在固有模态是导致车辆发生18~20阶多边形磨耗的根本原因，轮轨表面的各种不平顺能激发或者加剧轮轨系统在580 Hz频率附近的模态共振，从而诱发车轮多边形磨耗的产生。该结果可为高速列车车轮多边形磨耗问题的防止和进一步研究提供参考。

摘要:由于标准的互补集总经验模态分解(complementary ensemble empirical mode decomposition, 简称CEEMD)在处理模态混叠问题时缺乏自适应性，其本质是分解信号获得的本征模态函数(intrinsic mode function, 简称IMF)之间产生了一定的信息耦合现象，使IMF分量不能正确地反映信号的真实成分。因此，提出了在使用CEEMD分信号的过程中嵌入网格搜索算法(grid search algorithm, 简称GSA)，以最小二乘互信息(least squares mutual information, 简称LSMI)为网格搜索算法的适应度函数，构造一个自适应CEEMD方法。该算法通过自适应地搜索最佳的白噪声幅值，修正信号分解过程中产生的少量的耦合频率成分，确保每个IMF分量之间信息的正交性，以进一步抑制模态混叠问题最后，通过仿真实验验证了该方法的有效性，并将该方法用于提取滚动轴承微故障的特征频率。实验结果表明，该算法在滚动轴承的微故障特征提取应用中具有更少的迭代数、IMF分量以及相对更小的计算量。

摘要:在信号的奇异值分解中，非零奇异值是信号的重要特征参数，其变化对特征提取结果有重要影响。研究了非零奇异值的变化特性，发现随着矩阵维数的增大，正弦信号的非零奇异值并不是单调上升的，而是在上升过程中存在周期性波动。进一步研究发现，这种波动和原信号的频率密切相关，原信号的频率越大，非零奇异值的波动速度就越快。从理论上对非零奇异值的这种变化规律进行了分析，证明了非零奇异值波动的快慢是由正弦信号的频率决定的，而其波动基频是原始信号频率的两倍，并通过数值模拟实例进行了验证。

摘要:利用4段复合式变幅杆及夹心式压电陶瓷换能器的结构，研制了一种用于超声辅助研磨弧齿锥齿轮的新型换能器。首先,根据牛顿定律和超声波传输线理论，推导得到了超声研齿换能器的频率方程，依据压电陶瓷的谐振频率、振动模式和输入功率，确定了复合式超声研齿换能器的结构参数；其次，运用等效声学参数修正法和质量互易法，对设计的换能器进行了声学和结构参数的修正；然后，利用ANSYS分析软件进行了模态分析和谐响分析，对换能器的谐振频率、振动幅度、振动速度比和导纳等动力参数进行了研究；最后，进行了阻抗特性测试和振动特性实验和通过5对弧齿锥齿轮的超声研磨实验，进一步证实了复合结构研齿换能器的超声研磨性能。

摘要:在一阶剪切变形板理论的基础上，提出一种考虑之子函数影响的位移场。根据给定的位移场，利用瑞利-里兹法和切比雪夫多项式，考虑机电耦合特性，分别求出含有智能压电宏观纤维复合材料层(macro fiber composite，简称MFC)的碳纤维增强复合材料层合悬臂板在开路与通路两种电学边界条件下自由振动的固有频率，讨论不同铺层方式、宽厚比、长宽比以及不同的外电压状态下，MFC智能层对碳纤维增强复合材料层合板固有频率的影响。研究结果表明，MFC智能层对所研究统的固有频率影响显著，可以通过控制MFC智能材料的通电电压来实现对复合材料层合板动特性的控制。

摘要:实测南昌地铁1号线隧道内约200趟列车通过邻近非减振与减振断面的振动响应。基于不同振动评价标准，从统计角度分析了不同车次列车运行对时域和频域的影响、测点位于隧道壁不同高度对振动源强值及钢弹簧浮置板减振量评价的影响。分析结果表明：钢弹簧浮置板隧道壁上的减振效果明显，但浮置板本身的振动响应大幅增加。不同车次对各测点低频段及隧道壁高测点影响较大，但对Z振级影响较小。振动在隧道壁上低频段有所放大。由隧道壁低测点测得的最大Z振级最适合评价地铁源强值，南昌地铁实测源强值为76.66 dB。不同高度测点及不同评价标准对浮置板减振量评价有较大影响，建议采用低测点最大Z振级评价浮置板减振量。

摘要:针对不同打印层厚度对熔融沉积成型（fused deposition modeling，简称FDM）薄板固有特性的影响规律及相应的机理进行了研究。首先，以悬臂边界条件下的FDM薄板为研究对象，创建了固有特性理论模型；其次，完成了薄板样件的制备,同时搭建了样件的动力学测试系统，实验研究了样件的固有特性参数；最后，对比分析理论与实验结果，以验证理论模型的正确性。研究结果表明，所建模型可以准确预测FDM薄板结构的固有特征参数；打印层越厚，样件的固有频率越高，但其模态振型不会随着打印层厚度的变化而变化。该研究为提高FDM产品动力学性能提供了理论基础和技术支持。

摘要:超声红外热成像以超声作为激励源，能够用于检测多种工件，但是由于热传导效应及空气的散射，检测结果中缺陷边缘较为模糊，成像对比度不高，并且会有温度分布不均引起的“散斑噪声”。为解决以上问题，提出了一种对超声红外热成像结果进行缺陷检测和定位的方法，使用限制对比度自适应直方图均衡（contrast limited adaptive histogram equalization，简称CLAHE）方法对图像进行对比度增强，用巴特沃斯滤波器进行降噪，根据图像的局部方差特征判断是否有缺陷，并通过形态学处理对缺陷中心进行定位。实验表明，根据局部方差可以对图像进行有效判断，经过形态学处理之后能够准确定位。该研究为通过超声红外热成像实现缺陷检测及定位提供了一种便捷有效的方法。

摘要:为了得到时间更短加载效果相同的加速耐久性试验载荷谱，提出了基于多参数特征保留的载荷谱编辑方法。该方法同时考虑载荷谱的损伤、功率谱密度以及统计参数等信息，对零部件载荷谱的时间进行压缩。以汽车悬架螺旋弹簧的载荷谱为例，采用该方法进行缩减，同时从多个参数特征方面与传统的基于损伤保留的编辑方法所得到的载荷谱进行对比。为了进一步验证编辑效果，采用编辑谱和原始谱对弹簧进行疲劳仿真。结果表明，该方法能够有效缩短汽车零部件的载荷谱，可得到与原始载荷谱具有相同加载效果的编辑载荷谱。

摘要:动力总成的传动系统扭振问题一直是汽车噪声、振动和声振粗糙度（noise, vibration and harshness，简称NVH）领域研究的热点和难点，针对某型三缸机中型多用途汽车（multi-purpose vehicles，简称MPV）高挡位低转速加速时车内振动和噪声问题，基于半消声室转鼓客观测试试验，运用传递路径分析方法，建立了传动系路径激励的识别方法。针对该三缸机动力总成，建立六自由度三缸机传动系扭振集总参数动力学模型，利用Matlab-Simulink软件进行仿真分析，实现了传动系扭振的准确预测和传动系扭振关键参数的分析。研究发现，传动系扭振受到发动机燃烧扭矩、发动机转速、传动系转动惯量和扭转刚度的影响显著，提出的传动系扭振前期开发策略为整车NVH性能的开发奠定了基础。

摘要:针对高旋转制导弹药平台的固定式鸭舵控制，提出了一种旋转型行波超声电机驱动进给机构的制动方式和舵机调速系统，搭建了舵机性能测试试验平台并获得了良好的速度控制性能。首先，采用库伦加黏性摩擦理论建立了超声电机驱动的制动盘和旋转盘之间的摩擦制动模型，综合考虑超声电机的机械负载特性，计算了制动盘对旋转盘产生的摩擦力矩，得到了旋转盘（外壁设计有舵翼）的转速输出方程；其次，结合试验与仿真分析，测定了结构的阻尼系数；最后，通过试验验证了基于超声电机作动制动模型的正确性，测量了舵机的速度控制曲线，引入速度波动率来衡量速度控制效果。试验表明，舵机速度调控响应时间小于150ms，速度波动率能够控制在10%以内。

摘要:为了研究管片拼装机回转系统齿轮啮合的动力学特性，以管片拼装机小齿轮大齿圈的传动系统为研究对象，采用集中参数法建立了考虑齿面摩擦的六自由度直齿轮动力学模型，依据管片拼装机实际工况参数，利用Runge-Kutta方法分析了管片拼装机回转系统在空载和负载两种工况下小齿轮和大齿圈的振动位移情况，对管片拼装机回转系统进行了振动测试，验证了模型及求解的正确性，并提出了可以通过增大管片拼装机回转系统刚度来减小振动的方法。研究结果对管片拼装机回转系统的减振和降噪处理，以及提高管片拼装机回转系统的精度有重要的理论和实用价值。

摘要:针对工程中转子的扭转振动提取对硬件要求严格的情况，提出了一种基于小波脊提取的扭转振动测试方法。首先，通过小波变换获得齿信号的时频信息；其次，对时频信息进行脊提取得到齿信号的瞬时频率，获得转子的瞬时转速；然后，对瞬时转速进行参数估计获得最终的扭转振动参数；最后，通过仿真与试验分别对所提出的方法进行了验证。结果表明，与传统的扭转振动测试方法相比，所提出的方法不但具有较高的精度，且对硬件的要求相对较低，所需采样频率和储存空间远远小于传统的测齿法。

摘要:通过刚性测压模型风洞试验，在均匀流场中测试了圆角率R/D=0.4的方形断面在0°~45°风向角、雷诺数Re=0.8×105~3.8×105时的气动特性。结果表明：试验雷诺数范围内，所有风向角下模型的阻力系数均值、升力系数均值、升力系数脉动值及斯特罗哈数基本上都受到雷诺数的影响。与其他风向角相比，0°~17.5°风向角时，阻力系数均值和升力系数均值受雷诺数的影响更大;7.5°~45°风向角时，升力系数脉动值受雷诺数的影响更大;0°~12.5°风向角时，斯特罗哈数受雷诺数的影响更大。

摘要:为研究弹载部件在导弹发射过程中的冲击响应及冲击信号的传递特性，进行了基于希尔伯特-黄变换（Hilbert-Huang transform，简称HHT）的导弹发射冲击时频谱分析。由于经验模态分解（empirical mode decomposition, 简称EMD）结果易受白噪声的影响，研究了总体经验模态分解（ensemble empirical mode decomposition，简称EEMD）技术。以弹体不同位置的实测冲击信号为对象，应用HHT技术进行分析，准确得到了导弹发射冲击信号的固有模态函数（intrinsic mode function，简称IMF）和时间-频率-能量谱特征，并研究了两次冲击的频率分布和各阶IMF与原始信号的相关性。结合边际谱分析对比了两个舱段能量在中低频和高频的传递特性，进一步验证了HHT方法在分析非线性和非平稳冲击信号中的优越性。

摘要:为了解决雨量及降雨微观特征同步监测的难题，提出基于压电效应的降雨参数感知方法。首先，利用阵列式压电换能器消除传感器的边界效应，准确测量雨滴下落末动量，利用标定响应函数实现雨滴粒径的测量；其次，提出基于电压真有效值信号的雨滴混叠识别方法，实现雨滴数量的估计；最后，综合雨滴粒径和数量获得雨滴谱，通过累加雨滴体积得到降雨量和降雨强度。数学仿真与实物实验表明，本方案可以自动连续测量记录雨滴数量、粒径大小、降雨量和实时降雨强度等信息，能够保证对于大雨、小雨以及降雨微观特征都具有较高的测量精度。

摘要:古塔砌体抗拉强度低，在地震作用下结构极易开裂，引起刚度沿横截面分布不均匀，结构平面刚度中心偏离质量中心而发生运动耦联。为研究多维地震作用下古塔动力反应的耦联关系，依据兴教寺玄奘塔结构模型振动台试验结果，对比分析了古塔结构在双向及三向地震作用下加速度及位移反应的耦联效应随高度的变化规律，参照结构破坏现象针对地震反应耦联机制进行分析。结果表明：在多维地震作用下古塔结构开裂破坏后，平面刚度发生变化，引起动力反应耦联；结构加速度及位移反应耦联效应系数随着测点高度的变化规律基本一致，但沿不同方向动力反应的耦联特征略有变化，多数加载工况下动力反应耦联系数的最大值为1.2左右。研究结果可为砖石古塔地震反应分析结果修正提供参考。

摘要:针对单一线性阻尼被动隔振无法兼顾共振区与隔振有效区的隔振性能问题，提出了时滞立方非线性主动阻尼控制策略。以具备分段线性刚度液固混合介质受控隔振系统为研究对象，运用多尺度摄动法对受控系统进行主共振分析，建立了等效刚度和等效阻尼的概念，并考察时滞对受控系统幅频特性与传递率特性的影响。研究结果表明：由于主动时滞的引入，立方非线性速度反馈增益既可调控阻尼，还可以调整隔振系统的等效刚度；与单一线性阻尼相比，立方速度反馈在不改变隔振有效区隔振效果的同时，显著降低了共振区的传递率；对于因鞍结分岔在主共振造成的幅值跳跃，通过选择合适的反馈时滞可以有效抑制跳跃的出现；通过稳定性分析发现，受控系统并非是全时滞稳定，因此最后给出控制器中反馈增益和时滞的参数区间设计方法。

摘要:研究了具有可变刚度阻尼的发动机空气弹簧液压悬置的动特性和隔振特性。针对影响发动机空气弹簧液压悬置动特性的关键参数上液室等效体积刚度，采用理论和试验方法研究了上液室等效体积刚度的等效值，基于该等效值建立了空气弹簧液压悬置的理论模型，对空气腔开闭两种工况进行了空气弹簧液压悬置动特性的仿真和试验研究。搭建了发动机空气弹簧液压悬置系统试验台架，研究了台架各种激励频率下的空气弹簧液压悬置的隔振特性。结果表明：本研究采用的上液室等效体积刚度进行空气弹簧进行建模是正确、可行的，提高了空气弹簧建模效率和准确性；空气弹簧液压悬置在空气腔开启和关闭两种状态下，峰值动刚度增大幅值达78.5%，峰值阻尼角增大幅值达250%。台架试验表明:当台架激励频率小于25Hz时,悬置采用大刚度大阻尼；当台架激励频率大于等于25 Hz时，悬置采用小刚度小阻尼；悬置隔振率提升明显，不同频率下提升幅值达10%~67%。

摘要:针对湿式球磨机在磨矿过程中内部负荷靠专家经验难以准确预测的问题，提出一种基于改进的共生生物搜索 (ameliorated symbiotic organisms search, 简称ASOS)极限学习机(extreme learning machine, 简称ELM)的磨机负荷软测量方法。首先,利用ELM算法建立磨机负荷软测量模型，运用ASOS算法优化软测量模型的隐含层参数；其次，以筒体振动与振声信号的特征信息构建磨机负荷特征向量,并将其作为软测量模型的输入，将磨机负荷参数作为输出；最后，通过磨矿负荷检测实验和对比分析表明，磨机负荷软测量模型的负荷参数预测准确率较高，泛化能力较强，为磨机磨矿效率的提高及控制优化提供了有益的指导。

摘要:为解决铁路列车在轻量化、高速化的过程中带来的一系列车辆振动和噪声问题，针对已有车体结构，重点研究了地板减振器参数变化对改善车辆隔声性能的影响。首先,开展车内噪声特性及车内噪声源识别测试，探明车内噪声的显著频段、主要声源源强及分布特性;其次，对比分析地板内部安装减振器前后车辆噪声特性的变化，明确地板减振器的降噪效果；最后，运用基于声学实验室测试的方法对地板减振器各类参数开展研究和优化设计。研究表明:地板结构为车内噪声主要传声结构和声源分布区域;安装地板减振器可以有效提高地板结构的隔声量，从而达到抑制车内噪声的目的;改变地板减振器刚度、邵氏A硬度、阻尼、载重及数量均对地板结构隔声性能有一定影响。本研究可为轨道车辆减振降噪设计提供依据。