摘要:针对美国石油学会（American petroleum institute， 简称API）617标准规定的振幅限值准则一般用于离心压缩机转子故障报警，而难以识别因早期微弱故障导致的振动异常现象，提出一种以振动有效值辅助API617振幅限值准则的转子早期异常判别方法。该方法根据离心压缩机现场工况选择了转子临界前后的启停过程监测节点，制定了振幅限值系数的选定原则，设计了基于振幅限值准则的一次判定规则和有效值辅助的二次判定规则。Bently转子实验台各轻度典型故障检测表明，该方法可在API617振幅限值准则失效判定的情况下，识别转子早期状态异常。现场轴流压缩机转子弯曲诱发碰摩故障分析表明，一次判定规则适用于故障报警，二次判定规则可识别转子早期的振动异常。

摘要:为保证可移动着陆器在运动过程中腿足机构不产生较大的冲击和振动，对可移动着陆器腿足机构各关节空间内的运动轨迹进行了规划，并以时间?急动度最优为目标进行优化。首先，介绍了兼具着陆缓冲和星表移动等功能的六足可移动着陆器的设计方案，推导了腿足运动学，分析了落震缓冲性能；其次，通过运动学逆解求得足端迈步轨迹关键点在关节空间内的映射节点，对节点进行三次样条曲线拟合；然后，以节点时间间隔为变量，建立了最优时间?急动度轨迹优化模型；最后，通过多种群遗传算法对该模型全局最优解进行搜索求解。结果表明，可移动着陆器腿足机构具有稳定连续的运动性能，所规划的最优时间?急动度轨迹合理有效，腿足机构运动过程中无较大冲击和振动。

摘要:针对滚动轴承存在性能退化渐变故障和突发故障两种模式下的剩余使用寿命（remaining useful life，简称RUL）预测困难的问题，提出一种结合卷积神经网络（convolution neural networks，简称CNN）和长短时记忆（long short term memory，简称LSTM）神经网络的滚动轴承RUL预测方法。首先，对滚动轴承原始振动信号作快速傅里叶变换（fast Fourier transform，简称FFT）；其次，将预处理所得到的频域幅值信号进行归一化处理后，将其作为CNN的输入，并利用CNN自适应提取局部内在有用信息，学习并挖掘深层特征，避免传统算法需要专家大量经验的弊端；然后，再将深层特征输入到LSTM网络中，构建趋势性量化健康指标，同时确定失效阈值；最后，运用移动平均法进行平滑处理，消除局部振荡，再利用多项式曲线拟合，预测未来失效时刻，实现滚动轴承RUL预测。实验结果表明，所提方法构建的趋势性量化健康指标在两种故障模式下都具有良好的单调趋势性，预测结果能够较好地接近真实寿命值。

摘要:针对在复杂、狭窄的非结构化地形下跳跃机器人存在的着陆稳定性和运动连续性的问题，提出了一种形状记忆合金（shape memory alloy，简称SMA）智能材料驱动的柔性跳跃机器人，它具有轻质小型、结构简单及连续运动的优点。利用对称的折纸柔性身体减少着陆振动，保证着陆稳定；利用对称的双SMA弹簧拮抗系统实现弹性元件交替变形和储能释能的功能；建立了柔性机器人跳跃运动的理论模型，研究了关键结构尺寸对能量储存和跳跃性能的影响机制，并研制了一款尺寸为6 cm × 4 cm × 2.5 cm、质量为3.8 g的原理样机。实验结果表明：柔性机器人依靠SMA驱动能够实现跳跃触发和形态恢复，最大跳跃高度和远度分别为8.67 cm 和18 cm，并且可以适应不同工作面。该机器人跳跃性能优越，控制顺序简单，可为非结构化地形下完成侦察探测工作奠定基础。

摘要:为保证航天发射场供气系统管路的洁净度以及管路仪器仪表、压缩机等正常运行，在设备入口前的管道上安装过滤器。先利用无量纲π定理推导所得公式中体现的规律一致。通过对比不同的气相流体（Air，CH4，N2）和不同的滤网材料在相同的流动情况下的滤网应变，发现不同的气相流体对滤网应变有不同的影响，滤网应变随滤网材料弹性模量的增大而减小，与理论推导所得公式中的规律一致。此结论对工程中通过检测流体的流动参数来保护过滤器滤网提供了理论指导，可节省过滤器的检测成本。

摘要:针对振动机械?物料系统中激振器的转速和相位的同步控制问题，建立了考虑物料作用力的4个激振器激励下振动系统的动力学模型。考虑到相邻激振器之间存在耦合动力学特性，提出了一种精确的相邻交叉耦合策略控制方法来控制振动系统，并通过Lyapunov稳定性定理验证了相邻交叉耦合控制器的稳定性。Matlab仿真结果表明，所提出的相邻交叉耦合策略控制器可以降低感应电机启动阶段的速度过冲和速度稳定时的抖振，提高了控制精度。在考虑物料非线性力的振动系统中，相邻交叉耦合控制器控制4个反向旋转激振器，振动系统实现直线振动轨迹。最后，在振动系统中讨论了物料参数变化对相邻交叉耦合控制器的影响，说明相邻交叉耦合控制器的有效性。

摘要:为降低传统测试系统的复杂度并减小其对被测结构的附加质量影响，提出了一种以视频图像作为测试信号的振动测试方法，建立了被测物体位移与图像边缘识别结果的对应关系。由于在经典的图像边缘处理中，不连续边缘和虚假边缘会对处理结果有一定的影响，利用数据拟合的方法对图像边缘处理方法进行了改进，从而使测试结果更加精确。为验证该测试方法的有效性，设计了实验验证系统。实验结果表明，改进的边缘处理方法相比于原有的方法，得到了目标物体更精确的边缘，其位移计算精度提高了12%，且在0~60 Hz的测试频段内，准确地得到了目标物体振动的大小和方向。所提出的测试方法具有测试系统简单、测试范围灵活及测试结果丰富等优点，可为有限测试环境下的振动测试提供一种新的思路。

摘要:在某超低温风洞结构健康监测的工程中，光纤光栅传感器被用来实时监测风洞洞体结构变形，然而超低温及宽温域的环境会极大地影响应变测量精度。为解决光纤光栅传感器在-196 ℃至常温范围的应变测量的温度影响，进一步提高测量精度，提出了一种超低温宽温域环境下的光纤布拉格光栅（fiber?optic Bragg grating， 简称FBG）传感器应变灵敏度系数标定方法。该方法通过一套超低温宽温域标定系统对FBG传感器在-196 ℃~20 ℃的多个温度点的应变灵敏度系数进行了试验测量，利用该标定结果修正超低温宽温域环境下温度对应变的测量结果，可有效提高光纤光栅传感器的应变测量精度。试验还发现，FBG传感器的应变灵敏度系数呈现出随温度降低而升高的规律，该结论对进一步开展超低温宽温域环境下FBG应变传感器温度补偿研究奠定了基础。

摘要:机枪枪口振动会对射击精度造成较大影响，针对此问题，提出一种用一台高速摄影仪测量枪口三维运动的方法，对典型机枪连发过程枪口振动响应进行了测量与分析，提取了枪口振动响应的位移、速度、加速度曲线。基于枪口振动响应计算出了射弹散布并与实验射弹散布进行对比，验证了该测试方法的准确性。结果表明，单机二方向方法可以有效地测得机枪连发射击枪口振动响应的三维运动参数，确认了机枪枪口振动响应的周期性和其幅值范围。实验发现基于枪口振动响应计算的散布与实验散布基本一致，表明该方法具有较好的工程应用价值。

摘要:计算机视觉的裂纹自动识别算法在飞机结构疲劳试验中具有较好的工程应用前景，但由于飞机结构构型多样及疲劳试验环境复杂，传统方法的裂纹识别准确率难以满足要求。针对此问题，设计了一种基于关键结构定位的检测策略，并以目标分割算法掩码?区域卷积神经网络（Mask?region convolutional neural network， 简称Mask?RCNN ）为基础对模型架构和非极大值抑制模块进行了适应性改进，提出了一种裂纹自动识别方法。该方法具有主动避开干扰因素、对图片质量要求较低的特点，同时利用Mask?RCNN将像素信息引入参数优化的特性，具备更高的识别准确率。在元件疲劳试验中，该方法对铆钉、裂纹的识别准确率分别为100%和87.5%，相较于现有方法优势显著。

摘要:直升机行星传动轮系结构复杂、工况多变，其振动信号受工况影响大，在故障样本较少的情况下导致行星齿轮箱故障诊断准确率不高，早期故障诊断困难。针对上述问题，提出将堆栈收缩自动编码网络（stacked contractive autoencoder， 简称SCAE）与辅助分类生成式对抗网络（auxiliary classifier generative adversarial networks， 简称ACGAN）相结合的SCAE?ACGAN故障诊断方法。ACGAN的生成器产生与真实样本具有类似分布的生成样本，扩展训练样本集，并与真实样本一起输入至判别器进行训练。ACGAN采用SCAE作为判别器，利用SCAE良好的抗数据波动能力，从扩展样本集中挖掘出有效的深度特征，并实现样本的真伪与类别的判定。ACGAN的判别器和生成器在对抗学习训练机制下交替优化，提高方法的样本生成质量与故障判定能力。将SCAE?ACGAN应用于直升机行星轮裂纹故障诊断，结果表明，SCAE?ACGAN的故障诊断性能好，在样本数量少与工况变化情况下具有较好的健壮性和适应性。

摘要:为研究线形布置双方柱在不同风向角和不同间距比时的平均气动力特性，采用刚性模型测压风洞试验的方法，测试并分析了双方柱在风向角0°≤α≤90°、间距比1.2≤L/D≤8范围内的平均升阻力系数。研究表明，线形布置双方柱的平均气动力特性按照风向角可分为3类：小风向角（0°≤α≤10°）、中等风向角（10°＜α＜60°）和大风向角（60°≤α≤90°）。小风向角下，平均气动力系数在临界间距比3≤L/D≤4时存在明显的跳跃现象；中等风向角下，随间距比的增大，上游方柱的平均阻力系数先减小后增大，平均升力系数变化不大，下游方柱的平均阻力系数逐渐增大，平均升力系数逐渐减小；大风向角下，当L/D≤2时，随着间距比的增大，上游方柱的平均阻力系数逐渐减小，平均升力系数先减小后增大，下游方柱的平均阻力系数先减小后增大，平均升力系数则相反；当L/D≥2.5时，双方柱的平均气动力系数随间距比的增大变化平缓。

摘要:分析了微型调心球轴承的高速摆动工作特性，建立轴承在径向载荷下的非线性静力学平衡方程组并求解，从而得到微型调心球轴承的负荷分布、支撑刚度、额定负荷、摆动寿命和摩擦力矩等特性指标。为了模拟轴承高速摆动和交变载荷的实际工况，研制一微型调心球轴承高速摆动寿命试验系统。该系统通过曲柄导杆机构实现高速摆动工况，采用飞轮减低机械系统的速度波动，通过正弦机构实现径向脉冲加载，采用测量切向力的方式监测摩擦力矩，采用红外温度传感器观测轴承温度变化。本研究的轴承理论分析与试验系统为微型调心球轴承工作特性指标的确定提供依据，也为其他微型轴承的研究提供参考。

摘要:针对时频系数模极大值脊线提取算法难以精确识别含噪响应信号瞬时频率的特点，提出一种同步提取和时频系数模极大值相结合的时变结构响应信号瞬时频率识别方法。首先，采用同步提取算法将瞬时频率锁定在一定范围内，避免了人工选择搜索范围的随意性；其次，在锁定的曲带范围内逐点搜索时频系数模极大值，最终得到高精度的时频脊线和瞬时频率曲线。通过一个单分量信号数值算例、一个多分量信号数值算例、一个刚度时变拉索试验和一个质量突变悬臂梁试验验证该方法的有效性和准确性，研究结果表明，所提方法能够有效提取时变结构响应信号的瞬时频率且识别精度优于小波系数模极大值和同步挤压小波变换方法，同时也具有良好的抗噪性。

摘要:某型主给水泵电动机运行时，多次出现相似的轴向振动高缺陷，影响到设备安全。针对此问题，结合该型电动机结构特点，建立两侧球轴承支承的简易转子动力学模型。当球轴承自动调心功能不佳时，理论分析得知：转子两侧端部气隙会出现混合偏心、轴颈承力中心线与轴承座中心线不重合等缺陷；在不平衡磁拉力与不平衡离心力耦合作用下会激发与径向振动特征相似的轴向振动；当气隙混合偏心距以静偏心为主时，轴向振动的频谱以二倍转子旋转频率为主，振幅与等效偏心距成比例；提高转子平衡精度降低等效偏心距的新方法可同时降低径向振幅与轴向振幅。通过改善球轴承工作状态、优化气隙超差情况及动平衡试验彻底解决了该类共性缺陷，验证了理论分析的正确性。

摘要:为研究列车运行引起下沉式地铁车辆段振动特性，以目前国内最大的某下沉式地铁车辆段为研究对象，基于现场实测数据分析下沉式地铁车辆段内列检库振源特性和振动传播规律。分析结果表明：列车在列检库运行速度约为9~14 km/h情况下，其钢轨振动加速度峰值地下负1层约为12.7 m/s2，地下负2层约为2.7 m/s2；支撑立柱振动加速度峰值地下负1层约为0.6 m/s2，地下负2层约为0.2 m/s2，其主频段约为100~200 Hz。列车运行引起上盖平台的振动随着与行车轨道中心线距离的增大呈线性衰减规律，端部股道行车时线性衰减率约为0.2 dB/m，中部股道行车时约为0.1 dB/m，在50~200 Hz频段呈单调递减规律，而在10 Hz以内低频段衰减缓慢。列车从地下负1层行车时，平台盖板的振动相对地下负1层的楼板衰减约6.2 dB，但其振动值已接近国家相关标准的限值，需重点关注地下负1层行车引起上盖建筑物的振动。研究成果可为下沉式地铁车辆段的振动预测、振动舒适度评价及减振设计提供参考依据。

摘要:为提取有效特征向量以实现航空发动动机转子的故障诊断，针对航空发动机转子振动信号的非线性、非平稳的特性，首先，应用傅里叶分解方法（Fourier decomposition method，简称FDM）提取航空发动机转子信号的边际谱重心及最大能量层的谱重心；其次，计算振动信号的精细复合多尺度散布熵；最后，应用双阶自适应小波聚类方法对特征空间实现故障分类与识别。应用航空发动机转子试验器采集的样本验证表明，上述方法提取的特征值准确且波动小，同种故障类型的特征值集中，不同故障类型之间差异大，有利于提高多种故障类型混合的诊断精度。

摘要:为了获取共固化双层阻尼薄膜复合材料结构的阻尼特性，基于一阶剪切理论模型，利用Rayleigh?Ritz法计算共固化双层阻尼薄膜复合材料结构的固有频率和损耗因子，将计算结果同有限元法计算结果进行对比，验证该理论的正确性，同时分析结构固有频率和损耗因子随阻尼层位置和剪切模量变化的规律。结果表明：结构固有频率随着两阻尼层中面距离的增大先减小后增大，存在极小值；增大两阻尼层中面的距离，结构损耗因子先增大后减小，存在设计的最佳值；结构的固有频率随着结构剪切模量的增加而单调增加；随着剪切模量的增加，结构的损耗因子不再单调变化。

摘要:提出一种统计时频谱驱动的高速自动机损伤预示方法，利用瞬态冲击信号的时频分布变化检测瞬时冲击类故障。首先，从高速自动机服役性能跟踪试验中收集瞬态冲击信号；其次，计算瞬时频率特征用于表征非平稳瞬态冲击信号的演化过程；然后，建立瞬时频率特征的规范变量分析模型，提取瞬时频率间的最大相关信息，减少瞬态冲击信号间的信息歧义；最后，基于核密度估计方法确定健康状态阈值，对高速自动机的瞬时冲击响应信号进行监测。对某12.7 mm高速自动机的不同缺陷状态进行监测，验证了上述方法对瞬时冲击故障预示的有效性。

摘要:利用叠环式剪切模型箱设计并构造了中硬自由场的离心模型，在75g离心场环境下开展了8组工况的动态离心模型试验，并以此来模拟人工地震动观测台站，获取中硬自由场不同深度监测点的加速度峰值、时程及反应谱等结果，系统研究中硬自由场条件下地表及地下不同深度的地震动放大效应。结果表明：中硬自由场滤波作用较小，从底部至地表，地震波的幅值和能量有逐渐增大的趋势，地震波形损失较小；中硬自由场地表处的峰值加速度放大作用显著，地表地震动放大系数在1.86~2.49之间，且放大系数从底部至地表呈逐渐增大的趋势；地震动加速度反应谱从底部至地表逐渐向高频方向移动，反应谱值随自由场深度的增加而降低；地表及地下各层位与基底输入的反应谱比值在一定范围内波动，且存在极值点，优势分布于1.65~1.85之间。

摘要:为了对地面转子试验器进行动平衡，降低其振动量值，掌握转子系统现场动平衡技术，基于全相位快速傅里叶变换（fast Fourier transform，简称FFT）建立了转子不平衡量的计算模型，并在地面转子试验器上搭建了不平衡测试系统。试验表明，当转速高于1 kr/min后，计算模型可准确地分析出转子不平衡响应。对转子试验器进行了现场动平衡，结果表明，所建立计算模型在较轻的试重条件下（三圆法无法计算出配平方案），经单次配平可使转子不平衡振动降低77.3%，证明了所建立的不平衡计算模型的有效性与准确性。该模型可用于对其他复杂转子机械的现场动平衡计算。

摘要:根据悬摆减震原理，结合形状记忆合金（shape memory alloys，简称SMA）的超弹性，研发了形状记忆合金复合悬摆减震系统（shape memory alloy?suspension pendulum damping system，简称SMA?SPDS）。建立了SMA?SPDS的Matlab/Simulink仿真模型，对一个1/10的小雁塔结构缩尺模型进行了仿真分析，将仿真分析值与振动台试验结果值验证分析后，进行了小雁塔原型结构工程的优化设置，进一步用该方法对小雁塔原型结构进行了减震分析。结果表明：SMA?SPDS可以提高原型结构的整体性，增强了小雁塔原型结构的抗震性能；SMA?SPDS系统性能稳定，且随地震强度的增加，减震效果越明显，尤其是对层间位移角的控制效果显著，大震作用下层间位移角可减小50%以上；小雁塔仿真计算模型可以较好地反映其原型结构的真实情况，验证了该仿真分析方法的可行性，可为类似砖石古塔结构的地震保护提供参考。

摘要:结合某提灌工程的地域特点及运行情况，以泵站出水塔为研究对象，建立了水体?结构?地基耦联的有限元模型，对泵站出水塔结构的动力特性及损伤模式规律进行研究。结果表明：泵站出水塔在地震作用下易在底部排架?镇墩、中部环形梁?隔板接触位置出现损伤，且随着惯性力作用的增加（峰值加速度为0.4g），该部位开始发生损伤破坏，且损伤沿排架向上发展；当峰值加速度达到0.6g时，损伤范围增加，在塔体结构2层排架与隔板等位置均发生损伤破坏，损伤值达到0.970，压缩损伤为0.506 8。该研究可为类似结构的动力损伤分析提供参考。

摘要:为了提高直线超声电机的性能，采用拓扑优化方法设计了板式直线压电振子的拓扑结构。首先，在不改变电机几何外形尺寸的情况下进行原型机的拓扑优化分析；其次，对原型机和拓扑优化电机进行模态分析和谐波响应分析；最后，进行了原型机和拓扑优化后电机的机械性能测试。由实验结果可得：原型机最大输出力为1.5 N，采用拓扑优化设计的定子结构电机最大输出力为2 N，输出力比原型机提升33 %；在激励电压峰峰值为400 V时，原型机最大空载速度为410 mm/s，优化后的电机最大空载速度为460 mm/s，速度提升了12 %。结果表明，拓扑优化后超声电机的性能得到显著提高。

摘要:为了研究推焦装置振动的机理，建立了一个两自由度的摩擦自激振动模型。采用李雅普诺夫稳定性理论获得了推焦系统的临界失稳速度，并对推焦系统的稳定性进行了分析，通过理论计算求取了推焦系统的临界黏滑速度，并对推焦系统的黏滑运动进行了分析。通过分析不同驱动速度下系统的稳定性和黏滑运动特性，对理论计算结果进行了验证。鉴于动静摩擦因数变化对推焦系统稳定性和黏滑运动的影响，采用数值仿真的方法获取了摩擦因数变化情况下系统的相图和Poincare 截面图，采用虚拟样机技术获得了在不同摩擦因数下推焦装置的速度响应曲线图。结果表明，动静摩擦因数差值的减小有利于推焦系统稳定性的提高，但无法改善推焦装置的黏滑振动现象。

摘要:为实现对发动机着陆冲击数据的合理归纳，利用能量谱密度以及冲击谱筛选冲击数据样本，结合相关规范标准以及数理统计方法，给出了多架次冲击实测谱与冲击规范谱的归纳方法。开展了某飞机着陆过程发动机机匣冲击测量，获得了配装同一型飞机的两型发动机着陆冲击实测谱与冲击规范谱，分析了同一位置不同方向上冲击特性的差异，以及两型发动机冲击特性的差异。结果表明：同一位置不同方向上的冲击特性差异很大，有可能通过改变设备或结构件的安装方向，降低其冲击损伤风险；不同发动机之间的冲击特性可能存在巨大差异。为此，在开展机载设备或结构件的冲击试验时，在加速度冲击谱 （shock response spectrum，简称SRS）规范谱基础上增加3 dB或6?dB的裕量，并结合冲击最大峰值，作为冲击试验的激励图谱，从而使冲击环境试验尽可能包含实际冲击危险载荷。这些分析结论为发动机防冲击设计以及机载设备安装具有一定的指导意义。

摘要:针对微机电系统（micro?electro?mechanical?systems，简称MEMS）加速度传感器输出信号通过传统二次积分变换为位移信号时精度较低的问题，根据桥梁振动信号的特点，提出了一种基于总体经验模态分解和时域积分相结合的桥梁动态位移重构方法。通过桥梁模拟信号的仿真和振动测试台的验证，分析比较了4种桥梁动态位移重构方法。提出的方法可有效消除低频积分漂移和高频环境噪声对积分过程造成的影响，具有更好的自适应性和鲁棒性。通过在公路高架桥梁进行现场试验，验证了方法的有效性。