摘要:摘要 国防和工业现代化建设的发展对无损检测技术的需求越来越高，激光超声技术（laser ultrasonic technology，简称LUT）作为一种完全非接触式无损检测技术（nondestructive testing，简称NDT），可以在高温、高压、辐射等环境中对复杂结构件进行原位检测与监测。首先，介绍了超声的激光检测技术及LUT的优势；其次，举例说明激光超声无损检测技术（LUT&NDT）在工业中的具体应用案例以及存在的一些问题，并给出解决途径；然后，对超声信号的处理方法进行阐述；最后，对LUT&NDT在先进制造中的应用前景进行了讨论与展望。

摘要:针对在实际工况中风电机组滚动轴承发生复合故障时，多个故障间相互作用，彼此干扰，造成复合故障特征难以分离问题，提出了基于谱峭度（spectral kurtosis，简称SK）与多点最优调整的最小熵解卷积（multipoint optimal minimum entropy deconvolution adjusted，简称MOMEDA）的风电机组滚动轴承复合故障特征分离提取方法。首先，对复合故障信号进行谱峭度分析，选出能量较大的共振频带，并通过构建带通滤波器对相应的共振频带进行滤波，对滤波信号进行包络谱分析，对单一故障特征进行分离提取；其次，对未能实现单一故障特征提取的滤波信号进行多点峭度谱分析并确定故障周期，应用MOMEDA完成后续分离提取过程。仿真信号和工程应用分析结果表明，该方法能够准确且有效地实现轴承复合故障特征的分离提取。

摘要:履带车辆负重轮动载荷的大小直接影响车辆附着性能及牵引性能。在计及履带车辆前后轮输入变时差相关性和左右轮输入相干性的基础上，建立履带车辆整车负重轮动载荷理论估算模型。基于多体动力学软件RecurDyn，建立履带车辆多体动力学模型并进行模型验证。基于履带车辆负重轮动载荷理论估算模型及履带车辆多体动力学模型，分别开展行驶速度、路面不平度及履带板参数对负重轮动载荷的影响分析。研究表明：随着行驶速度的提高和路面不平度的增大，负重轮动载荷及动载系数近似线性增大；随着履带板宽度的增大，负重轮动载荷先减小后增大；随着履带板厚度的增大，负重轮动载荷呈线性增大。该研究结论为履带车辆附着性能分析以及结构优化设计提供了理论基础。

摘要:针对高噪声条件下，联合平方包络谱（combined squared envelope spectrum， 简称CSES）方法容易受频带内噪声和其他频带特征的干扰，导致对滚动轴承微弱故障特征提取困难的问题，提出了一种结合CSES和最小熵解卷积（minimum entropy deconvolution， 简称MED）的滚动轴承微弱故障特征提取方法。首先，使用谱峭度选择不同频带-滤波后的信号；其次，对所选信号进行MED滤波，增强频带内的故障特征；最后，依据CSES原理，计算上一步滤波后信号的平方包络频谱并进行归一化，将其合并得到故障特征明显的强化包络谱。仿真与试验结果表明，该方法能够有效提取滚动轴承的微弱故障特征。

摘要:为了充分利用海量数据中蕴含的信息并对轴承故障进行有效识别，采用云理论方法将轴承的故障数据与其对应的故障类型进行映射，建立了滚动轴承在不同状态下各个特征的云分布模型，并依此构造出轴承故障的云判断知识库。同时，引入Relief-F算法确定训练集各特征的权重系数，结合云分布隶属度系数，提出了样本对于轴承故障的最终隶属度计算方法。通过根据不同数目的训练样本建立的云分类知识库在分类精度上的对比，证明了该方法具备对数据的学习能力。将该分类方法与常用的分类方法在含有噪声的测试样本上进行对比实验，证明了该分类方法在抗噪性方面的优越性。

摘要:提出了一种电磁调制非接触式压电电机，实现定、转子非接触耦合传动，具有结构可靠、运行稳定及控制方便的特点。首先，推导了驱动机构输出角位移方程、电磁调制非接触压电电机静、动态电磁力矩方程；其次，分析了电机的结构参数和激励信号参数对输出角位移和电磁力矩输出性能的影响规律；最后，制作样机并进行性能测试，通过理论计算输出力矩和实验测试值的对比，验证了理论分析的正确性，并给出了样机的驱动方案。结果表明：输出步进角随着驱动信号电压峰值的增大而增大，当驱动电压为150V、频率为3Hz时，输出步进角约为0.82°；而输出转矩受电磁调制机构的电压激励峰值和驱动频率的影响因素较大，驱动频率为3Hz、调制电压为7V时，输出转矩为6.1-N·mm。该类型压电电机进一步拓宽了非接触式压电电机的研究领域，为设计高精度、大扭矩的非接触压电电机提供借鉴。

摘要:为研究车-路弱耦合作用下沥青路面动态响应，建立13自由度三维整车?橡胶轮胎?沥青路面弱耦合模型。考虑车体悬架、路面不平度及沥青混合料黏弹性，采用中心差分法求解，并与实际车?路弱耦合试验进行比较。结果表明：纵向剪应变计算值与试验值最大误差为5.74%，说明本模型具有一定合理性；轮胎与路面处于三向力接触状态，车辆动载作用下三向接触力与悬架力均大于移动恒载；上、中、下面层纵向最大压应力比移动恒载分别大18.8%，11.8%和7.4%，竖向最大压应力比移动恒载分别大18.9%，19.8%和20.4%，横向最大压应力比移动恒载分别大10.2%，4.69%和2.1%。

摘要:为研究地铁钢轨波磨的产生机理和发展特性，通过建立车辆?轨道空间耦合模型和钢轨波磨评价模型，从频域和时域的角度分析波磨产生机理，并运用波磨增长率对科隆蛋扣件轨道钢轨波磨的产生机理和发展特性进行研究。基于频域的分析，对轨道结构模型进行模态分析和频响分析，发现存在与实测波磨通过频率接近的轨道结构固有频率，说明该频率所对应的振型更容易被激发出来，促使轨道结构发生共振现象，形成相应频率的波磨。基于时域的分析，运用车辆?轨道耦合模型，计算钢轨垂向振动加速度、钢轨垂向位移的时程曲线并进行频域变换，发现存在与实测波磨通过频率接近的特征频率，说明轨道结构相应频率下的振动是促进波磨形成的重要原因。车速的改变对波磨增长率的特征频率没有影响，体现了波磨的固定频率特性。随着列车运行次数的增加，特征频率对应波长的波磨逐渐形成并不断发展；波磨的波长范围和发展速度随着列车速度的增加而逐渐增大。

摘要:为了解决实际运营中高速铁路接触线不平顺定位困难的问题，提出了一种基于Choi Williams谱峭度（Choi=Williams spectral kurtosis，简称CW-SK）与二次时频分析相结合的方法。利用CW?SK对突变信号高度敏感的特性，在识别弓网接触压力不平顺成分的基础上，对不平顺时域重构信号进行二次时频分析，确定接触线上不同波长对应的空间位置。测试结果表明，该方法可准确识别并定位接触线中的不平顺病害，且时频图中无其他干扰成分，抗噪性能优异，满足高速铁路实际运营需求，可为现场接触线不平顺的状态评估及接触网的后期维护提供参考。

摘要:六维加速度传感器的工作频带是一项重要的动态性能评价指标，由于目前市场上还没有能够完全满足标定要求的试验平台，这项性能的理论模型目前尚未建立。针对该现状，以一种Stewart衍生型六维加速度传感器为例，通过推导基频及其与工作频带上限之间的关系，建立了其工作频带的数学模型。首先，通过将四元数引入系统的第2类Lagrange方程，推导出动、势能函数的二次型表达式，通过矩阵迭代法求解得到具体的基频值，验算结果表明，所设计算法的迭代次数不超过19，计算误差小于0.000 1%；其次，基于正交试验理论以及ADAMS动力学仿真软件，设计了256组搜索可行工作频率的虚拟试验，结果表明，工作频带上限始终介于基频的1/35~1/32，且测量数据的不确定度仅为0.004 1；然后，运用空间模型理论研究了传感器的工作频带性能指标与结构参数的分布规律，绘制了全域性能图谱，为后续结构拓展提供参考；最后，加工制作了六维加速度传感器的实物样机，并在其工作频带内进行了试验，相对误差小于0.53%，进一步验证了频带模型的有效性和可行性。

摘要:为了解释在疲劳试验中钢截面占比较大的特高强钢芯铝合金导线更容易断股的现象，研究了影响导线振动强度的主要参数。提出了导线等效弯曲刚度，建立了微风振动条件下新的导线线夹出口动弯应变数学模型，利用55 m和140 m 2种不同档距的微风振动模拟试验系统开展了导线微风振动模拟试验。理论计算与试验结果较为一致，验证了新模型的可用性。微风振动条件下新的导线线夹出口动弯应变模型及基于该模型对导线微风振动强度主要影响参数的分析，为工程实践提供了理论依据。

摘要:针对强噪声、变负载工况下滚动轴承损伤程度难以识别的问题，提出了一种基于改进抗干扰卷积神经网络（anti?interference convolutional neural network，简称ACNN）的变负载工况下轴承损伤程度识别新方法。首先，对滚动轴承的一维振动信号进行预处理，得到标签化的数据样本，分为训练集和测试集；其次，将注意力机制引入到卷积神经网络的各个特征提取层中以建立特征提取通道之间的联系，得到基于改进ACNN的变负载工况下轴承损伤程度识别模型；然后，将训练集数据输入到改进ACNN中进行学习，将得到的识别模型应用于测试集，输出损伤程度识别结果，在训练过程中，为了提高模型的抗干扰能力，将Dropout算法引入到卷积层，为抑制过拟合，对原始训练样本进行加噪处理；最后，通过滚动轴承损伤程度模拟试验，在变工况下进行测试。结果表明，在噪声环境中所提方法能更准确地实现变负载工况下的轴承损伤程度识别。

摘要:压缩机作为空调管路系统的主要激励源，其激励的准确识别是空调配管系统设计及优化的前提。当压缩机为第三方提供时，须通过实验方法识别压缩机激励，针对此，提出了基于刚体动力学的转子压缩机质量特性及等效激励识别方法。基于质量线法对压缩机的质心及惯性参数进行识别，实验结果表明识别精度及一致性较好。基于刚体动力学方程，结合压缩机缸体表面的振动响应、压缩机的惯性参数以及橡胶脚垫的特性参数，识别了压缩机的等效激励力，并对该识别激励力进行有限元仿真验证。仿真得到的加速度与实验测试加速度吻合良好，最大误差出现在y向的第2阶，为26.3%。这表明此激励识别方法具有很好的识别精度，识别结果可用于空调管路系统的仿真分析与优化设计。

摘要:基于自适应二代小波变换的过流部件涂层下裂纹检测方法，将自适应二代小波变换应用于阵列涡流的检测中，发现阵列涡流检测能够很好地抑制提离效应，且不受缺陷方向的影响，自适应二代小波能够有效匹配信号特征，消除噪声影响，提高信号质量。实验结果表明，基于自适应二代小波变换的阵列涡流检测方法能够有效识别水电站过流部件涂层下裂纹故障，检测精度高，适应性强，具有较好的工程应用价值。

摘要:针对飞机液压泵工作强度高、工作环境复杂而导致传统性能预测方法对飞机液压泵性能变化趋势预测精度不高的问题，提出了一种基于自回归积分滑动平均长短期记忆（autoregressive integrated moving average long short term memory，简称ARIMA-LSTM）网络的飞机液压泵性能趋势预测方法。首先，将获取的飞机液压泵性能表征参数回油流量数据进行线性分解，得到趋势项数据和细节项数据；其次，采用自回归积分滑动平均（autoregressive integrated moving average ，简称ARIMA）方法对趋势项数据进行预测，同时采用长短期记忆（long short term memory，简称LSTM）网络方法对归一化处理后的细节项数据进行预测；最后，将两部分预测结果进行叠加，得到最终的性能趋势预测结果。研究结果表明，采用ARIMA-LSTM的联合预测方法对飞机液压泵性能变化趋势的预测效果明显优于单一的ARIMA与LSTM预测方法，为飞机液压泵性能变化趋势预测的工程应用提供了一种新方法。

摘要:为了解决无线传感器的供电困难以及常用标准电路和同步开关电路有限的能量提取效率，提出了一种优化的自适应机械同步开关，并将其运用于并联同步开关电感电路。根据自适应机械同步开关的工作原理建立了仿真模型，采用噪声激励对自适应机械同步开关进行了研究与分析，通过振动实验台对结构进行实验测试。结果表明，优化的自适应机械同步开关电路能够很好地适应噪声环境，采集到的负载平均功率大约为标准电路的3倍。该自适应机械同步开关能够自动检测悬臂梁幅值，且控制开关在位移峰值附近闭合，为振动能量发电装置提供了实践和理论指导。

摘要:考虑活塞具有矩形织构的摩擦与润滑因素，研究充气式双筒液压减振器动态阻尼特性。建立双筒液压减振器的阻尼特性数学模型和动压润滑方程，对减振器阻尼特性数学方程的复原和压缩行程进行求解，得到减振器上、下腔压力。采用雷诺空化边界条件，将上、下腔压力作为初始压力，对Reynolds方程采用五点差分法进行离散，利用超松弛迭代法（successive over-relaxation，简称SOR）进行求解，得到摩擦阻尼力。分析了活塞运动速度、织构深度、织构宽度、油膜厚度、活塞半径和宽度等因素对摩擦阻尼的影响，以及摩擦因素对减振器动态阻尼特性的影响，研究发现：减振器活塞与缸筒之间的摩擦力和阻尼力随着活塞速度、织构宽度和活塞宽度的增加而增加，随着织构深度的增加而先增加后减小，随着油膜厚度的增加而减小；活塞半径对摩擦力无明显影响。

摘要:为了研究尾轴承黏滑振动，首先，采用机器视觉技术采集水润滑橡胶尾轴承黏滑振动图像；其次，运用持续同调机器学习及单纯复形同调群分析图像，计算振动图像单纯复形的同调获得相应的条码图；然后，基于条码图获取振动图像的拓扑特征；最后，用改进型支持向量机机器学习法对拓扑特征进行研究，完成水润滑橡胶尾轴承黏滑振动鸣音的分类与识别。研究表明，最长贝蒂条码的长度与振动密切相关，可以有效预警鸣音，并建立了鸣音过程的智能化描述，为研究尾轴承黏滑振动提供一种新的思路。

摘要:获取具有代表性的动应力时域信号是对车辆进行结构疲劳分析的重要前提，仅依靠短时间测试所得的动应力时域信号进行疲劳寿命评估，其结果并不能反应结构在较长时间历程，甚至是全寿命周期下的抗疲劳服役性能。以某动车组转向架转臂定位安装座焊缝附近的某测点为算例，提出了基于极值理论的动应力时域外推的疲劳寿命评估方法。首先，选取该测点在镟轮初、中、末期的3组动应力时域信号，对其进行前处理与等权重组合；其次，应用极值理论对组合样本信号进行尾部概率分布拟合，并对模型的拟合优度进行检验；然后，根据拟合的概率分布函数对动应力样本进行相应倍数的时域外推，获得长时载荷作用下的动应力时域信号；最后，采用外推后的动应力时域信号进行疲劳寿命评估。结果表明：相比于常用的线性外推方法，基于时域外推方法的疲劳损伤增加了0.168%，安全运营里程减少了2 670 km，评估更偏于安全。

摘要:提出了一种气液耦合激振方式，通过控制气路和液路交替产生的高压脉冲两相振荡流，利用其产生的激振力实现对液压系统管道内壁的污染物去除。首先，建立了高压脉冲两相流动力学模型，开发了气液脉冲两相流试验系统，利用Ansys Fluent模块进行数值模拟与仿真分析；其次，湍流模型采用k-ε二方程模型，气液两相流采用流体体积函数（volume of fluid，简称VOF）模型，用Simple算法对双流体控制方程组进行迭代求解，对气液脉冲两相振荡流的压力场、速度场及流态进行了分析；最后，采用压力变送器和数据采集卡对气液入口处不同流体压力下管道中部的混合流体激振压力进行测量，对实测压力信号进行滤波，并与数值模拟进行对比。分析表明：混合流体激振压力随着进气口和进油口流体压力的增大而增大，变化趋势与数值模拟基本吻合；在气液交替混合过程中，随着通气时间的增加，混合流体激振压力逐渐增大。数值模拟和试验研究揭示了气液脉冲两相流的动力学特性，为气液两相流激振的可控性提供了理论依据和试验基础。

摘要:同振式矢量水听器中常用的商用压电加速度计具有质量较大的缺点，限制了矢量水听器的性能提升。为了解决该问题，设计了一种三轴加速度敏感结构，采用厚度剪切压电效应，具有质量轻、灵敏度高等优点。该加速度敏感结构的质量仅为0.039 kg，灵敏度在200 Hz处约为3 000 mV/g，工作频段为20~2 000 Hz，工作频段内最大横向灵敏度比小于8%。将该加速度敏感结构安装在球形耐压矢量水听器中进行测试，其直径为72 mm，x，y，z通道在200 Hz处的等效声压灵敏度级分别为-191.6，-191.4和-191.8 dB，具有良好的余弦指向性，各通道一致性较好，证明其适合应用在矢量水听器中。并与安装商用加速度计的矢量水听器进行对比，证明其能够有效降低矢量水听器的平均密度，提高灵敏度。

摘要:为了将超声颗粒操纵技术应用于血管中纳米药物颗粒聚集，笔者针对液体流速因素的影响和纳米颗粒由于纳米效应存在的自发团聚现象，基于压电方程、声?结构边界耦合方程、动量方程，利用COMSOL有限元软件建立了流速扰动聚焦超声下颗粒聚集的理论计算模型。通过仿真计算和实验结果对比分析，得到了聚焦超声聚集纳米颗粒的原因、纳米颗粒团簇介入解释理论以及流速干扰情况下局部流速变化的影响规律，证明了封闭管道中液体里的纳米颗粒可以通过聚焦超声的方式聚集，且该超声在流速小于1.92 mm/s 的情况下仍对纳米颗粒团簇具有一定束缚能力，为未来靶向药物治疗提供一个新的方法和途径。

摘要:现有的基于振动的索力测试方法在推导过程中，多以水平索为模型，未考虑斜拉索倾角对索力识别精度的影响。为了分析倾角对振动法测索力的精度影响，以两端固支索为例，采用有限差分法求解索的模态参数，并由迭代法识别索力，研究倾角对索的模态参数和索力识别精度的影响。结果表明，采用第1阶频率识别小垂度索的索力，与采用第1阶或第2阶频率识别大垂度索的索力时，不考虑倾角的影响，索力识别的误差很大。

摘要:传统的基于频响函数（frequency response function，简称FRF）的模型修正方法在测试噪声较大、初始分析频响与测试频响残差较大、待修正参数较多等情况下不易收敛，为此提出了一种采用移频技术的极大似然估计有限元模型修正方法。首先，利用“先验”的频响函数方差信息，构造极大似然估计器，迭代求得最优的待修正参数估计；其次，在迭代方程中引入移频方法，采用总体最小二乘平差方法计算方程的解，以提高参数识别的收敛性和稳定性；最后，根据频率点的筛选准则剔除数据，采用一种高精度的频响扩充方法以减小扩充所带来的额外误差。列车转向架构架仿真算例和三角机翼飞机测试模型的修正结果表明，该方法抗噪性较强，在复杂情况下仍可以得到较好的修正结果。

摘要:通过在桩身表面安装微型硅压阻式压力传感器测得桩土界面孔压增量和径向应力，研究静压桩桩土界面的受力特性。针对双壁开口和闭口模型管桩，采用桩身开孔嵌入套筒式安装方法，通过全方面监测静压沉桩、超孔压消散及加载阶段受力特性，进行了开口和闭口静压桩贯入及加载全过程的受力特性室内模型对比试验。试验结果表明：同一入土深度处，开口和闭口静压桩桩土界面总径向应力均随着h/L（h为传感器距离桩端的高度；L为桩长）的增加而越小；不同桩端形式下超孔压消散期在不同h/L位置处沉桩阶段与沉桩结束后的有效径向应力之比均在0.6±0.1；桩土界面总径向应力的变化值在桩端位移达到1.0 mm左右时发生突变，加载结束后，同一深度处桩土界面总径向应力变化值随着h/L的增加而减小。该研究结果对于静压桩施工和设计具有工程参考价值。

摘要:为了解决高压配气间管道系统工作时发生的剧烈振动问题，确保重大型号试验任务的顺利开展，采用多种数值模拟手段和试验测试手段相结合的方法，进行结构振动分析及抑振研究。首先，基于有限体积法构建主管道2及其出气管道的内流场流体动力学数值模型，计算并提取动态气动载荷；其次，基于有限元方法建立包含主管道2及其出气管道在内的整个配气间里的管道系统的结构动力学数值模型，分析其结构模态特性；最后，综合以上2个数值模型，计算高压气流管道结构瞬态激励振动响应，并依据结果设计相应的抑振装置。该综合分析方法充分厘清了振动的基本诱因，抑振后的结构振动大大降低，完全具备了持续工作的能力。研究表明，该振动研究方法可用于指导高压高速流体管道结构设计或结构技改，也可用于指导空气动力试验装置的研制。

摘要:针对现有旋转超声电机不易与其他装置连接，以及因弹簧预紧造成轴向尺寸过长等问题，笔者提出了一种基于面内模态的双腿式微型旋转超声电机。电机由定子和锥形转子组成，定子采用一圆环加双腿式结构，在定子双腿外侧贴有纵振和弯振压电陶瓷片，双腿内侧有4个连接耳。电机定转子之间采用硅胶环和E型卡环进行预压力施加和端部紧固。电机利用圆环内侧周向行进的面内行波驱动转子旋转。利用ANSYS有限元软件对定子进行仿真分析，研究结构对模态的影响，以确定夹持和压电陶瓷片的粘贴位置；并对定子模态频率进行灵敏度分析，指导定子结构尺寸（设计变量）的修改，以提高优化效率。制作多组样机并开展实验研究，机械输出特性的实验结果表明：该电机体积小，最大宽度仅为12 mm；结构紧凑，总质量为6.9 g，易于与其他驱动装置连接；最大空载转速为338 r/min，最大输出扭矩为1.44 mN·m。