摘要:使用光纤光栅探测包含损伤信息的高频、小能量超声导波，是结构健康监测的关键技术和重点发展方向之一。首先，阐述了光纤光栅探测超声的基本原理，介绍了同时满足高灵敏度和大带宽的相移光纤光栅，揭示了光栅监测的角度相关性以及安装技术；其次，介绍了宽带光源解调法与可调谐激光解调法，将高速的小幅布拉格波长漂移转换为电压输出；然后，介绍了光纤光栅在冲击监测、声发射监测、声-超声监测三个方面的应用，着重以航空航天复合材料健康监测为例，讨论了损伤判断、定位及分类等功能的实现；最后，对光纤光栅在超声结构健康监测中的应用进行了总结和展望。

摘要:针对单一时频域指标不能完全诠释滚动轴承全寿命周期退化特性以及剩余使用寿命（remaining useful life，简称RUL）预测困难的问题，提出了基于均方谐噪比（mean square harmonic noise ratio，简称MSHNR）指标和改进正则化粒子滤波（regularized particle filter， 简称RPF）相结合的剩余寿命预测方法。首先，在局部均值进行信号分解的基础上，通过MSHNR指标实现轴承退化过程的特征提取；其次，分别基于Paris模型及Foreman模型构建滚动轴承稳定退化期和加速退化期的状态空间模型，并利用基于欧式距离的核函数实现重采样过程的改进，实现轴承健康状态评估和剩余寿命预测；最后，通过公开的滚动轴承加速数据验证了所述方法的有效性。相关研究成果能够为核动力旋转设备中滚动轴承的预测性维护提供参考依据，提高公众对核动力旋转设备运行的认识与信赖。

摘要:针对惯容-橡胶复合隔振器已有数学模型不精确的问题，考虑隔振器的恢复力，建立基于力-位移关系的非线性数学模型。在力学特性试验的基础上，将Bouc-Wen模型应用于惯容?橡胶复合隔振器以模拟其迟滞特性，采用遗传算法对数学模型中的未知参数进行识别，利用不同幅值和频率的试验数据对结果进行检验，并应用Simulink工具箱对识别结果进行数值仿真验证。结果表明：遗传算法可以准确识别出模型中的未知参数，激励频率为0.1~5 Hz时，试验值和仿真值的上、下幅值最大偏差分别为7.9%和8.3%；在10 Hz频段内，通过模型得到的传递率与试验传递率之间的平均误差为8%，均与试验数据有较高吻合度，验证了惯容?橡胶复合隔振器Bouc-Wen模型的正确性。

摘要:为了研究磁悬浮轴承转子系统中热弯曲振动的影响因素，根据磁悬浮轴承转子热弯曲振动机理，提出了一种迭代计算方法，不断更新计算条件，反复迭代计算，直到振动收敛或发散，由此得到转子工作时电控参数和转子结构参数对热弯曲振动的影响。计算结果表明：电控参数中，改变偏置电流和积分系数对热弯曲振动无明显影响，而提高比例系数和微分系数会使热弯曲振动的影响增大；转子结构参数中，增大非悬臂侧轴段长度和悬臂侧轴段长度会降低热弯曲振动的影响，而增大悬臂长度和外挂圆盘半径会轻微增大热弯曲振动的影响。由此可知，电控系统和转子自身的幅频特性决定热弯曲的影响程度，二者的相频特性决定热弯曲振动的变化趋势。

摘要:以提升机NCF18/600V主轴承为研究对象，针对滚动轴承随机振动系统参数和随机结构尺寸影响下的不确定性问题，开展了滚动轴承振动磨损可靠性研究。首先，基于滚动轴承点蚀故障动力学模型，结合Holm-Archard滑动磨损方程，建立了滚动轴承振动磨损模型；其次，将振动磨损模型以子程序的形式嵌入ABAQUS有限元软件中，实现了滚动体表面磨损深度及形貌的仿真；然后，联合使用拉丁化分层抽样技术和自适应Kriging代理模型，开展了滚动轴承振动磨损的不确定性量化研究；最后，使用高阶L矩可靠性方法开展了滚动轴承的振动磨损可靠性分析。对比滚动轴承正常磨损与振动磨损下的可靠度曲线表明，滚动轴承的振动不仅加剧了磨损的可靠性退化过程，而且增大了磨损的可靠度退化速率。

摘要:以某大型双馈风电机组为研究对象， 建立传动链动态载荷特性模型，提出传动链扭转振动和发电机转矩特性相结合的低速轴扭动载荷识别算法。开展多体动力学刚柔耦合模型仿真计算，验证振动特性和动态辨识载荷。结果表明，动态辨识载荷与仿真结果吻合度较高，额定风速以上其平均值偏差约为2%，1 Hz等效疲劳载荷偏差约为6%。样机测试验证结果表明，动态辨识载荷与实测结果具有较高吻合度，等效疲劳载荷偏差在5%以内，满足工程要求。本研究的传动链动态载荷识别方法，引入低通滤波算法，进行自主编程，只需机组自有检测和运行数据，并可获取机组运行过程中的低速轴扭转载荷，为机组安全监控提供有利支撑。

摘要:为了解决风力双馈感应发电机（doubly fed induction generator，简称DFIG）行星齿轮箱故障诊断中常规振动检测技术成本高、现场安装与实施困难等问题，提出了一种直接利用DFIG定子电流信号的间接诊断方法。利用电动机、行星齿轮箱和变频器等通用设备，建立了一个简便易行的DFIG传动系统故障模拟试验台。通过模拟试验和Hilbert解调谱分析方法，以行星齿轮为例，研究传动系统的DFIG定子电流信号故障感应机理，探讨故障特征频率成分随发电机运行工况的变化规律。通过与振动加速度信号和扭振信号的对比分析，表明DFIG定子电流信号可以兼顾反映行星齿轮的径向振动与扭振信号的振动特征，可作为实际风电机组常规振动检测技术的一种替代方法。

摘要:离心风机流体激励源位于风机内部，并且是分布式的激励源，可以通过计算流体力学（computational fluid dynamics，简称 CFD）分析计算激励力分布，但无法通过表面的动力响应来反求激励力，验证CFD结果的正确性。针对此问题，建立了风机叶片噪声的等效激励源辨识方法，用实验的方法获得蜗壳振动大小以及候选等效激励点到蜗壳振动测点的传递函数，测量了离心风机在额定工况下的压力脉动大小，通过多项式拟合得到了蜗壳面上的压力脉动分布，为等效源选择提供依据。通过最小误差算法优化选择等效激励源候选点，根据Tikhonov正则化算法反演得到等效激励力大小，再用测量得到的传递函数与反演得到的等效激励力计算蜗壳、机脚等位置的振动响应，来验证反演结果的等效性与准确性。主要的叶片掠过频率峰值反演结果与测量结果误差在2 dB左右，成功反演了离心风机叶片掠过频率等效激励力。

摘要:设计制作了3组不同覆冰厚度的表面光滑与表面粗糙的新月形覆冰导线刚性模型，以此来模拟导线雨凇和雾凇覆冰情况，进行了高频天平测力风洞试验，分析了光滑与粗糙覆冰导线气动力、风偏响应和舞动稳定性的关系与差异。试验结果表明：表面粗糙覆冰导线的阻力系数比表面光滑覆冰导线略大，且升力系数?攻角曲线和扭矩系数?攻角曲线不会出现尖峰；在相同覆冰厚度和覆冰形状下，雨凇形成的光滑覆冰导线气动稳定性较雾凇或混合凇形成的粗糙覆冰导线更差；在相同风速和线路条件下，粗糙覆冰导线的风偏响应较光滑覆冰导线更大，因此雾凇覆冰较雨凇对导线风偏更不利。

摘要:为提高振动频率法对两端带连接杆的吊杆力测量精度，提出了基于有限元的频率法索力修正方法。考虑了连接杆长度、刚度引起的吊杆基频误差，并由此分析其对频率法计算吊杆力的影响。利用ABAQUS建立吊杆振动有限元模型，变化连接杆与吊杆的长度比、刚度比，通过PYTHON对有限元结果进行拟合，引入了索力调整系数。采用所提方法和传统振动频率法及文献［6］方法对潇河大桥的8根吊杆力进行计算，结果表明：该方法可以有效减小索力误差，提高振动频率法索力计算精度。

摘要:以某工程为研究对象，开展了一系列塌落振动现场监测，进行了塌落振动对周围建筑结构动力影响研究及评估。首先，通过对实时监测的周边测点数据进行分析，研究塌落振动的传播规律；其次，将测点的加速度作为动力荷载加载到有限元模型，讨论框架结构在不同距离振动波作用下的动力响应及其对楼层的影响规律，并将水平和竖向加速度进行倍频程谱分析，获得1/3倍频程；最后，以振动加速度级为基准，进行结构的振动分析及评估。结果表明，塌落振动作用下周边建筑结构动力强度随振动波的距离增大而减小，随着层数的增加，响应呈放大趋势，且竖向振动均大于水平向振动。

摘要:针对试验测得转速、角加速度信号降噪问题，提出一种小波阈值去噪和变分模态分解（variational mode decomposition， 简称VMD）相结合的联合降噪方法，用于对角速度、角加速度信号进行处理。首先，对双质量飞轮减振性能进行整车试验及信号采集，获得双质量飞轮第1质量和第2质量角速度、角加速度信号；其次，对小波进行参数优选，提出以信噪比峰峰值来评价小波参数对其去噪性能的敏感性强弱，在此基础上优选得到小波参数；最后，利用VMD分解得到若干模态分量（intrinsic mode function，简称 IMF），通过互相关系数选择主要IMF并进行信号重构，获得最终去噪信号，并对去噪结果进行分析。结果表明，所提方法能够有效去除角速度与角加速度信号中的噪声成分，去噪信号与原信号相关系数分别为0.998 5，0.997 5，0.835 4 和0.683 6，同时计算得到双质量飞轮加速工况下角速度和角加速度衰减率都在80%以上，满足设计性能要求。

摘要:发生强震时主震会给重力坝带来损伤破坏，伴随主震发生的多次余震也会给重力坝带来额外的累积损伤破坏，目前关于重力坝在地震作用下的损伤研究大多都只考虑了主震及一次余震。因此，为了更加全面地分析评估多次余震对重力坝结构的累积损伤破坏，基于混凝土塑性损伤模型，结合水工混凝土P-D-ε曲线求解重力坝在多次主余震序列作用下的损伤，并考虑坝体位于水下部位出现裂缝后产生的水力劈裂现象，研究主震受损混凝土重力坝在强余震作用下的非线性动态响应。加载余震直至结构发生贯穿性裂缝破坏，并再次对破坏后的坝体结构重新建模，进一步分析后续的滑移、倾覆失稳情况。结果表明：强主震作用下坝体仅受到轻微至中等破坏，基本满足设计可修复的设计原则；多次余震对重力坝坝体的塑性损伤效益累积作用明显，坝体损伤区主要集中在坝踵、建基面和上游折坡点附近；随着余震次数的累计增加，塑性应变均有不同幅度的提高，最终由于累计损伤产生了贯穿性裂缝；水力劈裂对于重力坝塑性损伤累积、滑移和倾覆失稳等影响显著。

摘要:以某型隧道开挖台车为例，考虑其顶部几何中心受冲击荷载作用，基于数值分析方法对斜撑角度等参数对其中心抗冲击性能的影响进行了研究，获得了中心冲击荷载作用下该型台车的优化参数。设计制作了具有优化参数的台车缩尺试验模型，通过试验对优化模型的中心静力承载能力和中心抗冲击性能进行了验证。结果表明：中心冲击荷载作用下，门式结构斜撑角度越大，台车的抗冲击性能越强；材料屈服强度越高，台车在局部屈服后的抗冲击性能越强；边界条件对中心冲击荷载作用下台车的抗冲击性能影响不显著。优化缩尺试验模型能够满足施工静载和中心冲击荷载作用的需求。

摘要:将地面试验中卡环工装对舱段壳的影响转化为弹性边界条件下圆柱壳耦合结构的振动问题，通过卡环工装与圆柱壳接触建模计算得到工装作用于舱段壳的法向约束刚度，并采用增补函数的方法构建了工装约束边界条件下圆柱壳耦合结构的振动理论分析模型。结果表明：本研究模型能够反映卡环工装对于舱段壳振动特性的影响，理论计算结果与试验测试结果的变化趋势基本一致；在卡环工装的约束下，舱段壳的低频振动受到显著抑制，工装的约束刚度及其在舱段壳上的夹持位置对于舱段壳振动特性具有较大影响。

摘要:针对条件深度卷积生成式对抗网络（conditional deep convolutional generative adversarial network ，简称C-DCGAN）在训练过程中出现的不稳定性问题，提出具有随机梯度下降的双时间尺度更新规则（two time-scale update rule，简称TTUR）用于C-DCGAN机械故障诊断模型训练中，在判别器和生成器具有单独学习速率的情况下提高模型的稳定性。首先，给出了TTUR在C?DCGAN模型中收敛性证明；其次，在西储大学轴承数据集（Case Western Reserve University，简称CWUR）和实验室行星齿轮箱数据集上验证其有效性；最后，引入Jensen-Shannon 散度（Jensen-Shannon divergence，简称JSD）指标评估模型捕获到的真实数据和生成数据之间的相似度。实验结果表明，TTUR提高了C-DCGAN的学习能力，优于传统的C-DCGAN。

摘要:钢阻尼复合滑板支座具有滑动耗能、自复位且经济性好的优点，但对其实际隔震性能还缺乏实桥试验验证，不同设计参数对其隔震率的影响规律也缺乏认识。针对这些问题，以一座两跨连续梁桥为研究对象，进行1∶5缩尺比模型的振动台试验，分析了墩顶位移、墩底剪力和桥面位移的减震率，比较了不同强度地震作用下高阻尼橡胶支座和钢阻尼滑板支座的隔震效果。结合有限元模型，分析了不同类型地震作用下屈服力、初始刚度、屈服刚度比对墩顶位移、墩底剪力和桥面位移减震率的影响规律，并分析了参数取值范围。结果表明，钢阻尼滑板支座的隔震效率在纵桥向略优于高阻尼橡胶支座，横桥向则接近高阻尼橡胶支座。 综合考虑桥面板位移、墩顶位移和墩顶剪力的减震率，可以确定出钢阻尼滑板支座的有效取值范围，对实桥的支座设计有借鉴作用。

摘要:针对导弹模态试验中出现的主振偏角较大的“双模态”现象，采用三分段法构建了用于模拟导弹模态试验系统的壳-梁-质量-弹簧单元组合有限元模型。通过试验分析与仿真模拟，提出并论证了导弹模态主振偏转的主要原因是舱段间对接面连接刚度方向偏离了象限线。依据试验分析结果，提出了影响导弹模态特性的相关结论。根据仿真模拟结果，得到了主振模态偏转的两个前提性条件。从工程应用的角度，给出了模态参数的使用说明，建议了舱段对接面的设计和位置。研究结果对导弹双模态现象的规避和消弱具有一定的工程指导意义。

摘要:为降低强震对传统钢筋混凝土框架结构梁柱节点的破坏水平，提升梁柱节点在震后的可修复性，设计了一种内置超弹性形状记忆合金（shape memory alloy， 简称SMA）筋的新型自复位梁柱节点。基于对不同配筋构造形式和SMA筋不同配筋率等因素的考虑，设计制作了4个1/5缩尺比例梁柱节点并进行了拟静力试验。通过非接触全场应变测量系统（video image correlate-3d， 简称VIC-3D）对低周往复加载作用下各节点塑性铰区的整体位移和应变进行了实时测摄，获得了相应的竖向位移和主应变全过程云图。对起裂阶段、裂缝发展阶段和自复位阶段3个阶段进行研究，对比分析了各节点的破坏过程以及耗能能力、位移延性、刚度退化和自复位等性能。试验结果表明：内置超弹性SMA筋可有效提升节点的滞回耗能和自复位性能，延缓塑性核心区混凝土的开裂，改善开裂后的损坏程度，提升节点的经济可修复性；一定范围内，增大SMA筋配筋率可有效延缓节点的刚度退化速度，但对节点的极限承载力和自复位性能的提升影响不大。

摘要:针对智能机器人人机交互过程中存在的接触柔顺性和环境适应性问题，提出一种带孔结构的多维力柔性传感器的简单制备方法，采用碳纳米管/聚二甲基硅氧烷（carbon nanotubes/polydimethylsiloxane，简称CNTs/PDMS） 混合制备柔性电极，以带孔结构的硅胶作为介电层，组装制备电容式柔性多维力传感器。建立柔性多维力传感器的数学模型，并通过试验获取柔性传感器的性能参数。试验结果表明：传感器理论模型与试验曲线吻合性较好，带孔结构的介电层能够提高传感器的灵敏度，法向上的检测范围为0~50 N，分辨率为0.05 N；切向上的检测范围为0~10 N，分辨率为0.15 N。将其安装在机器人手爪上进行了水果抓取试验，成功检测出水果抓取过程中的夹紧力，进一步表明该传感器具有较好的实用性。

摘要:为了提高假肢穿戴者步态识别准确率，提出了一种高阶过零分析技术分析表面肌电信号的假肢步态识别方法。该方法针对假肢穿戴者步态识别过程中的多分类问题，选择表面肌电信号（surface electromyogram signal，简称sEMG）作为步态识别信息源，将表征时间序列特性的高阶过零分析（higher order zero crossing analysis，简称HOC）方法运用于不同步态下的肌电信号的特征提取，结合相关向量机（relevance vector machine，简称RVM）建立了多分类步态识别模型，然后采用蝙蝠算法（bat algorithm，简称BA）对RVM分类器的核函数参数进行优化。实验结果表明，所提方法与粒子群算法优化相关向量机（particle swarm optimization-relevance vector machines，简称PSO-RVM）及RVM等方法相比，对于平地行走、上楼、下楼、上坡和下坡5种步态的识别准确率均高于PSO-RVM和RVM等方法。

摘要:往复压缩机管道系统的振动是现代工业中的常见问题，为了避免装置停车和对现有管路造成破坏，从刚度控制角度进行了减振研究。首先，从振动理论上阐明了系统刚度对管道振动的影响及刚度控制是管道减振的关键所在；其次，从数值模拟的刚度处理和实际减振的刚度控制两个方面阐述了通过调节系统刚度来控制管道振动的减振技术，介绍了一种单向刚度可控和一种双向刚度可控的管道减振装置；最后，以某石化企业的往复压缩机管系减振为例，介绍了该技术在工业现场的实际应用。结果表明：通过实测数据和软件优化相结合计算得到的结合部刚度能较好还原真实的振动现场，设计的刚度调节减振装置能有效降低往复压缩机管系振动，保障设备安全运行。

摘要:压电梁能将机械振动转换为电能，有效解决了轨道车辆走行部件安全监测传感器的供电问题。为获取其发电特性，根据小弯曲变形理论建立压电梁的弯矩方程，按照一维压电片应力和电位移方程建立压电梁机电转换数学模型。采用Nelder-Mead单纯形算法实现结构参数优化并分析了压电梁材料、结构参数和振动频率对发电效能的影响规律，通过仿真及实验验证了理论模型的正确性。结果表明：双晶片梁的发电效能随弹性模量比增加而减小；低弹性模量的金属基底构成的压电梁，输出能量较高且共振频率低；压电梁存在最佳厚度比使其发电效能最大，铍铜的最佳厚度比为0.213，锰白铜为0.261。实测值与理论值相比，输出有效电压最大偏差为0.13 V，相对偏差小于2.8%；输出功率最大偏差为0.024 mW，相对偏差小于2.9%。

摘要:针对某CPR1000核电机组因循环海水泵的下部滚动轴承振动大、存在紧急降负荷运行或停运的风险，开展了振动故障诊断与趋势分析。通过分析该BCV 285型循环海水泵运行中的振动尖峰能量信号和振动速度均方根信号，发现该轴承外环滚道存在局部剥落且发生共振是海水泵振动大的主要原因。通过采取强化轴承的润滑和加强基础刚度等措施，减小了海水泵的共振响应。实践表明，实时监测振动速度均方根值的变化趋势可以指导该型循环海水泵的安全运行。

摘要:装配式门型支吊架在工程中已大量投入使用，却没有相应的抗震性能测试方法。为研究地震作用下门型支吊架的破坏机理和抗震性能，提出一种适合不同类型支吊架的抗震性能测试方法，开展了16套门型支吊架的低周往复荷载试验，分析试件尺寸及抗震斜撑等对其抗震性能的影响。结果表明：该方法能够系统科学地测试评价支吊架的抗震性能；支吊架的连接节点应力较大，滑移较多，容易成为薄弱部位，通常先于主体杆件发生破坏；支吊架尺寸影响其抗震性能，在宽度尺寸相同的情况下，高度越大，其弹性刚度、承载力及延性系数越小，刚度退化系数越大；抗震斜撑能够提高门型支吊架的抗震性能，带斜撑支吊架的弹性刚度、承载力及刚度退化情况均优于无斜撑支吊架，破坏时极限承载力较大，水平位移较小。研究结果可为支吊架产品的工程应用、质量检验和标准制订提供参考依据。

摘要:通过分析堆外中子噪声，识别堆芯吊篮振动频率并跟踪其变化，发现在核电站运行期间，同一个燃料循环周期内的堆芯吊篮梁型振动频率呈下降趋势，核燃料更换后的下一个燃料循环初期，频率恢复到前一个燃料循环初始值附近。对堆芯吊篮进行静力学分析，以确定其潜在的影响因素。建立压水堆内部构件的装配体模型并采取摩擦接触方法，以综合考虑堆芯吊篮法兰处的力学约束。采用流固耦合法将冷却剂对堆芯吊篮的作用力映射到堆芯吊篮结构上，并采取有限元法对堆芯吊篮进行了预应力模态分析，得到了堆芯吊篮梁型振动频率下降的原因和机理。结果表明：堆芯吊篮梁型振动频率的下降是由燃料组件压紧弹簧刚度的退化引起，随着燃料组件压紧弹簧刚度减少，轴向预紧力不足以补偿冷却剂作用力，堆芯吊篮法兰出现位移，接触刚度降低，导致模态频率的下降。

摘要:针对基于导波的结构健康监测（structural health monitoring，简称SHM）中急需解决的环境载荷影响问题，开展碳纤维复合材料板结构与加筋结构载荷影响实验，研究了载荷对导波的影响规律。在此基础上，提出了一种基于深度学习神经网络的载荷补偿方法，该方法通过建立补偿标准，对网络结构及网络参数进行设计，有效减少了参考信号存储，实现了大范围载荷补偿。通过实验数据验证了该方法的有效性，结果表明，在补偿范围0~90 MPa内，补偿精度达到-20 dB。将补偿方法结合损伤成像方法应用在碳纤维复合材料板结构的损伤监测，结果表明，补偿前无法实现损伤定位，补偿后损伤定位误差≤0.9 cm，有效提高了载荷影响下的损伤诊断可靠性。