摘要:以我国航空航天、钢铁冶金、特种设备等领域的高温声学无损检测技术研究与应用为主线，分析了高温声学检测技术在促进先进高温材料制备与研发、钢铁冶金行业绿色低碳生产和产业升级、高温压力管道安全运行与维护等方面的巨大需求。介绍了国内外在高温声学检测的技术方法和仪器研制等方面取得的进展，分析了压电超声、电磁超声、激光超声、激光电磁超声等技术在高温无损检测应用方面存在的优缺点和应用场景，总结了高温声学检测技术面临的机遇与挑战。

摘要:由于传统建模方法难以反馈桥梁系统参数和响应的细微变化，为此提出了以数字孪生体作为结构系统的高保真映射模型。首先，定义数字孪生体包含物理孪生层、数字孪生层和信息交互媒介3部分，数字孪生层的孪生模型是对斜拉桥物理实体的虚拟映射，通过信息交互媒介实现不同层间信息的实时传递；其次，针对具体应用提出了结构信息化、信息数据化和数据模型化3条建模准则，实现对斜拉桥物理实体的信息勾勒和可视化过程，建立高保真的斜拉桥数字孪生模型；最后，以一座实桥端锚索的监测数据为感知信息，将变化的索参数实时反馈给孪生模型，实现模型更新和响应预测。研究结果表明，所提出的数字孪生建模方法能及时反馈实桥的参数变化，并预测由此造成的索力、塔顶偏位及主梁跨中挠度的细微改变。

摘要:采用成本较低、结构紧凑且使用便捷的单高速相机三维数字图像相关方法（single-camera high-speed three-dimensional digital image correlation，简称SCHS 3D-DIC）对涡轮叶片的振动特性进行试验研究。首先，介绍了测量装置和原理，以悬臂铝板为对象开展验证试验，结果证明了该测量系统的准确性与有效性；其次，开展了叶片的全场振动特性测量，得到了其三维形貌、模态特性、全场位移与应变分布，获得了叶片在振动载荷作用下的高应变区域位置及应变分布特点。研究表明，SCHS 3D-DIC方法相比常规双高速相机3D-DIC方法具有更高的视场利用率，适合于细长型的涡轮叶片的振动测量试验。

摘要:为了研究机体表面振动信号各影响因素的影响规律，在不同转速、转矩、润滑油温度及配缸间隙下，对比分析振动信号的峰值、方差、标准差及均方根等4个时域参数以及小波包分解得到的各频段能量的变化趋势。结果表明：随着转速的升高，燃烧压力峰值出现波动，在活塞惯性力的主导作用下，振动信号时域特征参数及频段5以上频率成分的能量呈增加的趋势；燃烧压力峰值随着转矩的增加而增大，振动信号时域特征参数及各频段能量均呈增加的趋势；随着润滑油温度的升高，在润滑油阻尼及燃烧压力的双重作用下，振动信号时域特征参数幅值整体呈降低的趋势，频段12以上频率成分的能量呈增加的趋势；随着配缸间隙的增加，密封性降低导致燃烧压力峰值减小，但由于活塞二次运动加剧，导致振动信号时域特征参数及频段5以上频率成分的能量呈现增加的趋势。

摘要:为了提高中机身的对接精度，保证对接效率，减小支撑底板受力变形，提出了一种基于调姿时间动态规划的机身冗余控制对接算法。根据机身初始位姿以及机身对接精度要求计算机身目标位姿，以姿态调整量和调姿速度为约束条件计算调姿时间，规划调姿轨迹。通过调姿轨迹计算定位器各轴驱动量，控制电机联动实现中机身调姿对接。仿真实验结果表明，经过基于调姿时间动态规划的冗余控制对接，飞机机身调姿定位过程中支撑底板无受力变形，减小调姿时间的同时对接精度相对较高，满足机身对接同轴度要求。

摘要:针对多重同步挤压变换及其改进算法存在的未重排点问题，提出了一种基于最大系数的多重同步挤压变换（maximum coefficient based multi-synchrosqueezing transform， 简称MCMSST）方法来识别时变结构非平稳响应信号的瞬时频率（instantaneous frequency， 简称IF）。首先，引入傅里叶频谱来辅助多分量响应信号选取截止频率；其次，对响应信号进行短时傅里叶变换（short time fourier transform， 简称STFT），针对短时傅里叶变换系数求取针对时间的偏导，从而获得估算的瞬时频率；然后，在对瞬时频率的估算值进行多次迭代的基础上，仅保留时频系数模值最大处所对应的估算瞬时频率，并将其余位置的瞬时频率值归零；最后，对时频系数模值最大处所对应的瞬时频率进行时频重排即可得到细化后的瞬时频带。由于基于MCMSST方法提取的是瞬时频带，故采用时频系数模极大值法在限定的频带范围内提取瞬时频率曲线。通过2组数值算例和1个铝合金悬臂梁质量突变试验，验证了所提方法的有效性。研究结果表明，MCMSST方法不仅彻底解决了未重排点问题，而且提高了瞬时频率的识别精度和抗噪能力。

摘要:为研究随机列车荷载作用下钢弹簧浮置板轨道（steel spring floating slab track， 简称SSFST）上线运营后的减振效果，选取某地铁线路同一区间、同一曲线段内的普通无砟轨道及钢弹簧浮置板轨道典型测试断面，在同一天内开展了现场对比测试。研究结果表明：钢弹簧浮置板轨道减振效果的线上评估结果与列车、轨道的实际运营状态直接相关；在不同列车的随机激励作用下，Z振级相对插入损失（ΔVL_Z，max）相差超过10 dB，且部分测试样本无法满足特殊减振的设计需求；为获得保守的评价结果，应选择轮、轨平顺状态良好的运营区段开展对比测试；通过合理的养护维修，使运营列车及轨道保持良好的运行状态，是减振轨道区段满足振动控制需求的关键。

摘要:针对常规深度学习网络规模大、对现场设备硬件要求高且人工标注位置数据复杂费时等问题，提出了一种语义数据标注的轻量化轨道扣件故障检测方法。该方法仅对训练数据做语义标注，改进轻量化Transformer模型，嵌入梯度加权类激活映射（gradient-weighted class activation mapping，简称Grad-CAM）模块对模型输出的特征图权重作映射处理，可将模型对轨道扣件检测效果可视化。将获得的激活图进行二值化定位检测目标位置，实验结果表明，在真实铁路环境下，改进的轻量化轨道扣件模型的准确率为94.31%。

摘要:将结构声强法引入卫星振动传递分析领域，研究飞轮扰动下卫星舱体结构的振动能量传递规律，辨识主导传递路径和波形。根据等效板理论对舱体结构蜂窝板等效并建立有限元模型，通过测力平台获取飞轮扰动力和力矩进行激励加载，结合命令流进行数据提取，利用结构声强法获得振动能量并将其传递过程以流线云图方式呈现，实验也验证了蜂窝耦合结构振动能量流计算的正确性。通过对模型上能量流动分析，对振源到相机安装区域的传递路径进行划分，对比各路径不同波形的净传递比及振动总能量，分析不同路径上波形参与能量传递情况，确定主要传递路径及波形。结果表明：从左隔板传递到相机区域的总能量最大；4条路径中纵波的净传递比均大于0.68，为参与能量传递的主要波形；振源及相机安装区的弯曲波能量最大，纵波、剪切波起到能量传递及转化的作用。

摘要:针对传统的多重信号分类（multiple signal classification， 简称MUSIC）算法定位声源位置时存在计算量大的问题，提出了一种基于宏微导向的蚁群（ant colony optimization， 简称ACO）-MUSIC两级相控声源定位算法。首先，利用ACO估算出声源所在的宏观位置，再用MUSIC算法精确搜索声源所在的微观方位；其次，对提出的算法进行数值仿真，并搭建实验系统进行验证。仿真和实验结果表明，所提出的算法可以高精度、快速地定位出声源所在的位置；在搜索步距为0.05°时，算法的计算复杂度和计算时间仅为传统MUSIC算法的0.25%和2.8%。

摘要:为了确保输油管道出现泄漏时能够及时检测到泄漏，对声波法在输油管道上的可检测泄漏率进行了分析。首先，建立了声波产生和传播衰减模型，根据模型分析了声波在管道内的衰减性，得到管道两端声波衰减幅值的计算方法；其次，采用基于互信息优化的自适应噪声完备集合经验模态分解（complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise，简称CEEMDAN）和互谱分析相结合的去噪算法对采集的信号进行去噪，并实验验证了衰减模型可准确估计声波的衰减幅值，去噪算法可以有效消除信号中的噪声；最后，分析了管道特性与声波法在输油管道上的可检测泄漏率之间的关系。研究表明，管道特性在一定程度上决定了声波法的可检测泄漏率，声波法在输油管道上的最小可检测泄漏率可达0.45%。

摘要:为准确识别双块式无砟轨道轨枕与道床板连接面脱空损伤，建立了双块式无砟轨道冲击回波有限元模型，分析界面损伤对弹性波传播规律的影响。在室内浇筑含有不同损伤位置和不同损伤程度的混凝土复合试件，采用冲击回波法进行损伤识别。研究结果表明：脱空损伤会显著影响弹性波在界面处的传播，基于回波信号分析可识别损伤；弹性波频率主要受激振锤大小的影响，应结合结构易损位置和理论计算选取合适的激振锤；混凝土复合试件的试验厚度值与理论厚度值相差仅为1 cm，测试结果合理，可用于判断脱空损伤程度，但不能确定损伤区域；利用平面成像技术可准确识别轨枕与道床板界面脱空范围，为双块式无砟轨道结构养护维修提供一定参考，试验结果验证了冲击回波法用于双块式轨道层间脱空识别的可行性和合理性。

摘要:提出了一种复合材料加筋板结构概率成像冲击定位方法。通过在复合材料加筋板结构表面布置稀疏阵列的压电传感器网络接收冲击响应信号，采用复Morlet小波变换提取冲击响应信号特定中心频率的窄带Lamb波信号并计算模值，根据模的峰值获取Lamb波的到达时刻，构建基于波达时间差的误差函数并计算监测区域内各点为冲击源的概率值，将概率值作为像素值对结构进行概率成像冲击定位。在总体尺寸为700 mm×450 mm的碳纤维增强复合材料加筋板结构上对算法进行了验证。实验结果表明，该算法简单有效，成像分辨率和定位精度高，采用较少的传感器数量依然拥有可观的冲击定位精度。

摘要:为研究栈桥异常振动原因并对结构进行安全性评估，在缺失结构异常振动期间观测数据的情况下，基于现场检测、动力测试及数值仿真3种方式相结合，将导致异常振动的内因和外因逐一排查，筛选高可能性因素进行异常振动成因分析。研究表明，栈桥的异常振动是由水平承载系统的第2阶自振频率与激振频率共振以及托辊转速较小差异导致的“拍现象”综合导致。其中，托辊对栈桥产生的拉扯激振是导致其异常振动的主要因素。该研究成果可为类似水运工程结构的异常振动成因分析提供参考价值。

摘要:钢轨打磨能有效抑制波磨的发展，目前的打磨限值制定标准主要以车辆运行平稳性和行车安全性为依据，对影响环境线路的轮轨滚动噪声重视不足。为了获取服役条件下轮轨滚动噪声约束的地铁波磨打磨限值，根据对某地铁线路噪声段波磨情况的调查，建立了地铁波磨打磨限值综合评估模型。模型中将连续谐波模拟钢轨波磨作为系统输入，根据车辆-轨道耦合动力学理论以及轮轨接触关系确定轮轨动作用力和轮轨表面粗糙度之间的关系，分析获取了车辆-轨道耦合系统的振动响应和轮轨滚动噪声，指出了轮轨动作用力、轮重减载率和轮轨滚动噪声声压级3个指标对地铁线路钢轨波磨打磨限值的影响，进而形成了融合轮轨滚动噪声的地铁波磨打磨限值评估方法。结果表明：考虑轮轨滚动噪声影响的钢轨波磨打磨限值评估，不仅满足车辆运行平稳性和行车安全性的要求，而且保证地铁沿线噪声处于合理范围；基于轮轨滚动噪声对钢轨波磨最为敏感的特性，综合评估地铁波磨打磨限值，提高了载重变化时的车辆运行平稳性。

摘要:为了研究欠采样情况下的结构模态辨识问题，首先，在频域分解法识别结构模态参数的基础上，引入重采样策略，对不同采样频率下的参数进行辨识；其次，使用模态确认准则进行模态匹配，结合扇形折叠曲线对欠采样下发生混叠的模态参数进行还原，还原出结构的真实频率以及阻尼比；最后，通过一个8自由度仿真模型和一个4层框架实验案例，证明所提方法能够准确识别欠采样结构的频率、阻尼比和振型，重采样策略能够切实解决欠采样模态辨识问题，从而验证了该方法的正确性和可行性。

摘要:为消除温度变化对损伤识别的影响，采用奇异谱分析（singular spectrum analysis，简称SSA）方法处理阻抗信号以分离不受温度变化影响的信号分量，提出结合t-分布随机邻域嵌入（t-distribution stochastic neighbor embedding，简称t-SNE）与K均值聚类算法的无监督机器学习方法，进一步处理信号分量实现损伤识别。为验证该方法的可行性，以螺栓组连接的铝板结构作为实验对象进行温度变化工况下螺栓松动机电阻抗损伤识别实验。结果表明，应用SSA方法得到的信号分量能在温度变化影响下有效识别螺栓松动状态，各工况识别准确率均达到98%以上，证明了所提出方法对消除温度变化影响的有效性。

摘要:针对高端装备承力结构的健康监测问题，研制了集成128个传感器通道的超声导波检测系统，包括集成化的压电传感智能层、系统主机和具有损伤实时定位功能的上位机软件3部分。首先，通过优化智能层外观与叠层设计、提高主机输出功率、自适应放大响应信号、增加串扰抑制电路等措施，保证系统能够在复杂环境中可靠运行；其次，搭建不同的测试环境，分别对系统的串扰抑制效果、定位准确性和变温变振动条件下信号的稳定性进行验证。结果表明：系统实现了对不同强度串扰信号的剥离；损伤定位误差为毫米级；温度和振动干扰引起的损伤指数较模拟损伤小1个数量级。该超声导波检测系统稳定性高、环境适应性强，可作为在线监测仪器用于高端装备承力结构的健康监测。

摘要:为满足光学精密仪器更高的精度及动态特性要求，解决其安装空间逼仄与宽频域隔振的矛盾，提出了一种由屈曲梁与黏弹性材料并联构成的仿生准零刚度隔振装置，并建立了该仿生隔振装置的非线性动力学模型，结合谐波平衡法对其振动传递特性进行了分析。仿真与实验结果表明：当频率比大于15时，振动幅值传递率小于0.2，系统共振区振动幅值传递率低于0.75，隔振效果良好。该结论验证了仿足弓准零刚度隔振器的有效性，为光学精密仪器复杂隔振系统设计提供了参考。

摘要:为了精准测量受压混凝土内部应力-应变关系，通过在丙烯酸树脂杆上布置电阻式应变片，测量得到混凝土试块内部应变，研发大量程微型土压力盒实现混凝土内部应力测量。将相关测试装置预埋在混凝土试块内部，完成混凝土试块单轴压缩试验，获得精准的混凝土内部应力-应变关系数据。结果表明，混凝土内部本构模型相对于传统本构模型具有良好的延性，且峰值强度远高于传统本构模型。结合国内外几种具有代表性的混凝土本构方程对试验进行了有限元模拟，针对应力-应变曲线、峰值强度及峰值应变进行了对比分析。分析结果表明：实测的混凝土内部应力-应变曲线合理准确，相关测量方法具有良好的精度和可行性；基于我国规范模型的有限元模拟结果与试验结果吻合最好，可进一步推广使用。

摘要:为了研究轴承波纹度制造误差对轴承-齿轮传动系统中齿轮动态传递误差的影响，构建了轴承滚道表面时变波纹度误差表征模型，建立了考虑轴承内外圈滚道表面波纹度幅值、波数以及时变齿轮啮合刚度的轴承-轴-齿轮系统耦合动力学模型，研究了齿轮传动系统支撑轴承内外圈滚道表面波纹度幅值和波数对齿轮动态传递误差的影响规律。仿真结果表明：输入轴支撑轴承存在波纹度误差时，其外圈滚道波纹度对齿轮动态传递误差的影响大于内圈滚道；输出轴非负载端支撑轴承存在波纹度误差时，其内外圈滚道波纹度对齿轮动态传递误差的影响相似；输出轴负载端支撑轴承存在波纹度误差时，其外圈滚道波纹度对齿轮动态传递误差的影响大于内圈滚道。

摘要:针对弱刚性航天器舱体壁板多任务并行加工的振动抑制需求，研究了弱刚性构件在切削激励作用下的振动产生、传播与耦合机理，提出了基于双加工激励相位差控制的弱刚性构件双机器人协同加工振动抑制方法，并以薄壁舱体壁板为对象进行了仿真与试验研究。结果表明，该方法能够有效实现振动抑制，验证了其正确性与有效性，为多机器人协同原位加工的复杂振动抑制难题提供了一种新思路。

摘要:为了研究带筋结构对声发射（acoustic emission，简称AE）信号传播的影响，分析了AE信号在带筋薄板和带筋薄壁圆筒2种带筋结构中的传播特性。首先，提出了多径传播模型，推导出了传感器的安装约束条件，可在时域中凸显出从带筋结构处散射的信号；其次，对不同频率的AE信号在不同高度带筋结构中的传播进行了数值模拟，利用构建的反射和透射系数量化表征了AE信号的传播特性；最后，实验结果验证了数值模拟的准确性。结果表明：AE信号在加强筋处会发生反射和透射，并伴随着模态转换演变出其他模态；反射和透射系数相对于激励频率和加强筋高度均呈现出非线性特征，激励频率越高，反射和透射系数对加强筋高度的变化越敏感。该研究阐明了AE信号在带筋结构中的传播机制，可为AE监测中优化传感器空间布置提供指导。

摘要:针对噪声环境下旋转机械微弱复合故障诊断问题，提出了一种强噪声干扰下基于固有成分滤波器（intrinsic component filtering，简称ICF）的旋转机械故障检测和分离方法。ICF通过最小化样本间特征的L1/2范数和样本内特征的L3/2范数来实现样本之间特征的一致性和样本内部特征的稀疏性，并训练出最优滤波器组，是一种无监督多维盲解卷积算法。首先，构建输入信号的Hankel训练矩阵，通过权值矩阵与Hankel矩阵的乘积模拟卷积过程，再利用固有属性滤波器实现特征学习；其次，通过峭度信息选择最优滤波器；最后，根据滤波后的时域波形和包络谱实现故障诊断。仿真和试验信号验证了提出方法的故障诊断性能，研究结果表明，提出的方法无需任何先验经验，可以实现强噪声环境下的微弱故障的分离，同时具备很好的鲁棒性。

摘要:热冲击会导致飞机蒙皮表面冰层局部碎裂和脱粘，针对目前无法有效测量冰层脱粘程度的问题，提出采用非接触超声脉冲回波技术对冰层脱粘程度进行评估。首先，采用PZFlex软件建立了包含超声传感器、飞机蒙皮与冰层的二维模型，研究了冰层内部裂缝及冰/蒙皮界面脱粘区域尺寸对冰层超声脉冲回波信号影响规律，初步获得了冰层局部脱粘超声评估方法；其次，基于LabVIEW软件搭建了由加热控制模块、温度采集模块、超声信号发生及采集模块组成的地面冷环境实验平台，通过电加热膜产生热冲击造成冰层局部区域脱粘，验证了提出的冰层局部脱粘超声评估方法的可行性。在电加热功率密度为1.6 W/cm ²的作用下，铝板-冰层界面温度由-24℃升至-4℃时，探测区域内脱粘面积达到62.8%以上。结果表明，采用非接触式超声脉冲回波技术可以有效评估探测区域内冰层局部脱粘程度。该方法可用于评估飞机除冰系统工作时冰层脱粘面积，为除冰控制系统提供可靠状态信息。

摘要:针对电子厂房内涂布设备结构楼板的微振动控制问题，提出了设备安置处楼板动刚度精细化控制方法。首先，对已建厂房内涂布设备所在基础楼板的振动速度响应及动刚度进行实测分析，确定设备满足其容许振动标准条件下的楼板需求动刚度；其次，建立楼板结构动力有限元模型，研究模型结构尺寸与动刚度计算值的差异；最后，通过计算获得满足涂布设备容许振动标准的楼板结构设计尺寸，并进行了工程验证。研究结果表明，涂布设备运行状态下1/3倍频程最大振动速度幅值对应的中心频率点为40 Hz或50 Hz，且在35.5~44.7 Hz频率范围对楼板需求动刚度要求最高。

摘要:针对桥梁监测数据受多重噪声干扰、影响结构真实响应获取的问题，提出了一种基于时变滤波经验模态分解（time-varying filtering empirical mode decomposition，简称TVFEMD）和本征模函数（intrinsic mode function，简称IMF）能量熵增量的桥梁监测数据降噪方法。首先，利用TVFEMD分解桥梁原始监测数据，得到多个子序列；其次，采用IMF能量熵增量确定多个子序列中的有效子序列；然后，划分子序列中的结构响应分量和噪声分量，对结构响应分量重组实现监测数据降噪；最后，利用平均绝对误差（mean absolute error，简称MAE）、均方根误差（root mean squared error，简称RMSE）和信噪比（signal-noise ratio，简称SNR）对不同方法的降噪效果进行评价。仿真算例和工程实例结果表明：TVFEMD相比经验模态分解（empirical mode decomposition，简称EMD），有效解决了模态混叠问题；TVFEMD结合IMF能量熵增量方法，有效抑制了多重噪声影响，对结果精度有较大提升；与EMD-IMF能量熵增量和Kalman滤波降噪法相比，TVFEMD-IMF能量熵增量法所得到降噪信号的MAE和RMSE值分别提升了23%和21%以上，降噪效果更好，信噪比提升38%以上，抗噪性能更佳。

摘要:针对航空发动机实际工作中主要监测的气路、油路和机械振动3类参数，建立了全机故障方程，改进了现有技术仅考虑单类别发动机监测参数与故障模式的简单方法。在考虑同类别监测参数与故障模式的前提下，兼顾不同类别监测参数与不同类别故障模式之间的耦合关系，实现了多源异构监测数据的有效融合，解决了同型号多台发动机/单台发动机监测参数得到的同一故障模式的结果差异或矛盾的精化处理问题，给出了一种提高发动机故障诊断结果精度的新方法。