摘要:极端环境下工程结构的服役安全性与寿命保障问题日益凸显，无损检测与结构健康监测技术在航空航天、深海装置、能源储运系统等关键工程领域发挥着重要作用。超声导波监检测作为结构健康监测技术中的重要手段，因其远距离传播能力强、模态丰富及对损伤敏感性高的特性，已广泛用于结构状态评估。然而，在高温、高压、深冷等极端工况下，导波信号易受到频散特性、模态转换与传感器失效等因素影响，显著制约着超声导波监检测的工程应用。笔者从声学传播理论、极端环境声学传感器与信号处理技术3方面对极端环境下超声导波监检测技术的研究现状进行系统梳理，并总结极端环境结构声学监检测技术在模型泛化能力、环境适配性与系统鲁棒性等方面的挑战。

摘要:针对密集模态情况下难以有效识别结构阻尼比的问题，提出了一种基于特征系统实现算法（eigensystem realization algorithm，简称ERA）和Gabor最优分解的结构阻尼比识别方法。首先，采用结构自由振动响应，利用特征系统实现算法对结构频率进行识别，得到结构各阶频率的最小差异，并根据Gabor分解的时频分辨率确定Gabor分解的参数取值范围；其次，根据Gabor分解幅值曲线的线性拟合残差标准值，提出基于残差标准值最小化的Gabor形状参数确定原则，获得该密集模态条件下Gabor分解的最优参数；最后，基于最优Gabor分解的幅值曲线和相位曲线，利用线性拟合的曲线斜率识别结构的阻尼比。所提方法削弱了参数选取不当、密集模态对结构阻尼比识别的不利影响。数值算例和实验室框架结构识别结果表明，所提方法在无噪声时的阻尼比识别值与理论值基本一致，在噪声水平为10%~30%时的阻尼比识别值与理论值的相对误差在6%以内。

摘要:针对振动作用下发电机绕组绝缘断裂损伤机理与偏心故障影响机制尚未明确的问题，提出考虑静态偏心故障的绕组绝缘损伤分析方法。首先，建立理论模型，对偏心前后的绕组电磁力与绝缘断裂情况进行解析；其次，构建有限元分析模型并进行电磁场分析，验证偏心前后的电磁力分布、幅值及频率变化；然后，进行结构场仿真，揭示绝缘应力分布与裂纹扩展情况；最后，通过实验来验证理论模型与有限元分析结果。结果表明：在正常情况下，各绕组所受电磁力基本相同；发生偏心故障后，气隙减小（增大）处绕组电磁力增大（减小），且偏心不会改变端部绕组的电磁力及振动的频率，主要为二倍频；绕组关节处（尤其是正面）的应力与裂纹应力强度因子最大，最易产生张开型（Ⅰ型）裂纹扩展，且裂纹应力强度因子随着偏心程度的增大而增大。

摘要:针对大跨度拱桥不规则截面双拱肋的气动特性问题，以国内某座大跨度拱桥跨中不规则五边形截面双钢拱肋为工程背景开展研究。首先，通过刚性节段模型测压试验，测试该拱肋在8个不同间距比和11个不同风攻角下的气动力系数和斯托罗哈数，并与单拱肋的结果进行对比分析；然后，通过数值计算方法，研究风攻角α=0°条件下间距对气动特性的影响机理。结果表明：双拱肋的气动力系数存在明显的临界间距效应，当α=-5°时，临界间距比（L/B）_cr=2.0~2.5，其他风攻角下，（L/B）_cr=2.5~3.0；上游拱肋的气动力系数在L/B<（L/B）_cr时表现为明显的减小效应，而在L/B>（L/B）_cr时干扰效应不明显；下游拱肋的阻力和扭矩系数绝对值均表现为显著的减小效应，升力系数的干扰效应与风攻角密切相关；不同间距比下双拱肋的斯托罗哈数在不同程度上均小于单拱肋的斯托罗哈数。

摘要:针对声音信号分析在诊断带式输送机托辊故障中的高维特征存在信息冗余、计算量大和诊断效果不理想等问题，笔者构建了声音信号特征精简策略，基于Circle混沌映射、Levy飞行策略和正弦因子改进了霜冰优化算法（rime optimization algorithm，简称RIME），记作CLSRIME。再结合极致梯度提升模型（extreme gradient boosting，简称XGBOOST），构建了CLSRIME-XGBOOST带式输送机托辊轴承故障诊断方法。首先，利用梅尔倒谱系数（Mel-scale frequency cepstral coefficient，简称 MFCC）融合方法提取信号关键特征，并通过t-分布领域嵌入算法（t-distributed stochastic neighbor embedding， 简称tSNE）进行降维，构建了基于MFCC和tSNE的精简特征提取策略；其次，针对RIME存在初始种群分布不均、霜冰粒子搜索能力弱、收敛速度较慢的问题，引入Circle混沌映射、Levy飞行策略和正弦因子，设计了CLSRIME；最后，利用CLSRIME优化XGBOOST中树的深度、迭代次数及学习率等参数，构建了基于CLSRIME-XGBOOST的诊断模型。结果表明，所提方法能够精简表征托辊轴承故障状态的特性信息，改善了RIME的优化性能，提高了传统XGBOOST诊断模型的准确率，为带式输送机托辊故障诊断提供了新思路。

摘要:传感器作为复杂装备监测系统的关键组成部分，若发生故障会引起误报警，极大影响复杂机械系统状态监测的可靠性。针对该难题，笔者从系统角度出发，提出一种基于去趋势互相关分析（detrended cross-correlation analysis，简称DCCA）和双尺度自编码器（dual auto encoder，简称DAE）的传感器故障检测方法，记作DCCA-DAE。首先，采用DCCA方法建立耦合网络，将数据从欧氏空间扩展到拓扑空间，实现对系统多源多态监测数据蕴含信息的全面表征；其次，构建基于DAE的异常检测方法，消除工况变化对传感器监测序列产生的影响，实现工况复杂变化下的系统传感器故障准确检测；最后，利用某电厂汽轮机组历史数据，验证所提方法的综合性能。结果表明，DCCA-DAE模型特征提取能力强，检测精度显著优于传统支持向量描述和自编码器等方法，在工业场景中传感器故障检测领域具有良好的应用前景。

摘要:针对当前柴油机故障诊断领域深度学习模型参数规模大、训练时间长，以及工程应用中带标签样本不足的问题，提出一种基于轻量化网络和循环微调训练的柴油机故障诊断迁移学习方法。首先，该方法采用轻量化MobileNet-V2作为主干网络，在权重迁移学习的基础上，提出一种部分权重循环初始化微调的方法，解决了变工况条件下的小样本诊断问题；其次，开展不同程度进气滤清器堵塞和气门间隙异常的柴油机故障台架实验；最后，采用所提方法和现有方法，对变负荷条件下的柴油机进行故障诊断对比分析。结果表明：所提方法在参数规模、计算量、诊断精度和稳定性上均优于现有方法，尤其是在小样本条件下的优势更为明显。

摘要:为解决预应力波纹管内灌浆密实度的快速检测难题，提出一种基于压电陶瓷（piezoelectric ceramic， 简称PZT）的灌浆密实度检测方法。首先，在波纹管底部粘贴PZT传感器作为信号发射端，在上半部不同位置粘贴共3个PZT传感器作为信号接收端；其次，试件由粘有传感器的波纹管、钢绞线、灌浆管道和外侧混凝土共同组成，并设置6种工况：灌浆0%、50%、80%、100%、灌浆50%存在水层、灌浆80%存在水层；最后，通过数值模拟分析信号在结构内的传播过程，利用时域分析法和小波包能量分析法对实验中接收到的信号进行处理。结果表明：不同灌浆程度会改变信号的传播路径。当灌浆程度到达接收端传感器位置或管道内部存在水层时，传感器接收到的信号能量会明显增加。随着灌浆程度的增加，提出的基于小波包能量的损伤指数逐渐变小并趋于0。此外，通过反向传播神经网络构建灌浆程度识别系统，识别准确度达到100%，验证了所提检测方法对预应力孔道灌浆密实度检测的有效性。

摘要:针对各类刚体惯性参数识别方法均存在工程局限性以及三维模型仿真结果与实测结果存在偏差等问题，提出应用质量线法测定某款有轨电车弹性车轮的质心坐标和惯性矩阵，并通过锤击试验的加速度频响函数得到质量线。首先，对质量线法的理论进行重新推导，明确频响函数测试中激励点与响应点的选取原则；其次，研究激励点个数、施力方向等对最终结果的影响；最后，对比质量线先平均后计算与先计算后平均这2种数据处理流程的精度差异。结果表明：应至少采用3个锤击点与3个测点生成的27个频响函数，并确定了27个质量线值可得出矩阵方程唯一解，增加激励点数量可提升超定性并提高精度。3个锤击点的选择应该使得车轮分别有绕x、y、z轴的角加速度，必要时可通过附加轻质工装优化落锤位置。用于测试的三轴加速度计应尽量分散放置，不可在同一直线上。此外，应采用先平均质量线再求质心坐标和惯性矩阵的方式。

摘要:针对随机激励下振动系统的减振问题，提出了考虑摩擦与非线性阻尼的混联Ⅱ型惯容非线性能量阱（nonlinear energy sink， 简称NES），建立了含新型NES主系统的动力学控制方程。首先，采用蒙特卡洛数值方法，研究了非线性刚度对减振性能的影响，当非线性刚度比κ₂₁逐渐增大时，主结构和混联Ⅱ型惯容NES的位移概率密度函数出现了双峰变为单峰，以及速度概率密度函数由单峰变为双峰的随机跳跃现象。主结构的位移概率密度函数对非线性刚度κ₂₂的敏感性比κ₂₁更高，κ₂₂最佳取值区间为200~1 000。其次，研究了噪声强度、阻尼比和惯质比对减振性能的影响，当噪声强度小于0.1或惯质比μ在0.1左右时，惯容NES的减振效果较好。虽然线性阻尼比λ₁和非线性阻尼比λ₂₁、λ₂₂增大会导致主结构和混联Ⅱ型惯容NES的概率密度函数出现分岔不稳定现象，但增大非线性阻尼比有助于改善惯容NES的减振性能。最后，采用差分进化法对惯容NES的参数进行了优化。本研究可为受随机激励的振动系统减振研究提供技术参考。

摘要:为研究管道过流产生的流激振动对穿管堤防稳定性的影响，以广东省某穿管堤防为例，首先，建立管道-堤防三维有限元模型，依据渗流计算确定最不利穿管工况，得到穿管堤防最大渗透力；其次，根据实测振动响应反演流激振动荷载，结合有限元动力法与强度折减法进行边坡动力稳定性分析；最后，采用间接耦合法实现渗透力-流激振动多荷载耦合，研究渗流与流激振动对边坡稳定性的影响。结果表明：在仅考虑渗流作用下，穿管堤防上、中、下3种穿管工况安全系数分别降低15.0%、5.4%和16.5%；在渗透力-流激振动耦合作用下，其安全系数分别降低了23.9%、36.5%和36.8%，说明流激振动对边坡稳定性影响更为显著；随着流激振动的强度提升及其对土体扰动范围的扩大，堤防安全系数呈减小趋势。

摘要:针对我国高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道接缝病害情况开展现场测试，基于实测数据研究了温度荷载作用下轨道板宽窄接缝处变形与破坏规律。首先，通过搭建轨道板温度场和宽窄接缝变形监测系统，实现了对轨道板不同位置温度变化以及接缝处变形情况的实时获取；其次，基于特征参量选取支持向量机算法，建立宽窄接缝变形预测模型，通过5折交叉验证和网格搜索法对惩罚系数和核参数进行优化；最后，对高温天气作用下轨道板与宽窄接缝处日相对位移进行预测。试验结果表明：夏季高温天气条件下，宽窄接缝变形与层间温度变化量、竖向温度梯度和纵向温差存在较强的相关性；预测模型具有较强的泛化能力，宽窄接缝变形值预测相对误差分别降低至9.565%和4.524%；通过实测数据验证了模型的有效性，预测精度分别达到93.641%和97.669%，可为避免宽窄接缝病害加剧及其他附加病害的产生提供预警，满足工程实践的需要。

摘要:为研究波纹板技术在重载铁路盖板涵加固应用中的动力适应性问题，以某既有铁路涵洞重载扩能改造为背景，采用现场试验和数值模拟相结合的方法，开展大轴重重载列车条件下波纹板加固既有铁路盖板涵动力性能分析与试验研究。结果表明：采用波纹板加固后，盖板涵顶板受力和变形显著降低，实测动挠度和动应变最大值较加固前降低近50%，波纹板加固提高了涵洞整体刚度。列车正常运营条件下，数值模拟和现场实测结果数据吻合程度较好，各关键点动力响应曲线基本一致。列车提速及提轴列车条件下，盖板涵顶板跨中横向加速度、竖向加速度与速度、轴重基本呈线形变化规律，跨中横向振幅及竖向振幅与速度关系则不明显，加固后的盖板涵动力性能满足35.0 t轴重列车80 km/h的通行要求。

摘要:铣削过程中动态切厚的再生效应引发的加工颤振现象严重影响加工质量和效率。对加工过程进行在线监测并及时相应采取措施，是避免加工颤振的重要手段。针对颤振特征现有自适应提取方法计算量大、模型结构复杂等问题，基于颤振信号的频域特性，提出频域特征自适应提取的铣削颤振判别方法。首先，分析颤振信号的频域特性；其次，设计频域特征自适应提取网络；然后，引入通道注意力机制，优化特征提取过程；最后，通过实验验证所提出方法的有效性。结果表明：该方法识别准确率在98%以上，同时显著提高了判别效率。

摘要:作为微纳操作、精密测量与微机电系统领域核心部件，纳米定位平台是微纳技术与精密机械领域的研究热点。笔者提出基于6-RRRR柔顺并联机构的空间六支链纳米定位平台，由6支压电促动器驱动，经6条柔顺并联支链传动，末端执行器具备纳米级精度的运动生成能力。首先，设计平台机构构型、压电驱动、实时测量与闭环反馈方案，实现纳米级精度的位移生成、传递、测量与控制；其次，推导平台在平面内外的雅克比矩阵，引入4项位移损失因子予以修正，建立高精度的运动学模型；最后，加工平台样机并设计刚度测试、工作空间与轨迹追踪实验，测试平台性能指标，验证平台雅克比矩阵的计算精度。结果表明：笔者所设计的纳米定位平台具有刚度高、转角大与定位精度优异等特性，经4项位移损失因子修正的运动学模型精度较高。

摘要:针对复合材料桨叶在运行过程中的结构健康监测问题，提出了一种基于光纤光栅传感器（fiber Bragg grating sensor，简称FBGs）的桨叶实时监测方法。首先，采用内埋FBGs的方式对复合材料桨叶运转过程中的结构动态响应进行实时监测，分别采集不同叶偏角、转速以及测点位置的动态应变；然后，借助三维数字图像相关技术（digital image correlation，简称DIC-3D）对桨叶表面位移场进行同步监测；最后，在复合材料叶片内引入冲击损伤，对比完整结构和含损伤结构的FBGs监测信号，确定适用于复合材料桨叶结构的损伤指标。结果表明∶FBGs监测的桨叶结构内部动态应变信号周期与DIC测得的表面位移场变化周期一致，且叶根处的FBGs动态应变信号的趋势量随着叶偏角和转速的增大而增大，验证了FBGs实时监测技术的可行性。对比不同实验工况下引入损伤前后监测信号的频率信息可知，叶根处的FBGs的第1阶主频是轴频，与转速对应；第2阶主频（叶频）所对应的振幅对桨叶的损伤较为敏感，可作为一种桨叶结构局部损伤的识别指标。

摘要:针对轴承游隙随着轴承配合及运行状态不断发生变化而影响轴承的支承刚度、工作寿命等问题，为研究不同游隙下的全陶瓷球轴承动态特性，首先，基于弹性理论计算装配过盈量、离心位移和热位移综合作用下轴承内圈的弹性变形量；其次，建立游隙与过盈量之间的映射关系，详细讨论不同预紧力和游隙变化对全陶瓷球轴承动态特性的影响；最后，通过轴承寿命强化试验机进行全陶瓷球轴承振动实验，验证模型的准确性。结果表明：在装配过程中，过盈量为影响轴承游隙的主要因素。轴承游隙降低了轴承的径向刚度，加大了轴承载荷分布的不均匀性，而预紧力会削弱轴承游隙对径向刚度以及载荷分布的影响。研究结果为提高全陶瓷球轴承的服役性能和优化其装配参数提供了理论依据。

摘要:某采用电机械踏面制动的地铁车辆在制动过程中出现了客室顶板异常振动现象，为查明异常振动的原因，笔者开展了车辆动力学性能测试。首先，试验发现闸瓦托在制动时出现66.8 Hz的振动，并通过构架侧梁—空簧座—枕梁—车体的路径传递至车体顶板；其次，发现车体顶板存在70.9 Hz左右的固有模态，与66.8 Hz十分接近，因而导致顶板出现异常振动；最后，建立电机械踏面制动整车动力学模型，通过仿真计算研究异常振动的解决措施。结果表明：轮轨摩擦因数和电机械制动装置的推出力对闸瓦托的垂向振动影响较小，闸瓦的弹性模量对闸瓦托的垂向振动影响较大。将原闸瓦更换为弹性模量较小的闸瓦后，发现车辆在制动过程中未出现异常振动现象。减小闸瓦的弹性模量可有效解决闸瓦托在制动过程中出现的异常振动问题，建议使用电机械踏面制动的车辆优先选择弹性模量较小的闸瓦材料。

摘要:针对主轴轴承监测数据中正常样本数量与故障样本数量失衡导致的智能模型精度低、鲁棒性差的问题，提出互信息（mutual information，简称MI）改进的奇异谱分解（singular spectrum decomposition， 简称SSD）联合生成对抗网络（generative adversarial networks， 简称GAN）的数据生成方法（记作MISSD）。首先，对轴承振动信号进行SSD分解，利用MI理论对分解分量进行筛选和归一化处理；其次，使用一维卷积神经网络（convolutional neural network， 简称CNN）融合筛选后的信号，作为模型的噪声输入，以保证信息最大化，生成器采用长短时记忆（long short-term memory， 简称LSTM）网络代替传统CNN，使生成器结构更适合一维振动信号；然后，引入具有梯度的Wasserstein距离改进损失，并结合谱归一化以提高模型稳定性，对抗生成具有真实样本特征的虚拟样本；最后，构建具有注意力机制（attention mechanism， 简称ATT）的CNN模型（记作CNN-ATT）完成故障诊断。结果表明：所提方法生成的故障样本在各项指标上均优于其他模型，对比一维CNN（记作1D-CNN）模型，3个数据集准确率分别提高了7.6%、6.8%和5.7%。所提方法有效提升了故障样本不足情况下的故障诊断精度。

摘要:针对离心式空调冷水机组的振动噪声问题，采用粒子阻尼技术进行减振降噪研究。首先，对振动特性进行分析，了解机组各结构振动情况以及振动传递路径；其次，建立有限元模型进行动力学分析，对空调机组进行模态分析，研究机组的振动敏感点，获得粒子阻尼器的最佳安装位置；然后，基于离散元法，设计冷水机组粒子阻尼器，比较最优粒子材质、粒径以及阻尼器不同布置方案的耗能值，得到最佳配置方案；最后，搭建实验台对所提方案进行验证。结果表明：冷水机组在386 Hz下，采用阻尼器最优方案时，压缩机机脚振动减少了4.89 dB，筏架振动减小了9.29 dB；在300 Hz下，压缩机振动减少了4.74 dB，筏架振动减少了11.39 dB，符合预期目标。笔者将粒子阻尼技术应用于空调冷水机组的振动控制中，为空调冷水机组的减振研究提供了新方法，具有重要的工程意义和应用价值。

摘要:聚酰亚胺（polyimide，简称PI）分子主链中含有稳定的芳杂环结构，在高温状态下表现出较好的机械强度和耐磨性。针对空间超声电机对长寿命摩擦材料的需求，在纤维增强和纳米改性的基础上，研究二硫化钼含量对PI材料摩擦磨损性能的影响规律。首先，测试干摩擦条件下不同含量二硫化钼对PI复合材料摩擦磨损性能的影响；其次，通过扫描电子显微镜观察复合材料磨损表面，揭示材料的损伤机制以及转移膜的形成过程；最后，优选磨损率最低的PI复合材料，对超声电机摩擦材料进行加速寿命试验，将摩擦材料切片粘贴在定子磷青铜表面，配副为微弧氧化后铝合金转子，验证该材料在超声电机中应用的可行性。结果表明：随着二硫化钼含量的增加，复合材料的摩擦因数和磨损率均有明显下降。使用新型摩擦材料的TRUM-60型电机经过552 h磨合后，摩擦材料深度仅下降40.28 μm，占材料总厚度的4.03%，电机输出机械特性依旧保持稳定。

摘要:针对人字齿轮系统运行中普遍存在的非线性振动与分岔问题，首先，笔者基于集中参数法，构建融合拓扑修形效应、时变啮合刚度与齿侧间隙影响的24自由度弯-扭-轴-摆耦合动力学模型；其次，基于势能法精确建立含拓扑修形的人字齿轮时变啮合刚度模型，揭示修形对啮合刚度演化规律的深层机制；最后，采用龙格库塔法求解方程，结合分岔图、时域响应、频域特性、相平面轨迹及庞加莱截面，深入分析拓扑修形对系统分岔演化与混沌特性的影响。结果表明：拓扑修形后，系统振动与分岔特性的基本演化规律保持一致，局部分岔行为和振动响应得到有效改善；随着齿侧间隙增大，系统分岔特性呈现单周期、倍周期至混沌的演变趋势，在拓扑修形作用下，部分混沌解转变为周期解，整体混沌区域明显减少。理论结果与试验数据一致性较好，研究成果为高性能人字齿轮系统的动力学优化与振动控制提供了重要参考。

摘要:为降低架空导线振动测试系统的复杂度，减小在线传感器带来的负载效应，笔者设计了一种基于单目视觉原理的图像分析法。首先，以普通消费级相机为测试工具，以图像模板匹配目标定位技术为核心，开发架空输电导线面内振动位移的非接触测量方法；其次，开展导线模型在局部风场作用下沿跨多点面内位移时程信号测试实验，对导线面内振动位移与典型测点频谱规律进行详细分析；最后，讨论在局部涡激载荷作用下，导线模型面内振动位移时空演化规律与频谱特性。结果表明：该方法具有操作简单便捷、成本低廉等优势，且能够稳定提取长柔结构沿跨多点的同步瞬时位移，是对目前其他传统测试方法的有益补充；局部区域的涡激力可以引起整挡导线的稳定面内运动，振型呈显著的驻波振动，具有明显的波腹和波节特征，测点频谱表现出单一模态主导的多频振动特性。

摘要:为了研究桁架式支撑臂形态在线监测方法，实现结构姿态精确感知与健康状态评估，提出了一种基于光纤Bragg光栅传感器的支撑臂结构形态监测与反演方法。首先，借助ANSYS Workbench有限元仿真软件，得到空间桁架式支撑臂在静态载荷作用下的应变响应规律；其次，研究了基于斜率和位移方程的支撑臂结构形态重构算法，结合粒子群算法提升了支撑臂形态重构精度；最后，构建了桁架式支撑臂结构形态分布式光纤监测与反演系统，通过沿支撑臂纵杆粘贴的光纤Bragg光栅传感器，获取支撑臂关键节点应变响应特征，实现了桁架式支撑臂形态实时监测、反演及可视化。所提出的基于光纤传感器的粒子群形态重构优化方法，能够为未来航天器结构形状自感知、姿态调整以及形变重构提供技术支撑。

摘要:针对可重复使用航天器复杂承力结构的无损检测（non-destructive testing，简称NDT）需求，传统检测方法存在检测效率低、适应性差等问题，提出了一种基于激光超声的机器人智能检测系统。该系统由结构光相机、六轴机械臂和激光超声设备组成，具备大视场快速扫描及缺陷三维重构能力，并融合非接触式激光激励与探测技术，结合自动化路径规划与成像算法，可实现对复杂曲面结构的高精度缺陷检测。实验结果表明：系统能够有效识别铝合金试样中直径为0.5~10 mm范围的内部预埋缺陷；准确检测缩比舱曲面结构中不同位置和大小的缺陷，以及某型号舱体关键承力部位的人工缺陷与真实裂纹，且成像结果与缺陷的实际尺寸和空间位置高度一致。与现有技术相比，该系统通过非接触测量、高适应性路径规划和高效成像算法，显著提升了对复杂曲面结构的检测效率与精度，为航天器承力结构的在役无损检测提供了一种可靠且高效的解决方案。

摘要:针对随机振动激励下多自由度产品包装非线性离散系统的加速度响应动力学问题，基于累积截断和数值模拟验证，提出了多自由度产品包装正切型离散系统的加速度响应谱解析理论。首先，结合缓冲包装材料的本构关系，将考虑多个关键部件的产品包装件模型化为多自由度产品包装正切型离散系统；其次，理论推导了该n+1个自由度系统一般形式的加速度响应谱近似解，并以3+1个自由度正切型产品离散包装系统为例，通过与四阶龙格库塔算法所得到的响应数值解比较，验证了所提理论的有效性，并讨论了其适用范围；最后，进行系统响应的参数研究，探索了外界激励以及系统参数对于响应的影响。结果表明：外界激励强度的提升更易引发系统正切型硬弹簧作用，引起系统相应加速度响应峰值点逐渐增大；通过改变系统正切型特征参数β、阻尼比、频率比、关键部件与产品的质量比来对系统响应调谐调频以达到减振效果。该方法可用于预测多自由度产品包装非线性离散系统加速度响应谱，为缓冲包装动力学研究和优化设计提供参考。

摘要:在立铣刀铣削过程中，由于工件较硬、切削深度较大、采用摆线铣加工方式使刀具磨损较快、空刀段较多，无法准确识别刀具磨损状态。针对这种情况，提出了一种利用深度约束变分自编码器（deep-constrained variational auto-encoder，简称DCVAE）和极限学习机（extreme learning machine，简称ELM）的刀具磨损状态识别方法。首先，将电流有效值信号、加速度信号和声压信号进行融合，将其转化为三维彩色图像；其次，采用DCVAE模型对彩色图像中包含的数据进行降维处理，提取其中的隐藏特征信息，增加编码器以增强提取数据特征的能力，利用约束条件使特征分布进一步集中；然后，使用特征可视化技术直观表现刀具不同磨损状态的特征类聚；最后，采用极限学习机对特征进行分类识别，得到刀具磨损状态的识别准确率为95.07%。通过实验分析及模型对比表明，本研究方法抗干扰能力强、稳定性好，能够准确识别刀具磨损状态。