摘要:研究了滚动轴承损伤量化诊断中的正反问题。通过轴承界面相互作用的动态接触理论及摩擦学系统行为的研究,运用振动传递路径表征物理模型。该模型计及负荷分布、游隙的影响,考虑接触滑移、分离作用,由表面轮廓变化描述局部损伤扩展,由测量信号修正模型参数,实现真实工况下轴承运行与模拟研究的有机结合。通过正问题求解构造峭度最优Laplace小波来提取无量纲指标,进而形成损伤矩阵数据库。将反问题计算转化为多维优化问题,利用灰色关联度寻优求解出与输入值几何最相似的样本点,进而测出轴承损伤的位置和具体尺寸。最后的实例分析表明,本文方法具有较好的精度和鲁棒性,且易于在工程实践中推广。

摘要:根据S形辐板辗钢整体车轮和60kg/m钢轨的尺寸与性能要求,利用有限元法和模态试验法建立车轮动力学模型,并在考虑钢轨断面变形和轨下结构影响的基础上建立钢轨动力学模型。在改变轮轨接触点位置和车轮模态阻尼比的情况下对轮轨接触系统进行了稳定性分析。结果表明：节圆数为0的车轮模态对系统稳定性的影响最明显；增大横向蠕滑量会使轮轨接触系统容易发生不稳定,并且该蠕滑量在轮缘接触时的影响比在踏面时要大；接触点位置对接触系统稳定性的影响与轮轨偏向角及接触面摩擦系数的大小有关；增大车轮阻尼能明显减少接触系统不稳定频率的个数,并且在偏向角较大时,阻尼的作用对轮缘接触更明显。

摘要:为了研究隔舌厚度对离心泵压力脉动的影响规律,本文采用基于RNG k-ε模型封闭的Reynold平均方程和滑移网格技术对三维非定常流进行了数值模拟,得到了内部流场特性及泵的压力脉动情况,并对其进行了频域分析。计算结果表明：在设计工况下,叶轮受到的激振力与叶轮和隔舌的压力脉动有关；激振力的频率主要成分是叶片通过隔舌的频率；流体激振力的幅值随着隔舌厚度的增加而增加。

摘要:浮环轴承内层油膜承载能力大于外层油膜承载能力,在分析浮环轴承内外层油膜压力时,只分析外层油膜压力即可表现出浮环轴承最大承载能力。本文基于DyRoBes软件和有限差分法分别对外层油膜压力进行了分析,并将结果进行了比较。由于浮环轴承自身结构的特点,使得浮环轴承内外层油膜刚度和阻尼的相互关系等效于弹簧和阻尼的串联,由此可以算出不同转速下的浮环轴承油膜总刚度和总阻尼,利用Routh-Hurwitz判别法分析了对应转速下的油膜稳定性。

摘要:地震作用下结构的损伤需要综合考虑最大弹塑性变形和累积滞回耗能的耦合作用，文中研究基于结构弹塑性位移耦合作用的滞回耗能谱（简称“VH谱”），VH谱综合考虑了结构最大弹塑性位移和结构累积滞回耗能的耦合作用，更加合理地反映结构在罕遇地震作用下的弹塑性行为；通过自编DBHS程序，分析计算得到了一系列VH谱曲线；最后，通过大量的单自由度体系非线性时程分析，拟合回归了四类场地的VH谱计算公式及其相关系数，研究成果可供抗震结构基于能量性能设计或评估使用。

摘要:针对高速气体润滑轴承-转子系统存在低频振动现象,考虑气膜压力与弹性支承对轴系振动特性的影响,开展低频振动特性实验研究。采用了轴系模态分析方法,得到不同轴承供气压力下的转子的模态固有频率,采用非线性测试及分析方法,研究了低频振动及其抑制后的轴心轨迹、频率耦合三维谱图、频谱图和分岔图等非线性特征,结果表明：基础下加硅胶垫后,能够降低转子通过临界转速的幅值,推迟低频振荡的发生。

摘要:研究了亚音速气动力与横向均布周期载荷共同作用下，四边简支大挠度板的混沌运动。采用von Karman板大变形理论与Hamilton变分原理，建立亚音速下大挠度板的运动方程，采用Lyapunov指数方法分析板从周期运动到混沌运动的来流速度阈值，应用四阶Runge-Kutta法对运动方程进行数值求解，计算系统的分岔图、位移时间历程曲线、相图和Poincar?映射，并与Lyapunov指数方法所得结果进行比较。研究结果表明，Lyapunov指数方法可以有效地判断出系统从周期运动到混沌运动的来流速度阈值，当来流速度达到速度阈值时，板由周期运动转化为混沌运动。

摘要:针对非监督式流行学习算法面临的增量式学习问题,提出一种带标志点的增量式局部切空间排列算法。该方法在局部切空间排列算法的基础上,利用最小角度回归算法从原始训练样本中选取标志点,以选取的标志点和新增样本建立所有样本的全局坐标矩阵,利用原始样本低维嵌入坐标和全局坐标矩阵对新增样本的低维嵌入坐标进行估计,采用全局坐标矩阵特征值迭代的方法更新所有样本的低维嵌入坐标。滚动轴承四种不同状态振动数据样本的增量式识别结果表明,本方法在实现局部切空间排列算法增量式学习的基础上,保持了对滚动轴承不同状态样本较高的类别可分性测度。

摘要:提出了基于信号共振稀疏分解的包络解调方法,并将其应用到轴承故障诊断中。与常规的基于频带划分的信号分解方法不同,信号共振稀疏分解方法根据信号中各成分品质因子的不同,将信号分解成高共振分量和低共振分量。当轴承出现损伤时,振动信号由以包含轴承自身振动的谐振信号、包含轴承故障信息的瞬态冲击信号以及噪声组成。谐振信号为窄带信号,具有高的品质因子,可分解为高共振分量；而瞬态冲击信号为宽带信号,具有低的品质因子,可分解为低共振分量。基于信号共振稀疏分解的包络解调方法首先利用信号共振稀疏分解方法将信号分解成高共振分量、低共振分量及残余分量,再对低共振分量进行包络解调分析,根据包络解调谱进行轴承故障诊断。算法仿真和应用实例表明该方法能有效地提取轴承故障信号中的冲击成分,凸显故障特征。

摘要:研究了间隙波在功能梯度压电板和压电半空间结构中的传播性质。功能梯度压电板的材料性能沿铅垂方向呈指数变化，首先推导了间隙波传播时的解析解，利用界面条件得到了间隙波的频散方程，基于推导的频散方程，结合数值算例分析了功能梯度压电材料的梯度、压电层厚度以及材料性能对间隙波相速度的影响，研究结果对功能梯度压电材料的覆层结构在声波器件中的应用具有重要的参考价值。

摘要:提出了可以快速计算高层隔震结构地震响应的单纯质点法。这种方法基于基底剪力及能量等效原则来建立简化单质点分析模型与原结构模型之间的转换关系及模型参数取值,引入能量平衡方法计算简化分析模型的包络反应,最后利用能量平衡原理及模型参数转换关系来预测原高层隔震结构的各层地震反应包络值。文中给出了分析高层隔震结构加速度、隔震层及上部结构的层间变形、层间剪力等预测计算式。文末通过22层高层隔震结构工程实例来验证单纯质点法的有效性及计算精度,分析结果表明简化计算结果与多质点模型时程分析法计算结果相当。本文所提计算方法计算量少,参数取值明确方便,同时具有良好的地震响应分析精度。

摘要:由于直升机旋翼的工作特点,使得全尺寸旋翼鸟撞试验很难进行,而在飞行器结构抗鸟撞的设计过程中,鸟撞试验是最终、最有效的检验方法,因此开展直升机桨叶鸟撞试验研究十分必要。本文采用Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE)流固耦合方法分别对旋转状态的桨叶鸟撞以及端部受集中载荷作用的静止状态桨叶鸟撞进行了数值模拟,通过数值模拟结果的对比,发现两种状态下桨叶的动态响应结果很接近,说明采用集中载荷替代离心载荷的静态鸟撞试验可以较好的模拟旋转状态下桨叶鸟撞试验,从而为直升机动部件鸟撞试验研究提供理论依据。

摘要:盲源分离算法(Blind Source Separation BSS)是机械设备复合故障诊断的一种有效方法。但是,在实际的工程中大多数情况下面对的机械系统是一个“黑匣子”,在诊断的过程中无法确切的知道其源信号的数目,尤其对于单通道机械信号的分离,传统的盲源分离算法无法使用。在进行形态学滤波的基础上,结合匹配跟踪算法(Matching Pursuit, MP)和盲源分离算法各自的特点,提出了一种基于最优匹配跟踪信号分解的欠定盲源分离算法。利用MP算法将非线性信号通过投影分解,在分解过程中利用遗传算法寻找最优原子,有效提高了算法匹配的精度和效率。将所得到的匹配分量和滤波后的原始观察信号组成新的多维信号,解决了单通道信号盲分离的欠定问题。利用FasKtICA算法实现信号的盲分离,并分析了不同分离源信号对于故障的贡献率。将该方法用于仿真信号和实际的轴承试验的信号,试验结果表明算法能够很好的解决欠定信号的盲源分离难题。

摘要:针对机械故障诊断中准确、完备的故障训练样本获取困难,而现有分类方法难以有效地发掘大量未标记故障样本中蕴含的有用信息,本文提出一种在线半监督学习的故障诊断方法。该方法基于tri-training算法将在线贯序极限学习机从监督学习模式扩展到半监督学习模式,利用少量不精确的标记样本构建初始分类器,并从大量未标记样本中在线扩充标记样本,对分类器进行增量式更新以提高其泛化性能。半监督基准数据试验结果表明,训练样本总数相同但标记样本数与未标记样本数比例不同时,所提算法得到的分类准确率相当且训练时间相差小于1.2倍。以柴油机八种工况的故障模式为对象进行试验验证,结果表明标记故障样本较少时,未标记故障样本的加入可使故障分类准确率提高5%～8%。

摘要:六维加速度传感器是航空航天、机器人等领域获得动力学参数的一种惯性元件，国内外对其研究尚处于探索阶段。提出一种新的设计方案，即用并联机构充当传感器的弹性体结构，压电陶瓷同时充当传感器的敏感元件和并联机构的移动副，弹性球铰链代替传统的球面副。分别在质量块、外壳及地面上固结坐标系，基于多体系统理论推导两两之间位姿关系的解析表达式。运用牛顿-欧拉法建立系统的动力学方程，通过引入辅助角速度并用四元数来描述旋转矩阵和角速度矢量，将其转化成两个一阶常微分方程组的初值问题，并运用改进的欧拉算法进行求解，实现了六维加速度的完全解耦。针对四元数的违约问题，运用矩阵广义逆理论提出了一种有效的可重复运行的修正算法。利用建立的解耦模型及其算法对实例进行了求解，数据处理总时间小于采样点时间跨度，且理论计算值与ADAMS仿真数据吻合得很好；另外，通过实验进一步验证了设计方案的合理性以及数学模型的可靠性。

摘要:为了有效抑制由质量不平衡引起的电主轴-刀具系统的不平衡振动,本文提出了一种基于最小方差的分块(FBLMS)自适应滤波的电主轴-刀具系统不平衡振动的主动控制方案,该控制方案中用来抑制振动的力源于无轴承电机径向磁悬浮力产生的原理。本文首先研究了双绕组感应型电主轴的结构及工作原理和径向控制力的模型,借助有限元法建立了感应型柔性电主轴-电主轴-刀具系统的动力学模型以及研究了FBLMS自适应滤波控制算法,设计了感应型柔性电主轴-电主轴-刀具系统不平衡振动的主动控制系统,通过有限元法来确定径向控制力的系数以及单边磁拉力的系数,研究了经典PID控制器以及FBLMS自适应滤波控制器对刀具端的不平衡振动的控制效果,结果表明采用FBLMS自适应滤波控制器对抑制电主轴-刀具系统端不平衡振动具有更佳控制效果。

摘要:建立了磁悬浮轴承柔性转子系统数学模型,分析了磁悬浮轴承的支承特性、系统在不同控制参数下的稳态不平衡响应和在旋转状态下控制参数变化对系统稳定性的影响,提出了基于转速的变参数控制策略。构建了五自由度磁悬浮轴承转子系统试验台,将转速信号引入数字控制器,在不同转速区段采用不同PID参数控制磁悬浮轴承,进行了高速旋转试验。理论分析和试验结果表明, 在不同转速区段采用不同控制参数,可以同时满足系统在低频段和高频段动态性能的要求,有效减小转子的不平衡振动,有利于系统平稳越过临界转速。