2022, 35(6):1299-1310.
摘要:本文不对工程需求参数(EDP)的分布类型进行人为假定,提出基于多元相关核密度估计的概率地震需求分析法。在带宽矩阵和多元高斯核函数中分别引入相关系数,并分别采用三种相关系数描述相关性,将传统核密度估计拓展到可以考虑随机变量相关性的多元核密度估计。基于 SAP2000 建立某钢筋混凝土框剪结构,选择最大层间位移角、最大层加速度衡量多维性能极限状态。在不同峰值地面加速度(PGA)下建立基于多元相关核密度估计的概率地震需求模型,并给出基于蒙特卡洛(MC)模拟的地震需求公式,得到结构需求的年平均超越概率。采用传统基于多维对数正态分布假定的地震风险概率法和不考虑 EDP 相关性的核密度估计进行对比,研究表明:与传统的多维对数正态分布假定相比,基于相关多元核密度估计的结构需求年平均超越概率偏大,而不考虑相关性的多元核密度估计所得年平均超越概率偏小;不同相关系数会影响到年平均超越概率的大小,其中 Pearson 相关系数影响最大,Spearman 相关系数次之,Kendall相关系数最小。
2022, 35(6):1311-1320.
摘要:周向拉杆转子结构在燃气轮机中非常常见,而转子结构中普遍存在的拉杆及接触层对转子?轴承?密封系统的动力学特性具有非常重要的影响。在本研究中,建立了周向分布拉杆的力学模型和表征轮盘之间接触效应的非线性接触刚度矩阵,该接触刚度矩阵由七个刚度系数组成,这七个刚度系数可以综合表征接触层横向刚度,剪切刚度,弯曲刚度,扭转刚度,并且该矩阵能够考虑转子变形对于刚度系数的影响。结合基于短轴承理论并且经过试验验证的非线性油膜力模型和 Muszynska 密封力模型建立了周向拉杆转子?轴承?密封系统的动力学模型。采用了 New?mark?β 法对动力学方程进行了求解,并采用三维频谱图分析了预紧力大小和预紧力不均对周向拉杆转子?轴承?密封系统的非线性动力学特性的影响规律。结果表明,接触刚度以及故障拉杆的相对位置对拉杆转子?轴承?密封系统的稳定性及频率成分影响明显。
2022, 35(6):1321-1328.
摘要:研究了旋转刚环?内接柔性梁系统的动力学建模与振动特性。基于浮动坐标系方法,考虑柔性梁由于弯曲变形产生的轴向缩短量,利用有限元法对柔性梁位移场进行插值,推导出柔性梁的动能、应变能和重力做功的表达式,运用第二类拉格朗日原理,建立旋转刚环?内接柔性梁系统的动力学模型。基于该模型分析系统的临界失稳转速,其仿真结果与现有数据以及商业软件 ANSYS 数值结果相吻合,可验证该模型的正确性。研究表明:系统存在比临界失稳转速小的共振转速,在共振转速时,重力周期性变化频率接近系统的固有频率,梁的振幅随时间的增大而增大;径长比越大,共振转速越小;系统在径长比为 1 时,无量纲共振转速区间为 2.20 至 2.36,若转速接近共振转速区间,则柔性梁的振幅时而变大,时而变小,产生拍振现象。
2022, 35(6):1329-1335.
摘要:对非轨道面绳系卫星的研究揭示系统动力学特性、拓展应用维度,较对轨道面内系统的探究更有意义与价值。本文研究绳系卫星面外滚转的混沌行为。基于不可拉压刚性杆模型,考虑卫星刚体和系绳的质量及几何特性,引入大气阻尼、太阳光压对系统的面外摄动,导出无量纲动力学方程。利用Melnikov 方法,解析得到受扰系统鞍点附近因异宿轨道破缺诱发面外滚转混沌的必要条件。数值给出系统参数混沌域,分析轨道参数、结构参数等对其的影响,并以具有混沌/概周期特性的面外滚转算例进行验证。
2022, 35(6):1336-1345.
摘要:在众多非线性检测方法中,基于 Hilbert 变换的方法理论明确可靠,且有完成非线性识别后续全部流程的能力,因此受到广泛关注。但是,若通过数值积分方法直接计算 Hilbert 变换,将引入明显的截断误差,进而影响基于Hilbert变换的非线性检测,以及后续进行的非线性描述、参数识别的结果。结合复分析计算理论和有理逼近理论进行的 Hilbert 变换运算可有效避免截断误差,因此本文提出利用留数理论推导复分析 Hilbert 变换的计算理论,在原方法基础上补充讨论了实轴存在极点这一特殊情况;同时,重新推导了基于 Hilbert 变换的非线性检测方法,并澄清了其在 Hilbert 变换定义上的误用;最后通过建立新的推导格式,使复分析 Hilbert 变换计算理论与 Hilbert 变换非线性检测方法协调统一,定义了新的 Hilbert 变换非线性检测准则。数值算例和试验研究涵盖了单自由度和多自由度系统,线性和非线性情况,连续和不连续非线性类型,充分证明了本文发展的复分析 Hilbert 变换计算理论的准确性,以及本文定义的 Hilbert变换非线性检测准则的可靠性。
2022, 35(6):1346-1354.
摘要:考虑车辆行驶过程中车身竖向和俯仰运动耦合的问题,基于双轴四自由度车辆动力学模型,从车身响应中获取车辆过桥时的接触力,并利用接触力灵敏度和正则化方法识别桥梁结构损伤。数值模拟结果表明,在考虑路面不平度的基础上,与采用车身或车轴响应灵敏度的方法相比,基于接触力灵敏度方法的简支梁桥损伤识别精度更佳。与基于单轴车接触力灵敏度的损伤识别方法相比,本文所提出的方法在保证识别精度的同时能够明显减少迭代的次数。参数分析结果表明,结构损伤识别结果受车速、噪声和建模误差影响;该损伤识别方法也适用于连续梁桥。此外,存在合适的车桥质量比和车桥一阶频率比使得基于接触力灵敏度的结构损伤识别效果达到最优。
2022, 35(6):1355-1363.
摘要:压电层合板可以通过对作动器施加电压变形为各种形态,在智能可折叠结构领域具有潜在的应用前景。理解这种结构的大变形作动机理是软体智能结构设计的基础。利用等效单层模型,基于绝对节点坐标法(ANCF),建立了一种柔性压电层合薄板单元。引入了压电材料的本构方程来推导弹性力和压电力,建立了压电层合薄板单元的动力学方程,并对比了在大变形范围内三种曲率表达形式的收敛效果。通过与 ABAQUS 有限元软件求得的结果进行比较,验证了压电层合薄板单元的正确性,并给出了一些大变形算例。结果表明,在压电材料全覆盖、部分覆盖、多段覆盖等情形下,该单元均能得到较为稳定的结果,表明此单元可以与单层线弹性单元进行耦合。此外还研究了压电层合板受集中力状态下的动态响应。该研究有助于理解受智能压电材料驱动的柔性或软体结构的复杂耦合非线性力学行为。
2022, 35(6):1364-1370.
摘要:提出了一种含弹性碰撞作用的双级双稳态结构(以下简称“碰撞双级双稳态结构”)。碰撞双级双稳态结构是由双稳态非线性级和线性级组成的两自由度串联结构。其中,双稳态级通过斜置弹簧引入双稳态非线性弹簧恢复力,并通过在该级中心线两侧的振子运动轨道上分别布置弹簧引入弹性碰撞作用。通过该碰撞作用,显著增强双稳态级的大幅度跨阱振动响应,提高振动能量采集效率。建立了无碰撞双级双稳态结构的振动力学模型,并通过实验验证了该模型。在此基础上,通过对弹性碰撞部分建模,得到碰撞双级双稳态结构的振动力学方程。基于实验中的参数,开展碰撞双级双稳态结构的数值仿真研究。结果表明,相比无弹性碰撞的双级双稳态结构,碰撞双级双稳态结构能显著提高振动能量采集性能,例如在 3.3 m/s2的激励幅值下,结构带宽增加超过 10 倍(1150.0%),最大功率提升 168.2%。通过数值仿真,给出典型激励频率下的系统振动相轨迹图,分析碰撞双级双稳态结构的非线性动力学特性。通过参数分析,揭示弹性碰撞距离和布置的对称性对系统性能的影响律。
2022, 35(6):1371-1378.
摘要:作为大涡模拟(LES)的唯一模型参数,经验 Smagorinsky 常数(CS)与特定的流动条件有关。为研究扁平箱梁气动特性 LES 的合理 CS取值,开展了 CS值在 0.032~0.7 范围以及动态亚格子黏性模型的多工况 LES 模拟,通过与风洞试验结果的对比,分析了主梁气动特性随 CS值的变化。研究认为:CS值不同时主梁表面压力和气动力的平均值差别不明显,其结果也与风洞试验吻合良好;但 CS值的变化对主梁表面压力和气动力的均方根(RMS)值影响明显,结果也与风洞试验存在较大差异,CS值增大导致气动力脉动降低甚至无脉动;LES 采用动态亚格子黏性模型无法给出主梁涡脱和表面压力的合理估计。在 0.064≤CS≤0.27 区间,LES 均能给出与风洞试验一致的主梁涡脱单频和 St值估计;从捕捉流动的非定常特性考虑,建议 CS在上述范围内取小值。研究认为,CS增大导致亚格子湍流黏性增大,流动的耗散作用增强,降低了 LES 对非定常湍流特性的捕捉能力,导致模拟的气动力脉动量减小。
2022, 35(6):1371-1378.
摘要:作为大涡模拟(LES)的唯一模型参数,经验 Smagorinsky 常数(CS)与特定的流动条件有关。为研究扁平箱梁气动特性 LES 的合理 CS取值,开展了 CS值在 0.032~0.7 范围以及动态亚格子黏性模型的多工况 LES 模拟,通过与风洞试验结果的对比,分析了主梁气动特性随 CS值的变化。研究认为:CS值不同时主梁表面压力和气动力的平均值差别不明显,其结果也与风洞试验吻合良好;但 CS值的变化对主梁表面压力和气动力的均方根(RMS)值影响明显,结果也与风洞试验存在较大差异,CS值增大导致气动力脉动降低甚至无脉动;LES 采用动态亚格子黏性模型无法给出主梁涡脱和表面压力的合理估计。在 0.064≤CS≤0.27 区间,LES 均能给出与风洞试验一致的主梁涡脱单频和 St值估计;从捕捉流动的非定常特性考虑,建议 CS在上述范围内取小值。研究认为,CS增大导致亚格子湍流黏性增大,流动的耗散作用增强,降低了 LES 对非定常湍流特性的捕捉能力,导致模拟的气动力脉动量减小。
2022, 35(6):1388-1394.
摘要:为了研究线路的非对称性布置对列车和桥梁系统气动特性的影响,开发了一种同步测试车?桥气动力的装置,通过本装置对线路非对称布置的大跨度公铁两用斜拉桥进行了节段模型风洞试验。考虑了下层铁路和下层公路分别为迎风侧的工况,测试了不同车?桥组合下车辆和桥梁各自的气动力,讨论了线路非对称布置、风攻角、双车交会和汽车对车?桥系统气动特性的影响。结果表明:相对下层铁路侧迎风工况,下层公路迎风侧的桥梁升力系数和扭矩系数差别较大,且车辆升力系数也变化较大;桥梁和车辆的阻力系数随风攻角的增加而减小;双车交会时,背风侧车辆阻力系数发生突变;受公铁平层防眩网的作用,汽车对列车气动特性影响相对较小。
2022, 35(6):1395-1403.
摘要:基于数值模拟方法研究了 π 型加劲梁的软颤振特性及下稳定板对其的影响。通过对比风洞试验的颤振临界风速验证数值方法的可靠性,分析了加劲梁的软颤振特性及 1/4 下稳定板的作用效果,探讨了 π 型加劲梁的软颤振机理及 1/4 下稳定板的影响机理。结果表明:该 π 型加劲梁具有明显的软颤振现象,且负攻角下的软颤振特性更为显著;某一风速下,振动系统的总能量先增大后保持稳定,而增设 1/4 下稳定板能减小振动总能量值,显著提升 π 型加劲梁的颤振临界风速,降低软颤振的振幅;π 型加劲梁无下稳定板设计断面旋涡的发展和脱落产生的升力矩方向与主梁运动方向相同,促进扭转振动发散,而增设 1/4 下稳定板削弱了上表面旋涡的尺度,并在下表面形成了稳定的负压区,减弱了气动力对扭转振动的促进作用,降低了扭转振幅。
2022, 35(6):1404-1417.
摘要:传统肘节机构需要占用较大使用空间,且目前关于其时变位移放大能力的理论分析并不完备。针对以上的不足,提出广义肘节机构,其占用空间小且布置灵活,传统肘节机构仅为其特例。以广义肘节机构位移增量放大系数变化规律为基础,给出比较广义肘节位移放大能力的标准与简化参数,提出以合理确定肘节侧移量限值为前提的最大化广义肘节机构位移放大能力的几何参数优化方法。阐明广义肘节机构位移放大能力与耗能之间的关系,提出计算广义肘节减震方案附加等效阻尼比的方法,进而结合时变阻尼比与肘节几何优化方法提出面向多级性能设防目标的广义肘节机构减震方案设计方法。通过算例分析验证该设计方法的有效性和可行性。
2022, 35(6):1418-1432.
摘要:针对目前颗粒阻尼器减震结构在有限元模拟中难以准确实现及其减震性能评价方法不全面的不足,以减振效率高的并联式单向单颗粒阻尼器(PSSPD)为研究对象,在剖析其减振机理及颗粒运动状态的基础上,构建PSSPD 在通用有限元中的复合模拟单元,明确该单元中各参数的合理取值,并确认 PSSPD 有限元模型具有良好的精度。在分析 PSSPD 中颗粒质量、颗粒运动间距及其减震效果之间关系的基础上,确定颗粒质量按振型分布及颗粒运动间距按层间位移反比分布的最优布置方案;提出 PSSPD 减震结构体系离散减震控制效果的评价方法;通过算例分析表明颗粒最优布置方案以及动态附加等效阻尼比评价 PSSPD 离散减震效果的合理性和可行性。
2022, 35(6):1433-1441.
摘要:针对舰船设备用隔振系统中普遍存在的非线性特性,建立了包含非线性刚度、库伦阻尼和几何非线性黏性阻尼的非线性隔振系统数学模型,采用平均法进行解析求解,根据 Routh?Hurwitz 判据得到系统稳定性边界条件,综合研究了线性阻尼、库伦阻尼和和几何非线性黏性阻尼对系统幅频响应和稳定性的影响规律;对非线性隔振系统进行了避跳参数设计,分析了系统参数对避跳边界的影响;通过振动试验进行验证。结果表明:线性阻尼、库伦阻尼和几何非线性黏性阻尼对降低软、硬隔振系统幅频响应峰值,提高系统稳定性都有积极作用,但由于库伦阻尼的“锁定”特性导致硬特性隔振系统幅频响应出现“频率岛”现象,系统稳定性未能得到有效改善,但库伦阻尼有效降低了软特性隔振系统幅频响应峰值,提高了系统稳定性;几何非线性黏性阻尼对降低幅频响应峰值,提高系统稳定性均具有显著作用,同时不会出现“频率岛”现象。
2022, 35(6):1442-1452.
摘要:针对典型的多振动传递路径系统,建立了附加弹簧的双层主被动隔振系统模型,分析了刚性基础和弹性梁基础的情况下该系统的力传递率和能量传递特性,讨论了附体刚度、阻尼比、基础刚度等系统参数对隔振性能的影响,并分析了有源控制的作动器位置对系统隔振性能的影响,为含附体结构主被动隔振系统的设计提供了理论依据。
2022, 35(6):1453-1460.
摘要:动力驱动总成的电磁振动水平严重影响着电动汽车的 NVH 性能。由于驱动电机结构的非理想和逆变器的非线性特性,电机的输出转矩存在较大的脉动。在一定的转速下,转矩谐波的频率会和动力总成的扭转模态频率一致,导致动力总成的共振。为了研究转矩脉动引起的电磁振动问题,建立了电机电磁模型和控制电路的联合仿真来对电磁激励进行分析,同时通过振动测试试验,认为动力总成在 500~1500 r/min 转速范围内的 48 阶振动是由转矩脉动引起的。为了抑制驱动电机输出的转矩脉动,采用谐波电流注入的方法来抵消电机运行时的谐波转矩,将RBF 神经网络和遗传算法结合,对电流谐波进行优化。最后通过振动试验验证分析的准确性,结果表明,采用谐波注入的控制方法能够有效抑制动力总成的电磁振动。
2022, 35(6):1461-1470.
摘要:为了研究高速列车抗蛇行减振器作用机制进而对最优减振器参数选配提供理论指导,分析了减振器的频变特性和最优能量耗散条件,基于两类典型高速列车横向动力学模型对抗蛇行减振器参数进行多目标优化,及整车线性稳定性和模态能量分析,总结了抗蛇行减振器作用机制。得出结论如下:抗蛇行减振器不仅其阻尼对车辆蛇行能量起耗散作用,其刚度特性对车辆横向稳定性的影响更为显著,减振器刚度需随蛇行频率增加而增大;利用车体与转向架蛇行模态能量占比及其牵连作用说明抗蛇行减振器等效刚度作用机制,并根据最优能量耗散理论实现抗蛇行减振器串联刚度与阻尼的匹配。提出了应用频变刚度抗蛇行减振器的思路和结构方案,针对频变刚度曲线进行优化和车辆横向稳定性分析,结果表明,采用频变刚度抗蛇行减振器可显著改善极端轮轨接触状态下车辆横向稳定 性,降低高速列车出现低频晃车和高频抖车现象的风险,对实现不同车轮踏面磨耗阶段车辆自适应稳定性起到积极作用。
2022, 35(6):1471-1480.
摘要:为了验证周期性结构对波的阻隔作用,基于 Bloch?Floquet 理论,推导周期性结构的频散关系,得到周期性结构的频率带隙。建立一维层状周期性基础数值模型,分别以环境振动和地震波作为输入波,通过数值模拟和振动台试验对有无周期性基础的三层钢框架模型进行了频域分析和时程分析。结果表明:当输入波的频率处于周期性基础频率带隙内时,可以有效地减小上部结构的动力响应;当输入波的主频处于周期性基础频率带隙外时,无法减小上部结构的动力响应。因此,通过调节周期性基础频率带隙宽度使其覆盖地震波的主要频段,可以有效阻隔地震波的传播,减小工程结构的地震响应。
2022, 35(6):1481-1492.
摘要:横波钢板剪力墙由边缘框架和横波钢板组成,当边框柱刚度不足时易提前发生面外屈曲破坏,内嵌板力学性能发挥不充分,可采取增大边框柱的刚度来解决内嵌板屈服、前边框柱屈曲的问题。为明确内嵌板与边框柱的相互作用机理,优化波形钢板剪力墙设计方法,通过数值模拟建立变参模型,研究高宽比、板厚及开洞对剪力墙力学性能的影响,根据受力形态、剪力分配、耗能分配等研究内嵌板与边框柱相互作用关系。研究结果表明,内嵌板对边框柱力学性能提升效果显著,高宽比对剪力分配影响较大,板厚对耗能分配影响较大,开洞后边框柱剪力占比与耗能占比显著提高,且存在高宽比与板厚的合理组合使整体力学性能较优。提出考虑弹塑性变形分析的改进板框相互作用模型,通过理论推导并拟合得到内嵌板与边框柱各特征点对应的承载力及位移公式,理论值与模拟值误差基本在10% 以内,具有工程参考价值。
2022, 35(6):1493-1500.
摘要:为反映振动信息的三要素:幅值、频谱、持时,引入地震学科的 Arias 烈度参数,用于研究连续型屏障几何要素改变对隔振效果的影响;同时,为突出屏障隔振效果的整体性,即从空间“场”的角度出发,提出基于一般数值模型的场数据的获得方法。并以此为基础,编制程序计算 Arias 烈度比值场与梯度场,以比值场与梯度场的变化揭示其隔振作用。结果表明:屏障深度变化基本不会改变 Arias 烈度比值场的分布形态,它以屏障中心位置为中心,呈现似环形分布,梯度值在近屏障处变化剧烈,远处则变化较缓;屏障长度变化会改变 Arias 烈度比值场的分布形态,在屏障延伸位置处会出现“第二中心”分布,梯度场在“第二中心”位置处变化剧烈,远处变化也较缓;屏障宽度变化对 Arias烈度比值场与梯度场影响不大。
2022, 35(6):1501-1510.
摘要:以高强单边螺栓连接的中空夹层钢管混凝土柱与型钢?混凝土组合梁是一种装配式框架组合结构。为了研究该组合结构在罕遇地震时的动力响应和局部构件的变形损伤,使用 OpenSees 软件和 MTS 液压伺服加载设备进行了多层框架拟动力试验,其中易于损伤的底部两层框架设置为试验子结构。具有水平随动能力的轴力加载是试验的技术难点之一,将省略轴力的简化边界和具备水平随动轴力的近似边界进行对比试验,结果表明:罕遇地震作用下,装配式框架的梁柱节点率先屈服,节点转动耗散了地震能量,从而避免梁端出现塑性铰;使用高强单边螺栓连接的梁柱节点属于半刚性连接,导致框架的层间位移角略大于抗震规范 2% 的限制;轴力略微有利于增加中空夹层钢管混凝土柱抗侧移刚度,省略轴力的试验加载方案是一种可接受的边界简化。
2022, 35(6):1511-1520.
摘要:针对近海结构单桩基础在动力荷载作用下发生复杂的水?桩?土相互作用问题,建立了三维水?桩?土全耦合动力有限元分析模型。土体、桩和水体分别采用实体单元和声学单元模拟,土体截断边界采用滚轴边界条件、水体截断边界采用无反射吸收边界条件,并确定了合理的截断边界位置;以全耦合分析模型计算结果为参考解,系统研究了四种动荷载作用下水?桩不耦合(两者界面自由)和水?土不耦合(两者界面自由)对桩体和海床表面位移和动水压力响应的影响,揭示了不同水深和桩体半径变化下不考虑两种相互作用的影响规律。
2022, 35(6):1521-1529.
摘要:鉴于摇摆构件可将地震损伤控制在接触面附近,并具有较好的自复位能力,具备摇摆特性的构件在减隔震研究中日渐受到研究者的重视。为研究在不同形式脉冲激励下自由摇摆墩柱的响应,基于简单激励模型对摇摆墩的反应进行分析,确定了影响摇摆响应的关键参数。结果表明:简单正弦激励幅值增大时,自由摇摆墩更易倾覆;正反Ricker 激励作用时,随着尺寸?频率参数的逐渐增大,无量纲加速度也逐渐增大;反对称 Ricker 激励时,摇摆谱会有较大角度的翻转,即摇摆初期,随幅值增大,可能反而存在激励频率较小的情况。对不同类型地震激励下自由摇摆墩的反应特性进行了分析,统计表明,当高度较大时,墩顶位移峰值与高度关系较小。在此基础上,提出基于“等侧移”摇摆谱的墩设计方法,并给出设计算例,验证所提设计方法的合理性,为摇摆墩设计提供了理论支撑。
2022, 35(6):1530-1540.
摘要:以软黏土中桩承桥墩系统为研究对象,分别采用等效理想弹塑性模型和双曲线型滞回本构模型来描述桩承桥墩系统和软土的动力响应行为,系统探究了地震动强度(基岩峰值加速度或基岩峰值速度)、桩身抗弯刚度和桥跨结构质量等因素对不同位置处加速度放大系数及桩基?桥墩系统最大弯矩系数的影响规律。研究发现:当基岩峰值加速度小于 0.15g 时,软土对地震波的放大效应较为强烈,而当基岩峰值加速度大于 0.2g 时,软土的阻尼耗能减弱了地震波的震动强度;桥跨结构质量的增加会显著降低桥墩顶部加速度放大系数;由于软土动力特性的非线性和软土?桩基之间相互作用关系的复杂性,桥墩和桩基最大弯矩系数与基岩峰值速度有着强烈的非线性特征,当基岩峰值速度大于 0.2 m/s 时,桩基?桥墩系统基本进入塑性变形阶段;桩身抗弯刚度和桥跨结构质量分别对桩基和桥墩最大弯矩响应的影响更大,表明桩基和桥墩地震响应分别取决于地震过程中软土的动力作用和上部结构的惯性力作用。
2022, 35(6):1541-1551.
摘要:对滚动轴承复合故障进行诊断时,通常采用先分离后诊断的信号处理方法,由于故障特征信号相互耦合或干扰,容易出现误诊或漏诊的现象,针对该问题,提出了基于 Autogram 的共振解调和 1.5 维谱的复合故障诊断方法,能够在不分离复合故障信号的前提下识别故障类型。采用变分模态分解(VMD)对原始振动信号降噪,提出了一种综合指标 Z 选取 VMD 的有效分量进行信号重构,提高信号的信噪比;使用 Autogram 算法确定共振频带中心频率和带宽,对共振信号进行包络解调,得到包络信号的 1.5 维谱,根据 1.5 维谱中的故障特征来识别滚动轴承复合故障的类型。采用滚动轴承 3 种不同类型复合故障的实测信号验证了所提方法的可行性,试验结果表明,所提出的方法可以提高复合故障识别的准确性和直观性。
2022, 35(6):1552-1561.
摘要:为了探究轴承产生故障时其内部元件间的运动规律,以高速列车轴箱轴承为研究对象,采用多体动力学分析软件 ADAMS 建立了外圈滚道剥离故障的轴承动力学模型。模型综合考虑了材料属性、约束、载荷和接触关系等因素,通过铁路轴承综合实验台对试验轴承进行动力学实验并对比部件转速,验证了模型的有效性。通过对外圈滚道不同损伤位置处的轴承进行动力学仿真分析发现:轴承有故障时,滚子与滚道间相邻两接触点的时间间隔变大;轴承故障的存在会加大滚子与滚道间的接触力,进而加剧轴承滚道的损坏;损伤位置位于 6 点钟时,对滚子打滑起到了抑制作用,滚子打滑率的增大会加剧滚道表面的不均匀擦伤;轴承转速越大,保持架运行越平稳,损伤位置位于12 点钟时,对保持架的平稳运行影响不大。研究结果对推动轴承设计和故障诊断技术发展具有一定的理论和实际意义。