基于盲均衡理论的弱冲击故障的检测研究

弱冲击故障检测是故障诊断中既困难又十分重要的研究课题,是实现故障早期诊断的基本手段。本文在分析了现有的冲击检测技术存在问题的基础上,基于盲均衡理论提出一种独特的直接提取和检测弱冲击故障信号的方法。首先根据动力学理论研究和建立了机械系统早期冲击响应模型,分析了较小冲击下的振动响应特征;然后根据盲均衡理论研究和建立了提取弱冲击信号的盲均衡模型和算法,并进行改进;最后用两个冲击实验和一个实际工程实例进行实际检验。研究结果表明本方法能够十分有效地从有噪声和干扰中检测期望的信号。     

脉冲涡流金属厚度检测信号及其特征提取

介绍了脉冲涡流厚度检测信号及其特征提取的研究现状。采用脉冲涡流检测装置在铝合金板上进行了厚度实验,并对脉冲涡流厚度检测响应信号进行了特征提取,分析了其灵敏度与线性度,给出了最合适的特征值。     

空间光学载荷探测器组件抗冲击隔振设计

针对广角极光成像仪整机Z向冲击试验后探测器损坏的问题,提出在镜头组件与头部框架间设置隔振器的解决方法。首先,确定隔振方案为被动局部隔振;然后,从材料、刚度和安装方式等方面完成金属橡胶隔振器的设计。接着,运用有限元方法对结构进行模态分析和冲击载荷响应仿真分析。最后,对广角极光成像仪整机产品进行了力学实验,实验结果与仿真分析结果一致。实验结果显示:安装隔振器后,探测器位置测点的正弦振动加速度响应最大降低了26.2%,随机振动加速度响应最大降低了72%,冲击加速度响应最大降低了48%,说明该隔振器具有显著的减振效果。在实验完成后对产品进行检测,发现产品并无异常,说明结构设计满足要求。     

基于实测冲击响应的转子碰摩故障特征提取方法

提出基于被测系统实测冲击响应的碰摩故障特征提取方法.以归一化实测冲击响应为基函数对振动信号进行分析,可提取出冲击响应成分.在此基础上,提出针对冲击响应成分的信号分析方法一周期序列变换,该方法可有效识别出是否存在周期性冲击响应和冲击响应出现的周期.考虑到在检测方便性和信号成分简单性上静子振动信号较转子振动信号有诸多优越性,提出同时检测转静子两种振动信号对碰摩故障进行诊断的方法.试验验证结果表明所提出的理论方法和试验技术是可行和高效的.     

基于压电纤维传感器应力波方向检测的结构冲击定位研究

冲击定位监测是飞行器结构健康监测的重要研究课题。 基于应力波方向检测的冲击定位方法可有效克服传统的到达 时间方法依赖波速的应用局限性,适合飞行器复杂结构的冲击定位监测。 本文分析了压电纤维对冲击应力波的响应特性,针对 板结构冲击应力波信号具有宽频、频散与多模态成分混叠等特征,采用 Shannon 复数小波变换提取应力波能量峰值窄带信号, 通过仿真与实验研究表明低速冲击板中产生的应力波主能量成分为 A0 模态 Lamb 波;基于压电纤维对 Lamb 波的方向响应特 性,优化制备了 45°“应变花”结构的压电纤维传感器,以能量峰值窄带 Lamb 波传播方向表征应力波传播方向,提出了基于压电 纤维传感器应力波方向检测的冲击定位方法。 实验结果表明提出的基于压电纤维传感器应力波方向检测的冲击定位方法准确 有效,平均距离定位误差为 17. 2 mm。 研究成果提供一种应力波方向传感器及不依赖应力波波速的结构冲击定位方法,具有一 定的理论研究意义和工程应用价值。     

蜂窝纸板的黏弹性建模与动态参数识别

对蜂窝纸板的黏弹性进行了建模,将松弛核表示为指数函数叠加的形式,并对蜂窝纸板一质量系统在冲击激励下的动态特性进行了建模。采用改进的Prony方法识别出自由响应数据的极点和留数,并建立了识别蜂窝纸板一质量系统动态参数的方法。设计了蜂窝纸板一质量系统冲击响应实验系统,并根据实验数据对蜂窝纸板动态参数进行了识别。     

像增强型图像传感器在总剂量辐照下的光响应度

采用60 Co-γ射线对像增强型图像传感器进行了总剂量辐照实验,以便评估该器件在空间总剂量辐照下的微光探测性能。当总剂量达到预定剂量点时,采用离线测试的方法定量测试了器件的光响应度变化情况。实验结果表明,随着辐照总剂量的增加,器件的光响应度迅速下降;当总剂量达60krad(Si)时,相对光响应度降低至辐照前的6%。根据像增强型图像传感器的构成,分析了光响应度下降的原因,并推导了光响应度随辐照剂量变化的经验公式。实验显示,提高像增强型图像传感器的增益电压可补偿光响应度的衰减,总剂量达25krad(Si)时,增益提高0.23V其光响应度即可恢复至未接受辐照前的100%,并保持良好的微光探测能力。研究表明,像增强型图像传感器可承受25krad(Si)的总剂量辐射。     

瓦楞纸板在冲击激励下的动态特性建模与响应分析

利用瓦楞纸板衬垫-砝码系统模拟真实的包装件。考虑了瓦楞纸板的粘弹性,对瓦楞纸板衬垫在冲击激励下的动态特性进行了建模。将系统自由响应数据表达为复指数函数叠加的形式,采用复指数法识别出自由响应数据的极点和留数。建立了瓦楞纸板衬垫冲击激励实验系统,识别出不同载荷条件下瓦楞纸板的模型参数。采用圆整冲击加速度函数模拟真实的半正弦波,分析了系统在冲击支座激励下的加速度响应。     

直板叶片冲击振动响应试验的动力学相似设计方法

针对直板叶片受冲击载荷激励瞬态响应难以预测的问题,提出一种冲击载荷作用下的虚拟模态能量相似方法(Similitude based on virtual mode and statistical energy,SVMSE).采用统计能量分析、虚拟模态综合法和动力学相似理论相结合的方法,推导直板叶片在冲击载荷作用下时域和频域的响应相似关系,并通过设计实例,采用数值仿真验证所提出SVMSE动力学相似设计方法的有效性和正确性,结果显示,预测的加速度时域响应基本与原型结果保持一致,冲击响应谱的预测误差小于2 dB.此外,试验结果表明直板叶片的加速度时域响应与仿真结果一致,冲击响应谱在整个分析频段内误差小于6 dB.因此,SVMSE相似设计方法能够预测直板叶片的冲击响应,为航空发动机直板叶片受高频冲击载荷的模型试验研究提供理论基础.     

复合材料层状结构低速冲击的接触－冲击分析

对复合材料展状结构的低速冲击问题进行了分析。分析中采用作者提出的接触－冲击数值算法。这个算法可用于分析任意构形的冲击物对任意构形的复合材料层状结构低速冲击的响应．用该算法分析了层板的冲击响应，并预报分层损伤．预报的损伤与实验结果基本符合。     

复合材料层状结构低速冲击的接触－冲击分析

对复合材料展状结构的低速冲击问题进行了分析。分析中采用作者提出的接触－冲击数值算法。这个算法可用于分析任意构形的冲击物对任意构形的复合材料层状结构低速冲击的响应．用该算法分析了层板的冲击响应，并预报分层损伤．预报的损伤与实验结果基本符合。     

基于小波包特征提取及支持向量回归机的光纤布拉格光栅冲击定位系统

以光纤布拉格光栅(FBG)为传感网络,构建了复合材料冲击载荷实时在线监测系统,研究了基于小波包特征提取及支持向量回归机的光纤-碳纤维复合材料结构冲击定位方法.针对同一冲击点,分析不同传感信号,获得了冲击响应信号小波包能量谱,分析结果表明小波包能量谱中特定阶数对冲击敏感.改变冲击点位置研究小波包能量谱与冲击位置之间的关系,提出将第6阶小波包能量值作为冲击定位的特征向量.采用支持向量回归机建立样本数据的回归模型,预测冲击载荷位置,并对支持向量机的相关调整参数进行了优化.实验表明,支持向量机的网络测试误差为4.81％.研究结果可为碳纤维复合材料(CFRP)层状结构的冲击性能评估提供可行的实验方法.     

微加速度计在冲击载荷作用下的失效分析

抗冲击性是加速度计的一个主要性能指标,跌落实验则是一种测试结构冲击作用的有效方式,本文利用跌落实验种折叠梁式微加速度计在冲击载荷作用下的失效模式进行了研究。实验发现在微加速度计中主要存在两种主要的失效模式,即微梁结构的整体破坏和微结构在横向之间的粘附。应用拟静态和能量方法给出微结构在中冲击载荷下的响应。     

光纤光栅传感网络的冲击定位方法

针对航空航天层合板结构冲击与振动监测的需求,提出一种基于小波包分解方法和分布式光纤光栅传感网络的板状结构低速冲击辨识方法。根据四边固支板结构的承载形式与光纤光栅传感器的感知特性,设计合理的传感器网络布局,再利用快速傅里叶变换(fast Fourier transformation,简称FFT)与小波包分解对光纤光栅传感网络监测到的冲击响应信号进行时频域分析,获取能表征冲击特性的时域特征分解信号。在此基础上,分别计算出每一个特征分解信号与其对应的时域原始信号之间的互相关系数,并将其做为相似度分配权值,分解出所有样本冲击点对应冲击响应信号的特征分解信号,构建样本信息库。利用Haudorff距离计算测试信号与样本信息库各个信号之间的相似度,并根据相似度来确定冲击点的位置坐标。研究表明,该方法能够实现对航空航天层合板结构低速冲击位置的辨识。     

基于实测冲击响应的转子碰摩力方向识别方法

提出了基于实测冲击响应的转子碰摩故障诊断特征提取方法.实验表明,该方法能够克服已有方法的缺点,可以准确提取信号中的冲击响应成分,且易于实际应用.在此基础上,提出了确定转子碰摩方向即静子碰摩位置的方法,该方法将转子轴心轨迹中的冲击响应成分投影到各初始相位不同的旋转坐标系中,进而以初始相位为参数,以投影能量最大化为目标进行寻优,从而确定碰摩力方向.并通过实验验证了方法的可行性.     

冲击式气扳机噪声测量不确定度研究

该文主要研究冲击式气扳机空转噪声测量结果的不确定度评定,按照标准JB/T8411-2006《冲击式气扳机》和GB/T 5898-2008/ISO 15744:2002《手持式非电类动力工具噪声测量方法工程法(2级)》要求,在半消声室中对冲击式气扳机噪声的A计权声功率级测量结果进行不确定度评定,验证了噪声检测方法的合理性与设备检测精度,同时为冲击式气扳机噪声测量结果不确定度评定提供参考。     

基于冲击振动时延特性的异响源识别研究

异响影响汽车的整车NVH性能,汽车异响主要为冲击异响,识别冲击异响源对解决整车NVH性能问题有着重要意义。这里首先介绍了一种求解带阻尼多自由系统的强迫振动响应计算方法。然后利用带阻尼的五自由度质量弹簧系统介绍了冲击振动时延特性的定义,研究了质量、刚度以及阻尼对时延特性的影响。接着分析已知冲击振动源的实验数据,验证了其时延特性。最后,应用冲击振动时延特性,成功找到了某型号新下线车辆的坏路冲击异响源。因此,利用冲击振动的时延特性能寻找冲击异响源是一个行之有效的方法。     

应变模态振型获取的一种简便方法

根据应变模态分析原理,定义了一个新的应变模态振型系数,提出了基于应变响应获取结构应变模态振型的一种简便方法,并通过简支梁实验进行了验证。研究结果表明,采用该方法无需测量位移模态,仅需采用单点激励,用电阻应变计测量结构上各测点的应变响应信息,即可获得被测结构应变模态振型,大大简化了应变模态在工程结构损伤识别中的实验检测分析过程。     

低信噪比下松动部件的检测方法

针对低信噪比环境下核电站松动件的检测,以降低误报率、漏报率为目标,提出了一种基于盲解卷积算法的松动部件冲击响应提取方法,并进一步结合支持向量机分类辨识算法,给出了一种低信噪比环境下核电站松动部件检测方法。利用叠加实堆背景噪声的平板钢球跌落实验数据开展了报警研究,并对盲解卷积算法进行了参数优化设计。结果表明:优化后的盲解卷积算法能够很好地恢复出信噪比低至-20dB的冲击响应信号,并使噪声能量降低了75%,有效抑制了噪声;给出的松动部件检测方法在信噪比低至-14dB时,仍具有极低的漏报率,并且噪声误报率和脉冲干扰误报率为零,因而具有良好的抗误报、抗漏报能力。     

一种新型限位器的强冲击响应分析

为降低隔离器与传统限位器配合时的二次冲击响应,本文利用准零刚度理论,设计一种基于准零刚度的新型限位器,根据所推导的限位器力-位移关系公式,建立了含有准零刚度限位装置的抗冲隔振系统数学模型,分析了限位器参数(阻尼比、安装间隙)对冲击响应的影响。结果表明,在间隙一定的条件下,准零刚度限位隔冲系统存在最佳阻尼比和最优阻尼比,使系统响应最佳。研究结论为准零刚度限位装置的设计和应用提供了一定的参考。