多模式兰姆波走时提取的希尔伯特黄变换方法

根据希尔伯特黄变换时间分辨率精度较高的优点以及兰姆波信号多模式的特点,将希尔伯特黄变换方法用于兰姆波层析成像中复杂波形到达时间的提取.首先,通过经验模态分解将原始信号分解成固有模态函数,然后对固有模态函数进行希尔伯特变换,以所得波形包络的峰值对应的时间作为多个兰姆波模式的走时.通过与原始信号峰值包络、希尔伯特变换包络和小波变换包络的比较结果表明,希尔伯特黄变换的包络更为平滑,可以准确地提取多模式信息.     

包络提取在冲击损伤成像方法中的应用

为了提高复合材料冲击损伤的监测效率和定位精度,提出了一种基于希尔伯特黄变换的损伤成像方法。利用希尔伯特 黄变换对信号包络进行提取后再成像,可以有效简化原始信号,同时提高模式走时提取精度和损伤监测效率。试验表明：在对复合材料层合板的冲击损伤进行成像的过程中,利用时域信号包络进行损伤成像可以明显改善成像效果,而不改变损伤定位精度;相对于短时傅里叶变换,希尔伯特 黄变换在信号包络提取和成像效果方面更具有优势。     

一种改进的基于小波变换的包络提取算法研究

结合“模极大值小波域去噪”原理，提出了一种基于小波变换和希尔伯特变换的包络提取算法。首先用小波变换作为包络分析的前置处理手段，再利用希尔伯特变换对处理后的信号进行包络提取。针对希尔伯特变换解包络的不足，采用模极大值小波域去噪算法对包络信号进行消噪，从而解决了一般算法难以解决的由于随机噪声的干扰造成的提取的包络轮廓信息粗糙的难题。实验结果表明，该方法可以精确提取信号的包络并通过包络细化谱分析全面获得信号所隐古的故障特征。     

基于宽频兰姆波的钢板缺陷检测

利用线性线圈和低频宽带脉冲在钢板中实现兰姆波激励,该结构电磁超声传感器与常用回折线圈传感器相比,无需对板厚、激励频率以及线圈间距进行匹配,具有更广的应用范围。通过实验对线性传感器提离距离与信号幅值关系进行研究,发射探头提离0.5 mm,接收探头提离1 mm是较理想的选择,可以同时满足系统稳定性和信号强度要求。通过希尔伯特-黄变换提取缺陷反射回波中高频成分可以更精确的反应缺陷特征,经计算,缺陷定位误差0.6%。包络幅值特征可以表征缺陷尺寸。     

基于RSGWPT-LCD的轴承信号故障特征提取及模式识别

为了有效提取滚动轴承振动信号的故障特征和提高分类识别精度,提出了一种基于冗余二代小波包变换-局部特征尺度分解(redundant second generation wavelet packet transform-local characteristic scale decomposition,简称RSGWPT-LCD)和极限学习机(extreme learning machine,简称ELM)相结合的故障特征提取和分类识别方法。首先,利用希尔伯特变换对原始振动信号进行处理,得到包络信号;其次,基于双层筛选机制,结合冗余二代小波包变换(redundant second generation wavelet packet transform,简称RSGWPT)和局部特征尺度分解(local characteristic-scale decomposition,简称LCD)方法对包络信号进行分解,筛选出包含主要信息的内禀尺度分量(intrinsic scale components,简称ISCs);然后,对提取的各ISCs分量构建初始特征矩阵并进行奇异值分解(singular value decomposition,简称SVD),将得到的奇异值作为表征各损伤信号的特征向量;最后,以提取的特征向量为输入样本,建立ELM模式分类器对滚动轴承损伤信号进行识别。信号仿真和实测数据表明,该方法可有效提取振动信号故障特征,提高分类识别精度,实现滚动轴承故障诊断。     

基于HHT算法与主轴功率信号的刀具磨损状态在线监测

对刀具磨损状态进行在线监测是提高加工效率、改善产品质量的重要途径,提出了一种基于希尔伯特-黄变换(HHT)和机床主轴功率信号的刀具磨损状态在线监测方法,并设计了六组实验用于研究切削用量、工件材料、加工方式等因素对该方法监测精度的影响。实验结果表明,在不同加工工况条件下,基于希尔伯特-黄变换和主轴功率信号构造的磨损系数与刀具的实际磨损量均有较高的相关性,相关系数约为0.85,最高可达0.98,即所研究的因素对该方法监测精度影响较小。表明文章提出的刀具磨损状态在线监测方法具有良好的可行性和适用性,能够满足工业中的应用需求。     

基于希尔伯特-黄变换方法的信号奇异性检测与仿真

介绍了希尔伯特-黄变换(HHT)方法的分析步骤、特点和应用范围,并对信号奇异性检测效果进行了仿真分析,并和短时傅里叶变换(STFT)、魏格纳-威利分布(WVD)、小波变换(WT)等分析方法进行了比较。结果表明,希尔伯特-黄变换方法具有良好的局部适应性和在信号奇异性检测方面的有效性及优越性。     

改进希尔伯特-黄变换的滚动轴承故障诊断

针对希尔伯特-黄变换中经验模态分解方法存在的端点效应和虚假固有模态函数的问题,提出一种改进希尔伯特-黄变换方法并将此方法应用于滚动轴承故障诊断中。首先,利用最小二乘支持向量机和镜像延拓相结合的方法来抑制端点效应;其次,采用敏感固有模态函数选择算法选出反映故障特征的敏感固有模态函数;最后,利用敏感固有模态函数的包络谱进行故障诊断。通过仿真分析和应用实例可看出,该方法能够有效提取出滚动轴承故障信号的特征信息并准确诊断出引起滚动轴承的故障原因。     

感应电机轴承故障检测方法研究

分析了感应电机轴承发生故障时的振动信号的特性,利用带通滤波器和希尔伯特变换,对感应电机轴承振动信号进行处理,然后采用高分辨率谱估计算法--MUSIC（Multiple Signal Classification）算法对包络信号作谱分析,再从包络信号的MUSIC谱中提取故障特征频率分量.研究结果表明,该方法频率分辨率更高,故障检测更为准确.将该方法应用于电机轴承故障诊断,可准确提取轴承故障特征分量.     

CPS系统中刀具加工状态实时监测的新方法

机床是信息物理系统(CPS系统)中主要的执行单元和感知单元,对其加工状态的动态监测和实时感知可以提高产品质量。为了实现加工现场信号采集和刀具加工状态在线监测,设计了主轴功率信号采集系统,同时引入力信号作为对比分析,应用希尔伯特-黄变换和小波变换根据特征频率段的信号特征构造了刀具磨损系数,将刀具磨损状态和磨损系数对应起来,在加工现场实现了刀具状态的在线监测。通过和小波变换的对比,证明了希尔伯特-黄变换在处理功率信号方面可以有效抑制噪声信号,提高监测的准确性。     

疲劳裂纹萌生尺寸的定义及其确定方法

以缺口件为研究对象，根据疲劳非扩展裂纹的性质，给出裂纹萌生尺寸的定义，提出疲劳裂纹萌生尺寸的确定方法，从损伤角度解释其萌生尺寸的物理意义，最后用局部应力应变法估算形成寿命，验证其合理性。     

焊接箱形梁疲劳寿命分析与在线监测装置研究

通过对箱形梁疲劳实验的分析，以Miner疲劳损伤累积理论为基础，运用Paris—Erdogan方程建立数学模型，结合实验数据，得出疲劳寿命公式。据此，可以实现对箱形梁的疲劳寿命进行计算以及起重机箱形梁在线监测装置的开发研究。文中给出了在线监测装置的构成形式，编制了桥式铸造起重机寿命估算的软件，模拟实现在线监测装置的工作原理。     

全复合型裂纹疲劳扩展门槛限估算

提出了可供工程设计使用的全复合型疲劳门槛限估算方法。该方法基于最大应变能释放率准则，根据（Ⅰ＋Ⅱ）及（Ⅰ＋Ⅲ）复合型疲劳实验数据求得有关材料常数后，导出该材料的全复合型疲劳门槛限计算表达式。依此式可以估算各种复合比加载条件下的疲劳门槛限。估算值与实际值的相对误差小于１０％。     

温度对动车组车轮钢服役次生疲劳裂纹起裂扩展特性影响

高速动车组车轮材料在严酷服役温度条件下的抗疲劳裂纹起裂与扩展能力是制定车轮合理维修周期和进行服役寿命评估的基础。选用高速动车组用ER8C车轮钢作为研究对象，对其在-60~60 ℃服役温度范围内进行了应力疲劳试验及疲劳失效机制探讨。结果表明：随着测试温度的升高，轮辋、轮辐材料疲劳寿命均呈现出显著缩短趋势；在较高的服役温度条件下，试样出现了半椭圆形的次生疲劳裂纹起裂扩展形貌特征，且由于轮辋与轮辐不同位置材料强度韧性的差异，使得产生次生疲劳裂纹起裂扩展形貌特征所对应的温度条件不同，对于轮辋材料，当试验温度升高到50 ℃时，试样开始产生次生疲劳裂纹，而对于轮辐材料，当试验温度升高到30 ℃时，试样便开始产生次生疲劳裂纹；通过对主次生疲劳裂纹的扩展特性比较分析可知，随着应力强度因子幅值的增大，材料微观薄弱区域由珠光体片层层间转变为珠光体团晶粒边界。     

基于Lamb波的平尾大轴裂纹扩展监测

平尾大轴作为在役飞机的主承力构件,其轴内变厚度截面处存在应力集中现象,是疲劳断裂高发的关键部位。针对平尾大轴变截面处裂纹损伤,研究其基于主动Lamb波的裂纹深度在线监测方法。首先,通过线切割制造真实损伤,对压电传感器采集的监测信号进行Shannon连续复数小波变换,去噪提取Lamb波信号;其次,重点研究了不同模式Lamb波的4种损伤因子对大轴裂纹深度的表征能力,结果表明,基于A_0模式的互相关损伤因子对裂纹深度的表征效果最佳;最后,利用A_0模式的互相关损伤因子实现了平尾大轴裂纹萌生及裂纹尺寸的定量化监测,为平尾大轴的在线监测提供了方法基础。     

自增强疲劳寿命的理论分析

自增强处理是化工、石油行业提高高压设备承载能力和疲劳寿命的重要举措。文中利用断裂力学理论和疲劳损伤理论,探讨研究了自增强处理后残余应力对高压设备寿命的影响,得出引入残余压应力能提高高压设备寿命的结论,对今后在自增强处理方面的实验与理论研究具有指导意义。     

开孔试件的表面粗糙度对疲劳寿命影响的定量分析

对不同表面粗糙度的开孔铝板进行了疲劳试验。根据试验结果,利用回归分析方法建立了开孔试件的表面粗糙度对疲劳寿命影响的经验公式;通过扫描电镜进行了断口分析,揭示了表面粗糙度对裂纹形成方式的影响。最后,运用细节疲劳额定值法对开孔试件的疲劳寿命进行了可靠性分析。     

一种服役过的涡轮盘槽底裂纹损伤容限定寿研究

在对槽底裂纹研究的基础上，计算并分析了涡轮盘在热应力、离心应力和残余应力共同作用下Ｊ积分随裂纹长度和转速的变化规律。根据材料的高温断裂韧度和裂纹扩展速率数据，求得临界裂纹长度和疲劳裂纹扩展寿命。最后确定了检查周期一定条件下的允许工程裂纹长度。     

空压机叶轮破裂原因分析

针对某石化公司离心压缩机叶轮多次发生开裂、掉块等故障以及裂纹形成机理进行了分析。分析结果表明了叶轮开裂原因系疲劳开裂,叶轮焊接缺陷产生了焊接弧坑,造成表面应力集中,气流激振加速了裂纹扩展。     

孔径对铆接连接件疲劳寿命影响的试验

基于疲劳试验研究了孔径对铆接连接件疲劳寿命的影响。分析试验件破坏形式发现,疲劳破坏存在多个疲劳源,最先发生疲劳裂纹的铆钉位置可通过比较裂纹长度和宽度判定。比较该铆钉孔孔径对应的试验件的疲劳寿命试验结果表明:在较高应力水平作用下,不同孔径对应的疲劳寿命差异较小;在较低的应力水平作用下,对于凸头铆钉铆接件,孔径在4.07~4.08 mm范围内的试验件疲劳寿命较优;对于沉头铆钉铆接件,孔径在4.07~4.10 mm范围内的试验件疲劳寿命较优。为此,建议将5/32 in的铆钉对应的孔径控制在4.07~4.10 mm范围内,通过控制孔径的方法可以达到提高铆接连接件疲劳寿命的目的。