基于小波包近似熵和SVM的圆柱滚子轴承诊断

为了解决特种车辆变速箱圆柱滚子轴承由于振动信号的非线性、非平稳特征较为微弱,提取的特征量数值不明显且现实中难以获得大量含丰富特征的典型故障样本而难以对其进行准确诊断的问题,应用小波包近似熵和支持向量机对特种车辆变速箱圆柱滚子轴承进行诊断。首先,在自行搭建的模拟实验台上采集某型特种车辆变速箱圆柱滚子轴承正常、外圈磨损、滚动体故障、点蚀和压痕4种典型状态的振动信号;然后,分别提取4种典型状态振动信号的小波包近似熵值作为支持向量机的输入,根据支持向量机的输出结果来确定圆柱滚子轴承是否发生故障和故障类型。结果表明,该方法能有效对某型特种车辆变速箱圆柱滚子轴承的典型状态进行诊断,为其他相似变速箱圆柱滚子轴承的故障诊断提供一种参考途径,具有一定的工程实用价值。     

枪弹冲击下头-颈动力学响应及颈部被动肌影响

针对战场环境下弹体、破片的威胁,研究枪弹冲击下头-颈动力学响应及颈部被动肌影响。利用已建立并通过验证的头盔-头-颈有限元模型,开展9 mm手枪弹冲击数值模拟,获得有/无被动肌作用下人体头-颈动力学响应。研究结果表明：正面冲击时,首先头部额骨处产生应力集中,随后颈部后伸,颈部应力主要集中于下颈椎椎体,椎间盘前侧产生拉伸失效;在被动肌作用下,头部质心最大位移减少31.38%,颈椎椎骨与椎间盘连接处应力以及椎间盘最大应力均降低,椎间盘最大应力减少28.76%;颈部被动肌起到重要的保护作用,可缓解头-颈后伸,减轻颈椎的损伤,在颈部损伤评估中应考虑被动肌的影响。该研究结果可为颈部损伤评估和颈部防护装备的设计提供参考。     

基于自适应多尺度线性调频小波分解的水轮机非平稳振动信号分析

针对在连续参数空间内优化求解线性调频小波(Chirplet)时频参数存在计算量大的问题,构造了离散的多尺度Chirplet字典,以适应信号复杂多变的局部结构,降低计算量。针对自适应Chirplet谱图中的幅值畸变缺陷,应用归一化的最优Chirplet原子的Wigner-Ville分布识别了信号成分,将其作为时频窗口对信号的Wigner-Ville分布进行时频滤波处理,得到的改进的自适应Chirplet谱图不仅具有最佳的时频分辨率,不含交叉干扰项,而且能量分布的幅值变化平滑连续,不存在幅值畸变缺陷。根据时频分析结果,识别了机组起动过程中主轴摆度信号的频率成分及其幅值的时变情况,验证了自适应多尺度Gauss Chirplet分解以及改进的自适应Gauss Chirplet谱图在分析旋转机械转速变化过程中转子非平稳振动信号方面的有效性。     

K417G合金的环境致脆磨损机理

采用可控气氛磨损试验机测试含有Ni₃Al相的K417 G合金在不同相对湿度空气、真空、氧气、氮气、二氧化碳、氢气和氩气下的摩擦磨损性能,用SEM观察磨损表面形貌,基于线弹性力学计算表面裂纹应力强度因子K_I,依据能量学计算合金元素的环境敏感性,研究合金的环境致脆磨损机理。结果表明：磨损工况下,高相对湿度空气中的水蒸汽是导致K417G合金发生氢致脆性磨损的腐蚀介质,水蒸汽与合金中的γ′-Ni₃Al反应生成的原子态H导致环境脆性,环境脆性裂纹源在γ/γ′界面以及碳化物与合金基体界面形核,裂纹既沿着γ/γ′界面以及碳化物与合金基体界面扩展,又进入γ′晶粒;合金表面裂纹的应力强度因子K_I小于合金的断裂韧性K_IC,接触应力不导致磨损表面裂纹;能量学计算表明,空气下,磨损表面裂纹的产生与Al的含量有关,Al的临界含量为5.53%(原子分数)。     

凹槽结构对冲击射流流场和声场特性的影响研究EI北大核心CSCD

采用数值模拟和试验研究相结合的方法探究了开槽斜板对射流冲击噪声及壁面横向射流尾迹的影响,并分析了其降噪机理。试验方面,采用PIV技术和远场传声器弧阵列在半消声室内测量了冲击射流流场和声场特性,数值模拟则采用分离涡模拟方法(detached-eddy simulation,DES)和FW-H声学比拟法相结合的混合方法,数值结果与流场/声场试验测量结果吻合较好。研究发现:冲击斜板的存在增加了冲击射流流场上游方向的声辐射;所有压比下,斜板表面凹槽结构都能够明显抑制横向流动,但只在NPR>2.5时,开槽斜板才能较好的抑制冲击射流噪声;开槽斜板主要是降低2500 Hz附近的纯音幅值,对3500~4500 Hz内的多个纯音基本不产生影响,因为凹槽结构会耗散掉冲击射流滞止区内的旋涡对,但不会影响射流剪切层涡脱落频率(3750 Hz)及该频率附近的纯音;开槽斜板对横向流动的抑制效果高达46%,且不同槽宽、槽深的开槽斜板均能够有效控制冲击射流横向流动尾迹。     

含间隙平面连杆机构运动精度的稳健优化设计

考虑杆长制造误差和运动副间隙的影响,提出一种平面连杆机构的稳健设计方法。对运动副间隙引起的回转副偏心距及其对平面机构位姿的影响进行分析,用位置矢量方程描述考虑运动副间隙后平面机构的位姿。根据构件两端回转副要素的实际结构,把构件分成两孔型、孔销型、两销型三种类型。把回转副偏心距的大小及其方向视为两个随机变量,建立三种相应的有效杆长计算模型。采用复数矢量法,推导出三种有效杆长计算公式。对所建立的有效杆长计算模型的计算精度进行数值仿真,结果表明其计算精度可满足工程设计要求。基于所建立的有效杆长计算模型,给出再现函数的曲柄滑块机构的稳健优化设计实例,验证了文中方法的有效性和实用性。     

环境友好型全水压冲击凿岩机动力学 建模与数值仿真

介绍了以普通水作为传动、支撑推进、排屑和润滑介质的环境友好型全水压凿岩机;建立了以弹性杆、弹簧为基本单元的冲击凿岩机 波动力学模型;对YST–25全水压凿岩机进行了动态数值仿真与分析。研究结果表明：活塞最大压应力为102 MPa,最大拉应力为28 MPa,满足 了强度设计要求;钎杆中的应力比活塞的大;尽量减小活塞的截面积变化有利于延长活塞寿命;为了保证凿岩速度和能量传递效率,YST–25凿 岩机宜于在中硬到硬岩中钻进。这为环境友好型全水压冲击凿岩机的改进设计和效能评估提供了依据。     

基于量子粒子群优化的Volterra核辨识算法研究

将量子粒子群优化（QPSO）引入到非线性Volterra系统辨识中,提出了一种基于量子粒子群优化（QPSO）的Volterra级数辨识方法,利用QPSO算法估计出了非线性系统的Volterra核函数。提出的方法同时和传统的最小二乘法(LMS)辨识方法进行比较,仿真结果验表明,在无噪声干扰下,提出的方法与LMS方法都具有很好的辨识精度和收敛性。然而,在有噪声干扰下,无论在辨识精度、收敛性和抗干扰性方面,本文方法都优于传统的LMS方法,而且,随着噪声的增强,这种优势越明显。     

薄板装配工艺系统可靠性建模与分析

提出一种计入销/孔(槽)公差面向产品质量的薄板装配工艺系统可靠性建模方法。综合考虑定位销公差、零件孔(槽)公差和定位销磨损量,构建薄板装配偏差统计数字特征模型;分析推导定位销过程磨损模型,探讨装配质量与工艺系统可靠性之间的关系,综合考虑定位销故障率和过程磨损量对工艺系统可靠性的影响,建立工艺系统结构可靠性模型和面向装配质量的可靠性模型,继而形成薄板装配工艺系统可靠性建模方法;以车身侧板装配为例,应用提出的建模方法分析车身侧板装配工艺系统可靠性。结果表明：定位销磨损、夹具布局和销/孔(槽)公差是影响车身侧板装配工艺系统可靠性的重要因素。该方法为薄板装配工艺系统可靠性研究提供了一种新的思路。     

薄片零件尺寸机器视觉检测系统的研发

对薄片零件尺寸机器视觉检测系统的关键技术进行了研究,开发了一套完整的机器视觉检测系统;提出了基于CAD信息的线扫描步长自适应优化方法用于被检测零件的图像采集;提出了基于三次样条插值的矩形透镜法亚像素边缘检测方法用于边缘检测：提出了基于曲率与HOUGH变换的平面轮廓图元识别方法用于图像识别。检测系统的检测精度能达到1μm,检测时间能满足实时在线检测的要求,该检测系统是可行的。