基于区间B样条小波有限元的转子裂纹定量识别

研究一种基于区间B样条小波有限元的转子横向裂纹定量识别方法.构造包含转动惯量影响的区间B样条小波Rayleigh梁单元,高精度求解裂纹转子前三阶固有频率,获得裂纹相对位置和相对深度作为变量的固有频率解曲面.然后将实测的裂纹转子前三阶固有频率作为裂纹识别问题的输入,利用三条等高线的交点定量识别出裂纹存在的相对位置和相对深度.数值仿真和试验研究结果表明,该方法鲁棒性强,单元数量少,辨识精度和效率高,为转子系统裂纹定量识别提供了新方法.     

基于遗传算法的平板裂纹识别

裂纹的识别是故障诊断领域研究的一个热点问题.基于构件的固有频率变化,从反问题的角度出发,把裂纹的识别问题转化为一个优化问题,将裂纹的相对位置及深度参数转化为二进制编码,提出基于遗传算法的平板构件裂纹的识别方法.为了减少遗传算法的计算量,对遗传算法作了一定的改进.计算结果表明算法计算精度高,计算量小,可广泛的应用于拉深件裂纹识别及结构损伤检测等场合.     

基于小波分析的悬臂梁裂纹参数识别方法研究

通过对含裂纹悬臂梁的应变能信号进行小波分析,悬臂梁的裂纹位置可由小波系数的局部极大值给出,并通过小波系数局部极大值定义集中因子和裂纹深度之间的关系,以此估计裂纹深度.数值算例表明, 利用sym4小波对含裂纹梁的应变能信号进行小波分析,可以准确识别出裂纹的位置和深度,这一方法很容易推广应用到结构的在线监测中.     

利用小波变换的双裂纹悬臂梁参数识别实验研究

将小波变换直接用于含裂纹悬臂梁的不同模态,利用小波系数在空间域上的突变指示裂纹位置,通过定义集中因子标定裂纹深度。并分析和讨论了悬臂梁前四阶模态对损伤的敏感性。通过本文的实验研究,检验了sym4小波在工程应用中的适用性,并指出二阶模态是较为敏感的损伤信息,有助于提高缺陷识别的精度和可靠性。     

自适应小波应用于回转类零部件的初期裂纹识别

介绍了基于kurtosis最大化准则的自适应Morlet小波分析方法，它能够根据kurtosis值自动调节小波函数参数以获得最佳滤波子小波，将其应用于处理染噪的周期性脉冲信号，以识别裂纹故障发展的初期征兆。与其它分析方法如离散小波变换和小波降噪进行了比较，结果表明自适应Morlet小波分析方法对于提取噪声中的周期性脉冲是非常有效的。     

轴结构件的裂纹参数识别

在带有裂纹的轴结构件中 ,当裂纹较小时轴的裂纹参数与其固有频率的变化率相关联。为此计算轴结构件固有频率的变化率去识别裂纹位置和深度 ,从而为轴结构件的改进设计及带裂纹的轴结构件剩余寿命的估算提供理论依据     

基于小波变换的轴力杆裂纹识别

基于裂纹识别中的正反问题,以裂纹轴力杆为例,将有限元与断裂力学相结合,建立了裂纹轴力杆动力学模型,推导了裂纹轴力杆单元等效刚度矩阵,求解出不同裂纹位置和尺寸下系统固有频率;利用小波变换对采集的故障信号进行小波分解和谱分析,使得故障信号的频率在小波分析的细节信号中得到放大,对比该频率和各种故障下计算的故障频率理论值确定裂纹相对位置和尺寸。算例证实了该算法的有效性,为工程结构轴力杆裂纹故障诊断提供了新方法。     

基于平稳小波变换的悬臂梁微小缺陷检测方法研究

针对悬臂梁微小缺陷难以直接从模态振型进行有效识别的问题,提出了基于平稳小波变换的悬臂梁微小缺陷检测方法。通过利用有限元方法对悬臂梁进行建模和模态分析,得到了悬臂梁的模态参数。在此基础上,通过利用平稳小波变换对悬臂梁模态振型进行正交分解以得到平稳小波变换的近似系数(含模态振型的低频信号成份)和细节系数(含模态振型的高频信号成份)。最后,从平稳小波变换细节系数中提取了悬臂梁的微弱缺陷信息,实现了悬臂梁微小缺陷的有效定位和检测。从有限元模拟和平稳小波变换的结果可知,悬臂梁不同位置缺陷的前四阶细节系数都可以有效用于微小缺陷的定位。该方法具有较好的检测精度和可靠性,在结构缺陷萌生之初就可以有效识别缺陷的存在,避免结构灾难事故的发生,可推荐用于实际工程结构的检测。     

基于小波分析的裂纹梁的损伤识别

阐述了一种基于小波变换的含裂纹梁的损伤识别方法,利用含裂纹梁的一阶模态阵型作为小波分析的力学特征信号,识别损伤的位置和大小.利用小波分析系数的模极大值随分析尺度的传播定位损伤的位置,计算针对于损伤频率信号的能量判断损伤的大小.与以前的小波分析方法相比,此方法确定损伤位置的可靠性高,能识别微小的损伤.利用能量守恒定理和小波分析频段细化的能力,裂纹的定量分辨率高.     

阶梯悬臂梁的双裂纹参数两步识别法

以等效弹簧模拟裂纹引起的局部软化效应,应用Bernoulli-Euler梁理论建立双裂纹阶梯悬臂梁的振动特征方程.鉴于方程含有较多的未知量,提出联合小波变换和结构测量频率的裂纹参数识别两步法.首先,含裂纹悬臂梁的一阶模态作为信号用于连续小波变换,通过小波系数的局部极值可以清楚地确定结构的裂纹位置.其次,将识别得到的裂纹位置代入双裂纹阶梯悬臂梁的特征方程,最后通过绘制两个裂纹的等效柔度的等值线图,通过交点确定满足特征方程的两个裂纹的等效柔度,并进一步确定裂纹深度.最后利用数值算例验证该方法的有效性.     

基于区间B样条小波有限元的裂纹故障定量诊断

研究基于模型的结构裂纹故障诊断中的正反问题,即求解含裂纹参数结构的固有频率以及利用实测固有频率,定量识别裂纹参数。构造用于求解正问题的一维区间B样条小波裂纹单元,通过求解裂纹结构有限元模型,绘制以裂纹等效刚度与裂纹位置为变量的三阶频响函数解曲线,将实际测出的系统前三阶固有频率作为输入,根据曲线的交点定量预示出裂纹的位置和深度。实验研究表明,文中构造的区间B样条小波裂纹单元有效克服了传统有限元分析在求解裂纹奇异性问题时存在的效率低、精度差甚至难以收敛到正确解的缺陷,同时具有足够的辨识精度,为早期裂纹故障定量诊断提供新方法。     

悬臂梁裂纹参数的识别方法

以梁振动理论作为基础 ,将含裂纹梁的振动问题转化为由弹性铰联接两个弹性梁系统的振动问题 ,得到理论计算含裂纹梁振动频率的特征方程。由此特征方程计算得到裂纹深度参数和位置参数变化时悬臂梁振动固有频率的变化规律。利用计算裂纹悬臂梁振动固有频率的特征方程 ,提出一种辩识裂纹深度和位置参数的数值计算方法。并通过对模拟悬臂梁裂纹的分析说明文中方法的有效性。     

小波分析识别裂纹参数中的噪声影响

鉴于信号和噪声进行多尺度小波变换时,其小波系数模极大值在多尺度上表现出截然不同的性质,直接将悬臂梁含噪声的前四阶模态进行小波分析,从小波系数模极大值在多尺度上的特性可以定位损伤,讨论高阶模态在损伤识别中的优缺点.定义一个和小波系数直接相关的集中因子,建立其与裂纹深度之间的关系,并分析模态中的噪声对裂纹深度识别的影响规律.研究可对实测环境中小波分析识别损伤提供一定的参考.     

基于有限元方法的裂纹扩展寿命预测

采用有限元方法确定结构的断裂力学参量,并与标准紧凑拉伸试样(compact tension,CT)的理论值相比较,结果表明有限元方法确定结构的断裂力学参量是可行的.以真实构件发动机涡轮盘为例,首先进行该结构的断裂力学分析;然后进行二次开发模拟构件的裂纹扩展,计算断裂力学参量,拟合出其与裂纹长度的函数关系,确定涡轮盘的临界裂纹长度;最后,选取试验确定的疲劳裂纹扩展率模型,完成构件的裂纹扩展寿命预测,通过与试验检测的结果相对比,证明基于有限元方法的裂纹扩展寿命预测是合理有效的.     

基于小波有限元和遗传优化算法的转轴裂纹诊断

构造Rayleigh-Euler和Rayleigh-Timoshenko区间B样条小波梁单元,分别离散柔性转轴和刚性转盘,建立转子系统有限元模型.求解裂纹转子前三阶固有频率,并将其拟合成裂纹相对位置和相对深度的函数.将裂纹识别中的匹配追踪问题转化为多维优化问题,以实测固有频率作为输入,利用遗传算法寻优求解出与输入值相差最小的样本点,进而测出裂纹的相对位置和深度.试验研究表明,所提出的裂纹诊断方法具有较好的精度和鲁俸性,且易于在工程实践中进行裂纹转子定量诊断.     

梁类结构多裂纹微弱损伤的小波有限元定量检测方法

提出了一种定量检测梁类结构多裂纹参数的方法。利用适宜求解奇异性问题的小波有限元法,从动力学正问题入手,对裂纹梁进行有限元建模,获得裂纹故障在结构固有频率上反映的本质征兆,并利用曲面拟合技术绘制出以裂纹位置和深度作为变量的固有频率变化率曲面,然后对整个裂纹梁进行剖分,迭代求解出每个剖分单元上的结构损伤系数。损伤系数为正的单元诊断为裂纹单元,在每个裂纹单元上求出裂纹对应的前三阶固有频率变化率,并分别将其作为输入参数代入固有频率变化率曲面,做出前三阶模态的频率变化率等高线,最后通过三条等高线的交点预测出裂纹存在的位置和深度,算例分析验证了该算法的有效性。     

用弹塑性有限元法对焊接接头裂尖场J积分的研究

采用平面应力弹塑性有限元法研究了中心裂纹板焊接接头裂尖场J积分参量及其应用的可行性，数值分析采用MARC软件的二维弹塑性分析模型，探讨了不同强度匹配（高，等，低匹配）的焊接接头试样在加载过程中裂尖场J积分的变化情况，计算结果表明，靠近焊接接头裂纹尖端的J积分回路明显的路径相关性，而远离裂尖的J积分回路表现出路径无关性，焊接接头强度匹配因子M对裂纹尖端的J积分值有很大的影响，对应于每一个载荷P／P0，J积分的值随M的增大而减小，特别是当P／P0＞1．0时这种情况更明显。     

小波有限元理论研究与工程应用的进展

小波有限元是一类新的有限元逼近方法,将信号处理领域中小波函数的多分辨思想引入有限元法中,以小波函数作为插值函数,构造出嵌套递进的多尺度广义有限元逼近空间,使得求解问题可以先用较粗的网格分析,特定奇异区域通过自适应多分辨剖分获得更好的逼近,该算法数值稳定性好、适宜求解奇异性问题。从小波加权残值法、小波有限元理论以及自适应小波有限元三个方面,综述了小波有限元国内外研究现状,并介绍了小波有限元在大梯度非线性、裂纹定量预示等方面的工程应用进展,指出了其关键技术、存在问题以及工程实用前景。