广义分形维数在旋转机械故障诊断中的应用研究

运用分形理论，提出广义维数最小二乘法的计算公式，对实测的时域信号进行了广义维数计算，从广义维数中获取盒维数、信息维数、关联维数以及敏感维数。对故障样本进行功率谱分析、广义维数计算分析，提出谱能量与分形维数的关系，为用分形维数来分析故障的强度提供了依据。运用广义维数序列和数学方法相结合提出分形诊断分类方法，并通过实例诊断、识别故障及其故障程度，说明该方法具有较好的实效性。     

分形维数在内燃机振动诊断中的应用

将分形理论引入内燃机的振动诊断中,根据内燃机的配气定时,着重研究了缸盖振动信号中对应燃烧段的数据,计算其关联维数,将关联维数用于刻划内燃机缸盖在气门不同状态时表现的非线性行为,从而进行故障诊断与分类。结果表明,当气门在不同状态时,缺盖振动信号中对应燃烧段数据的关联维数是不同的,可以将其作为判断气门漏气的一个诊断特征量。     

齿轮故障信号多重分形维数的形态学计算方法

针对传统的多重分形维数计算方法的缺陷,提出基于数学形态学操作的多重分形维数计算方法,并证明了与盒计数法计算多重分形维数的一致性.对实际的齿轮正常、齿面磨损故障和断齿故障信号进行了分析,结果表明,与盒计数法相比,基于数学形态学计算的多重分形维数能够准确区分齿轮的工作状态,并且数学形态学只涉及简单的加减和取大、取小运算,计算更加简单、快速.     

基于形态分形维数与改进ELM的轴承故障预测

将形态分形维数作为轴承故障预测特征量,形成轴承故障预测特征量序列。同时,为优化极限学习机(ELM)预测模型,综合考虑模型的精度、预测趋势及稳定性,提出一种序列关联度系数及其计算方法,对ELM预测模型进行优化,并利用提取的故障预测特征量序列对模型进行训练。用轴承全寿命数据进行验证,结果表明,形态分形维数的变化情况较好反映了轴承性能退化的过程,改进的ELM预测模型实现了对轴承故障的有效预测,且其精度及稳定性较原始ELM预测模型有一定提高。     

基于广义维数的故障特征提取及诊断研究

从分形原理出发,以广义维数理论为基础,建立以振动信号的广义维数、广义维数谱图、敏感维数为特征组的模式空间样本库。一方面,通过计算实测信号的广义维数,提取其敏感维数,进而对实测信号的裂纹故障进行诊断识别。另一方面,通过对待检信号与不同裂纹深度信号的广义维数相关系数计算、分析、比较,可估计出待检信号的裂纹深度,说明广义维数相关系数分析方法,能对圆盘的裂纹故障进行较好地定量分析和识别。     

汽车传动轴振动信号分形维数计算

讨论了确定混沌时间序列嵌入维数的平均最近邻域发散度方法，并根据从时间序列中计算分形维数的方法，计算了一组不同平衡度汽车传动轴振动信号分形维数。计算表明，汽车传动轴振动信号具有分形特征；在时间序列具有较大噪声时，平均最近邻域发散度法能很好地确定其嵌入维数，具有良好的收敛性；在其他条件不变时，传动轴的不平衡度与其振动信号的分形维数值呈线性关系，当时间序列样本点达到一定数目时，计算结果稳定性好。     

粗糙表面轮廓分形维数的计算方法

通过对表面轮廓分形和分形曲线的基本概念阐述,针对目前常用于表面轮廓分形维数的五种计算方法进行比较、分析和评价,认为结构函数法计算的分形维数偏差较小,是目前进行表面轮廓分形维数计算的一种可行方法,并为粗糙表面分形维数计算提供了方法和思路。     

机械表面的分形及维数计算

1前言迄今为止,工程技术中的几何形状和分析,都是以几何维数为整数的经典的欧氏几何为基础的。它假定,当测量尺度观察区间逐渐减小时,所有的局部轮廓曲线都展开趋近于短直线;所有的局部曲面表面,都趋近于小平面,即一切形状都可简化抽象归结为由直线复合组成,其典型的数学工具是解析几何和微分几何。这种简化抽象有其合理性,但也存在局限性。现实世界中真实物体形状与上述简化抽象的‘规则’曲线、‘规则’曲面之间的差异,人们往往总认为是由于各种误差引起了对规则形状的偏离,因此总是用在‘规则’曲线、曲面之上迭加偏差     

基于人工神经网络的磨合磨损最佳分形维数预测

基于BP人工神经网络的L-M算法，建立了磨合磨损的分形参数预测模型。将该模型用于销-盘磨合磨损试验，对最佳分形维数进行了准确预测。该模型收敛速度快，误差小，输出结果与实验结果有极好的吻合性。     

分形维数在高速钢和硬质合金刀具磨损中的应用

为了更好地研究现代刀具,将分形理论引入刀具磨损研究。从理论、实践上验证了高速钢刀具和硬质合金刀具后刀面磨损存在着分形结构,并通过实验计算出了刀具磨损的分形维数。     

基于振动模态试验的管道损伤识别方法

管道状态监测与损伤识别是目前相关领域具备挑战性的研究热点.文中给出了一种基于振动模态试验的管道泄漏定位方法.首先基于振动模态分析方法对无损管道和泄漏管道进行数值模拟分析;然后对两种管道进行试验模态分析,提取管道的时域信号,并对时域信号进行FFT处理获得频域信号,求出管道各阶固有频率的平方差并将其与第一阶管道固有频率的平...     

基于强迫振动响应的结构损伤识别

为了识别结构的损伤位置和损伤程度,利用结构在多个脉冲激励下的强迫振动响应数据,把结构在损伤前后的响应数据相减,并对它们的差值求曲率,最后通过ANSYS有限元软件对具有不同损伤程度的固支梁进行仿真,并对其强迫响应数据按上面方法处理后,所得结果能判断出梁损伤的位置和损伤程度的大小,说明此方法是有效的。     

基于瑞利法的内燃机曲轴纵向振动研究

采用瑞利法对高速内燃机曲轴纵向振动进行研究。将内燃机曲轴等效为连续分布阶梯轴模型,根据当量轴段以及集中质量的动能和势能关系,通过拉格朗日方程建立了轴系纵振模型;根据刚度耦合原理,并考虑轴系扭转激励和弯曲强迫激励,建立了纵振强迫振动模型。采用谐次分析法对模型求解,将结果与采用三维振动测量装置实际测得的某直列四缸柴油机曲轴自由端的振动信号结果进行比较发现,计算结果与实测结果在各主要谐次都保持相当的一致。     

基于振型差小波变换的结构损伤检测方法

小波变换具有在时域和频域内表征信号局部特性的能力,能够在不同尺度下对结构响应中的突变信号进行放大和识别。在位移模态振型的基础上,提出了一种基于小波变换的结构损伤检测方法。将损伤前后结构的位移模态振型差作为原始信号进行小尺度小波变换,通过损伤前后位移模态振型差小波变换系数的变化,可判定损伤存在,确定损伤位置。并通过悬臂梁和海洋平台的数值模拟对该方法进行了验证。     

基于声音信号的结构损伤识别方法

随着对设备可靠性要求的提高,在生产过程中需要对关键设备的重要零部件在主要工序之后全部进行结构损伤检测,在服役过程中需要对关键设备重要零部件定期在线进行无损检测。为了克服现有的结构损伤检测方法的不足,满足工程实际的迫切需要,利用基于声音信号的结构损伤检测具有非接触测量、高效、可在线检测等优点,构建了一种基于声音信号的结构损伤识别模型。该模型的核心包括信号降噪、特征提取、基于距离评估的损伤敏感特征选择以及基于支持向量机的状态识别。将该模型应用于实验悬臂梁和铁路转辙机动作杆的裂纹损伤识别,结果表明,识别准确率均为100%,且识别过程仅需几秒,验证了该模型的有效性和可行性     

基于自适应粒子滤波的结构损伤识别

为了解决传统粒子滤波方法粒子数量的选取较难确定的问题,提出一种非平稳动力系统突变参数识别的自适应粒子滤波方法(简称APF方法).该方法利用系统后验概率密度与当前粒子集概率密度的K-L距离,自适应地更新采样粒子数量,在大幅降低识别过程中计算量的同时,不影响识别精度,使之更适合进行在线的结构系统参数识别.数值仿真结果发现,该方法的系统识别时间仅为传统粒子滤波方法的1/4,这证明了该方法在结构损伤在线识别中的有效性.     

基于ASNLSE方法的橡胶隔震结构损伤识别

对橡胶隔震结构的在线损伤识别进行了实验研究。建立橡胶隔震结构实验模型,对其进行振动台实验。采用一套刚度元件装置(SED)在线实现结构的层间刚度突变,模拟结构损伤。对结构施加不同地震波基础激励,测量结构各层的加速度响应和基础加速度信号,提出自适应序贯非线性最小二乘(adaptive sequential nonlinear least square estimation,简称ASNLSE)方法,基于测得的加速度信号对橡胶隔震结构的参数及其变化和隔震结构各层位移进行在线识别,判断结构损伤的位置和程度。实验结果表明,ASNLSE方法能够准确识别橡胶隔震结构的参数,并追踪结构参数的变化,且识别的位移与实测位移曲线吻合良好,验证了该方法在基础隔震结构损伤识别中的有效性和准确性,具有实际应用价值。     

基于轴向位置的振动钻削参数计算

从切削刃上任一点的当前轴向位置出发,比较在此圆周位置上,以前若干转每转同一切削点的轴向位置,判断刀具是否处于切削状态,通过逐个位置计算,从而可以方便地找到切入切出点;再根据切削时该位置本次切削点与以前同位置刀刃可能轨迹间的最小值,即本次切削的轴向尺寸,进而可求出切削面积及切削力,为进一步的振动钻削参数计算及仿真提供条件。     

基于灵敏度分析的机械系统损伤识别方法

提出了一种基于振动灵敏度分析的机械系统损伤识别方法。该方法同时考虑了固有频率灵敏度和固有模态灵敏度 ,既可用于损伤定位 ,也能用于确定损伤大小 ,且对单个损伤和多个损伤情况都适用。为了提高识别的精度 ,考虑了二阶灵敏度。针对工程实际的需要 ,分析了不完备模态和模态测量误差对该方法识别精度的影响。算例表明 :本方法合理可靠 ,具有足够的精度。     

基于轴向位置的振动钻削切削力计算

轴向振动钻削提高了难加工材料的加工性能,但是至今还没有一套成熟的理论体系,能系统说明振动过程机理,对切削力的公式也没有形成一致的观点和方法。本文通过对轴向振动钻削工艺参数分析的基础上,对实际钻削加工区段分两部分进行计算,并利用轴向位置方法,建立了一套可以针对不同材料加工要求的瞬时切削力与各参数的关系模型。