圆截面梁结构中裂纹局部柔度的测量

作为梁类结构动力学特性分析和损伤识别的重要参数之一,裂纹局部柔度可以有效地反映结构的损伤程度和特征。通过对梁结构进行动力学建模和振动测试,给出了一种基于固有频率的圆截面梁结构中裂纹局部柔度的测量方法。首先为了获得裂纹梁故障数据库,建立了圆形截面裂纹梁结构的有限元模型,进而绘制结构的前两阶固有频率影响曲面。然后对裂纹梁结构进行振动测试,采用测试所得的结构前两阶固有频率去截取结构的前两阶固有频率影响曲面,绘制出裂纹位置和裂纹局部柔度所对应的结构前两阶固有频率影响曲线,利用其交点测量出裂纹局部柔度。这种方法可以被用于圆截面梁中不同类型和形状裂纹的局部柔度测量。     

柔度法在材料低温断裂韧性试验中的应用研究

根据工程结构的实际情况,用非均质金属材料三点弯曲试件研究了低温断裂韧性的精密测量技术。测试结果表明,阻力曲线相关系数在０．９８９以上。     

基于双悬臂梁试样的柔度方法

NACE TM0177-96标准推荐的双悬臂梁DCB(double cantilever beam)试样主要用于测试硫化物腐蚀条件所产生的平衡载荷与裂纹扩展的相互关系,进而评估材料抗应力腐蚀开裂临界强度因子的优劣,但未提供确定裂纹长度的方法.文中通过有限元分析法提出计算V形裂纹长度的统一柔度公式,该公式在满足有效性条件下,与试样几何尺寸无关,可用于通过测试试样加载线和端面裂纹张开位移计算柔度,进而实现裂纹长度预测.文中采用30CrMo钢DCB试样和已有文献的试验数据对统一公式进行有限元模拟和试验结果对比.研究表明,所提出的柔度公式对不同V形裂纹DCB试样的裂纹长度预测结果与有限元分析结果之间的相对误差不超过2％,与试验结果之间的相对误差不大于5％.     

基于柔度矩阵和神经网络的结构损伤识别法

提出一种分步识别结构损伤的方法。首先利用测量模态参数建立结构柔度矩阵来确定结构损伤的大体位置，然后应用神经网络技术和结构的加速度响应对确定的损伤范围进行参数识别，根据识别的刚度值判别结构的损伤程度。通过一个8自由度结构的仿真计算表明，该方法稳定性好，计算精度高，对噪声具有很高的鲁棒性，在10％噪声情况下，应用神经网络技术能较精确地得到结构的损伤程度，显示了该方法对大型复杂结构进行损伤诊断的潜力。     

基于模态柔度曲率差的弯管结构损伤识别

为对弯管结构进行无损检测,结合有限元模拟和实验模态分析方法,对具有不同位置和程度的损伤弯管结构进行研究,计算和分析其模态柔度曲率差,探讨模态分析方法在弯管结构损伤检测中的适用性。研究结果表明：弯管结构的模态柔度具有方向性,弯管所在平面x,y方向柔度求解的模态柔度曲率差不能对弯管进行损伤识别;垂直弯管所在平面z方向柔度不仅可以对弯管进行单处、多处的损伤定位,而且可以对同一位置的损伤程度进行定量分析。     

基于灰并联模态柔度曲率差的梁结构损伤识别

运用提出的灰并联模态柔度曲率差方法对子结构进行了损伤识别。结果表明:该方法仅需低阶模态参数即可进行损伤识别,不论对单一位置损伤,还是多种损伤共存,均具有损伤定位的能力,并能定性反映损伤程度。与已有的柔度差、柔度差值曲率两种柔度指标的数值模拟进行比较,显示了该指标检测损伤的有效性和优越性。     

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.     

I-beam Crack Identification Based on Study of Local Flexibility due to Crack

Local flexibility of crack plays an important role in crack identification of structures.Analytical methods on local flexibility in a cracked beam with simple geometric crossing sections,such as rectangle,circle,have been made,but there are some difficulties in calculating local flexibility in a cracked beam with complex crossing section,such as pipe and I-beam.In this paper,an analytical method to calculate the local flexibility and rotational spring stiffness due to crack in I-beam is proposed.The local flexibility with respect to various crack depths can be calculated by dividing a cracked I-beam into a series of thin rectangles.The forward and inverse problems in crack detection of I-beam are studied.The forward problem comprises the construction of crack model exclusively for crack section and the construction of a numerically I-beam model to gain crack detection database.The inverse problem consists of the measurement of modal parameters and the detection of crack parameters.Two experiments including measurement of rotational spring stiffness and prediction of cracks in I-beam are conducted.Experimental results based on the current methods indicate that relative error of crack location is less than 3%,while the error of crack depth identification is less than 6%.Crack identification of I-beam is expected to contribute to the development of automated crack detection techniques for railway lines and building skeletons.     

齿轮裂纹故障的循环矩诊断

介绍了循环平稳信号的二阶循环矩分析和处理方法、循环矩分析的抑噪特性。在给定齿轮裂纹调频信号数学模型的基础上，证明了其二阶循环平稳性。利用二阶循环矩一滞后平面图，分析了裂纹故障信号特征的循环矩提取方法，进行了仿真实验。针对齿轮裂纹故障实例，说明其对故障信号解调的有效性。     

含横向裂纹管道固有频率的变化规律研究

基于应变能释放原理和线性断裂力学原理,推导了裂纹尖端方向与管道轴线方向成任意角度的横向裂纹的等效刚度的计算方程,得到了裂纹与管道固有频率的定量关系。进而研究了不同裂纹位置、深度和角度工况下结构的前3阶固有频率变化规律;通过对含裂纹管道进行实验,验证了含横向裂纹管道固有频率计算方法的有效性。     

离心式风机含裂纹叶片的试验模态分析

针对离心式风机含裂纹叶片振动特性,搭建了风机在自由悬挂状态下的试验模态分析平台,分别在无裂纹和不同裂纹深度等8种情况下对叶片固有频率及模态振型进行了试验研究。经试验研究与数据分析得:离心式风机叶轮结构固有频率随裂纹深度的增加而单调下降;裂纹越深,固有频率下降越快。该结论为风机叶片故障监测与诊断提供了基础。     

Second Generation Wavelet Finite Element and Rotor Cracks Quantitative Identification Method

The presence of cracks in the rotor is one of the most dangerous and critical defects for rotating machinery. Defect of fatigue cracks may lead to long out-of-service periods, heavy damages of machines and severe economic consequences. With the method of finite element, vibration behavior of cracked rotors and crack detection was received considerable attention in the academic and engineering field. Various researchers studied the response of a cracked rotor and most of them are focused on the crack detection based on vibration behavior of cracked rotors. But it is often difficult to identify the crack parameters quantitatively. Second generation wavelets (SGW) finite element has good ability in modal analysis for singularity problems like a cracked rotor. Based on the fact that the feature of SGW could be designed depending on applications, a multiresolution finite element method is presented. The new model of SGW beam element is constructed. The first three natural frequencies of the rotor with different crack location and size were solved with SGW beam elements, and the database for crack diagnosis is obtained. The first three metrical natural frequencies are employed as inputs of the database and the intersection of the three frequencies contour lines predicted the normalized crack location and size. With the Bently RK4 rotor test rig, rotors with different crack location and size are tested and diagnosed. The experimental results denote the cracks quantitative identification method has higher identification precision. With SGW finite element method, a novel method is presented that has higher precision and faster computing speed to identify the crack location and size.     

基于气动信号M带小波分析的叶片裂纹故障识别

叶片裂纹是风机中普遍存在的一种严重安全隐患,能够尽早地检测出裂纹现象的存在对于工矿安全生产具有重要意义。利用M带小波分析方法对采集的叶片无裂纹和具有初期裂纹时的气动信号分别进行3带3层小波分解,并对分解系数进行重构,获取各频带归一化能量作为特征向量进行故障诊断。结果证明:该方法能有效诊断出初期裂纹故障。     

大型透平压缩机组叶轮裂纹故障的监测分析与诊断

详细阐述了某石化公司芳烃异构化装置运行过程中循环氢压缩机异常振动情况,依据旋转机械故障机理和转子动力学原理,采用正向推理分析状态监测数据,逐项排查异常振动的诱导因素,最终确定压缩机异常振动是由叶轮轮毂开裂导致过盈转动失效,迫使叶轮在负荷变动时相对转轴发生周向运动。借助状态监测系统数据,精准分析故障原因,避免了一次盲目开车带来的严重安全事故。     

基于融合特征的双通道CNN滚动轴承故障识别

针对传统的滚动轴承故障识别方法效果较差,对专家经验依赖较高的问题,提出一种基于融合特征的双通道CNN滚动轴承故障识别方法.该方法首先将原始信号采用小波分解方法生成时频图,再将时频图和原始故障信号融合输入到Lenet-５网络中,进一步对故障特征进行准确提取,在输出层对数据进行融合,使用Softmax分类器对轴承故障进行分类.实验结果表明,该方法对不同种类的滚动轴承故障的识别均能做出准确的判断,识别准确率高.     

传动轴结构损伤识别的数值模拟试验

在带有裂纹的轴结构件中,当裂纹较小时,传动轴的裂纹参数与其固有频率的变化率相关联。通过对由固有频率的变化率确定轴结构件裂纹参数的理论分析和通过截取频率变化率趋势图的等高线并取其交点来反推出裂纹的位置和深度的方法,可识别其裂纹位置和深度。文中给出了有关计算公式,并进行了数值模拟。从模拟结果看,这种方法可以很好地识别传动轴的损伤程度,从而为轴结构件的改进设计及含裂纹的轴结构件剩余寿命的估算提供了理论依据。     

裂纹圆盘的动态分形特征及裂纹诊断识别

运用有限元方法对裂纹圆盘进行了动态分析，获得了其振型和位移响应；应用多重分形理论计算和分析了裂纹圆盘的振型、位移响应的广义维数和敏感维数，把广义分形维数、敏感维数作为裂纹圆盘故障的特征量，对裂纹圆盘的裂纹诊断与识别进行了定性及定量研究；针对裂纹圆盘的振型、位移响应的广义维数，提出在局部范围内，用局部线性法对圆盘裂纹长度进行定量识别，得到了定量识别裂纹长度的计算公式，通过实例计算考查了裂纹长度的计算精度。分析计算表明，用局部线性法对裂纹长度进行定量识别具有一定的实用性。