一种基于数据间相关性的激光喷丸声学监测技术

激光喷丸作为一种新兴的金属材料表面强化技术,与普通喷丸相比,具有更显著的改性作用,使其在航空等领域有着重要的应用价值。随着该技术的工业化程度不断加深,需要加强对其工作状态的监测诊断,保证其良好的运行状况。由于声学信号不仅携带有丰富的工作特征信息,而且获取成本较低,并能够实现无损检测,所以将声学信号应用于激光喷丸的状态监测。通过分析由等离子体冲击波衰减所产生的声波信号,提取信号特征,进行过程监测。针对于冲击信号的非线性特征,从信号内相邻数据间相关性的角度,提出了一种新的冲击声信号特征挖掘方法。一方面对于模拟冲击信号进行了分析,另一方面,对于激光喷丸实际声信号进行了处理,表明该方法能够识别冲击信号的特征变化,可以用于监测激光喷丸的工作过程,操作简单且速度较快,具有较好的应用前景。     

不同冲击速度条件下矩形巷道围岩变形-开裂过程数值模拟

利用自主开发的拉格朗日元与变形体离散元耦合的连续-非连续方法,开展了不同冲击速度条件下矩形巷道围岩变形-开裂过程的数值模拟研究。当岩石单元的应力满足剪切开裂判据时,考虑了应力脆性跌落效应,在此过程中,围压保持不变。为了检验该方法的正确性,开展了单轴压缩条件下岩样变形-开裂过程的数值模拟研究。针对矩形巷道围岩的计算表明:①冲击速度低时载荷-位移曲线呈单峰特点;冲击速度高时载荷-位移曲线呈多峰特点;②冲击速度低时围岩的开裂呈渐进性特点;冲击速度高时围岩的开裂呈间歇性特点,这与在冲击过程中围岩中过去形成的一种较为稳定的结构(拱)被打破,并在其外围形成了新的稳定结构(拱)有关;③在模型相同垂直方向位移时,冲击速度低时围岩两帮的开裂深度较大,这说明冲击速度低时应力的传递较为均匀,冲击速度低时的结果(例如,V形坑内岩石碎块涌入巷道)与围岩的片帮类似;冲击速度高时的结果(例如,岩石碎块的弹射现象)与岩爆类似。     

自配流型液压冲击器建模与仿真

液压冲击器是工程施工中常用的液压设备。其工作过程中运动部件的高加速度及惯性工作油压的特性,使得其与常规液压设备工作状况有很大区别。在液压冲击器的研究过程有必要快速准确地建立计算仿真模型。在AMESIM系统中基于功率键合原理搭建的液压冲击器仿真系统,综合考虑了液压冲击器主要功能和特点,可快速实现对冲击器主要仿真参数的计算。利用现有的YYG250型液压凿岩机的冲击器设计参数进行仿真后,计算结果与实测工况参数之误差在5%之内,说明了仿真模型的正确性和可靠性。该模型对不同系列的冲击器的参数设计和冲击特性研究提供了良好的平台。     

线性摩擦焊接摩擦振动伺服系统稳定性分析

线性摩擦焊接技术凭借其高效、优质的特点近年来极为受重视.简要地介绍了线性摩擦焊的工作原理及其系统组成,针对焊机的实际使用要求设计了一套液压振动伺服系统.首先根据振动伺服系统的技术参数计算了所需的油源流量、最大加速度、速度等参数;根据计算结果对液压系统中关键动力元件以及振动伺服阀进行了设计和选型;并对摩擦振动系统进行数学...     

液压冲击器流场分析

通过流体力学的相关理论分析了压力反馈式液压冲击器的整体流场,建立了液压冲击器流场的基本方程;对冲击器的力学模型进行了简化,并求解了流场中的速度分布和流动损失情况。为了形象地得出冲击器流场的参数变化规律,文章利用Catia软件和Fluent的前处理器Gambit对冲击器的流场进行了建模,并利用Fluent软件对液压冲击器的瞬态流场进行了模拟求解。对比CFD模拟的结果和求解基本方程的结果,结果比较吻合。对瞬态流场的分析表明,在进油口截面突然变化的部位流速变化较大,远离这一区域后开始趋于平稳,而冲击过程中的中腔出油口存在速度较大的区域。另外,随着进油速度增大,流场的紊流情况加剧,流动的损失量呈抛物线增加。     

基于二维模型的火炮冲击运动计算

当前火炮后坐与复进冲击运动计算基于一维准定常理论,导致制退机液压阻力求解偏离实际较大,并且无法反映制退机内流场分布与流体流动特性。在实际结构下的制退机二维模型基础上,通过MATLAB与FLUENT协同仿真技术,实现了火炮后坐、复进冲击完整过程的数值模拟。将仿真结果与试验结果进行对比,验证了该方法的可行性和有效性,为改进火炮后坐与复进运动计算提供了一种新思路。     

基于声发射信号的滚动轴承外圈疲劳剥落故障双冲击特征提取

疲劳剥落是引起滚动轴承失效的主要原因。跟振动信号一样,当滚道出现疲劳剥落故障时滚动体在进入和退出剥落区时的声发射信号也存在对应的两类不同冲击特征,称为双冲击现象。对双冲击特征的提取可实现双冲击间隔的有效测量。声发射信号具有对早期故障敏感、不易受噪声干扰等优点。采用将两类特征分离处理的方法,将声发射信号中两类冲击特征分为两部分,通过AR模型和最小熵解卷积滤波增强故障特征信号,和基于复Morlet小波的谱峭度图算法提取优化解调频带对应的包络信号,对包络信号相加并进行双冲击间隔测量。实验研究表明,该方法能够有效地分离出滚动轴承外圈疲劳剥落故障声发射信号中的双冲击特征。     

基于滑动峰态算法的信号弱冲击特征提取及应用

机械故障振动信号中往往含有故障引起的弱冲击成分,冲击信号具有显著的非高斯特性,而零时滞四阶累积量即峰态能够描述信号偏离高斯分布的程度;基于峰态这一特性,本文提取一种基于滑动峰态算法的弱冲击特征提取方法,首先对原信号进行滑动峰态计算,获得一个新的峰态时间序列,然后对该峰态时间序列进行傅立叶变换,提取出信号中冲击成分的频率特征。通过强背景信号及噪声环境下弱冲击特征提取的仿真研究,证明了该方法具有很好的冲击特征提取能力。以实测齿轮断齿信号分析结果证明了该方法的有效性。     

基于峭度准则EEMD及改进形态滤波方法的轴承故障诊断

针对轴承故障成分常以周期性冲击成分出现在振动信号中,而冲击响应成分常被强大噪声淹没,造成轴承故障特征提取困难等问题,将集成经验模态分解(EEMD)与改进形态滤波方法相结合,在本征模态函数(IMF)及形态学结构元素(SE)选取时均以峭度准则为依据,对筛选出的IMF分量进行信号重构后,再进行基于峭度准则的改进形态滤波方法处理。结果表明,该方法可避免共振解调中中心频率及滤波频带选取,自适应性较好;通过对实际滚动轴承内外圈故障分析,该方法可清晰准确提取到故障特征信息,噪声抑制效果好,可用于轴承故障精确诊断。     

基于EEMD和改进的形态滤波方法的轴承故障诊断研究

轴承故障会导致振动信号中出现冲击响应成分,可通过对冲击响应成分的周期的检测与提取, 进行局部故障诊断。但在复杂工况下,故障脉冲易被周围噪声淹没,在分析EEMD和形态学滤波方法的基础上,将EEMD方法与形态学滤波方法相结合,提出结构元素(SE)选择方法,并用于本征模态信号中冲击响应特征的提取。通过将该方法用于轴承外圈、内圈局部故障状态下的特征的检测,结果表明该方法能有效提取周期性脉冲成分并抑制噪声。     

电液疲劳试验系统的变谐振控制技术研究

随着激振频率的增加,电液疲劳试验机激振输出幅值急剧衰减,激振频率和激振输出幅值两者之间存在相互矛盾的关系,因此提出了利用谐振能量来提高激振输出幅值的方案。该方案通过改变阀控单出杆液压缸无杆腔容积的方法来改变系统的谐振频率,使得谐振频率与激振频率重合,在谐振点进行激振。在对液压动力机构的运动过程进行分析的基础上,建立系统的数学模型,运用四阶龙格库塔的数值方法对其进行求解,并对仿真结果进行理论分析;理论分析表明可以通过改变无杆腔容积来改变系统的谐振频率,且在谐振点处的激振输出幅值有较大幅度的提升;从负载流量曲线上看,由于谐振能量的输出使得在谐振点处的负载流量急剧降低。最后建立实验系统对以上仿真结果进行实验验证。实验结果表明：在谐振点出的激振输出幅值为饱和输出幅值的25%左右,负载流量反而减小了90%左右;通过改变无杆腔的容积能有效改变谐振频率,拓宽电液疲劳试验机应用范围。     

基于格子-大涡理论的高频换向阀压力特性研究

为揭示高频换向阀的阀口压力特性,降低压力损失,采用格子Boltzmann方法,并结合大涡理论模拟高雷诺数下的阀口流体流动。建立基于格子-大涡理论的高频换向阀格子模型,模拟阀不同尺寸参数下的阀口特性,得出进油腔体积和最大过流面积均对阀口压力有较大的影响,且对于一定的最大过流面积,开口度对阀口压力影响最大。结果表明格子Boltzmann方法具有准确、计算效率高等优点,可以应用于液压激振系统的分析研究。     

高压液体流量标准装置研制

为解决民用飞机高压液压油流量计校准问题,研制了高压液压油流量标准装置,标准装置采用高压柱塞泵提供流量源,通过变频调速和比例控制阀配合调节的方法实现流量装置的流量和压力宽范围调节,标准装置以活塞式体积管作为主标准器,实现了高压条件下的流量计校准。利用该标准装置对圆柱齿轮流量计在变压工况下进行校准试验,高压工况下流量计仪表系数与常压工况相差超过5%,证明开展高压变压下流量计计量性能及修正方法研究的重要性,该标准装置的建成为高压下流量计校准及计量性能研究提供了有效的手段,具有很高的实用价值。     

工业喷嘴喷注噪声的抑制技术研究

对于喷注噪声的控制,有效的方法是从声源上来降低或控制.根据喷注噪声产生原理,理论分析了适当改变喷口形状,使沿喷注轴向流速在垂直方向的梯度减小,可使湍流发声的声源强度减弱,从而使喷注噪声降低.数值计算结果表明改进后的喷口可降低喷注流速.实验证实改变喷注的流场可以有效的控制喷气噪声,可使噪声A声级降低3～4个分贝,且喷射压力没有显著降低.     

基于模型比较的液压伺服作动器故障监控仿真研究

针对某型液压伺服作动器,提出一种基于模型比较的方法实现故障监控。阐述了该型作动器的组成及工作原理,之后对其故障模式进行分析,采用基于模型比较的监控方法建立液压伺服作动器的数学模型和仿真模型,运用Matlab软件进行仿真验证,证明本文建立的仿真模型可靠,与实际状态接近程度高,为液压伺服作动器的故障监控提供了可靠依据。     

基于双模齿轮的大排量齿轮泵的流场可视化仿真研究

 研究双模组合齿形齿轮泵的流量、压力特性.通过将不同模数的齿轮叠加组合,设计双模数齿形的主、从动齿轮,以增加齿轮啮合过程中的容积变化量,提高齿轮泵的排量,利用Fluent 对齿轮泵内液压流场进行了仿真,得出齿轮泵在启动和稳定工作状态下流场压力分布云图、速度分布云图和速度矢量图,并据此分析了齿轮泵流场的流态.结果表明:同体积下双模齿轮泵的输出流量是普通齿轮泵的16～33倍,该齿轮泵中大齿将流场分成不同压力区,且大齿两侧流体压力差较大,齿顶间隙处液体流动速度较大,说明齿轮泵径向泄漏较为严重,在泵的入口处存在涡流现象,会产生压力冲击,影响齿面的使用寿命．     

重型液压凿岩机双缓冲系统特性分析与实验

针对当前双缓冲系统特性研究不足,严重制约凿岩机冲击功率提高的现状,考虑岩石动力学特性和应力波的透射与反射,建立以冲击为输入的应力波传递模型,获取了钎头凿入位移和缓冲活塞回弹速度。考虑油液压缩、油液泄漏、阀口压降等因素,建立了包含缓冲活塞、缓冲阀、缓冲蓄能器以及连接管路的双缓冲系统耦合模型。设计现场凿岩实验,同步测试了冲击系统和双缓冲系统腔内压力,验证了数值仿真模型的正确性。在此基础上,分析了双缓冲间隙对缓冲活塞运动规律和一、二级缓冲腔压力变化规律的影响。仿真结果表明,双缓冲间隙存在最优范围,如若设计不当,会影响系统的响应速度,引起极高的压力峰值,甚至造成系统空蚀的发生。     

隧道钻爆法水封装药结构爆破引起振动计算分析

装药结构是影响爆破振动效应的一个主要因素,针对隧道钻爆法施工中常见的水封爆破装药结构以Heelan短柱状药包激发引起远场质点运动理论解为基础,将该种装药结构分为炸药段和水介质段,并假定爆源远场质点最大振速主要由两段孔壁压力叠加作用引起,求得远场位置处振动速度解析解,并通过现场实测数据进行了验证,同时针对爆破振动影响因素进行了分析。研究结果表明:理论计算值与实测数据存在一定误差,但能满足工程要求,可用于指导施工;水介质段对围岩的作用主要由水介质段的长度和对孔壁的径向压力决定,水介质段长度与炸药段长度的比例直接影响水介质段作用产生的爆破振动数值及在爆破振动总效应中的比例;由于水介质段本身作用强度较小,在远场作用不明显,适于预测和评价爆破近场爆破振动速度。     

Analysis on the Pressure Fluctuation Law of a Hydraulic Exciting System with a Wave-exciter

A hydraulic exciting system with a wave exciter has been constructed in order to study the hydraulic vibration law.The system consists of an oil source,wave-exciter and oil cylinder,and is controlled by a wave-exciter.The working principle of the hydraulic exciting system and wave exciter has been analyzed,and its excitation process has been illustrated.The law of every pipe’s pressure fluctuation of the system is obtained by experiment.The theoretical analysis and experimental data prove that the pipeline pressure periodically changes and the pipeline pressure fluctuation frequency is independently controlled by the excitation frequency of the wave-exciter.Every pipeline’s pressure wave is produced by system flow fluctuation and water hammer coupling.The pressure fluctuation rules of the system provide a theoretical basis for the study of the associated liberation system.     

基于多级径向节流与柱状波纹压溃的碰撞盒研究

针对汽车碰撞盒容易出现欧拉失稳导致吸能特性劣化问题,研究了一种柱状波纹压溃与胶泥流动产生压差缓冲的碰撞盒。通过实验研究了所用胶泥材料的Oswald-de Waele冥律流体本构模型,得出了胶泥的模型参数;采用落锤冲击实验方法研究了柱状波纹压溃件的冲击力传递特性;建立了胶泥在多级径向通道中流动的连续性方程和控制微分方程,推导了不同径向位置的径向速度分布表达式和压力梯度;采用平均惯性法分析了惯性效应对于压力梯度的影响,得到了胶泥在碰撞盒中非稳态流动缓冲力计算方法。为验证理论计算的合理性,设计制作了胶泥多级径向流动节流与柱状波纹压溃共同作用的碰撞盒样机,利用落锤冲击试验机和力传感器构建了冲击测试平台,并对缓冲装置进行了两种不同高度的冲击实验,比较了不同冲击能量下的胶泥缓冲器传递冲击力的测试值与理论值,分析了产生误差的原因。