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。     

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。     

旋转机械动态特性的分形特征及故障诊断

运用多重分形理论,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,得到广义维数序列值,并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,对故障样本进行广义维数计算分析,找出用分形维数分析识别故障的依据。此外,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,用广义维数最大相关系数和广义维数序列单值优化逼近原理方法,对待检信号的耦合故障分别进行了试验数据与动态振型数据的诊断、识别分类,收到了良好的一致效果。通过对转子系统故障诊断的实例说明从广义维数中提取的各分形维数都能较好地对故障状态进行诊断、识别,且耦合故障的分形诊断分类方法具有较好的实效性。     

多重分形在旋转机械故障诊断中的应用

针对旋转机械故障特点 ,提出利用多重分形广义维数来描述信号特征 ;以振动信号模式空间样本库为基础 ,给出利用维数相关系数进行故障识别的旋转机械故障诊断方法。应用于圆盘故障诊断 ,效果令人满意     

基于分形理论的复杂应力状态下高温低周疲劳表面短裂纹行为研究

含有裂纹的固体从物理角度看实际上是一个非线性耗散系统,可以用分形理论加以描述.疲劳短裂纹的扩展路径可视为分形曲线,裂纹扩展路径的不规则性可用分形维数加以描述.裂纹扩展的分形维数中隐含着诸多的物理因素,如材料微观组织结构、加载条件等.以复杂应力状态下高温低周疲劳表面短裂纹为研究对象,对20钢进行高温低周疲劳试验,观测试样表面疲劳短裂纹的萌生扩展及合体的演化过程,对试验结果进行分形分析,得到裂纹分形维数随循环过程的演化特征:疲劳短裂纹的萌生扩展行为具有分形特征,分形维数随着疲劳进程的发展而稳定地成比例增加;分形维数不产生缺口依存性,可适用于各种不同应力比的复杂应力状态短裂纹的表征;分形维数可作为把握材料总体损伤状态的参数,为材料短裂纹阶段的寿命预测提供依据.     

灰铸铁热冲击试验微裂纹的分形研究

利用高频感应加热设备将灰铸铁试件加热至一定温度,然后对试件表面喷水冷却进行热冲击试验;每隔一定循环对试件表面进行显微拍照,得到表面微裂纹随循环数的变化过程;对裂纹照片进行处理,采用盒维数法对试件的微裂纹照片进行分析,计算表面裂纹的分形维数,得到不同最高温度下热冲击表面微裂纹的分形维数随循环数的变化关系,并确定分形维数与循环数及温度载荷间的关系式,分形维数随循环次数的增加先迅速增大,然后逐渐变缓,最终趋近于一定值。     

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。     

基于多重分形与SVM的齿轮箱故障诊断研究

针对齿轮箱振动信号的非平稳性和非线性,提出一种多重分形和支持向量机相结合的故障诊断方法。运用多重分形理论方法对齿轮振动信号进行分析,通过分析发现多重分形谱和广义维数作为故障特征能够很好地反映齿轮箱的工作状态;对支持向量机的参数利用粒子群优化算法进行优化,并将齿轮箱振动信号的多重分形特征量作为支持向量机的输入参数以识别齿轮的故障类型。实验结果表明,该方法在样本较小的情况下能够准确对齿轮箱的故障类型进行分类。     

基于多重分形的往复压缩机分级诊断研究

应用多重分形理论实现了往复压缩机振动信号的故障特征提取。广义维数Dq作为故障特征参数能够很好地反映往复压缩机的工作状态。广义维数谱中Dq的最大值与最小值之差△Dq反应了振动信号波动的大小,通过比较压缩机两级正常与故障状态下的△Dq之差,可以评定哪一级出现了故障,实现往复压缩机运行状态的分级诊断。对多种故障类型的大量数据分析验证了此方法的有效性。     

基于分形的滚动轴承故障模式的识别

针对滚动轴承振动信号的特点，从分形原理出发，利用盒维数的概念，对滚动轴承故障产生的非平稳、非线性信号进行了定量描述。试验结果表明，由于滚动轴承不同故障的动力学产生的机制不同，其盒维数明显不同。因此利用盒维数可以准确地识别滚动轴承的故障模式。     

基于小波包分解和分形理论的齿轮故障诊断系统

将采集到的信号经过小波包降噪后再由小波包分解成几段,计算每段的关联维数,利用分形分类理论对待测信号进行状态识别,判断齿轮的故障。     

基于小波降噪与分形理论的滚动轴承故障诊断

为了识别滚动轴承振动信号中包含的故障类型,运用小波对采集到的信号进行降噪,通过计算降噪后振动信号的关联维数,判断信号中是否包含故障。并以关联维数为特征量,通过计算各工况之间的距离函数,判断属于何种故障的信号。结果表明,运用分形理论进行故障诊断具有很强的实用价值。     

Iris Feature Extraction and Recognition Based on Fractal Dimension of Grayscale Extremums

This paper presented an individual recognition algorithm for human iris using fractal dimension of grayscale extremums for feature extraction.Firstly,iris region was localized from an eye image with modified circle detector stemmed from Daugman's integro-differential operator.Then,segmentation was used to extract the iris and to exclude occlusion from eyelids and eyelashes.The extracted iris was normalized and mapped to polar coordinates for matching.In feature encoding,a new approach based on fractal dimension of grayscale extremums was designed to extract textural features of iris.Finally,a normalized correlation classifier was employed to determine the agreement of two iris feature templates,and the feature template was rotated left and right to avoid the interference from rotation of eyes and tilting of head.The experimental resuits show that fractal dimension of grayscale extremums can extract textural features from iris image effectively,and the proposed recognition algorithm is accurate and efficient.The proposed algorithm was tested on CASIA-IrisV3-Interval iris database and the performance was evaluated based on the analysis of both False Accept Rate (FAR) and False Reject Rate (FRR)curves.Experimental results show that the proposed iris recognition algorithm is effective and efficient.     

多重分形方法在耦合故障诊断分类中的应用研究

运用多重分形理论,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,得到广义维数序列值,并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,找出谱能量与分形维数的关系,对用分形维数分析故障的强度提供了依据。另外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,用广义维数最大相关系数和广义维数序列单值优化逼近原理方法,对待检信号的耦合故障分别进行了试验数据与理论响应模拟数据的诊断、识别分类,收到了良好的一致效果。通过对转子系统故障诊断的实例说明从广义维数中提取的各分形维数都能较好地对故障状态进行诊断、识别;且耦合故障的分形诊断分类方法具有较好的实效性。     

基于EMD和分形维数的转子系统故障诊断

提出了一种基于EMD方法和分形维数的转子系统故障诊断方法。利用EMD方法将转子振动信号进行分解,得到若干个基本模式分量,然后将包含主要故障信息的几个基本模式分量相加得到降噪后的转子振动信号,求得降噪后的转子振动信号的分形维数。试验数据的分析结果表明,在不同的故障状态下,采用EMD方法对转子振动信号降噪后求得的分形维数是不同的,从而可以通过分形维数的大小有效地判断转子系统的工作状态和故障类型。     

基于分形和小波包理论的滚动轴承故障诊断

为了提高滚动轴承故障分形诊断的准确性,利用仿真信号对不同数据长度和不同信噪比下信号的盒维数和关联维数的差异进行对比,发现两种分形维对不同信号具有不同适应性;利用基于小波包分解能量图的特征信号强化技术,突出含噪轴承振动信号的故障信息特征,并对消噪前后振动信号盒维数进行计算和对比。分析结果表明,分形盒维数比关联维数更适用于分析含噪较重的信号;滚动轴承故障振动信号盒维数小于正常信号盒维数;相比原始信号,经小波包提取后不同类型故障振动信号的盒维数区分更为明显,诊断结果更加准确直观。     

叶片振动响应的长度分形故障特征提取与诊断

为有效地从风力发电机组的振动响应中获得反映叶片响应的动态特征,将其作为叶片运行状态分析的特征量,依此达到对风力机叶片故障的检测与诊断识别.应用有限元分析方法,建立了300 W风力发电机组的动力学模型,通过计算与试验模态分析,分别获得整机组的固有频率和振型,并比较验证了试验模型的合理性.用锤击法测得叶片正常状态和偏心故障下的振动加速度响应信号,应用非线性动力系统的长度分形维数理论,计算其长度分形维数,并将其作为叶片偏心故障诊断识别的特征量.研究结果表明,该方法能有效识别风力机叶片正常状态和偏心故障状态,及其偏心位置和偏心量大小.     

基于接触应力及润滑特性分析的配气凸轮基圆半径计算

平底配气凸轮机构凸轮基圆半径的选择将直接影响凸轮机构的结构尺寸、接触应力和润滑性能。利用赫兹应力公式对平底配气凸轮机构接触应力进行分析,利用弹性流体润滑理论对其进行弹性流体动力润滑分析,得到了基圆半径与接触应力和润滑系数间的关系。结果表明：增大凸轮基圆半径可以降低凸轮接触应力,但却不一定能改善凸轮润滑情况;对于给定从动件运动规律的平底配气凸轮机构,利用赫兹应力公式和弹性流体润滑理论同时对基圆半径的取值范围进行约束,才能使配气凸轮同时满足接触应力和润滑要求,从而保证配气机构的可靠性和耐久性。     

大锻件微孔隙氢致内力耦合作用对裂纹扩展的影响

基于大锻件氢压理论,从断裂力学角度出发,建立了微裂纹与微孔隙耦合作用的力学判据,采用有限元法分析了不同情况下微孔隙的耦合作用对微裂纹断裂参量的影响。分析结果表明,微裂纹的扩展受微孔隙氢压应力场的影响十分明显,其效果和强度与微孔隙的尺寸和位置有关,在相同的尺寸下孔洞类微孔隙对微裂纹扩展影响最大。分析结论为大锻件内部裂纹扩展研究提供了理论基础。