转轴横向裂纹诊断的扭振监测法

对调相信号进行解调,提取相位调制信号,可得到扭振信息。用最大熵谱检测扭转转频的二次分量大小和变化,对转轴组件的裂纹进行诊断。     

具有横向裂纹转轴耦合刚度的数值模拟和实验研究

采用有限元和实验分析研究轴向、剪切、弯曲及扭转载荷耦合作用下,含裂纹转轴刚度随各种影响因素的变化规律.采用Dimarogonas法推导6×6维裂纹转轴有限元刚度矩阵.确定网格划分方案,同时考虑d/l、a/R以及加载点与裂纹的位置关系.模拟计算结果表明,随着裂纹深度的增大,ξ向无量纲刚度的变化最快;裂纹深度在3 mm～4 mm时,ξ向、η向的弯曲无量纲刚度差有峰值.随着裂纹细长比的增大,弯曲和轴向的耦合刚度降低.随着裂纹深度比增大,弯曲和轴向的耦合刚度增大.结果与实验结果比较表明,文中方法是正确有效的,且接近实验结果.     

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。     

工字截面梁轨结构裂纹损伤的小波有限元定量诊断

研究工字截面梁轨结构裂纹定量识别中的正反问题,即通过裂纹位置和深度求解结构的固有频率以及利用结构的固有频率,识别裂纹位置和深度.裂纹被看作为一扭转线弹簧,利用工字梁裂纹应力强度因子推导出线弹簧刚度,构造出结构的小波有限元刚度矩阵和质量矩阵,从而获得裂纹结构的前3阶固有频率.通过行列式变换,将反问题求解简化为只含线弹簧刚度一个未知数的一元二次方程求根问题,分别做出以不同固有频率作为输入值时裂纹位置与裂纹深度之间的解曲线,曲线交点预测出裂纹的位置与深度,试验结果验证算法的有效性.     

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。     

旋转机械转轴裂纹的检测

及时准确地进行旋转机械转轴裂纹的早期检测和诊断,可以防止转轴突然断裂所造成的灾难性事故的发生。因此,对转轴裂纹检测技术的研究是当前设备监测诊断技术发展的一个重要领域。国内外一些学者经过多年努力,通过对轴裂纹的理论研究和模拟实验,研制出了各类用于轴裂纹检测的仪器及系统,用以早期发现轴裂纹的存在并监视其扩展情况。本文将有关轴裂纹的原因、类型、征兆、检测及实例等方面的一些基本情况,结合列表的方式加以整理归纳,简介如下。 一、转轴出现裂纹的原因 转轴由于设计时选材不当,结构及加工装配不合理;或由于超寿命运行,     

转轴裂纹声发射监测研究

声发射技术作为一种无损检测方法,可以找到声发射信号和裂纹扩展之间的关系,分析材料变形与断裂机制。介绍了声发射技术用于转轴裂纹监测的研究,分析了声发射信号与转轴裂纹扩展之间的关系。实验表明采用声发射技术可以对转轴裂纹进行监测,证明了声发射技术在转轴监测上的可行性。     

转轴裂纹扩展的可靠性分析

在Paris-Erdogan裂纹扩展模型的基础上,考虑裂纹扩展模型的随机参数影响,采用裂纹长度失效准则建立旋转机械转轴裂纹扩展的可靠性模型,应用随机摄动理论和Kronecker代数导出状态函数的前四阶矩,应用应力—强度干涉理论和四阶矩技术,确定转轴裂纹扩展的可靠度,并通过数值算例表明文中方法的有效性和实用性。     

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.     

基于视觉位感条纹的转轴裂纹缺陷检测

裂纹缺陷是转轴系统中常见的故障形式,裂纹的呼吸效应会改变转轴的动态特性,使转轴的径向振动信号中出现倍频分量。提出一种基于单目视觉位感条纹振动测量原理的转轴裂纹缺陷检测新方法,可实现转轴振动信号的高效测量和裂纹缺陷的快速检测。分析了含裂纹转轴系统的动力学方程,并系统描述了单目相机成像条件下采用位感条纹图案实现转轴径向二维振动测量的原理,建立了成像位感条纹动态编码参数与转轴径向振动位移之间的数学模型。通过与传统基于两路电涡流传感器测量系统的试验对比分析,验证了本方法测量结果的精确性。分析转轴系统在不同转速下径向振动中的频率分量,当转速接近1/2临界转速时,2倍频信号非常明显,且其幅值接近转频幅值,可实现对于转轴系统中裂纹缺陷的有效检测。     

基于小波有限元法的悬臂梁裂纹识别的试验研究

利用小波有限元法求解了裂纹悬臂梁的前三阶固有频率,并将其拟合成以裂纹位置和深度作为变量的固有频率解曲面;将实测的裂纹梁前三阶固有频率作为裂纹识别反问题的输入,绘制出各阶固有频率等高线,三条等高线的交点预测出裂纹存在的位置和深度。试验结果验证了算法的有效性,这为其实际应用提供了有力的试验依据。     

基于应变能量法的裂纹梁有限元分析及其力学响应特征

针对含裂纹的梁,考虑由裂纹尖端应力集中产生的局部柔度,基于应变能量原理得出裂纹附近的应力集中系数,推导裂纹区域应力与应变的关系,构造梁在裂纹处的柔度矩阵。在裂纹梁的有限元法计算过程中,将此柔度矩阵导入梁的整体刚度矩阵,完成裂纹梁在受静力载荷下位移的计算。出于裂纹梁裂纹识别的考虑,利用小波变换系数定义量图得到小波脊定位裂纹的位置。裂纹的存在导致力学响应的某些频段能量发生变化,利用小波变换对信号频率划分的功能,由频段能量的大小确定裂纹的大小。反之,讨论已知裂纹梁在受静力载荷下的位移条件来识别裂纹位置和大小的动力学反问题。通过对噪声污染的信号分析,说明此方法有良好的抗噪能力。     

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.     

基于遗传算法的旋转机械故障诊断方法融合

针对任何单一性质故障特征、单一诊断方法难以实现在整个故障状态空间上准确诊断的局限性,提出基于遗传算法的旋转机械融合诊断方法。该方法能有效利用各种不同性质故障特征和不同诊断方法,使其发挥各自的优点,从而提高诊断的准确率。针对不同特征利用遗传算法将神经网络诊断和人工免疫诊断方法融合起来,使每一个诊断方法都在其优势空间区域发挥作用,使用小波包能量特征和双谱特征对两种诊断方法训练后,用遗传算法优化诊断融合权值矩阵对旋转机械进行实例诊断结果表明,该融合诊断方法能有效地提高故障诊断的准确率,并能提高诊断系统的鲁棒性。     

基于随机有限元方法的平面裂纹随机性影响因素分析

在考虑材料参数、裂纹长度、外载分散性的前提下,文中用Taylor展开随机有限元方法分析平面裂纹应力强度因子分散性。首先用一般六结点单元和六结点奇异等参单元建立平面裂纹的有限元模型,接着推导随机有限元方法用到的位移偏导数和刚度矩阵偏导数的表达式,最后给出在各随机因素影响下的应力强度因子均值和方差的计算公式,并将计算结果与Monte Carlo法模拟结果进行对比。算例结果显示,材料弹性模量、外载、裂纹长度的分散性对应力强度因子的分散性影响比较显著,而材料泊松比影响很小。     

基于小波包的遗传神经网络故障诊断系统研究

用遗传算法建立了汽机故障诊断地人工神经网络模型,以小波包分解技术获得的10个频段上的能量为网络的输入模式,对汽机常见的几种故障进行分类训练,并应用于待识别故障样本的识别计算,结果表明该方法在汽机故障诊断中是有效的。     

基于形态小波去噪的齿轮故障诊断

针对在强背景噪声情况下,齿轮故障信号信噪分离难,给故障诊断带来麻烦的问题,提出了一种基于形态小波去噪的齿轮故障诊断方法。方法结合了数学形态学的特征识别和小波分解的多分辨率分析特性,先采用形态小波方法对齿轮的振动信号进行消噪预处理,再计算信号的时频谱和功率谱,提取故障特征。给出了形态小波方法在齿轮故障诊断中的应用原理、方法步骤和评价指标。仿真和实验结果表明,方法可以有效地去除强噪声的干扰,提高信噪比,突现出信号的故障特征,提高了齿轮故障诊断的精度。     

基于有限元法求解含人工裂纹圆板水中振动频率

提出了一种简便计算镶嵌在无限大障板上的周界固定的含人工裂纹圆板在水中振动频率的计算方法。在假定流体不可压、圆板小振幅振动、水中模态挠度近似为真空模态挠度的条件下,利用瑞利积分得到了因流体压而引起的附加质量密度。进而应用瑞利方法得到了圆板水中振动频率与真空中振动频率、量纲-附加虚质量增量(Nondimensionalized added virtual mass incremental)之间的关系。在真空中模态的有限元法分析数据以及采用适当方法处理奇点积分的基础上,应用离散积分计算了量纲一附加虚质量增量的值。从真空中模态特征频率出发用迭代法直到水中频率收敛为止而得到水中裂纹圆板的特征频率。方法的有效性通过周界固定圆板的量纲-附加虚质量增量与参考文献结果对比的一致性来验证。