超声导波在圆管结构损伤定位中的应用

针对结构损伤会影响超声导波传播,提出基于超声导波无损检测的结构健康监测方法。以内径为174mm、外径为194mm、材料为20~#碳钢的圆管结构为例,根据频散方程利用数值法求解其纵向模态以及周向Lamb波频散曲线。同时考虑其频散曲线和波的结构,确定激励频率中心频率为80kHz。在此基础上进行有限元仿真,验证圆管中导波的传播机理及特征。针对此频率圆管纵向模态导波以及周向Lamb波的频散特性、波的结构比较接近,且都与板中的Lamb波相似,从而提出了单点激励、多点接收,并采用椭圆定位的方法,实现圆管结构损伤定位。通过仿真和实验验证该方法对切槽、圆孔等损伤的识别效果,并对损伤定位误差的影响因素进行了分析。     

铁路转辙机用电缆导通测试系统

介绍了与西门子信号（西安）有限公司联合研制的铁路转辙机用电缆导通测试系统的结构、功能和特点，同时给出了整个系统的设计思想与实现方法。系统由工业 控制计算机、数字I／O板和被测设备接线箱组成，利用数字I／O板可以收发电平信号的特性，实现了设备配线正确、可靠的测试，该系统已经成功地应用于生产实践，满足了铁路高速重载发展的急需。     

快速自适应经验模态分解方法及轴承故障诊断

提出一种快速自适应经验模态分解(fast and adaptive empirical mode decomposition,简称FAEMD),其算法结构和本征模态函数的特点与经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)类似。采用顺序统计滤波器代替三次样条来拟合曲线,简易的终止准则使耗机时间大幅减小。该方法可以快速、有效、准确地分解信号,能够避免终止准则和端点效应问题,改善模态混叠和耗时问题。在滚动轴承故障诊断的应用中,效果表现良好。     

焊缝金属对异种钢接头力学性能的影响

本文采用拉伸、弯曲、金相分析等试验方法，研究了奥氏体焊缝和组合焊缝对ＺＧ４５Ｍｎ２＋４０Ｃｒ异种钢接头力学性能的影响。结果表明，奥氏休焊缝和组合焊缝接头的静载强度都可达到两种被焊材料中较低强材料的强度，但接头的横向弯曲角较小；组合焊缝工艺成本低，在焊后状态使用的异种钢焊接结构中具有推广价值。     

结合时间逆转的兰姆波与加权分布成像算法对多损伤识别的研究

结合时间逆转的兰姆波与加权分布成像算法,来识别铝板中的多缺陷。通过分析重建波形与原始激励的调幅脉冲之间的波形扭曲来校对基于时间逆转的损伤指数(Damage index,DI)。利用加权分布函数,传感网络中各条传感路径所校对的DI值被映射到检测区域内的各个离散坐标上,构建缺陷出现在这些离散坐标上的概率图像。利用动态有限元法在无缺陷和有不同切缝缺陷(不同长度)的铝板中研究兰姆波的时间可逆性,并评估这个基于时间逆转的DI对损伤识别的有效性。在试验中利用所建立起来的损伤识别方法诊断一个带有双切缝缺陷的铝板。试验结果表明,这个方法不但不依赖基准信号,而且可以精确地识别和定位铝板中的多缺陷。     

某物联网机箱设备结构振动分析与减振研究

物联网机箱设备作为物联网系统的核心部分,要求必须具备高可靠性,然而这些设备却经常工作在温度或振动条件恶劣的环境中。振动尤其是基础振动可能会导致触点松动、开路或其他接触问题,这些问题在系统故障原因中占很大的比例。由于机箱结构的复杂性,单个部件的振动分析并不能解决在系统工作中遇到的振动问题,因此,需要利用系统的模拟和实验来监测和增强结构的健康状况。首先利用有限元方法,从部件到系统依次进行动力学分析,计算某物联网机箱设备的固有频率、模态振型以及在系统级基础激励下的谐响应,然后通过实验验证分析结果的有效性和准确性。通过仿真和实验,检测出整个系统的薄弱点,提出加强结构和减少振动的措施,并在仿真和实验两方面对其进行验证。结果表明,采取的措施有效降低了机箱设备的振动,提高了其安全性。     

基于超声导波的列车转向架结构损伤定位成像研究

转向架构架为列车重要部件,其健康状况直接关系到列车安全运行,而基于超声导波的无损检测技术能够用于结构健康监测。采用导波反演法获取构架材料的体波波速,结合Lamb波频散方程得到构架的Lamb波频散曲线,进而选择激励信号。载荷和构架边界都会使响应导波信号特征变得复杂,使得损伤定位误差增加。为减少时域信号误差的影响,采用完好结构与检测结构的激励信号与相应导波能量谱相关系数进行分析。通过此系数获取检测结构的损伤指数,经权函数对各导波传播路径加权,从而得到损伤概率密度大小,进行损伤定位诊断成像。在构架中分别沿焊接方向以及承载剪切方向引入切槽损伤进行实验测试。结果表明,该方法能够较准确地实现损伤定位。     

组合焊缝对中碳合金钢焊接裂纹的影响

采用Ｙ形坡口裂纹试验和显微分析方法，研究了三种不同的组织焊缝对中碳合金钢焊接裂纹的影响，结果表明，底层焊道熔俣区裂纹为氢致延迟裂纹；底层焊条的合金系统对该裂纹的生成有一定的影响，底层焊道熔合区的马氏体和氢的富集以及大的拘束应力，是裂纹生成的必要和充分条件；提出了防止裂纹产生的用工艺。     

基于超声导波的钢梁结构损伤大小识别研究

本研究探讨了应用超声导波检测技术在较厚结构中对结构损伤大小识别的可行性。基于优化的激励波形和PZT换能器布局,应用商业有限元软件Abaqus对导波在结构中的传播进行了仿真;同时对无损伤及有损伤的仿真模型进行了实验验证,实验信号与仿真波形具有很好的吻合度。仿真结果表明：随损伤深度或者损伤厚度的增加,损伤反射波波包、透射波波包的到达时间和信号幅值都会随之呈现一定规律的变化,从中提取变化较大的信号特征可用于损伤大小的识别。     

应用兰姆波测定材料弹性参数的反演方法

提出基于兰姆波基础阶对称模式的反演方法来估计材料的弹性常数。兰姆波在存在复杂边界的结构中传播时,时域上边界回波相互混叠,各波包成分难以识别。根据兰姆波的频散特性,选取群速度最快对称模式的低频,用于反演计算。利用相位展开法获取基础阶对称模式的相速度实验值;建立以相速度实验值、弹性常数估计值、频率为变量的误差函数,当误差函数最小时,相速度实验值与基于弹性常数估计值的频散曲线吻合度最好。结合薄铝板、发电机大功率电机的线棒绝缘层、转向架的弹性常数反演过程,并进行误差分析,验证基础阶对称模式反演方法的可行性、通用性。