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。     

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。     

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。     

设备远程监测与诊断系统UML模型的研究

从提高设备远程监测和故障诊断系统灵活性的角度出发,以实现软件系统在设备状态监测领域的复用为目标,采用UML(统一建模语言)建立了面向监测和诊断领域的软件体系结构模型,提出了适合于远程在线监测的混合胖Web客户端构架模式,并在实际项目中验证了该模型的有效性.     

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。     

基于网络的设备远程监测与故障诊断系统开发

根据网络化远程状态监测与故障诊断应用的需求,设计完成并实现了一套设备远程监测与故障诊断原型系统.该系统的框架结构包括三大部分,即企业监测站(EMU)、企业监测中心(UMC)和远程诊断中心(RDC).本系统完全基于B/S模式设计和实现,其中,采用UML(统一建模语言)进行软件总体结构建模,并采用COM/DCOM/ActiveX/ASP技术完成系统各模块开发.实际应用验证了该系统的总体设计思想正确性和系统各部分功能的有效性和可靠性.     

改进的经验小波变换在滚动轴承故障诊断中的应用

经验小波变换是一种基于Fourier 频谱特性,通过构建自适应小波滤波器组来分析复杂多分量信号的方法。该方法能够有效识别信号中的不同模态分量,但由于其Fourier 频谱分割问题,在处理噪声及不稳定信号方面有所欠缺。针对这一问题,采用改进的经验小波变换方法,将信号分解为具有物理意义的经验模态。改进的经验小波变换主要考虑被处理信号的频谱形状,通过采用基于顺序统计滤波器（OSF）的包络方法以及遵循三个准则来获取有效峰值的方法,改进Fourier 频谱分割过程。将改进的方法应用于滚动轴承故障诊断中,由于改进的经验小波变换能够将振动信号分解为一系列单分量成分,因此在轴承振动信号包络谱中能够清晰的发现故障特征。通过对滚动轴承振动模拟信号和实验信号的分析验证了该方法的有效性。     

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Lamb波的薄壁槽状结构损伤检测研究

研究复杂工程结构的结构健康监测技术具有现实意义。使用基于Lamb波的仿真和实验方法,对“U”形截面的铝合金构件中的损伤检测问题进行了研究。建立了构件的三维有限元模型并实现了Lamb波传播过程的动态仿真;实验中使用锆钛酸铅压电晶片（PZT wafer）来激发和接收在构件中传播的Lamb波。借助于连续小波变换（CWT）和希尔伯特变换（HT）等方法对仿真和实验中采集到的Lamb波信号进行处理,从中提取了与损伤有关的时域特征,建立了损伤位置和损伤反射波包飞行时间（ToF）之间的定量关系。