基于压缩感知的叶端定时欠采样多频叶片振动盲重构研究

旋转叶片是航空发动机的核心部件,长期工作在复杂的工况下承受交变应力,容易产生振动而导致疲劳失效,因此在线监测叶片振动对发动机运行安全具有十分重要的工程意义。针对传统的接触式应变法无法同时测量所有叶片振动且布线复杂存在安全隐患的问题,采用叶端定时(Blade tip-timing, BTT)非接触方法对叶片振动进行实时在线监测。但是BTT测量信号受叶顶传感器安装限制属于典型的欠采样信号,而叶片由于气动激励及微小裂纹的非线性导致其叶端出现多频振动响应,因此利用欠采样的BTT信号获取未知多频叶片振动是目前遇到的巨大挑战。提出采用压缩感知方法解决BTT欠采样多频叶片振动盲重构。首先分析叶片在气动激励下的多频响应;然后建立BTT测量的压缩感知模型,并采用多重信号分类(Multiple signal classification,MUSIC)算法进行求解;最后通过数值仿真,并结合旋转叶片BTT测振实验台验证了压缩感知理论解决BTT欠采样多频叶片振动盲重构难题,实现旋转叶片振动BTT非接触在线测量。     

热力机械耦合能域的功率键合图建模方法

针对热力系统与机械系统耦合的典型动力装置,研究提出了统一建模的功率键合图方法。在热力学系统中,从机械功、热传递、质量迁移引起能量迁移三种能量作用出发,分析了热力C-场的三个功率通口,建立了热力键合图模型;相应地,分析并建立了后续的机械平动与机械转动的键合图模型。通过分析全工作过程的功率键合图模型,导出了系统状态方程。结合某柴油机的结构参数对该模型进行了动力学仿真,仿真结果证明了所提出方法的有效性。     

一种用于双谱估计的二维组合滞后窗的构造

利用无旁瓣的Hanning-Poisson窗构造出一种新的二维组合滞后窗并用于双谱的估计，针对旋转机械故障诊断中常见的二次相位耦合信号进行了验证比较。结果表明，构造的窗函数能抑制频谱泄漏，减小估计方差。     

独立分量分析在直升机齿轮箱故障早期诊断中的应用

齿轮箱早期的故障信号往往十分微弱 ,信噪比低 ,这大大限制了已有诊断方法在早期诊断中的应用 ,因此如何获取真实的振动信号是提高齿轮箱早期故障诊断质量的关键 ,独立分量分析 (ICA)为此提供了一种新的思路。文中研究了ICA在齿轮箱故障早期诊断中的应用 ,首先分析了齿轮箱的混合振动信号模型 ,然后针对具体的轴承故障进行了实验 ,并使用快速ICA算法分离出轴承的振动信号 ,再将其功率谱与原始振动信号的谱相比较 ,结果表明ICA更易于实现故障的早期诊断 ;最后提出了进一步的研究建议。     

基于临界曲面的改进Paris定律球轴承疲劳寿命预测方法

通过场发射扫描电镜对球轴承疲劳故障点微观结构进行观察,发现裂纹总是沿着某个曲面进行萌生和扩展,扩展到一定程度后发生断裂形成近似椭圆形状的剥落点,随着球轴承的运转,不仅断裂后的裂纹发生二次剥落,而且剥落点将在新的曲面上发生多次剥落,形成断层形貌。基于此种现象,提出球轴承临界曲面的概念,假定裂纹的萌生和扩展均在此临界曲面上,将三维裂纹扩展问题转化为二维裂纹扩展问题进行分析。在临界曲面概念的基础上,提出改进的Paris疲劳寿命预测模型,将疲劳寿命分为裂纹扩展和剥落点增大两部分,分段采用改进的Paris定律预测球轴承的疲劳寿命。通过多套SKF 6205深沟球轴承疲劳寿命试验数据进行验证,与传统的SKF L-P公式预测结果相比,提出的方法能够较好地预测球轴承的疲劳寿命。     

应用压电阻抗技术的结构健康诊断法

基于PZT压电陶瓷驱动的单自由席弹簧-质量-阻尼系统模型采用压电阻抗技术对材料结构进行健康诊断.并以螺栓连接的铝板为例,在板的四角各置三片小PZT片传感器,导线与驱动电路相连,在一定频率范围内,根据输出的阻抗变化,通过定性估计健康指数,判断结构变化和损伤.     

基于谱线再生技术的电机转子早期碰摩故障检测

针对电机转子碰摩时振动信号具有二阶循环平稳性的特点，提出了一种基于谱线再生技术的早期碰摩故障检测方法。该方法通过对转子振动信号进行二次非线性变换，提取二阶循环频率作为早期碰摩的故障特征，它利用振动信号的循环平稳性，达到了信噪分离的目的，能够比较容易地从复杂背景中提取出微弱的早期特征信息。通过仿真信号分析验证了这一点，并对刚开始触碰、早期尖锐型触碰和晚期平钝型触碰三种故障实验数据进行了分析，结果表明谱线再生技术确实可以简单、快速和准确地提取出转子早期碰摩故障特征。     

PZT在机械损伤检测中的应用

通过对锆钛酸铅（PZT）压电陶瓷的压电方程和耦合电阻抗表达式的分析，证实了可以采用检测PZT的电荷和电阻抗的方法进行机械损伤检测，从而提出了PZT用于机械损伤检测的主动检测法和被动检测法，最后举例说明了这两种方法的实际应用。     

维修性可达性设计中的人体手臂控制

可达性是机械产品维修性的主要指标,在设计阶段对产品进行可达性分析是维修性设计的重要内容。通过虚拟人手臂的维修动作仿真,结合碰撞检测对产品的可达性进行分析。采用D-H法建立了手臂简化运动学模型;基于粒子群算法对手臂姿态进行逆解运算;最后对Delmia进行二次开发,实现对人体手臂的运动控制,并对拆卸曲轴螺钉这一具体维修任务进行仿真验证,取得良好效果,证明本文方法的有效性。     

基于证据理论与粗糙集集成推理策略的内燃机故障诊断

证据理论是处理不确定性问题的有效工具,但其依赖专家知识提供证据,并要求各证据体相互独立,致使实际应用困难。针对此问题,提出了证据理论与粗糙集(Rough Sets)集成的方案:基于系统聚类的方法对特征数据离散化;基于变精度粗糙集条件熵的方法对决策表约简;约简后各条件属性作为证据并计算基本可信度分配;利用证据理论组合规则对各证据进行合成及决策。柴油机的实际诊断结果验证了将证据理论与粗糙集相结合进行故障诊断的良好效果。