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《振動、測試與診斷》歡迎您

來源:泰然健康網(wǎng) 時間:2024年12月07日 11:55

摘要:
針對大型旋轉(zhuǎn)機組健康管理存在全生命周期數(shù)據(jù)“整合難”、健康預(yù)測評價“量化難”、維修決策“優(yōu)化難”和系統(tǒng)平臺“泛化難”等問題,首先,引入云原生思想,采用容器化技術(shù)和微服務(wù)架構(gòu),設(shè)計了大型旋轉(zhuǎn)機組健康管理系統(tǒng)軟件開放通用架構(gòu);其次,研發(fā)了大型旋轉(zhuǎn)機組健康管理系統(tǒng)軟件通用平臺,包括后臺通用開發(fā)引擎和前臺個性化定制應(yīng)用程序編程接口(application programming interface, 簡稱API);最后,提出了大型旋轉(zhuǎn)機組健康管理應(yīng)用軟件“1+3”敏捷化定制開發(fā)方案,以通用平臺為底座,融合應(yīng)用對象的數(shù)據(jù)接入、算法模型封裝部署和可視化設(shè)計3個關(guān)鍵環(huán)節(jié),實現(xiàn)大型旋轉(zhuǎn)機組健康管理應(yīng)用軟件敏捷化開發(fā)。通過開放共贏方式讓更多模型算法開發(fā)者參與構(gòu)建健康管理業(yè)務(wù)算法銀行,利用系統(tǒng)軟件的協(xié)同機制解決全生命周期數(shù)據(jù)整合難題,為構(gòu)建大型旋轉(zhuǎn)機組健康管理應(yīng)用軟件開發(fā)生態(tài)奠定基礎(chǔ)。

摘要:
針對旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在實際運轉(zhuǎn)中不停機的情況下振動值超標(biāo)的問題,提出了一種機電式自動平衡綜合測控系統(tǒng),可對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動進(jìn)行主動精穩(wěn)靶向抑制。首先,自主設(shè)計自動平衡執(zhí)行器并開發(fā)了機電式自動平衡執(zhí)行器無錯調(diào)驅(qū)動控制算法,該算法通過可編程邏輯控制器(programmable logic controller,簡稱PLC)編程實現(xiàn);其次,通過安裝于轉(zhuǎn)子軸端的自動平衡執(zhí)行機構(gòu),結(jié)合上位機程序測控系統(tǒng),能夠在設(shè)備運行過程中實時監(jiān)測轉(zhuǎn)子不平衡振動并進(jìn)行主動自動平衡,具備更大的配重占比和更優(yōu)的電磁兼容性,可實現(xiàn)配重的無級調(diào)節(jié);最后,對算法進(jìn)行了仿真及現(xiàn)場不同轉(zhuǎn)速下的自動平衡測試驗證。結(jié)果表明,機電式自動平衡執(zhí)行器降振仿真能達(dá)到很好的平衡效果,現(xiàn)場試驗不同轉(zhuǎn)速下均具備90%以上的降振能力,具有重要的應(yīng)用價值。

摘要:
為了實現(xiàn)輸電塔遠(yuǎn)距離位移監(jiān)測,同時滿足低成本、無接觸、易實施及精確度高等要求,結(jié)合輸電塔的內(nèi)輪廓特征和計算機視覺位移識別技術(shù),提出感興趣區(qū)域(region of interest,簡稱ROI)關(guān)鍵點法。首先,利用N近鄰最小能量法進(jìn)行ROI輪廓搜索提取,并與Harris角點檢測算法相結(jié)合;其次,通過輸電塔臺架實驗與灰度模板匹配法相比,ROI關(guān)鍵點法位移識別結(jié)果的平均誤差、均方根誤差分別降低了56%和45%,絕對誤差小于5 mm和10 mm的準(zhǔn)確率提高了61%和3%,計算效率提高了11倍,穩(wěn)定性及抗噪性能較高;最后,在實驗塔對比驗證中,ROI關(guān)鍵點法的位移測量值與實際位移的差值百分比在0.0%~11.1%之間。結(jié)果表明,ROI關(guān)鍵點法在輸電塔結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測中具有較高的準(zhǔn)確率、精細(xì)度、計算效率、穩(wěn)定性及魯棒性。

摘要:
扭轉(zhuǎn)參數(shù)共振現(xiàn)象在已有的結(jié)構(gòu)參數(shù)共振試驗中尚未觀察到,針對此問題,通過試驗手段對一個空間框架模型的扭轉(zhuǎn)參數(shù)共振問題進(jìn)行研究。采用不接觸的電磁激勵方法,激發(fā)空間框架結(jié)構(gòu)模型的扭轉(zhuǎn)參數(shù)共振,對空間框架扭轉(zhuǎn)參數(shù)共振現(xiàn)象和機理進(jìn)行觀測和分析,研究了結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)參數(shù)共振的穩(wěn)定性問題以及參數(shù)共振下穩(wěn)態(tài)激勵幅值與非線性響應(yīng)幅值的變化關(guān)系。試驗結(jié)果表明:當(dāng)外部周期激勵的頻率大約為2倍的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)自振頻率時,空間結(jié)構(gòu)將發(fā)生整體扭轉(zhuǎn)參數(shù)共振;扭轉(zhuǎn)參數(shù)共振穩(wěn)定邊界與已有其他結(jié)構(gòu)平動參數(shù)共振的穩(wěn)定邊界相似,扭轉(zhuǎn)參數(shù)共振的機制與平動參數(shù)共振基本相同;在不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi),當(dāng)固定激勵頻率時,隨著激勵幅值的增大,非線性穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的幅值近似地呈線性增大。

摘要:
為驗證自主研制的透射式勵磁感應(yīng)鋼板內(nèi)應(yīng)力無損檢測系統(tǒng)的測量效果,在工廠生產(chǎn)線上切取了2種材質(zhì)、不同板形的4塊鋼板作為殘余應(yīng)力測量試樣,分別使用自研系統(tǒng)、X射線衍射法、超聲法和盲孔法進(jìn)行殘余應(yīng)力測量及比較。取樣測量實驗發(fā)現(xiàn),4種方法的殘余應(yīng)力測量結(jié)果相差明顯,同一被測點的測量結(jié)果也相差較大,在個別被測點出現(xiàn)殘余應(yīng)力測量值符號相反的現(xiàn)象。針對測量結(jié)果數(shù)據(jù)及其存在的差異,從4種方法的檢測原理出發(fā),定性分析了產(chǎn)生差異的原因,概括出4種方法的技術(shù)特點,并針對每種方法提出若干使用建議。

摘要:
為驗證微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)對直升機艙內(nèi)噪聲抑制的可行性和有效性,基于某輕型直升機模型機艙,開展了仿真與試驗研究。首先,給出了適用于直升機艙內(nèi)壁板的典型微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)方案;其次,建立了主減速器/機體聲振耦合有限元模型,得到了微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的設(shè)計頻率范圍,并通過仿真驗證了吸聲效果;最后,搭建了安裝有微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的模型直升機機艙試驗平臺,開展了艙內(nèi)噪聲試驗研究。結(jié)果表明,在機艙內(nèi)安裝微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)后,相比于未安裝微穿孔板機艙,在800~1 000 Hz和1 200~2 000 Hz的頻率范圍內(nèi),均具有優(yōu)良的艙內(nèi)降噪效果,最大噪聲衰減量超過20 dB。

摘要:
以某型高速列車輪對和軸箱軸承為研究對象,構(gòu)建包含輪對軸箱軸承的車輛-軌道耦合動力學(xué)模型,研究在京津線軌道不平順激擾及車輪扁疤激擾工況下軸箱系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的接觸振動特性。結(jié)果表明:當(dāng)車輪出現(xiàn)扁疤缺陷時會引起軸箱在垂向和橫向的高頻振動;隨著車輪扁疤長度的增加,軸箱軸承滾子與外圈接觸載荷高頻段所占成分逐漸增加,引起軸承滾子與外圈的中高頻激振,加速軸承的疲勞破壞;扁疤長度超過30 mm時,0號滾道區(qū)域的接觸載荷變化較大,扁疤長度50 mm處軸箱軸承滾子與外圈接觸載荷均值與扁疤長度10 mm處滾子與外圈接觸載荷均值的最大值相比增加了33.38%;當(dāng)列車運行速度在250 km/h左右時,車輪扁疤長度安全閾應(yīng)限制在30 mm以內(nèi),盡量降低車輪較長扁疤引起的輪軌結(jié)構(gòu)高頻振動。

摘要:
隧道內(nèi)減振道床的在線測試現(xiàn)行方法不區(qū)分隧道的結(jié)構(gòu)形式,且未考慮盾構(gòu)隧道縱縫在振動傳播過程中的影響。針對該問題,結(jié)合現(xiàn)場測試和數(shù)值模擬,分析盾構(gòu)隧道縱縫在振動傳播過程中的影響。結(jié)果表明:振動波在單一管片會隨著離振源距離的增加而產(chǎn)生一定程度的衰減;盾構(gòu)隧道縱縫對振動波有明顯的削弱作用,振動波經(jīng)過縱縫后振動加速度時程最大幅值可下降50%以上;無論哪種拼裝角度,在同一振源激勵下,盾構(gòu)隧道被縱縫影響的一側(cè)和未被縱縫影響一側(cè)的振動加速度幅值和頻率分布均存在顯著差異;即使都位于未被縱縫影響的一側(cè),不同錯縫拼裝角度也會造成該側(cè)測點動力響應(yīng)幅值的不同。因此,在盾構(gòu)隧道內(nèi)進(jìn)行振動測試時,應(yīng)考慮縱縫位置及管片拼裝角度的影響。

摘要:
為獲得發(fā)動機懸置系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù),將非剛性、小柔性彈性體的發(fā)動機近似為含有n個質(zhì)點的分布質(zhì)點系。首先,根據(jù)拉格朗日方程建立了發(fā)動機懸置系統(tǒng)6自由度(6 degrees of freedom,簡稱6DOF)振動微分方程,包括質(zhì)量陣、剛度陣和阻尼陣;其次,基于等效分布質(zhì)點系統(tǒng),構(gòu)建發(fā)動機懸置3nDOF系統(tǒng);然后,針對3點支撐的發(fā)動機臺架系統(tǒng),利用地磅測得每一個懸置處支撐的靜態(tài)質(zhì)量,通過發(fā)動機懸置測試試驗系統(tǒng)測得發(fā)動機的激勵輸入信號及響應(yīng)信號;最后,利用遞推最小二乘法辨識得到分布質(zhì)點系統(tǒng)的阻尼矩陣和剛度矩陣,在Matlab/Simulink中建立發(fā)動機懸置系統(tǒng)的仿真模型,并通過測試值與仿真值的對比,證明了辨識的準(zhǔn)確性。給出的發(fā)動機懸置等效分布質(zhì)點3nDOF系統(tǒng)在工程實際中,為懸置系統(tǒng)設(shè)計懸置支撐參數(shù)反解、懸置參數(shù)系統(tǒng)辨識提供了理論基礎(chǔ)與實現(xiàn)途徑。

摘要:
針對渦旋壓縮機振動信號不平穩(wěn)和噪聲情況下故障振動信號弱、需要人為提取故障特征以及準(zhǔn)確率有待進(jìn)一步提高的問題,提出基于多尺度注意力機制(convolutional block attention mechanism,簡稱CBAM)-卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(convolutional neural network,簡稱CNN)渦旋壓縮機故障診斷方法。首先,通過多個不同尺度的卷積核對振動信號轉(zhuǎn)化為灰度圖的故障特征進(jìn)行全面提取,并引入注意力機制,通過調(diào)整權(quán)重值的方式提取重要的故障特征;其次,利用降維卷積模塊、深度可分離卷積模塊和殘差模塊提取更高維度的深層次故障特征,提升網(wǎng)絡(luò)計算效率;最后,設(shè)置舍棄率為0.5的Dropout層防止過擬合,提升了網(wǎng)絡(luò)的魯棒性、抗干擾能力和泛化能力。實驗結(jié)果證明,該方法在無噪聲和添加不同信噪比噪聲的情況下,均能有效地對渦旋壓縮機故障進(jìn)行分類,具有更高的識別準(zhǔn)確性和更快的收斂能力。

摘要:
為了研究物料沖擊對振動篩動態(tài)特性的影響,加工了某型三軸橢圓振動篩樣機。首先,建立簡化后的篩機模型,采用離散元法與多體動力學(xué)相結(jié)合的方法對橢圓振動篩的篩分過程進(jìn)行數(shù)值模擬;其次,引入有限元法對物料沖擊下的篩面進(jìn)行分析,以篩分效率、物料運輸速度、篩上物質(zhì)量和最大沖擊力為篩分性能的評價指標(biāo);最后,通過試驗對其不同工況下的結(jié)構(gòu)振動和應(yīng)變信號進(jìn)行了測試和分析,研究了振幅、振頻、篩面傾角以及入料速度對篩分性能的影響,揭示了常規(guī)篩機評價指標(biāo)與振動參數(shù)之間的關(guān)系,為多目標(biāo)評價和振動篩機優(yōu)化設(shè)計提供了參考。

摘要:
調(diào)整結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度是提高地震下結(jié)構(gòu)抗倒塌能力的常用方法,目前該方法多應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu),而沒有關(guān)于輸電塔的抗倒塌研究。針對此問題,首先,依托實際輸電線路工程,基于ABAQUS軟件建立了輸電塔有限元模型,采用靜力推覆分析(Pushover)和增量動力分析(incremental dynamic analysis,簡稱IDA)方法,獲得了輸電塔倒塌延性;其次,針對輸電塔薄弱節(jié)間,提出了一種以桿件內(nèi)外徑之比為影響參數(shù)的輸電塔地震抗倒塌優(yōu)化設(shè)計方法;最后,通過有限元分析對優(yōu)化效果進(jìn)行了驗證。結(jié)果表明,該優(yōu)化方法能有效提高輸電塔抗倒塌性能,優(yōu)化后的輸電塔薄弱節(jié)間抗震性能最高可達(dá)70%,非薄弱節(jié)間優(yōu)化效果在10%左右,可為輸電塔抗震設(shè)計提供指導(dǎo)。

摘要:
針對非線性摩擦造成挖掘機器人電液伺服系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差和低速爬行的問題,需要精準(zhǔn)辨識摩擦以進(jìn)行摩擦補償。首先,將Karnopp速度閾值理論引入經(jīng)典Stribeck模型,建立挖掘機器人電液伺服系統(tǒng)非線性摩擦模型,并根據(jù)非對稱液壓缸力平衡方程建立目標(biāo)函數(shù),測量不同恒定速度下有桿腔和無桿腔的壓力計算實際摩擦力;其次,優(yōu)化遺傳算法的適應(yīng)度、交叉概率和變異概率,分別采用改進(jìn)遺傳算法和基本遺傳算法對摩擦模型中4個未知參數(shù)進(jìn)行辨識;最后,結(jié)合前饋補償控制器進(jìn)行正弦軌跡跟蹤實驗。結(jié)果表明:所提出的改進(jìn)遺傳算法辨識精度最高,相較于基本遺傳算法,模型誤差減少了34%;2種摩擦模型下的正弦軌跡跟蹤誤差分別為26 mm和59 mm,驗證了所提出的摩擦模型在提升挖掘機器人性能上的優(yōu)越性。

摘要:
針對最大二階循環(huán)平穩(wěn)盲解卷積(maximum second-order cyclostationary blind deconvolution,簡稱CYCBD)特征提取中循環(huán)頻率和濾波帶寬難確定的問題,引入頻率加權(quán)能量相關(guān)譜(frequency weighted energy correlation spectrum,簡稱FWECS)來改進(jìn)CYCBD,實現(xiàn)了低信噪比條件下的滾動軸承故障特征提取。首先,通過FWECS獲取周期沖擊頻率,構(gòu)造循環(huán)頻率集;其次,利用最大加權(quán)諧波顯著性指標(biāo)設(shè)計了一種等步長搜索策略,自適應(yīng)選取濾波器長度;最后,基于優(yōu)選的循環(huán)頻率和濾波帶寬進(jìn)行CYCBD解卷積。軸承仿真和實驗數(shù)據(jù)表明:在循環(huán)頻率等先驗信息未知的情況下,F(xiàn)WECS-CYCBD對故障信號中的微弱沖擊特征更敏感;與最小熵解卷積、改進(jìn)最大相關(guān)峭度解卷積和自適應(yīng)最大二階循環(huán)平穩(wěn)盲解卷積等方法相比,所提方法在低信噪比條件下能較好地提取軸承故障特征頻率信息。

摘要:
為了更好地解決水工結(jié)構(gòu)以損傷診斷為目標(biāo)的傳感器布置問題,以軟基水閘為研究對象、水閘底板脫空為損傷類型,針對傳統(tǒng)有效獨立法未考慮結(jié)構(gòu)損傷信息的缺陷,將模態(tài)柔度作為結(jié)構(gòu)損傷敏感特征量,并引入結(jié)構(gòu)的模態(tài)柔度修正有效獨立法,提出基于模態(tài)柔度-有效獨立法(modal flexibility-effective independent method,簡稱MF-EI)的水閘底板脫空參數(shù)反演方法。采用模態(tài)置信準(zhǔn)則、Fisher信息陣、條件數(shù)準(zhǔn)則和奇異值分解比準(zhǔn)則4種評價指標(biāo),分別對距離系數(shù)-有效獨立法(distance coefficient-effective independence method,簡稱DC-EI)、有效獨立-總位移法(effective independence-total displacement method,簡稱EI-TD)和MF-EI法進(jìn)行評價,并將3種方法得到的布置方案應(yīng)用到不同工況下軟基水閘底板脫空動力學(xué)反演中,對比分析3種方法各工況脫空參數(shù)的反演結(jié)果。結(jié)果表明:MF-EI法測得的模態(tài)矩陣具有更好的正交性、可觀測性和模態(tài)擴階性,同時保留了對軟基水閘底板脫空敏感的損傷信息,3種工況下的脫空參數(shù)反演識別精度分別提高至97.5%,96.1%和75.9%,是一種較為有效的水閘底板脫空參數(shù)反演方法。

摘要:
針對高溫合金材料小阻尼的精確測試問題,設(shè)計了基于非接觸測試的試驗方案,通過激光測振獲取懸臂梁的自由衰減時域響應(yīng),采用控制力矩的方式消除固支端可能引入的摩擦阻尼。首先,在時域?qū)ψ杂伤p響應(yīng)信號進(jìn)行帶通濾波,采用自由衰減法計算懸臂梁的前3階阻尼比;其次,在頻域根據(jù)采樣率和采樣時長做快速傅里葉變換(fast Fourier transform,簡稱FFT)全景譜,分別對頻譜曲線第1、第2和第3階峰值±5 Hz頻率范圍采用線性調(diào)頻Z變換方法(chirp Z transform, 簡稱CZT )進(jìn)行頻譜細(xì)化,獲得該頻帶范圍內(nèi)極高分辨率的共振峰頻譜;最后,利用半功率帶寬法獲得材料的阻尼比。結(jié)果表明:基于帶通濾波的自由衰減法可以從時域衰減曲線獲得GH4169懸臂梁的前3階模態(tài)阻尼比,基于CZT變換的頻域阻尼識別方法在不增加采樣分辨率和數(shù)據(jù)樣本點的情況下,可以識別阻尼比為10-5量級的高溫合金的材料阻尼。本測試分析方法可以為整體式渦輪顫振和受迫響應(yīng)計算提供精確的材料阻尼數(shù)據(jù)。

摘要:
為了研究鋼軌波磨形成機制,首先,基于線路實測鋼軌波磨,從黏滑振動理論角度探討了波磨的形成原因;其次,運用車輛-軌道耦合模型,研究了輪軌系統(tǒng)的黏著蠕滑特性;最后,結(jié)合輪對-軌道系統(tǒng)有限元模型模態(tài)分析和輪軌黏滑關(guān)系,對鋼軌波磨的成因進(jìn)行了解釋。當(dāng)車輛運行在半徑為350 m的曲線段時,內(nèi)軌側(cè)黏滑曲線出現(xiàn)了明顯的負(fù)斜率特性,從而導(dǎo)致內(nèi)輪易在內(nèi)軌表面發(fā)生滑動,加劇內(nèi)軌磨耗;外軌側(cè)黏著系數(shù)隨著蠕滑率的增加而增大,說明外輪不會發(fā)生明顯滑動,磨耗相對較少;軌道超高狀態(tài)對內(nèi)外側(cè)鋼軌的磨耗發(fā)展有重要影響。隨著線路曲線半徑的增加,內(nèi)外軌側(cè)的黏滑曲線負(fù)斜率現(xiàn)象均呈減少趨勢,說明波磨的發(fā)生概率逐漸降低。結(jié)合輪軌黏滑關(guān)系和模態(tài)特征可知,輪軌系統(tǒng)黏滑負(fù)斜率條件下,輪對扭轉(zhuǎn)振動和內(nèi)軌彎扭振動的耦合作用是造成鋼軌波磨的主要原因。波磨演化分析表明,軌面固定缺陷會導(dǎo)致相同位置處產(chǎn)生同相位的鋼軌磨耗,并沿著鋼軌縱向發(fā)展,最終形成鋼軌波磨。

摘要:
針對空氣彈簧水平多點支撐自由邊界模擬系統(tǒng)存在的過約束、難收斂和非線性控制問題,首先,采用自由度解耦控制方式,在削弱系統(tǒng)內(nèi)力的基礎(chǔ)上,將空間自由度的控制目標(biāo)分解為每一個控制通道的控制目標(biāo),解決了系統(tǒng)過約束問題;其次,利用改進(jìn)積分分離(proportion integration differentiation,簡稱PID)控制算法克服系統(tǒng)超調(diào),解決了系統(tǒng)震蕩收斂問題;最后,采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)對空氣彈簧剛度進(jìn)行實時二維插值補償,解決了系統(tǒng)非線性問題。實測結(jié)果表明,該控制系統(tǒng)設(shè)計合理,系統(tǒng)運行過程平穩(wěn),通道間同步性較好,控制策略滿足模態(tài)試驗邊界的模擬要求。

摘要:
為研究調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(tuned mass damper ,簡稱TMD)在控制軌道箱梁結(jié)構(gòu)振動中的應(yīng)用,以高速動車組和CRTS-Ⅱ型板式無砟軌道-箱梁結(jié)構(gòu)為原型,設(shè)計制作了幾何相似比為10∶1的車-軌-橋耦合振動縮尺模型系統(tǒng),分析了TMD在不同質(zhì)量比、不同位置以及不同安裝數(shù)量等工況下對箱梁頂板和翼板的減振效果。結(jié)果表明:TMD質(zhì)量比為0.02時減振效果優(yōu)于質(zhì)量比為0.01時的減振效果,在考慮結(jié)構(gòu)安全及經(jīng)濟性的條件下,可優(yōu)先選擇質(zhì)量比更大的TMD;不同TMD安裝位置對箱梁各部件的減振效果不同,安裝TMD的板件處振動響應(yīng)得到了明顯抑制;安裝2個TMD對箱梁結(jié)構(gòu)的減振效果優(yōu)于安裝1個TMD,其減振范圍也有所提升。研究結(jié)論可為高架軌道箱梁結(jié)構(gòu)的減振設(shè)計提供參考。

摘要:
結(jié)構(gòu)損傷識別中存在的不確定性因素相互滲透、相互耦合,對識別結(jié)果有較大影響。針對此問題,提出基于隨機模型修正和云模型漂移性度量(Kullback-Leibler divergence based on cloud model,簡稱KLDCM)的不確定性損傷識別方法。首先,采用云模型數(shù)字特征參數(shù)量化不同狀態(tài)下實測數(shù)據(jù)的不確定性,并通過云發(fā)生器擴充實測數(shù)據(jù);其次,基于改進(jìn)隨機模型修正方法計算與擴充后數(shù)據(jù)所對應(yīng)的結(jié)構(gòu)物理參數(shù),根據(jù)云模型外包絡(luò)曲線計算未知工況與健康工況下結(jié)構(gòu)各單元物理參數(shù)的漂移度,并以歸一化后各單元漂移度指標(biāo)均值為閾值判別損傷單元位置;然后,在損傷位置判斷的基礎(chǔ)上,以損傷單元物理參數(shù)期望值來衡量損傷單元的損傷程度;最后,采用數(shù)值模擬和實際結(jié)構(gòu)驗證所提方法的可行性及可靠性,探討了噪聲水平、原始樣本個數(shù)對損傷識別結(jié)果的影響。研究結(jié)果表明,與基于最大邊界曲線法(maximum-boundary curve method,簡稱MCM)相比,所提方法受不確定性因素影響較小,具有更好的損傷識別精度。

摘要:
為研究某平列式公鐵兩用鋼桁梁橋車橋耦合振動引起的鋼桁梁橋節(jié)點構(gòu)件的疲勞損傷,建立了局部節(jié)點精細(xì)化的全橋有限元模型和車輛多剛體模型,采用Craig-Bampton法求解了車橋耦合振動系統(tǒng)方程。首先,利用動態(tài)稱重系統(tǒng)采集同線路全年公路交通流數(shù)據(jù),統(tǒng)計分析車輛的車型、車速、車重及車間距等參數(shù)分布特征;其次,結(jié)合列車荷載模型,基于S-N曲線及Miner線性累計損傷理論,計算獲得鋼桁梁節(jié)點由列車和汽車通行導(dǎo)致的節(jié)點疲勞損傷,并基于雨流計數(shù)法對其疲勞壽命進(jìn)行了預(yù)測;最后,探討了列車速度、載重、不平整度及腐蝕對鋼桁梁節(jié)點的累積疲勞損傷及疲勞壽命的影響。結(jié)果表明:節(jié)點疲勞損傷隨著速度增大不呈現(xiàn)單一變化,隨著載重增大和不平整度變差迅速增大,疲勞壽命降低明顯;考慮腐蝕造成的節(jié)點剛度折減時,節(jié)點累積疲勞損傷曲線的發(fā)展是非線性的,疲勞壽命降低顯著。

摘要:
鋼結(jié)構(gòu)在實際工況環(huán)境中受到瞬態(tài)和重復(fù)載荷影響會發(fā)生損傷,為保障設(shè)備的安全運行,需要針對較易發(fā)生損傷的關(guān)鍵性鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康監(jiān)測和壽命評估。首先,利用非線性超聲導(dǎo)波具有對微納尺度損傷敏感以及檢測效率高等優(yōu)點,分別采用離線和在線非線性超聲導(dǎo)波檢測方法對Q460高強鋼疲勞損傷試樣進(jìn)行檢測和表征,構(gòu)建了非線性超聲參量與疲勞壽命之間的關(guān)系曲線;其次,利用非線性超聲參量與疲勞壽命之間的關(guān)系曲線構(gòu)建了Q460高強鋼疲勞壽命評估方法,在損傷狀態(tài)檢測的同時實現(xiàn)剩余壽命的預(yù)測。離線和在線檢測試驗結(jié)果表明,非線性超聲參量隨疲勞壽命呈現(xiàn)先增后減的變化趨勢,且在疲勞壽命為60%附近出現(xiàn)峰值。

摘要:
為了解決感知機構(gòu)對加速度和力信息同時反饋的問題,設(shè)計了一種基于3-RPR平面并聯(lián)機構(gòu)的六維加速度/力感知機構(gòu),推導(dǎo)了解耦算法,分析了解耦精度、靈敏度與結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)。首先,綜合運用Angeles特征長度法和Gosselin奇異分析法,繪制了并聯(lián)機構(gòu)的奇異曲面;其次,設(shè)計了感知機構(gòu)的結(jié)構(gòu)模型,分別運用Kane方程和靜力平衡方程推導(dǎo)了加速度、力解耦算法;然后,基于半閉環(huán)思想,構(gòu)建了加速度誤差補償算法;最后,通過分析并聯(lián)機構(gòu)的靜剛度矩陣,推導(dǎo)多維傳感器靈敏度的定義式,揭示了結(jié)構(gòu)參數(shù)對解耦精度和靈敏度的影響規(guī)律。實驗結(jié)果顯示,線加速度、角加速度、力及力矩的解耦誤差分別小于8.824 2×10-4,4.291 4×10-6,0.446 1×10-6和8.629 7×10-6,為感知機構(gòu)的尺度綜合提供理論指導(dǎo)。

摘要:
聲發(fā)射(acoustic emission,簡稱AE)能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜板狀結(jié)構(gòu)損傷定位,但多數(shù)AE檢測定位方法僅針對單AE源的情況,而實際中復(fù)雜板狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損傷時會伴隨多個AE卷積混合信號。為了解決工程中多AE源定位的問題,提出一種單通道AE盲分離-模態(tài)提取定位方法。首先,對采集的AE信號進(jìn)行信號降噪,使用單通道盲源分離算法分離出無回波成分的AE信號,將多源定位轉(zhuǎn)為多個單源定位問題;其次,通過提取單頻模態(tài),求取聲波傳播速度,估計到達(dá)時間差來進(jìn)行疲勞裂紋損傷定位;最后,經(jīng)過計算機仿真實驗和鋼箱梁橋斷鉛半實物仿真實驗,驗證了方法的準(zhǔn)確性和有效性,并通過載荷破壞AE檢測實驗驗證了方法的實用性。結(jié)果表明,所提方法能夠應(yīng)用于復(fù)雜板狀結(jié)構(gòu)多AE源定位問題,為實際工程應(yīng)用提供了可靠的依據(jù)及參考價值。

摘要:
為了研究浪向角、入射波頻率和連接器剛度耦合變化對連接器載荷的影響,以剛模塊柔性連接器(rigid module and flexible connector,簡稱RMFC)模型計算理論為基礎(chǔ),建立8模塊海上機場超大浮體水動力模型進(jìn)行數(shù)值模擬水槽實驗,分別對連接器在規(guī)則波和不規(guī)則波下的載荷響應(yīng)進(jìn)行頻域計算。選取6個連接器剛度條件,研究不同連接器剛度下連接器的載荷響應(yīng),在不同海況和連接器剛度條件下考慮0°,30°,45°,60°及90°浪向角的作用,連接器載荷響應(yīng)幅值主要從縱向、橫向及垂向3個方向進(jìn)行比對。結(jié)果表明,同一方向上的載荷在浪向角45°和60°較為敏感,極端風(fēng)浪耦合環(huán)境下,垂向載荷明顯比其他兩個方向載荷值大,連接器載荷值隨剛度值增大而增大,在K5~K6之間呈大幅遞增趨勢。

摘要:
針對傳統(tǒng)滾動軸承故障診斷方法訓(xùn)練時間長和效率低的問題,提出一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(convolutional neural networks,簡稱CNN)和寬度學(xué)習(xí)系統(tǒng)(broad learning system,簡稱BLS)的故障診斷方法,實現(xiàn)了端到端的快速準(zhǔn)確模式識別。首先,建立CNN與BLS結(jié)合的寬度卷積學(xué)習(xí)系統(tǒng)(broad convolutional learning system,簡稱BCLS),利用CNN提取信號特征和BLS進(jìn)行分類,獲得系統(tǒng)輸出;其次,通過殘差學(xué)習(xí)增加BLS層數(shù),形成堆疊寬度卷積學(xué)習(xí)系統(tǒng)(stacked broad convolutional learning system,簡稱SBCLS),優(yōu)化預(yù)測輸出與真實標(biāo)簽的誤差,對軸承故障模式進(jìn)行識別;最后,通過試驗將所提方法與3種BLS方法的預(yù)測結(jié)果進(jìn)行了比較驗證。結(jié)果表明,與幾種常見故障診斷方法相比,所提方法診斷效果更佳,具有更高的準(zhǔn)確率和訓(xùn)練效率,在邊緣端的智能故障診斷中具有較好的應(yīng)用前景。

摘要:
為了提高具有鐵木辛科梁性質(zhì)的柱體結(jié)構(gòu)剪切變形的計算效率和精度,基于荷載等效分布理論、節(jié)點解析法以及具有正交內(nèi)插特性的鐵木辛柯梁理論,提出了一種高效求解梁柱節(jié)點剪切變形位移的等效分布荷載-有限元算法,并通過研究2種工況算例驗證了算法的可靠性。結(jié)果表明:該算法利用非常少的單元(1個或2個單元)便可以獲得位移、旋轉(zhuǎn)角、剪切力和彎矩的高精度近似解;其他基于位移的方法,如簡化積分法,大約需要40個單元才能獲得類似的結(jié)果。所提方法可以在不同的連接條件下直接獲得鐵木辛柯梁柱的穩(wěn)定函數(shù)和彎曲荷載,有效提高了柱體結(jié)構(gòu)剪切變形有限元分析解的精確性。

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