不同喷铝参数对复合材料雷击防护性能模拟

为了研究复合材料不同的雷击防护(lightning strike protection,LSP)系统在雷电流作用下的损伤规律,对雷击损伤过程和烧蚀机理进行分析,建立复合材料层合板雷击防护的能量平衡数学模型。在此基础上,在ABAQUS中建立复合材料基准件、全喷铝和局部喷铝防护系统的碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)层合板电-热耦合有限元模型,和实验结果对比验证模型的有效性,对雷击烧蚀损伤特征进行分析,并引入雷击烧蚀损伤指数DI,得出三种不同模型在不同铝涂层厚度、不同峰值雷电流作用下的烧蚀损伤规律,并对两种不同的局部喷铝防护系统下复合材料的损伤特征进行对比分析。结果表明:雷击防护系统下复合材料的烧蚀损伤面积和铝涂层厚度关系进行函数拟合,两者均满足幂函数关系。     

转子叶片碰磨故障诊断的叶端定时方法

叶端定时技术是近年来兴起的可用于整级叶盘健康监测的非接触式测量技术,为转子叶片振动的在线监测与故障诊断提供了可能。针对转子叶片常见的碰磨故障,分别建立了单叶片与整级叶盘动力学模型,分析了上述两种模型在碰磨故障下的叶尖动态响应;提出了受碰磨影响较为明显的振动指标;阐述了碰磨状态下传感器之间及叶片之间的叶端定时信号特征,通过增强稀疏分解算法对叶端定时欠采样信号进行了特征提取;提出了一套用于诊断碰磨故障的流程。通过自主搭建的碰磨试验台验证了提出方法的有效性。     

转子弹性支承螺栓松动致干摩擦故障分析

根据工程实际中某核心机转子振动异常现象和试验件结构检测结果，建立了前支点鼠笼弹支松动的故障转子简化力学模型。基于转子动力学理论和试验信号中谐波特征，建立了前支点鼠笼支承结构由于螺栓连接松动致干摩擦简化模型，重点分析了干摩擦非线性对转子系统的轴心轨迹、弹支位移和支点反力等动力学响应特征的影响，从简入繁分析了如下3种转子的动力学特性：无故障的线性转子系统；考虑螺栓松动致非线性力、不考虑陀螺效应的非线性系统；考虑螺栓松动致非线性力和陀螺效应的非线性转子系统。研究发现：在转子系统中考虑干摩擦非线性力后，系统响应特征中会出现丰富的谐波成分；螺栓松动故障转子系统简化力学建模时，是否考虑陀螺效应对谐波特征也有较为明显的影响。该研究能为该类故障转子系统的监测和诊断提供参考。     

基于振动监测的部件状态维修与备件订购联合决策

基于部件振动信号的退化特征易受噪声影响而无法准确反映其运行状态,提出一种同时考虑退化特征和故障特征的部件状态维修模型。首先,基于自适应奇异谱分解建立递进式故障特征识别方法;其次,采用比例风险模型描述部件可靠度演化过程,建立以累计故障特征识别次数为备件订购阈值、以维修成本率为优化目标的联合维修模型;最后,以滚动轴承加速寿命试验数据为例对本文方法进行验证。结果表明,自适应奇异谱分解(SSD)方法对不同信号的诊断准确率更高,有效降低了维修过程中的人工诊断次数。以累计故障特征识别次数为备件订购阈值的联合决策方法可以弥补退化特征阈值在部件退化过程中不具有唯一性的不足,进而获得最优维修成本率。     

基于改进支持向量机的模拟电路故障诊断研究

针对支持向量机（Support Vector Machine）及小波分解用于模拟电路故障诊断时,一对一算法具有操作简单、诊断精度高、所需确定参数少,小波分解能表现电路响应特征但最优小波基选取目前缺乏有效方法的特点,提出利用混合粒子群算法（Hybrid Particle Swarm Optimization,HPSO）对小波基及一对一支持向量机的参数进行联合优化。将该方法应用于模拟滤波器的仿真电路实验,结果表明：利用该方法很容易求出全局最优解,能实现对最优小波基选取及支持向量机参数进行联合优化,避免了参数选择的盲目性,提高了模型的诊断精度。     

减速器振动信号的经验模态分解

时域同步平均是直升机减速器诊断技术的基础,目前这种方法依赖于转速传感器提供相位同步信号。探讨了应用经验模态分解代替时域同步平均分析减速器振动信号的方法。构建了一个减速器振动信号模型,提取了故障特征信号。对经验模态分解过程进行了理论推导,证明经验模态分解可以分离出故障特征信号,给出了信号分离的充分条件。将这种方法应用于直升机减速器的两种故障(点蚀和裂纹)振动数据,结果表明经验模态分解正确地分离出了故障特征信号,信号特征更为显著。     

用于确定性计算仿真的响应面法及其试验设计研究

确定性计算仿真在科学研究和工程技术中的应用非常广泛。为精确有效地计算系统多个响应特征对不同自变量的响应,基于试验设计的响应面法就是一个行之有效的方法。该方法能够求解较大规模的优化设计、结构可靠性分析、模型修正和模型确认等问题,并可以全面掌握系统响应特征的变化。本文围绕如何获得高阶高精度的响应面问题进行了研究,把几种现代试验设计方法做了改进和发展,成功应用于确定性计算仿真,使用多个典型算例与全因子试验设计进行了比较,得到了满意的结果,算例的设计变量达16个,响应面模型的阶次达15阶。     

小波包分析对舱音背景声中微弱信号的检测

针对民航事故调查中的舱音背景声分析,利用小波包分析方法,对不同种类开关手柄声进行了分析,提出了开关手柄声具有暂态噪声脉冲特征的结论。最后,以波音737客机实验样本和真实CVR样本为研究对象进行分析,利用暂态噪声脉冲特征,成功地对淹没在环境声中的起落架手柄声予以检测和定位。为民航事故调查中驾驶舱话音记录器CVR(Cockpit Voice Recorder)中开关手柄声信号的检测和定位提供了一种有效且方便的方法。     

基于加强谱峭度的航空发动机齿轮毂故障诊断

针对航空发动机减速器一级齿轮毂故障诊断问题,提出了一种基于小波包和CHI-LMD(三次Hermite插值-局部均值分解)的加强谱峭度的故障诊断方法。在用AR(自回归)参数模型对原始信号进行降噪后,首先采用小波包对信号进行分解,并结合谱峭度找出特征频带,继而用CHI-LMD对特征频带进行再分解获得若干PF分量,最后对获得的PF分量计算谱峭度作为故障识别参数。利用此方法对10组待识别信号的诊断结果表明,该方法能有效识别减速器一级齿轮毂故障,在不拆卸发动机的情况下实现了对目标的诊断。     

基于频谱法与神经网络的航空起动发电机的故障检测与诊断

应用频谱法对航空直流起动发电机发电状态进行故障检测与诊断。采用对电机的电枢纹波电流信号进行频谱分析,提取该信号在频率域特征量,将频谱特征向量作为学习样本,通过训练,使神经网络能够反映频谱特征向量和故障类型的映射关系,从而达到故障检测与诊断的目的。电机故障实验和分析表明,与常规方法相比,频谱分析与神经网络相结合的方法进行实时检测和诊断具有简单、有效等优点。     

舵机特征模型及其故障检测方法

舵机故障诊断对于提高飞行安全十分重要,传统方法面临着载荷时变不确定及自身存在速率饱和非线性等难题,往往会给诊断结果带来影响,导致虚警。为解决该问题,提出了一种舵机特征模型及其故障检测方法。首先根据舵机通频带和饱和速率2个外特性建立诊断用特征模型,然后采用状态观测器计算舵机转速和位置的响应参考值,最后根据转速和位置实际值与参考值的残差是否超过预设阈值来判断舵机的电机和驱动器是否发生故障。该方法可以有效避免因舵机载荷不确定及自身速率饱和所引起的虚警,同时,由于特征模型仅与通频带及饱和速率有关,故该方法具有简单、实用性强等显著优点。     

基于随机子空间方法的模态参数识别研究

随机子空间识别 (StochasticSubspaceIdentification ,以下简称SSI)方法是一种新的时域识别方法 ,该方法仅用自然响应数据 ,通过QR分解和SVD分解等一套正交投影算法识别系统模型。研究了SSI方法在模态参数识别领域的应用。采用NASAmini mast模型 ,仿真分析了SSI算法控制参数选择技巧 ,论证了其参数识别精度。通过处理日本CFT大楼实测数据 ,研究了SSI方法识别真实结构模态参数的问题。应用Kalman滤波器 ,测量响应可以分解为模态空间响应 ,将信号功率谱分解成多条单自由度系统功率谱。     

一种检测特征引导的飞机零件模型配准方法

模型配准是飞机零件数字化检测的关键。提出一种检测特征引导的模型配准方法,分析零件检测中的配准问题,建立模型配准的数学模型,根据零件检测特征点的选取策略以及模型配准的可靠性分析,预先规划出CAD模型上的目标匹配点集,采用基于奇异值分解的最近点迭代(SVD-ICP)算法实现精确配准。试验证明了该方法的有效性,提高了配准效率和可靠性。     

试建立基于检测振动加速度信号的设备故障部位诊断模型

往复式压缩机、内燃机等复杂设备,一旦出现故障,诊断的首要任务是要判断它们的故障部位。以检测振动加速度信号取代传统的耳听手摸的经验方法是这类设备诊断的一个趋势。尝试着提出了基于检测振动加速度信号的设备故障部位诊断模型--单特征模型和多特征集成模型。通过在往复式压缩机和内燃机上的实例验证表明,提出的单特征模型和多特征集成模型具有一定的可行性,其中多特征集成模型比单特征模型更有效。     

基于谐波小波包和SVM的滚动轴承故障诊断方法

针对滚动轴承故障诊断问题开展研究,设计了基于谐波小波包和支持向量机（SVM）的新型诊断方法.与传统的时频特征提取方法相比,谐波小波包具有盒状频谱和无限细分的优势.首先对滚动轴承的振动数据进行谐波小波包分解,利用各频段的小波分解系数计算特征能量,归一化之后作为特征向量,为设计的多类SVM模型提供训练样本和测试样本.利用SVM的非线性映射能力,将三个二分类器相组合设计了基于二叉树的多类SVM模型,实现了对滚动轴承的故障诊断.最后,利用Case Western Reserve University电气工程实验室的滚动轴承试验台的振动数据对设计的诊断方法进行了验证.结果表明,设计的诊断方法比传统的方法具有更高的准确率.     

基于离线数据的设备故障分析

随着传感器、电子技术的进步以及对系统本身故障预测和诊断的需求,大型设备监测的数据参数越来越多,通过数据分析进行的故障检测和诊断方法显著提高了故障排除的效率。本文讨论了离线数据分析中常见的故障分析方法以及如何收集故障特征,用于支持故障诊断专家系统的建设。     

结合面非线性特性对法兰螺栓连接动态性能的影响

为研究结合面非线性特性对法兰螺栓连接结构动态性能的影响,基于有限元分析与试验相结合的方法,首先,针对"L"型连接梁建立了完全bonded(绑定)、螺栓位置bonded和全摩擦三种模型并进行模态分析和动力学响应分析,研究发现后两种模型的结果比较接近且具有阻尼非线性特征。然后,建立了较复杂的薄壁机匣模型,研究了摩擦非线性和预紧力对其结构响应的影响,发现摩擦非线性因素对激励方向响应的影响较小,但对非激励方向响应的影响较大;加大预紧力可使完全bonded模型和全摩擦模型之间的误差减少到10%左右。最后,采用预应力模态法研究了结合面摩擦系数对薄壁机匣动力学特性的影响,结果表明摩擦系数对结构固有频率影响显著。模态试验结果与预应力模态计算结果误差在5.1%以内,验证了预应力模态法处理结合面非线性因素的有效性。     

基于Wigner分布和经验模态分解的减速器故障诊断

为了降低全寿命费用和增强飞行安全性,对减速器故障进行检测和故障诊断是非常必要的。减速器振动信号的冲击性振动信号往往可以与故障引起的冲击联系在一起,因此冲击性信号可以作为一个故障的表征形式。为了刻画故障信号,许多研究探索在时频域内寻找微弱的故障特征信号。Wigner分布是最为常用的一种时频分布。然而,故障特征信号经常被其他部件的振动信号和Wigner分布双线性运算固有的交叉项所污染。为了减少这些干扰,本文将Wigner分布与经验模态分解结合起来。不同于传统的直接计算Wigner分布,将经验模态分解作为一个预处理环节。振动信号被分解为一系列固有模态函数。仅仅计算与啮合振动相关的固有模态函数的Wigner分布。这种方法应用于减速器试验台数据,结果表明诊断效果得到了明显提高。      

航空电子设备远程智能故障诊断与监测系统的研究

在传统远程故障诊断结构的基础上,以Agent为基本单元,构造了一种航空电子设备远程智能故障诊断与监测系统模型,并对智能诊断与监控系统的任务分解、组成结构、实现方法和关键技术进行了分析研究。利用多Agent技术是未来复杂设备故障诊断的发展方向,将对实现设备的智能故障诊断产生巨大的推动作用。     

液体火箭发动机涡轮泵故障诊断的新方法

针对传统的液体火箭发动机涡轮泵故障诊断方法只能在有样本数据并且样本数据充足的情况下才能进行准确诊断以及诊断时难以提取状态特征的缺点,提出一种适用于涡轮泵在线监测及诊断方法,该方法利用生物免疫系统的反面选择机理,利用生物克隆和学习机理使改进型反面选择算法产生的检测器具有不同的检测半径,使其能更有效地覆盖异常空间,能有效地提取涡轮泵的状态特征,避免了检测器产生效率低等问题。实例诊断结果表明:该方法较好地解决了故障样本难以获取及有效地提取涡轮泵的状态特征的问题,能准确监测出涡轮泵各种常见故障所引起的异常并能准确诊断,较高诊断精度表明该方法是可行的,并且具有较好的在线性、准确性及鲁棒性,为液体火箭发动机涡轮泵故障异常检测探索了一条新路。