动态油膜-转子系统的支座松动故障研究

采用张文等建立的短轴承非稳态非线性油膜力模型,利用数值模拟等方法,分析了带有一端支座松动故障的转子 轴承系统的复杂运动现象,讨论了转速比变化时此类系统中具有周期、拟周期、混沌等多种形式的运动·研究结果表明:当转子 轴承系统出现松动故障时,即便是在较高转速区也会出现周期3分频运动,而且,松动端轴颈的运动轨迹以及支座的相轨迹都呈现出特有的形状,这为有效识别转子 轴承系统的支座松动故障提供了理论参考·     

旋转机械松动故障的非线性力学模型

建立了一个松动故障的非线性力学模型,既考虑了松动故障因刚度分段变化引起的强非线性特征,还考虑了松动故障存在间隙时对系统产生的周期性冲击作用.本模型可以同时模拟松动故障的高阶谐波与次谐波响应现象,而不含冲击作用的分段线性系统则基本表现为次谐波响应.模型计算结果表明根据本模型计算得出的松动故障振动现象与实验测试结果更为一致;松动故障的高阶谐波是由冲击激励产生,响应幅值与冲击力幅值成正比,而阻尼对松动故障系统的振动响应影响较小.利用该模型对旋转机械的松动故障诊断具有实用价值.     

转子系统支承松动的非线性动力学及故障特征

以转子动力学和非线性动力学理论为基础,分析了带有一端轴承支座松动的弹性转子系统的复杂非线性现象·针对非线性转子轴承系统的具体特点,采用短轴承油膜力模型,应用RungeKutta数值积分方法,得到系统在某些参数域中的分岔图、时间历程、相图、轨迹图,以及Poincare映射和频谱图,直观地显示了系统的某些运动状态·研究结果表明,松动转子系统在一定条件下松动端轴心轨线图呈"柱状"结构,松动端轴承支座在转速较低时处于微幅运动状态·该研究结果对于更好地了解松动转子系统的故障特征及其诊断提供理论参考·     

滑动轴承-转子-定子系统耦合故障的非线性动力学特性

以某型发动机转子碰摩故障为背景,建立了滑动轴承-弹性转子-定子系统碰摩故障的四质量非线性动力学模型,分析了非线性油膜力、油膜剪力和碰摩力对转子系统耦合故障响应的影响·利用数值模拟分析了考虑油膜剪力情况下该系统的分岔与混沌运动,得到了该轴承转子定子系统在某些有实际意义的参数域内的非线性响应的Poincar啨映射图、Lyapunov指数曲线图、分岔图、相轨线图、轴心轨迹图和幅值谱图,发现了该系统的丰富的非线性行为·分析结果表明,系统响应在较宽的频率范围内存在着分频周期运动、拟周期运动和混沌运动,在混沌运动区内存在大量的窄带周期窗口     

带有支座松动故障的转子-轴承系统的混沌特性

应用现代非线性动力学理论,分析了带有一端支座松动故障的简单转子系统的复杂运动现象,讨论了转速变化时系统具有的多种形式的周期、拟周期和混沌运动。在拟周期与混沌运动的轨道中,轨迹的方向性可以更清楚地表现出来。这类系统的某些周期运动的映射点结构具有慢变特性,有些表现为长时间下的拟周期运动;另外某些Ｐｏｉｎｃａｒｅ映射点的结构随时间的变化出现分岔。系统的这些复杂运动特征可望用来诊断这一故障。     

加速度传感器的振动筛螺栓松动故障诊断系统

针对GLS10型直线振动筛弹簧紧固螺栓松动故障,结合软件LABVIEW和NIUSB-6363数据采集卡,构建一种基于加速度传感器的振动筛螺栓松动故障诊断系统。通过拧松固定螺栓个数的方法,模拟振动筛弹簧悬臂梁固定端松动故障。结果表明：当振动筛悬梁臂固定端松动时,其最大振幅明显减小,其幅度为原先幅值的53%,可以有效判断故障类型;当故障类型相同、故障程度不同时,分析得到的加速度信号图谱互不相同,且振幅差异明显,可根据振幅的阈值来判断螺栓松动的故障程度。     

基于EMD的旋转机械裂纹松动耦合故障诊断方法研究

针对旋转机械耦合故障的诊断问题,建立了含有裂纹-松动耦合故障的转子-轴承系统动力学模型,并用龙格库塔法求出故障模型振动信号。利用EMD(Empirical Mode Decomposition)方法对振动信号进行分解,得到含有故障特征的本征模式函数(IntrinsicMode Function,简称IMF)。对IMF做希尔伯特变换得到振动信号边界谱,通过分析边界谱的倍频情况并与单一故障信号作比较,诊断出故障信号同时含有裂纹和松动故障特征,说明该故障系统存在裂纹松动耦合故障,并证明EMD方法在旋转机械耦合故障诊断方面的有效性。     

双跨弹性转子系统弯扭摆耦合非线性故障特征分析

建立了非对称弹性支承下,带有基础松动-碰摩耦合故障的双跨转子系统弯扭摆耦合非线性动力学模型.应用数值方法研究双跨转子弯扭摆耦合振动下的动力学特性,利用分岔图、幅频特性曲线图、相图及幅值谱图,分析了摆振对于双跨转子系统的影响,揭示了不同结构参数下该类转子系统的典型非线性特征,为该类转子系统故障诊断提供依据.结果表明:摆振对双跨转子系统的运动影响显著;具有松动故障的转子系统非线性幅频特性曲线呈现不光滑的多个波峰     

支承松动故障转子系统共振区动态特性分析

根据工程实际,建立了松动故障转子系统的非线性动力学模型,利用KBM法对模型进行分析,得到故障转子在共振区的动力学行为特征如共振区提前且持续区间较长,二倍频、三倍频等高次谐波明显以及故障转子系统具有"软式"非线性特性等;分析了支承刚度、转轴刚度等系统参数对松动故障转子系统非线性特性的影响·与已有文献的实验结果比较,结论与实验结果比较吻合·结果可为该类故障转子系统的监测和故障诊断提供参考·     

含有碰摩故障的多盘双转子系统动态特性

建立航空发动机双转子轴承系统的有限元模型,为考察碰摩特征对双转子系统的影响,在考虑转轴剪切效应、惯量分布效应、横向扭转以及系统结构的几何参数等重要影响因素的前提下考察碰摩故障对系统的影响.研究了碰摩间隙等参数变化时对双转子系统动态特性的影响规律.结果表明由于双转子本身结构和转速的影响,转子各处呈现非周期1运动.另外,由于碰摩影响,整个系统会出现非线性响应,但由于中介轴承的影响在无碰摩故障的转轴上非周期运动稍弱一些.中介轴承除了有耦合作用外,还起到了隔振的作用.     

基于分形关联维的汽轮机转子的振动故障诊断

采用Bently实验台模拟不同转速下碰摩、松动、不对中、不平衡几种常见汽轮机转子振动故障,进行实验研究．通过相空间重构理论,对满足随机分形统计自相似性的振动信号序列进行相空间重构,计算其分形关联维数,从而再现动力学特性．实验分析结果表明：碰摩故障时的分形关联维数最大,松动和不对中时的分形关联维数次之,不平衡时计算所得的分形关联维数最小;不同故障类型下的分形关联维数增量不同．因此,分形关联维数可以作为一种振动故障征兆加以提取．     

基于信息融合的支撑座早期松动故障诊断

采用基于信号分析的无模型检测方案和信息融合技术,对支撑座早期松动故障进行检测诊断.针对支撑座松动的小波包变换特征和功率谱特征进行特征融合与决策融合,同时采用基于熵度量的无监督特征约简方法对功率谱特征进行约简,有效地减少了特征数目,加快了融合和诊断速度.特征融合与决策融合采用分层神经网络实现,该网络综合了局部融合和全局融合的优点,具有很高的故障确诊率和很好的抗噪性能,无噪声样本综合确诊率达94.3%,有噪声样本综合确诊率达88.6%.     

基于FTA的某型飞机火控系统故障诊断测试仪的设计与研究

针对某型战机火控系统在维护保障上存在检测仪器功能单一、通用性差、检测效率低、可靠性不高等问题,研制了基于故障树分析法与专家系统相结合的某型飞机火控系统故障诊断测试仪。文中以火控系统不工作为顶事件,建立了故障树,并对故障树作了定性分析。该测试仪有效克服了机载火控系统故障诊断中传统的数据采集、分析、处理及决策控制方法的不足,结果表明,故障树分析法是机载火控系统故障诊断的一种有效方法。     

相异性容错软件故障模型

针对容错计算领域中由于引入了相异性设计概念,导致传统软件失效模式难以应用的问题,提出了一个用于分析相异性容错软件故障的模型。模型根据各类软件设计故障对系统可靠性的影响,精确定义了相异性容错软件系统中故障的范畴及其划分、以及与系统失效之间的关联关系,在此基础上建立了一个基于功能的故障模型,以描述相异性软件系统的可靠性关系。通过一个通用相异性软件系统为实例,应用故障模型分析了系统可靠性关联关系,建立了与之相对应的故障模式及其可靠性模型,验证了故障模型的实用性。     

离散非线性系统状态和故障估计

针对同时含有执行器故障和传感器故障的离散Lipschitz非线性系统,提出一种可以同时估计系统状态、执行器故障和传感器故障的观测器设计方法。首先,通过系统状态向量的扩展,将原系统化为形式上不含传感器故障的广义Lipschitz非线性系统;然后,对得到的广义系统设计可以同时估计系统状态和执行器故障的观测器;最后,将观测器设计过程化为求解线性矩阵不等式的形式。仿真结果表明,所提方法具有有效性、正确性以及优越性。相较于现有很多方法,所提方法具有高效快捷的特点,具有较强的实用性。     

基于T-S模糊建模方法的近空间飞行器姿控系统传感器故障调节技术研究

针对近空间飞行器从近空间空域返回地面再入大气层的飞行过程中其姿态控制系统发生传感器故障的情况,研究了基于广义扩张系统方法的传感器故障调节问题。首先,将再入飞行阶段的近空间飞行器非线性姿控系统用一组T-S模糊模型来表示,并基于此模糊模型引入传感器故障模型。然后,将含有传感器故障的T-S模糊模型利用广义扩张系统方法将其转化为T-S模糊奇异系统,进而设计一个全维状态观测器来得到被控系统的状态向量和传感器故障信号的估计值,并在此基础上提出了一个利用传感器故障补偿技术的反馈控制策略,使得闭环控制系统能够渐近调节传感器故障的影响。最后,通过数值仿真验证了所提方案的有效性。     

基于CMDB的规则推理的故障定位技术

【目的】帮助系统管理员从复杂的结构中寻找系统故障的根源,以进一步提高电网管理信息系统的可靠性。【方法】将配置管理数据库(Configuration management database,CMDB)结合故障树分析法(Fault tree analysis,FTA)进行故障规则推理,再通过CMDB确定故障设备之间的关系,从而通过监控告警结合故障规则分析定位到故障根源,并进行实例验证。【结果】基于CMDB的规则推理的故障定位技术可以有效地梳理信息系统各功能组件和故障表征之间的关系,实现快速故障定位。【结论】该技术可有效提高系统的可用率和运行率。     

断层破碎带隧道围岩稳定性的离散元模拟研究

断层破碎带是隧道施工中常见的不良地质体之一,容易导致隧道围岩失稳甚至塌方等问题。为了分析其对隧道围岩稳定性的影响规律,依托港珠澳大桥连接线南湾隧道,利用离散元软件PFC~(2D)建立二维分析模型。结果表明:断层破碎带作用下隧道围岩应力呈非对称性,当断层位于受拉一侧时,断层对隧道水平位移的影响更为明显;当断层穿越隧道轮廓面时,断层对隧道围岩竖直方向位移的影响比水平方向位移更加显著;对比断层比邻与穿越隧道两种情况,断层与隧道相交时的最大潜在松动破坏区是未相交时的2倍以上;现场监测结果表明,当断层与隧道边墙位置相交时,该断面的位移最大且相比其他断面位移值明显增大,约为其他断面相同位置位移的2.5倍,这与数值计算中断层破碎带对潜在松动破坏区的影响规律类似。     

传感器和执行器故障检测与隔离方法

设计构造一种基于观测器的故障检测与定位方法,该方法对多输入多输出随机系统中传感器和执行器同时发生的故障或分别发生的故障进行检测和定位.为确定故障位置,先将原系统按传感器个数划分成若干子系统,使每个子系统与特定的传感器故障不相关而与其他传感器故障相关,再为每个子系统设计一个观测器,使其对特定的执行器故障不敏感而对其他执行器故障的敏感度最大.由此,利用观测器的信息统计量,经逻辑判别便可确定系统中传感器或执行器故障位置.     

基于人工免疫机制的数字系统测试方法

介绍了人工免疫系统的阴性选择算法的基本原理,把阴性选择算法应用到数字系统的故障检测和诊断中,根据部分匹配规则运用贪婪算法生成检测器。对数字系统注入故障,通过在输入端加测试序列求故障工作串和无故障工作串的海明距离,得出数字系统的故障检测率和定位率。通过典型基准电路实例,对所研究的数字系统测试方法的诊断结果进行了详细的分析讨论。实验结果表明,数据处理的方法是切实可行的,故障检测和诊断结果是正确的。