非均质材料非牛顿弹流润滑特性及疲劳寿命研究

滚动轴承的润滑性能及寿命与润滑剂的流变特性及材料的非均质性息息相关。本文在建立非牛顿弹流润滑模型、非均质模型及滚动接触疲劳寿命模型的基础上,考察了滑滚比、润滑剂特征剪应力以及夹杂物体积比对非均质材料润滑性能和疲劳寿命的影响。数值模拟结果表明,夹杂物的存在会引起油膜压力和次表面应力的显著变化,造成疲劳寿命的降低;滑滚比的增加和特征剪应力的增大均会引起最大von Mises应力的增加和疲劳寿命的降低,且相对于含硬夹杂物的材料而言,含软夹杂物的材料的疲劳寿命对滑滚比和特征剪应力的变化更为敏感;夹杂物在材料中所占的体积比越大,非均质材料的疲劳寿命越低。

非均质材料的时变弹流润滑特性分析

通过将夹杂物所引起的表面特征位移引入到时变弹流润滑问题中,建立非均质材料时变弹流润滑模型,综合应用有限差分法、共轭梯度法及快速傅立叶变换算法进行数值求解,分析夹杂物对油膜厚度、压力及次表面应力的影响。结果表明:稳态条件下,硬夹杂物使得其上方的油膜压力增加、内部应力上升,而软夹杂物使得其上方的压力和内部应力均减小,但左右两边缘处出现应力集中;夹杂物的存在对油膜厚度的影响较小;当夹杂物体积和位置相同时,椭球体形夹杂物对油膜压力的影响比立方体形夹杂物显著,但含立方体形夹杂物的材料内最大von Mises应力对夹杂物弹性参数的变化更为敏感;时变条件下,非均质材料表面的油膜压力和内部的次表面应力均受动态效应的影响,呈现出与稳态下不同的特性。

基于分布式光纤声波传感的海洋环境噪声监测技术

为了应用海缆来对海洋环境噪声和海面航运状况进行监测,利用分布式光纤声波传感技术(Distrubuted Acoustic Sensing,DAS)在海底电缆上进行了海洋背景音测定,获得了与实际场景一致的海面波浪声音信号,证实了海底电缆具备监测海洋地质环境和海面航运状态的能力,并给出了将参数定量化的下一步实验思路。

分布式光纤声波传感技术在PCCP管道监测中的应用

对因外界环境破坏、管道老化等因素导致的预应力钢筒混凝土管(Pre-stressed Concrete Cylinder Pipe,PCCP)管道泄漏、爆管等问题,提出了一种基于光纤后向瑞利散射与相位敏感光时域反射技术(phase-sensitive Optical Time-Domain Reflectometer,φ-OTDR)相结合的分布式光纤声波传感监测方法。系统主要由振动传感光缆、光纤振动解调主机以及配套监测软件组成,光纤解调主机通过获取传感光缆管道沿线的后向瑞利散射信号解调出管道沿线的振动、声音、位置等数据,从而实现管道破坏、泄漏和断丝的监测及快速定位。模拟测试结果表明,系统可监测管道长度为50 km,故障定位精度小于3 m,并且系统具备单点听声功能,可实现对故障点报警信息的二次复核。

一种适用于φ-OTDR系统的光纤振动信号快速模式识别算法

在基于相位敏感光时域反射计(phase-sensitive Optical Time-Domain Reflectometer,φ-OTDR)系统的周界安防等动态传感领域中,准确地识别各种光纤振动信号并对入侵事件及时报警具有重要的意义。文章提出一种基于局部特征分解(Local Mean Decomposition,LMD)和极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)的光纤振动信号识别算法。首先设计基于LMD的特征矢量构建算法,获取原始光纤信号在空间尺度上的时频域分布特征;其次构建基于ELM的机器学习分类模型,实现小样本下的快速模型训练和报警响应。对现场采集的4种入侵/干扰振动信号进行了实验验证,结果表明,算法实现了总分类准确率97.50%、平均响应时间2 s的有效识别。