基于FSDD和MAC的复杂工况滚动轴承在线故障诊断方法

环模制粒机的核心零件需在高温、高湿条件下长时间连续运行,极易发生滚动轴承故障,严重影响生产安全。针对复杂工况下环模制粒机滚动轴承故障无法在线诊断的问题,提出了一种基于频域空间分解(FSDD)和模态保证准则(MAC)的滚动轴承故障在线识别方法。首先,对滚动轴承的振动信号进行了在线测量,采集了不同工况下的故障振动数据,并采用均方根(RMS)方法,从不同工况下的振动信号中分析出了振动状况最严重的工况;然后,采用频域空间分解法(FSDD),识别出了其模态频率、阻尼比及振型等模态参数,并利用模态保证准则(MAC)从模态参数中提取出了故障特征频率,达到了损伤判断的目的;最后,以出现故障的K15环模制粒机为例,进行了滚动轴承在线故障诊断的实验。研究结果表明:基于FSDD和MAC的方法,可识别出环模制粒机的故障特征频率为57.83 Hz,故障点为轴承SKF 24024CC/W33的外圈;该方法可实现在复杂工况下滚动轴承故障的有效识别。

基于EI及MAC混合算法的斜拉桥传感器优化布置

提出一种传感器优化布置算法,结合有效独立法和模态置信保证准则(Modal Assurance Criterion,简称MAC法)的优点,解决了采用MAC法进行传感器优化布置时所遇到的问题。首先,利用列主元QR分解技术得到MAC法确定传感器位置的初始测点,然后用有效独立法确定侯选添加测点的范围,避免了添加测点的盲目性,从侯选测点中选择满足MAC矩阵非对角元素最小的测点,添加到初始测点中,不断循环直至达到要求,上述算法采用matlab7.0编制程序实现。最后,以五河口大桥为研究对象,运用程序对五河口大桥主梁作了不同数目测点方案的传感器优化布置研究。结果表明,混合算法不仅保证了所测向量的MAC矩阵非对角元素值较小,而且具有较好的线性独立性和空间交角。

基于MAC算法的法兰螺纹连接结构传感器优化布置

传感器布置问题对机械结构的故障诊断和状态识别过程有重要意义。利用模态置信度(MAC)算法解决法兰螺纹连接结构故障检测中传感器优化布置问题。首先建立法兰螺纹连接结构的有限元模型,并对其进行模态分析。充分考虑模态分析结果和法兰结构实验的目的,初步选取传感器布置点用以候选。从侯选测点中选择满足MAC矩阵非对角元素最小的测点,添加到初始测点中,不断循环直至达到要求,实现了法兰结构传感器的优化与定位。为振动状态中螺纹连接结构的状态识别提供合理的传感器布置方式。

基于MAC与PSO的自动机测点优化

针对某型高射机枪自动机机箱的外表面形状比较复杂,传感器的布置受到结构形状的限制,自动机构件运动的敏感点难以获取,提出了基于模态保证准则与粒子群算法的自动机测点优化配置方法。根据对某型高射机枪自动机的ANSYS有限元模态分析,并针对机枪的模态试验结果,建立了基于模态保证准则的适应度函数,并通过运用粒子群算法优化传感器的配置,解决了自动机机箱振动信号采集过程中测点的选择和优化以及传感器布置数量难以估计和定位困难的问题。

基于EI及MAC算法的连续刚构桥传感器优化布置

介绍了有效独立法(EI)和模态保证准则(MAC)的工作性能与适用范围,并结合各自优点,得到了一种新型的混合算法。将此方法运用到以龙河大桥为研究对象的连续刚构桥传感器布置上。结果表明:基于EI及MAC混合算法得到的测点截面位置有别于人为凭借经验将传感器布置在根部、边跨及中跨1/4倍数截面等位置;通过MAC值验算,连续刚构桥传感器布置在此方法下能得到满意的优化结果。

基于MSSP/DM-MAC法的传感器优化布置

为简单有效地处理桥梁结构健康监测中传感器优化布置问题,从振动模态角度,提出一种基于模态分量加和法(MSSP)和差分法(DM)对传感器布设进行优化并采用模态置信准则(MAC)检验的方法。以某铁路系杆拱桥的主梁和主拱振动模态为例,分别采用MSSP法、MSSP/DM法、有效独立法(EI法)进行传感器布设优化比较,并检验其有效性。结果表明,EI法与MSSP/DM法优化结果差别较大。对于同一阶模态中的传感器优化布设位置数量,MSSP/DM-MAC法优化结果多于MSSP法相应数量,其优化位置处的振型模态向量之间正交性好且优化效果比MSSP法和EI法更好,可用于桥梁结构健康监测。

ODS & Modal Testing Using a Transmissibility Chain

In this paper, we show how Operating Deflection Shapes (ODS’s) andmode shapes can be obtained experimentally from measurements thatare made using only two sensors and two short wires to connect them to amulti-channel acquisition system. This new test procedure is depicted inFigure 1. Not only is the equipment required to do a test much more costeffective, but this method can be used to test any sized test article, especiallylarge ones.

基于MAC法的空间太阳能电站传感器优化配置与参数辨识

针对空间太阳能电站这类具有大尺寸、低刚度、频率密集等特点的大型航天结构,研究相应的振动传感器布置问题。基于模态置信法(Modal Assurance Criterion,MAC),参考Fisher信息阵、模态置信度准则等评价指标对这类超大空间结构进行传感器的优化配置,并将该方法与有效独立法(Effective Independence,EI)和模态动能法(Modal Kinetic Energy,MKE)这两种经典的优化配置方法所得的传感器布置方案进行比较,以寻找针对该类大型航天结构的传感器配置问题的最优解决方案。结果证明MAC法计算所得的传感器布点位置与EI和MKE方法相比,拥有更好的模态区分度,并且测点分散,利于减小配置冗余性。此外在仿真计算中还基于上述的优化配置结果,利用特征系统实现方法(Eigensystem Realization Algorithm,ERA)进行模态参数的辨识,计算结果证明基于MAC法所得的传感器布置方案具备良好的参数识别能力,适用于空间太阳能电站参数辨识的输出信号获取。

基于有效独立的改进传感器优化布置方法研究

随着结构健康监测技术的发展,传感器优化布置问题日趋突出。综合考虑有效独立法和模态动能法的优缺点,分别以平均加速度幅值和模态动能修正有效独立法的传感器优化布置结果,提出了两种基于有效独立的改进传感器优化布置方法———有效独立-平均加速度幅值法(EI-AAA)和有效独立-模态动能法(EI-MKE)。运用模态动能准则、平均加速度幅值准则、Fisher信息矩阵准则、截断模态矩阵条件数准则、模态置信准则评价并比较上述两种方法及有效独立法、模态动能法、有效独立驱动点留数法和有效独立驱动点残差法。实际钢井字梁采光顶结构算例结果表明,本文提出的有效独立-平均加速度幅值法(EI-AAA)和有效独立-模态动能法(EI-MKE)在考虑截断模态线性独立的同时都能自动选择具有较高平均动态响应和模态动能的测点位置,有较强的抗噪声性能,在六种方法中布置结果最为有效。

基于预试验分析的复杂箱体结构试验模态研究

论述了预试验分析原理和模态测试理论,在此基础上,以某型复杂变速箱箱体为研究对象,建立其有限元模型,进行预试验分析,优化结构模态试验的响应测点数目及位置、激励位置及方向;并进行了锤击模态试验,识别出表征箱体动力学特性的各阶模态参数;通过分析试验所得频响函数和模态置信判据准则(MAC),与预试验分析进行比较,结果表明预试验确定的测点和激励点是合理的,模态试验所识别模态参数是可信的。

大跨斜拉桥基于结构模拟的环境振动测点优化布置

首先运用大型有限元软件ANSYS建立了润扬斜拉桥面向SHM的结构有限元模型,并进行模态分析.然后以模态置信准则(MAC)矩阵的非对角元为目标函数,增加或减少测点自由度使目标函数最小化,从而确定斜拉桥振动测点的最优布点位置.最后,运用现场环境振动测试的数据对根据FEM计算得出的布点方案进行验证.结果表明:由环境振动实测数据得出的测点布置和有限元计算得出的测点布置结果是一致的,说明由有限元分析得出的测点布置是有效的.

车身板件振动声学贡献分析与优化

以某型面包车为例,引入频率准则以及模态置信度准则的概念,通过白车身模态试验验证结构有限元模型正确性;在结构有限元模型上选择发动机悬置位置作为力激励点,通过模态叠加法得到结构振动响应;并以此作为声学边界元模型的边界条件,计算得到车内某点的声灵敏度曲线;根据实车怠速工况下车内声压以及发动机悬置振动响应分析结果,找出相应的车内声压响应峰值频率作为作板件贡献分析,确认贡献显著的板件;以整车半消声室为试验环境,在实车上对相应板件进行约束阻尼处理进行验证,试验结果表明,车内声压在对应峰值位置有较明显的下降。

基于桥梁健康监测的传感器优化布置研究现状与发展趋势

从传感器监测项目优化、数量优化和位置优化3个方面综述传感器优化布置的研究现状。重点探讨传感器位置优化,系统介绍了基于模态可观测性和基于损伤可识别性的传感器优化布置准则、布置方法和布置评价准则,对比分析各种布置方法之间的脉络关系、技术演变及其优缺点,最后指出传感器优化布置研究存在的几点不足及其技术发展趋势。

传感器优化配置的修正逐步累积法

讨论了模态实验中传感器的配置问题。利用结构振型矩阵转置的 QR分解得到传感器的初始配置。以模态置信度 MAC矩阵的最大非对角元为目标函数 ,利用本文提出的修正逐步累积法得到传感器的配置 ,并提出传感器配置必须结合优化效果和经济性

面向结构健康监测的传感器数量及位置优化研究

在能够反映结构特性的重要位置布置合理数量的传感器不但可以有效地降低结构健康监测成本,还可以提高监测系统处理信息的效率。根据结构系统可观性,分别给出了观测一般结构和重频结构的前若干阶目标模态所需要最少传感器数量的估计方法。提出一种选用Frobenius范数求最大化Fisher信息矩阵的方法,阐述了求最大化Fisher信息矩阵等价于选取具有最大能量的节点模态向量子集的结论。在此基础上并结合传感器优化布置的多重标准,提出基于节点能量和模态保证准则的传感器优化布置方法。数值算例的结果验证了该方法的正确性和有效性。

基于自适应模拟退火遗传算法的传感器优化配置研究

针对传感器优化配置组合优化问题,提出了一种基于模态置信度准则MAC的优化算法——自适应模拟退火遗传算法。以模态置信度MAC矩阵的最大非对角元的值极小为目标函数,针对满足传感器数量不变的约束条件问题,提出了二重结构编码遗传算法,并将传统的模拟退火算法改良后,作为一个独立的算子置于遗传算法进化过程中;为了避免出现过早收敛的现象,引入了自适应交叉和变异概率。算例结果表明该混合算法对传感器数目与位置同时实现了优化,得到了满足不同精度要求的传感器优化配置方案。

基于模态参数验证的机床结构件优化设计

基于有限元分析和试验测试相结合的方法,研究机床结构件优化设计.以某型号拉床结构3大件之一的床台为例,建立床台实际几何形状的有限元模型,分析床台在实际工况下的变形情况和模态参数.利用LMS SCADAS III-305振动测试设备和PolyMAX方法,得到床台在0~512 Hz频率下的自然频率、阻尼比和振型等实验模态参数.获得实验模态与分析模态振型向量的置信准则矩阵,表明有限元分析和实验结果具有较好的相关性.利用经过验证的有限元模型开展拓扑优化,根据优化结果进行床台结构的二次设计.结果表明,通过二次设计得到轻量化的床台结构,切削点处变形更小,第一阶固有频率更大,实现了更好的动态性能.

基于能量系数-有效独立法的桥梁结构传感器优化布置

为了解决桥梁结构健康监测中的传感器优化布置问题,以简支钢桁架梁桥为研究对象,以反映节点自由度模态应变能的系数来修正反映最大线性无关的有效独立法,提出了基于能量系数-有效独立法的传感器优化布置算法,使传感器布置方案进一步优化。实例分析表明,采用该方法所得的传感器布置方案用多种准则进行评价的结果都较好,既能保证测量振型向量的正交性,又能保证扩阶振型的准确性,并且有较强的抗噪声性能,是一种适合桥梁结构的较为理想的传感器优化布置算法。

协同进化遗传算法在传感器优化配置中的应用

动态测试中,为了获得精确的试验模态参数,需将传感器配置在最优的位置。以模态置信度矩阵非对角元的最大值最小化为优化准则,针对GARTEUR飞机模型,基于协同进化遗传算法,对传感器的配置进行了优化,其结果优于Guyan法、EI法和基于QR分解的逐步累积法。

基于遗传算法的传感器优化布置

为解决空间网格结构模态测试中的传感器位置优化布置问题,提高采集数据信息的完备性,采用遗传算法优化传感器布置位置.在解的编码过程中采用二维数组,每一行存储一个可行解;采用强制变异避免遗传算子操作过程中出现同一个位置重复布置的问题.为了提高收敛速度,将基于模态矩阵QR分解的传感器优化布置结果作为第一代父群.对单层球面网壳进行优化计算后,将基于遗传算法的优化结果和QR分解得到的结果进行了应变能指标和相关性矩阵(MAC)的比较,发现前者不仅在应变能指标有大幅度的提高,而且相关性矩阵也有相应改善.