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第十五届全国振动理论及应用学术会议（NVTA2023）

作者：段宁远范文焜宋怡欣童宗鹏华宏星刘博上海船用柴油机研究所船舶与海洋工程特种装备和动力系统国家工程研究中心上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室

振动主动控制算法是实现预期振动抑制效果的重要条件,良好的主动控制算法应具备快速性和鲁棒性。在船舶动力系统中,螺旋桨脉动力会产生与轴频、叶频及其倍频相关的周期激励信号,在频谱中表现为稀疏多窄带线谱特征;同时,动力系统所受到... 详细信息

振动主动控制算法是实现预期振动抑制效果的重要条件,良好的主动控制算法应具备快速性和鲁棒性。在船舶动力系统中,螺旋桨脉动力会产生与轴频、叶频及其倍频相关的周期激励信号,在频谱中表现为稀疏多窄带线谱特征;同时,动力系统所受到的外激励幅值、频率及相位等会随着轴系转速、油膜润滑等条件的变化而产生一定范围内的未知波动,这对于船舶推进轴系振动控制算法的构建提出了挑战。本文针对动力系统的时变多线谱振动特征,提出了一种基于参数尺度变换和频率直接追踪的自适应前馈主动控制方法。基于多支承推进轴系动力学模型,开展了时变多谐波自适应前馈算法的控制仿真,实现了对多个未知窄带干扰频率的一致有效衰减。结果表明,本文所提出的自适应前馈主动控制方法对推进轴系的时变多线谱振动具有良好的控制效果。

关键词：主动控制前馈控制自适应算法线谱振动频率追踪

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泵喷-轴系耦合系统振动响应数值研究

泵喷-轴系耦合系统振动响应数值研究

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第五届水下无人系统技术高峰论坛--以深制海，智领发展

作者：薛林徐江海邹冬林塔娜饶柱石上海交通大学振动冲击噪声研究所上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室高新船舶与深海开发装备协同创新中心

针对泵喷推进器在运转过程中转子叶片诱发叶顶激振力,本文提出一种在转子叶片顶部设计一圈具有翼型截面叶冠结构的泵喷推进器,并在浸水状态下开展泵喷推进器以及泵喷-轴系耦合系统动力学特性研究。分别建立原型泵喷、带冠泵喷、原型泵喷... 详细信息

针对泵喷推进器在运转过程中转子叶片诱发叶顶激振力,本文提出一种在转子叶片顶部设计一圈具有翼型截面叶冠结构的泵喷推进器,并在浸水状态下开展泵喷推进器以及泵喷-轴系耦合系统动力学特性研究。分别建立原型泵喷、带冠泵喷、原型泵喷-轴系耦合系统以及带冠泵喷-轴系耦合系统耦合有限元模型,对泵喷以及泵喷-轴系耦合系统的进行模态特性分析,并研究在转子叶片0.7R处施加横向和纵向单位简谐激励力下的泵喷-轴系耦合系统界面振动响应。结果表明:叶冠结构改变了转子叶片的悬臂梁状态,降低了转子叶片同相振动模态固有频率,使转子叶片局部模态消失,但不改变定子和导流罩的固有频率和模态振型。轴系与泵喷耦合效应降低转子叶片同相振动模态固有频率。纵向和横向激励下的系统界面振动响应特征峰值是由轴系纵向振动、横向振动以及转子叶片的同相振动湿模态振动引起。研究结果可为泵喷-轴系耦合系统进一步的振动声辐射特性分析提供理论参考。

关键词：泵喷推进器轴系转子叶冠耦合有限元分析振动响应

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基于循环平稳波束形成的旋转机械故障定位

基于循环平稳波束形成的旋转机械故障定位

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第十五届全国振动理论及应用学术会议（NVTA2023）

作者：王冉于明杰张晨宇余亮上海海事大学物流工程学院哈尔滨工程大学动力与能源工程学院上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室西北工业大学民航学院

旋转机械故障诊断对保障现代工业系统中机械的可靠性以及安全性有着重要意义。经典的振动诊断技术通常采用接触式测量,对于传感器的正确安装有着严格要求,在测量受限的场景下方法性能受到限制。传统的声信号诊断技术利用故障发生时声信... 详细信息

旋转机械故障诊断对保障现代工业系统中机械的可靠性以及安全性有着重要意义。经典的振动诊断技术通常采用接触式测量,对于传感器的正确安装有着严格要求,在测量受限的场景下方法性能受到限制。传统的声信号诊断技术利用故障发生时声信号辐射能量的变化进行诊断,但其定位精度易受环境噪声的影响。由于故障振动信号具有显著的循环平稳性,其辐射产生的声信号同样具有循环平稳性。因此,本文提出了一种基于循环平稳波束形成的旋转机械故障定位方法,通过声信号实现对旋转机械的非接触式故障诊断。首先,利用传声器阵列获取故障旋转机械振动辐射的空间声场;其次,获取在特定循环频率下不同传声器测点位置之间的交叉循环谱矩阵(CCSM);然后,利用CCSM以及空间声场传播函数获取成像面各扫描点处的循环谱密度(CSD);最终利用声场可视化技术准确定位故障旋转机械的位置。通过数值仿真和齿轮箱故障轴承定位试验验证了提出方法对旋转机械故障定位的有效性。

关键词：故障诊断声成像循环平稳滚动轴承

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面向浮式风力机组混合模型试验的多通道载荷复现器设计与性能测试

面向浮式风力机组混合模型试验的多通道载荷复现器设计与性能测试

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第三十三届全国水动力学研讨会

作者：梁泽浩田新亮温斌荣彭志科李欣武广兴上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海交通大学三亚崖州湾深海科技研究院上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室宁夏大学华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室

针对浮式风力机组水池模型试验对于风力机组模型尺度气动载荷精确实时模拟的要求,本研究以OO-Star10MW浮式风力机组为模拟对象,设计制作了一套面向浮式风力机组混合模型试验的多通道载荷复现器。对载荷复现器进行了一系列静态、动态载... 详细信息

针对浮式风力机组水池模型试验对于风力机组模型尺度气动载荷精确实时模拟的要求,本研究以OO-Star10MW浮式风力机组为模拟对象,设计制作了一套面向浮式风力机组混合模型试验的多通道载荷复现器。对载荷复现器进行了一系列静态、动态载荷复现测试。结果表明,复现器对于稳态风载的复现误差小于0.4%,最大正向、负向载荷变化率分别为30 N/s和27 N/s;在实景湍流风场作用下,复现器对固定式风力机组的时变气动推力的频谱能量主区复现率达到99.2%,对于浮式风力机组则达到97.1%,可有效提升水池模型试验的准确性与可靠性。

关键词：海上浮式风力机组混合模型试验载荷模拟实验装备

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大型液压阻尼器仿真建模及静动态性能试验研究

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噪声与振动控制 2021年第1期41卷 82-88页

作者：孔金震钱亚鹏贺枫朱翊洲谢永诚彭志科上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 常州格林电力机械制造有限公司江苏常州213119 上海核工程研究设计院有限公司上海200240

液压阻尼器是一种对速度反应灵敏的振动控制装置,具有抗冲击和减振性能,被广泛使用在核电厂中来支撑主设备。大型液压阻尼器的正常运行对保证核电厂的安全运行有着重要意义。本研究借助(Advanced modeling environment for performing s... 详细信息

液压阻尼器是一种对速度反应灵敏的振动控制装置,具有抗冲击和减振性能,被广泛使用在核电厂中来支撑主设备。大型液压阻尼器的正常运行对保证核电厂的安全运行有着重要意义。本研究借助(Advanced modeling environment for performing simulation of engineering systems)AMESim软件建立液压阻尼器的仿真模型并验证其准确性,针对阻尼器的不同工况开展仿真研究,以内泄漏为例对其进行故障模拟,并对阻尼器在正常工况、存在外泄漏工况、存在内泄漏工况、存在阻尼阀堵塞工况四种不同工况下的监测信号进行定性分析,得出其中的逻辑关系。为进一步的液压阻尼器故障诊断系统研究及实际应用提供理论基础和指引。

关键词：振动与波液压阻尼器 AMESim 仿真分析故障模式核电厂

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不同入流条件下螺旋桨非定常力特性分析

不同入流条件下螺旋桨非定常力特性分析

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第十六届全国水动力学学术会议暨第三十二届全国水动力学研讨会

作者：师帅康黄修长李昌龙张啸涵华宏星上海交通大学振动冲击噪声实验室机械系统与振动国家重点实验室

螺旋桨入流条件的空间非均匀性以及时间非定常性,对其非定常力谱产生不同的效果。为明确不同来流条件下非定常力的产生机理,采用CFD (Computational Fluid Dynamics,计算流体力学)方法,对DTRC 4119螺旋桨在均匀来流、三周期伴流以及湍... 详细信息

螺旋桨入流条件的空间非均匀性以及时间非定常性,对其非定常力谱产生不同的效果。为明确不同来流条件下非定常力的产生机理,采用CFD (Computational Fluid Dynamics,计算流体力学)方法,对DTRC 4119螺旋桨在均匀来流、三周期伴流以及湍流入流三种条件下的非定常力进行了数值模拟。结果表明:均匀来流和三周期伴流下,非定常力在时域具有明显周期性,非定常力谱分别以轴频和叶频为主要峰值,呈现离散分布。湍流入流下螺旋桨非定常力谱在叶频及其倍频附近产生频率和幅值相近的峰值,从而产生"驼峰",呈现出宽带特性。研究有助于明确不同入流条件引起的螺旋桨非定常力特性,为低噪声螺旋桨设计提供参考。

关键词：螺旋桨非定常力大涡模拟湍流入流低噪声设计

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船用并联动力推进系统非线性振动机理研究

船用并联动力推进系统非线性振动机理研究

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第十五届全国振动理论及应用学术会议（NVTA2023）

作者：徐江海刘学良焦春晓塔娜饶柱石南京理工大学机械工程学院上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室中国船舶工业集团公司第707研究所

并联动力推进系统是大型舰船动力方式的重要选择,系统运行时产生的振动已成为制约设备服役可靠性的关键瓶颈。多维动力参数的不合理配置是系统产生振动、噪声的重要原因。本文通过理论和实验,探讨了系统的声-振特性对于关键动力参数不... 详细信息

并联动力推进系统是大型舰船动力方式的重要选择,系统运行时产生的振动已成为制约设备服役可靠性的关键瓶颈。多维动力参数的不合理配置是系统产生振动、噪声的重要原因。本文通过理论和实验,探讨了系统的声-振特性对于关键动力参数不同程度的敏感性和依赖性,揭示了多维动力参数耦合作用下系统动态特性的演化机制。首先,在分析内、外部多源激励的基础上建立推进系统弯曲-扭转-纵向耦合非线性动力学模型,研究了不同的动力参数组合对于系统振动响应和稳定性的影响。其次,建立并联推进系统实验平台,开展了非对称动态激励下多维功率参数对于系统振动、噪声特性实验研究。最后,结合RBF神经网络,对多维功率参数综合影响下的系统声振特性进行预测。研究结果对于突破并联推进系统的减振降噪技术瓶颈具有重要的理论和实际意义。

关键词：并联推进系统非线性振动振动机理多维参数影响振动预测

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基于优化Fast-SLAM的煤矿水泵房巡检机器人研究

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煤炭工程 2021年第7期53卷 139-145页

作者：邱建都吴娟金书奎金言石军杰太原理工大学机械工程学院山西太原030024 矿山流体控制国家地方联合工程实验室山西太原030024 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

针对目前煤矿水泵房无GPS环境下巡检机器人的自主定位、抗干扰能力弱、不能很好的帮机器人完成日常巡检任务等问题,研究基于Fast-SLAM的同步定位与建图方法。首先建立SLAM的概率模型,采用最小线性二乘对里程计进行标定和融合轮式里程计... 详细信息

针对目前煤矿水泵房无GPS环境下巡检机器人的自主定位、抗干扰能力弱、不能很好的帮机器人完成日常巡检任务等问题,研究基于Fast-SLAM的同步定位与建图方法。首先建立SLAM的概率模型,采用最小线性二乘对里程计进行标定和融合轮式里程计、IMU的方式对传感器数据进行预处理,获得比单一轮式里程计更为精确的位姿信息,减小相对定位中的非系统误差。然后再利用机器人的坐标变换关系将外部传感器获得的环境信息和机器人的运动信息转换为世界坐标系下,基于粒子滤波算法对proposal分布进行优化以获得机器人的精确位姿估计。最后通过覆盖栅格建图建立全局环境地图。经MATLAB仿真和实验结果分析表明,在经过传感器预处理和算法优化后的Gmapping算法满足机器人实时定位的需要,且具有较高的建图精度,可以有效应用于煤矿水泵房机器人自动巡检中。

关键词：位姿估计同步定位地图构建激光雷达多传感器融合

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考虑摩擦与测量噪声的液压缸泄漏诊断方法

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润滑与密封 2020年第5期45卷 91-96,101页

作者：黄武涛郭隽侠刘颖上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 机械系统与振动国家重点实验室上海200240

泄漏是液压缸的一种典型故障,及时诊断泄漏能够有效保障液压缸的效率性能并提高安全性。在阀控液压缸系统模型中引入Stribeck摩擦模型,建立接近实际情况的系统动力学方程;针对系统存在的非线性问题,采用状态反馈法进行系统状态空间建模... 详细信息

泄漏是液压缸的一种典型故障,及时诊断泄漏能够有效保障液压缸的效率性能并提高安全性。在阀控液压缸系统模型中引入Stribeck摩擦模型,建立接近实际情况的系统动力学方程;针对系统存在的非线性问题,采用状态反馈法进行系统状态空间建模;采用带有白色测量噪声的子空间辨识方法进行系统辨识,求解出系统的泄漏系数估计值以判别泄漏故障的存在、类型与泄漏程度,并通过MATLAB/Simulink平台进行验证。结果证明:状态反馈法能够建立线性的系统模型,使子空间辨识法可以对泄漏故障进行诊断;带有白色噪声的子空间辨识法能够消除噪声影响,精确地辨识出每一处泄漏系数估计值。

关键词：液压缸泄漏诊断摩擦模型状态反馈子空间辨识

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往复走丝电火花线切割加工放电通道等离子体的观测研究

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电加工与模具 2022年第5期 30-34页

作者：李子伦褚皓宇张瑞雪高强沈斌奚学程赵万生上海交通大学机械与动力工程学院机械系统与振动国家重点实验室上海200240 平湖市领智高端制造技术研究院浙江嘉兴314206

通过实验直接观测电火花加工放电通道等离子体的物理现象,对分析其微观过程和机理具有重要意义。往复走丝电火花线切割加工过程中电极丝与工件之间的相对移动速度较大,其放电通道等离子体的发展过程与传统电火花加工有一定差异。利用高... 详细信息

通过实验直接观测电火花加工放电通道等离子体的物理现象,对分析其微观过程和机理具有重要意义。往复走丝电火花线切割加工过程中电极丝与工件之间的相对移动速度较大,其放电通道等离子体的发展过程与传统电火花加工有一定差异。利用高速摄像技术,对往复走丝电火花线切割加工单脉冲放电过程中的放电通道等离子体进行观测研究。结果表明:在脉冲放电过程中,放电通道等离子体沿着工件表面持续滑移,滑移方向与电极丝移动方向一致;脉冲放电期间有大量金属蒸气被抛出,脉冲结束阶段有大量熔融金属被抛出;金属蒸气与熔融金属的抛出方向主要沿着电子运动方向,该现象表明材料去除主要为电子对工件材料的蚀除作用。

关键词：往复走丝电火花线切割加工高速摄像技术放电通道等离子体电蚀产物

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