检索结果-内蒙古大学图书馆

西安交通大学学报 2023年第10期57卷 132-142页

作者：唐宇翔陶建峰刘成良上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

针对盾构机刀盘主驱动电机存在因高频振动和电流信号获取不易和长时间工作导致的电机异常检测准确率低和性能评估困难的问题,通过分析主驱动电机的群体特征与个体特征的相似程度,提出了一种基于多尺度循环自编码器的盾构主驱动电机异常... 详细信息

针对盾构机刀盘主驱动电机存在因高频振动和电流信号获取不易和长时间工作导致的电机异常检测准确率低和性能评估困难的问题,通过分析主驱动电机的群体特征与个体特征的相似程度,提出了一种基于多尺度循环自编码器的盾构主驱动电机异常检测和性能评估的方法。首先将正常运行时的主驱动电机原始电流数据进行异常值清洗、筛选工作阶段、归一化等预处理工作;再根据预处理后的电流信号进行时间切片和特征提取编码,构建描述电机之间性能差距的差异性矩阵作为训练集;然后将数据集输入多尺度循环自编码器中提取正常运行电机电流信号特征,从而实现准确地进行电机的异常检测并给出性能评估的健康指标。基于印度孟买D215工程的实际数据,对所提方法进行了验证和测试,结果表明:该方法在仅能获取到PLC数据的情况下,完成盾构主驱动电机的异常检测,准确率维持在90%以上,并能够给出一种反映主驱动电机组性能退化的健康指标。

关键词：盾构机主驱动电机异常检测自动编码器性能评估可视化监控

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基于改进Transformer的复合故障解耦诊断方法

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浙江大学学报（工学版） 2023年第5期57卷 855-864页

作者：王誉翔钟智伟夏鹏程黄亦翔刘成良上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

大多复合故障诊断方法视复合故障为一种新的单一故障类型,忽视了内部单一故障的相互作用、故障分析粒度含糊和解释性差.为了解决复合故障难解耦的问题,针对工业环境中复合故障数据极少的情况,提出一种基于改进Transformer的复合故障解... 详细信息

大多复合故障诊断方法视复合故障为一种新的单一故障类型,忽视了内部单一故障的相互作用、故障分析粒度含糊和解释性差.为了解决复合故障难解耦的问题,针对工业环境中复合故障数据极少的情况,提出一种基于改进Transformer的复合故障解耦诊断方法.诊断流程分为预处理、特征提取和故障解耦3个步骤.故障解耦引入Transformer的解码器,利用交叉注意力机制使得每个单一故障标签可以在提取的特征层中,自适应地关注到与故障特征相对应的判别特征区域,进一步预测每个单一故障标签的输出概率以实现复合故障解耦.设计多组复合故障试验与业界先进算法进行对比,以验证方法的有效性.结果表明,所提方法在少量单一故障训练样本和极少量复合故障训练样本情况下,有较高的诊断准确度.当训练集中复合故障样本数仅为5时,复合故障诊断准确度达到88.29%,与其他方法比较更具有显著优势.

关键词：复合故障诊断故障解耦分类器 Transformer 卷积神经网络旋转机械

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基于OSGMD-Hilbert包络对数分析的齿轮箱齿面磨损早期故障诊断

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振动与冲击 2025年第7期44卷 225-231,274页

作者：俞香熔王友仁王胤博南京航空航天大学自动化学院南京211106 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

针对环境噪声下齿轮箱齿面磨损早期微弱故障特征难以提取的问题,提出了一种基于优化型辛几何模态分解-Hilbert包络对数分析的齿轮磨损故障诊断方法。新方法中引入Cao算法和功率谱密度,提出最近邻波动偏差实现嵌入维数的自适应确定,利用... 详细信息

针对环境噪声下齿轮箱齿面磨损早期微弱故障特征难以提取的问题,提出了一种基于优化型辛几何模态分解-Hilbert包络对数分析的齿轮磨损故障诊断方法。新方法中引入Cao算法和功率谱密度,提出最近邻波动偏差实现嵌入维数的自适应确定,利用奇异值分解进行降噪,采用Pearson-功率谱熵差和闵氏距离作为重构准则以获取特征模态分量,通过Hilbert包络对数分析法突出故障频率成分,并进行故障诊断。该新方法克服了辛几何模态分解嵌入维数依赖经验公式、重构准则单一和噪声鲁棒性欠佳的缺陷。仿真与试验结果分析表明,与辛几何模态分解(symplectic geometric mode decomposition,SGMD)、迭代SGMD、变分模态分解和经验模态分解相比,该新方法能够有效提取早期齿面磨损故障特征信息,表现出更好的鲁棒性。

关键词：早期故障诊断振动信号特征信息提取优化型辛几何模态分解(OSGMD) 齿轮磨损 Hilbert包络对数分析法辛几何模态分解(SGMD)

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一类非线性系统的广义伴随线性方程分析研究

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力学学报 2024年第3期56卷 832-846页

作者：张波张文博彭志科宁夏大学机械工程学院银川750021 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

非线性输出频率响应函数是线性系统理论中频率响应函数在非线性系统中的一种推广,越来越多的学者已将其应用在结构损伤检测及故障诊断中.基于Volterra级数理论与由非线性微分方程描述的单输入单输出非线性系统的广义频率响应函数递归计... 详细信息

非线性输出频率响应函数是线性系统理论中频率响应函数在非线性系统中的一种推广,越来越多的学者已将其应用在结构损伤检测及故障诊断中.基于Volterra级数理论与由非线性微分方程描述的单输入单输出非线性系统的广义频率响应函数递归计算公式,利用多重积分性质和多维傅里叶变换,将广义频率响应函数映射到了一维频域中,推导出了一类非线性系统的广义伴随线性方程计算公式.研究表明,这类系统的第n阶非线性输出响应是以系统输入激励和前n-1阶非线性输出响应的组合函数作为广义激励作用到系统各阶广义伴随线性方程中的输出响应,最后通过求解一系列线性微分方程可得到这类非线性系统的任意阶非线性输出响应,其结果弥补了伴随线性方程无法求解这类非线性系统的不足.同时,针对广义伴随线性方程的数值计算问题,论文提出了一种耦合计算法,提高了计算非线性输出响应的精度,为非线性输出频率响应函数的计算提供了一种新思路.最后利用广义伴随线性方程与线性算子理论研究了两种典型非线性系统中非线性现象产生的原因,研究结果为非线性系统的分析与设计提供了一种有效途径.

关键词：非线性输出频率响应函数广义伴随线性方程广义频率响应函数非线性振动 Volterra级数

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变转速下L_(1,1,2)范数与张量核范数联合约束的TRPCA滚动轴承故障特征提取方法

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振动与冲击 2024年第7期43卷 84-93页

作者：王冉曹徐张军武余亮上海海事大学物流工程学院上海201306 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

滚动轴承作为旋转机械设备的重要部件之一,其工作状态直接影响旋转设备的运行安全,因此其故障特征的有效提取对于保障机械设备正常运行具有重要的意义。实际应用中滚动轴承通常以变化的速度运行,并且单一传感器采集的轴承的非平稳信号... 详细信息

滚动轴承作为旋转机械设备的重要部件之一,其工作状态直接影响旋转设备的运行安全,因此其故障特征的有效提取对于保障机械设备正常运行具有重要的意义。实际应用中滚动轴承通常以变化的速度运行,并且单一传感器采集的轴承的非平稳信号往往被严重的背景噪声覆盖,使得故障特征的提取非常困难。为了解决这一问题,提出一种变转速下L_(1,1,2)范数与张量核范数联合约束的张量主成分分析(tensor robust principal component analysis,TRPCA)滚动轴承故障特征提取方法。首先,使用时频表示(time-frequency representation,TFR)作为正向切片构建张量,分别探讨滚动轴承时变故障特征在张量域中的管稀疏性和背景噪声在张量域中的低管秩性。进而使用L_(1,1,2)范数与张量核范数联合约束的TRPCA对故障特征张量进行提取,得到管稀疏的故障特征张量。最后将提取的故障特征张量在通道索引中进行融合,得到能够有效表征故障特征的时频表示。仿真和试验分析验证了该方法在轴承故障特征提取中的有效性。

关键词：张量故障特征提取变转速工况张量主成分分析(TRPCA) 管稀疏

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磁流变抛光液流变学特性测试方法及仿真建模

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上海交通大学学报 2024年

作者：郑其涵王夏宇刘耀庭王新昶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

磁流变抛光在非球面光学镜片超精密加工等领域具有广阔的应用前景。本文通过磁场仿真设计合理的磁极尺寸，优化了测试磁场的均匀度和垂直度，设计了适用于HR20型旋转流变仪的磁流变测试套件及方法，结合实验测试和理论拟合确定了最佳流... 详细信息

磁流变抛光在非球面光学镜片超精密加工等领域具有广阔的应用前景。本文通过磁场仿真设计合理的磁极尺寸，优化了测试磁场的均匀度和垂直度，设计了适用于HR20型旋转流变仪的磁流变测试套件及方法，结合实验测试和理论拟合确定了最佳流体本构模型；建立了轮式磁流变抛光流场模型，分析了磁场强度对磁流变抛光液粘度、抛光缎带形貌、抛光区域压力分布的影响规律。测试结果表明，抛光液粘度随外磁场强度增加而显著增大；流场仿真结果表明，磁场影响下抛光缎带会发生收束，与工件有效接触面积增大，在工件表面产生的“D”形压力分布随外磁场增强而显著增强，有助于增强对工件的加工效果。

关键词：磁流变抛光液抛光缎带流变学性能本构模型数值仿真

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带筋壁板筋条双侧激光喷丸弯曲变形特性

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塑性工程学报 2023年第9期30卷 180-187页

作者：唐鑫森江剑成胡永祥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

针对带筋壁板筋条双侧激光喷丸弯曲变形问题,建立了基于固有应变理论的带筋壁板筋条双侧激光喷丸数值模型,开展了带筋壁板筋条双侧喷丸仿真与实验研究,并应用数值模型分析了带筋壁板筋条喷丸弯曲变形规律及变形特性。结果表明,带筋壁板... 详细信息

针对带筋壁板筋条双侧激光喷丸弯曲变形问题,建立了基于固有应变理论的带筋壁板筋条双侧激光喷丸数值模型,开展了带筋壁板筋条双侧喷丸仿真与实验研究,并应用数值模型分析了带筋壁板筋条喷丸弯曲变形规律及变形特性。结果表明,带筋壁板弯曲变形随筋条双侧激光喷丸面积的增加而增大,增幅由71.4%逐渐下降到6.1%,在喷丸面积相同的情况下,喷丸区域距离蒙皮越近,带筋壁板弯曲变形量越小。在筋条双侧激光喷丸情况下,带筋壁板弯曲变形由筋条延展引起,带筋壁板呈现双曲弯曲变形特征,并通过实验验证了数值模型的有效性。

关键词：带筋壁板激光喷丸成形筋条喷丸固有应变

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一种面向机械设备故障诊断的可解释卷积神经网络

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机械工程学报 2024年第12期60卷 65-76页

作者：陈钱陈康康董兴建皇甫一樊彭志科孟光上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 上海交通大学振动、冲击、噪声研究所上海200240 宁夏大学机械工程学院银川750021

卷积神经网络(Convolutional neural network,CNN)以其强大的特征提取和分类能力,被广泛应用于机械系统故障诊断任务中。但CNN是一个典型的“黑箱模型”,其决策机理和分类依据并不明确。这不仅降低了智能诊断结果的可信性,还限制了在高... 详细信息

卷积神经网络(Convolutional neural network,CNN)以其强大的特征提取和分类能力,被广泛应用于机械系统故障诊断任务中。但CNN是一个典型的“黑箱模型”,其决策机理和分类依据并不明确。这不仅降低了智能诊断结果的可信性,还限制了在高可靠性要求故障诊断中的应用。针对这一问题,具有物理意义的Chirplet变换被引入到传统卷积层中,形成具有优异可解释性的Chirplet卷积层和Chirplet-CNN,进而提出将Chirplet-CNN用于故障诊断的完整流程。一系列试验表明,Chirplet-CNN以其提取时频特征的特点,不仅拥有和当前先进方法相近的优异故障诊断能力,而且在可解释性方面具有突出表现,即能够通过频谱分析对CNN提取类别特征和做出判断的频带依据进行解释。此外,进一步的分析结果表明,所提出的Chirplet卷积层具有良好的通用性,与不同深度的CNN模型进行组合,均能有效提高其诊断精度并获得不错的解释结果。

关键词：卷积神经网络可解释性 Chirplet变换时频变换深度学习故障诊断

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脉冲宽度对激光驱动微滴前向转移的影响

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激光与光电子学进展 2023年第19期60卷 133-139页

作者：程帅康吴迪罗国虎胡永祥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

激光驱动微滴前向转移工艺在三维金属微结构打印方面具有重要的应用前景。脉冲宽度是影响微滴转移行为的一个重要因素,但是目前的研究对于不同脉宽下微滴产生以及沉积行为认识不够充分。本文以500 nm铜膜为对象,开展了5种不同脉宽下激... 详细信息

激光驱动微滴前向转移工艺在三维金属微结构打印方面具有重要的应用前景。脉冲宽度是影响微滴转移行为的一个重要因素,但是目前的研究对于不同脉宽下微滴产生以及沉积行为认识不够充分。本文以500 nm铜膜为对象,开展了5种不同脉宽下激光驱动微滴前向转移实验。研究结果表明,随着脉冲宽度的增大,获得完整微滴的激光驱动微滴前向转移工艺最低以及最高能流密度阈值逐渐增高,同时脉宽对沉积微滴形貌有显著影响。根据实验确定了不同脉宽下的激光驱动微滴前向转移工艺区间,并统计了不同脉宽下微滴沉积的材料转移比率。最后利用振镜线扫描方式实现大面积微滴阵列的制备。

关键词：激光器与激光光学微滴增材制造脉冲宽度激光诱导金属微滴

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齿轮轴孔位置误差作用下行星齿轮啮合相位波动及其统计特性预测

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机械工程学报 2024年第15期60卷 123-133页

作者：代鹤罗顺安龙新华李元訾斌合肥工业大学机械工程学院合肥230009 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

针对啮合相位波动问题,建立了计及齿轮轴孔位置误差的行星齿轮时变啮合相位模型,推导了位置误差影响下时变啮合相位的解析计算公式。为建立齿轮轴孔位置误差公差带同啮合相位波动偏差之间的定量关系,提出了基于蒙特卡洛法的啮合相位波... 详细信息

针对啮合相位波动问题,建立了计及齿轮轴孔位置误差的行星齿轮时变啮合相位模型,推导了位置误差影响下时变啮合相位的解析计算公式。为建立齿轮轴孔位置误差公差带同啮合相位波动偏差之间的定量关系,提出了基于蒙特卡洛法的啮合相位波动偏差统计分布预测模型,基于容差范围内随机分布的3σ原则,得到了啮合相位波动偏差的上下限阈值。进一步地,采用数值仿真分析了不同齿轮轴孔位置误差对啮合相位的影响规律。最后,提出了一种基于齿根应变的啮合相位测量方法。仿真和实验结果表明,所提模型可以有效预测齿轮轴孔中心位置误差造成的啮合相位偏差,并为齿轮位置误差公差设计和行星齿轮系统的减振设计提供指导。

关键词：行星齿轮啮合相位位置偏差相位波动蒙特卡洛法

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