本文關(guān)鍵詞：基于非線性輸出頻率響應(yīng)函數(shù)的轉(zhuǎn)子裂紋故障診斷方法研究　出處：《鄭州大學(xué)》2011年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 非線性輸出頻率響應(yīng)函數(shù) 故障診斷 裂紋轉(zhuǎn)子 Volterra級(jí)數(shù) 非線性系統(tǒng)辨識(shí) 耦合剛度

【摘要】：本論文在國(guó)家自然科學(xué)基金(50775208、51075372)、湖南省機(jī)械設(shè)備健康維護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金(200904)和河南省教育廳自然科學(xué)基金(2008C460003)資助下,將非線性輸出頻率響應(yīng)函數(shù)(Nonlinear output frequency response functions,簡(jiǎn)稱為NOFRF)應(yīng)用到轉(zhuǎn)子裂紋的故障診斷中去,深入研究了基于NOFRF模型的轉(zhuǎn)子裂紋故障診斷方法,并進(jìn)行了仿真研究,取得了一些創(chuàng)新性成果。本文的主要內(nèi)容包括： 第一章,論述了本課題的提出及研究意義,綜述了非線性系統(tǒng)辨識(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其在故障診斷中的應(yīng)用,并對(duì)轉(zhuǎn)子裂紋故障的檢測(cè)診斷方法及國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀做了闡述。提出了本論文的主要內(nèi)容與創(chuàng)新之處。 第二章,論述了系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)的定義和算法,在此基礎(chǔ)上,將線性系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)推廣到非線性系統(tǒng)中,詳細(xì)論述了非線性輸出頻率響應(yīng)函數(shù)的理論,給出了基于非線性頻率響應(yīng)函數(shù)模型的故障診斷過(guò)程。本章內(nèi)容是整篇論文的理論基礎(chǔ)。 第三章,詳細(xì)討論了裂紋軸的剛度計(jì)算,裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng)表現(xiàn)出強(qiáng)烈的非線性,裂紋存在減小了轉(zhuǎn)子的剛度,斜裂紋還會(huì)引起轉(zhuǎn)軸剛度的相互耦合。本章首先介紹了常用的幾種裂紋模型,而后依據(jù)斷裂力學(xué)原理,詳細(xì)推導(dǎo)了裂紋軸剛度的計(jì)算方法,并分析了裂紋位置,裂紋深度等參數(shù)變化時(shí),裂紋軸剛度的變化規(guī)律,特別對(duì)斜裂紋轉(zhuǎn)軸的剛度耦合進(jìn)行了深入分析,合理解釋了斜裂紋轉(zhuǎn)子響應(yīng)中出現(xiàn)的多頻率耦合現(xiàn)象。 第四章,非線性輸出頻率響應(yīng)函數(shù)是在廣義頻率響應(yīng)函數(shù)的基礎(chǔ)上提出來(lái)的,是非線性系統(tǒng)Volterra級(jí)數(shù)模型的深入演化和擴(kuò)展,它同樣能反映系統(tǒng)的本質(zhì)傳遞特征,也可以利用系統(tǒng)的輸入輸出辨識(shí)得到,最大優(yōu)點(diǎn)在于它的表示形式是一維的,更容易理解�；诖�,本章將非線性輸出頻率響應(yīng)函數(shù)(NOFRF)應(yīng)用到裂紋轉(zhuǎn)子的故障診斷中,提出了基于NOFRF的轉(zhuǎn)子裂紋故障診斷方法。辨識(shí)得到裂紋轉(zhuǎn)子的NOFRF值,清楚的解釋了系統(tǒng)高階頻率的產(chǎn)生；通過(guò)對(duì)比不同位置,不同深度的系統(tǒng)各階NOFRF值,得出了NOFRF值隨裂紋參數(shù)的變化關(guān)系,發(fā)現(xiàn)了對(duì)裂紋位置敏感的NOFRF值；通過(guò)檢測(cè)敏感參數(shù)的變化,結(jié)合頻域分析,可實(shí)現(xiàn)對(duì)裂紋故障的檢測(cè)診斷。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性。 第五章,轉(zhuǎn)子上的斜裂紋引起了系統(tǒng)各方向的剛度耦合,振動(dòng)特性更加復(fù)雜。本文對(duì)受水平,垂直,軸向,扭矩四個(gè)方向單位載荷情況的直斜裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng),進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)方程求解,對(duì)比分析了直斜裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的軸向和橫向振動(dòng)特征；辨識(shí)得到了斜裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的NOFRF模型各階核值,分析了裂紋傾角不同時(shí),系統(tǒng)各階NOFRF值的變化情況,并對(duì)相同參數(shù)下的正常轉(zhuǎn)軸,直裂紋軸,不同傾角的斜裂紋軸的非線性輸出頻率響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行了對(duì)比研究,得到了斜裂紋故障的特征信息。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,NOFRF值不僅能反映裂紋的存在,而且能反映裂紋的方向。 第六章,對(duì)本文的工作進(jìn)行了總結(jié),并對(duì)非線性系統(tǒng)辨識(shí)在旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障檢測(cè)與診斷領(lǐng)域的應(yīng)用做了展望。
[Abstract]:In this paper, the National Natural Science Foundation (5077520851075372), Hunan Province health maintenance for mechanical equipment open fund of Key Laboratory (200904) and the Education Department of Henan Province Natural Science Foundation (2008C460003) funded by the nonlinear output frequency response function (Nonlinear output frequency response functions, referred to as NOFRF) is applied to the fault diagnosis of rotor crack, in-depth study of the fault diagnosis method for rotor crack based on NOFRF model, and the simulation research, some innovative results were achieved. The main contents of this paper include:
The first chapter discusses the background and significance of this topic, reviewed the research status of nonlinear system identification and its application in fault diagnosis, and the research status of detection and diagnosis methods at home and abroad on the rotor crack fault is described in detail. The main contents of this paper and innovation.
The second chapter discusses the definition and algorithm of frequency response functions, on this basis, the linear system frequency response function is extended to nonlinear system, discusses the nonlinear output frequency response function theory, gives the process of fault diagnosis based on the nonlinear frequency response function model. This chapter is the theoretical basis of the whole paper.
The third chapter, calculating the stiffness of the cracked shaft are discussed in detail, the cracked rotor system vibration shows strong nonlinearity, the existence of cracks reduces the stiffness of the rotor, the oblique crack will cause the coupling shaft stiffness. This chapter first introduces several commonly used crack model, and according to the principle of fracture mechanics, are derived in detail. The calculation method of the stiffness of the cracked shaft, and the analysis of the crack location, crack depth and other parameters change, change the stiffness of the cracked shaft, especially stiffness coupling on the inclined crack shaft is analyzed, a reasonable interpretation of the multi frequency coupling lines in response to rotor oblique fissure.
The fourth chapter, the nonlinear output frequency response function is proposed based on generalized frequency response function is the evolution and extension of nonlinear system Volterra series model deeply, it also can reflect the essence of the system transfer characteristics, can also use the input and output system identification, the biggest advantage is that it is a one-dimensional representation that is easier to understand. Based on this, this chapter will nonlinear output frequency response functions (NOFRF) is applied to the fault diagnosis of cracked rotor, the paper puts forward a fault diagnosis method for rotor crack based on NOFRF. The identified crack rotor NOFRF value, clearly explain the high order frequency of the system; through the comparison of different position. The NOFRF order system with different depth values, the variation between NOFRF and crack parameters, found on the crack position sensitive NOFRF value; detectingthesensitiveparameter, node In the frequency domain analysis, the detection and diagnosis of the crack fault can be realized. The validity of the method is verified by the experiment.
The fifth chapter, oblique crack on the rotor caused by the stiffness coupling of the direction of the system, the vibration characteristics are more complex. In this paper, by the horizontal, vertical, axial load, torque direction of four units of straight slant cracked rotor system, by solving the dynamic equation, comparison and analysis of the axial and transverse oblique crack rotor system vibration characteristics; identification by NOFRF model of rotor system of oblique crack of each order nuclear value, to analyze the crack angle is not at the same time, the changes of NOFRF value of each order system, and the normal axis with the same parameters, straight crack shaft, nonlinear output frequency response function of inclined crack shaft with different inclination angles were compared and studied. Get the characteristic information of the oblique crack fault. The experimental results show that NOFRF can not only reflect the existence of crack, and can reflect the direction of the crack.
In the sixth chapter, the work of this paper is summarized, and the application of nonlinear system identification in the field of fault detection and diagnosis of rotating machinery is prospected.

【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TH165.3

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 駱鴻林;李創(chuàng)第;夏立志;;耗能結(jié)構(gòu)隨機(jī)地震響應(yīng)的近似解[J];山西建筑;2011年21期

2 張啟亮;刁延松;佟顯能;于菲;;基于虛擬脈沖響應(yīng)函數(shù)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)損傷定位研究[J];四川建筑;2011年03期

3 楊海天;楊博;李哈汀;;帶有彈性邊界支撐梁的多宗量反問(wèn)題數(shù)值求解[J];大連理工大學(xué)學(xué)報(bào);2011年04期

4 王小燕;李志遠(yuǎn);;排氣消聲器疲勞問(wèn)題的試驗(yàn)研究[J];汽車(chē)零部件;2010年08期

5 劉治虎;郭建平;楊龍;;某機(jī)載電子設(shè)備結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)分析[J];航空計(jì)算技術(shù);2011年04期

6 郭萬(wàn)鑫;劉俊;;基于AD6220調(diào)制樣式識(shí)別信號(hào)預(yù)處理的實(shí)現(xiàn)[J];裝備制造技術(shù);2011年07期

7 ;[J];;年期

8 ;[J];;年期

9 ;[J];;年期

10 ;[J];;年期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 李準(zhǔn);李偉;陳國(guó)明;劉鳳;;基于正交激勵(lì)陣列的斜裂紋交流電磁場(chǎng)檢測(cè)仿真研究[A];第十三屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)第13分會(huì)場(chǎng)-海洋工程裝備發(fā)展論壇論文集[C];2011年

2 紀(jì)亨騰;范菊;;非線性水動(dòng)力系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)的計(jì)算[A];2004年船舶水動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

3 周利;;用保角映射一邊界配點(diǎn)法求解含中心斜裂紋矩形板的應(yīng)力強(qiáng)度因子[A];第十二屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集第Ⅰ冊(cè)[C];2003年

4 莫秋云;;振動(dòng)模態(tài)分析系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用[A];2008年全國(guó)振動(dòng)工程及應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議暨第十一屆全國(guó)設(shè)備故障診斷學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

5 王志亮;門(mén)永新;彭鴻;毛凌麗;;頻響分析在發(fā)動(dòng)機(jī)懸置設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[A];第五屆中國(guó)CAE工程分析技術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

6 葉漢文;謝志文;;鋼琴肋木作用的振動(dòng)模態(tài)分析[A];泛在信息社會(huì)中的聲學(xué)——中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)2010年全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)暨學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

7 林言麗;褚福磊;;扭矩作用下直裂紋與斜裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力特性[A];第八屆全國(guó)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2008年

8 欒軍英;汪偉;鄭海起;唐力偉;;優(yōu)化逆系統(tǒng)多載荷識(shí)別試驗(yàn)研究[A];振動(dòng)利用技術(shù)的若干研究與進(jìn)展——第二屆全國(guó)“振動(dòng)利用工程”學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2003年

9 劉東燕;劉東升;;含裂隙巖體抗壓強(qiáng)度的理論探討[A];重慶巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)第一屆學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];1992年

10 張春蔚;;飛機(jī)顫振試飛數(shù)據(jù)分析和處理技術(shù)研究[A];第十屆全國(guó)空氣彈性學(xué)術(shù)交流會(huì)會(huì)議論文集[C];2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前9條

1 林言麗;斜裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性[D];清華大學(xué);2009年

2 蘇榮華;隨機(jī)參數(shù)結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析及其應(yīng)用的研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2005年

3 閆明;蠕變—熱疲勞可靠壽命預(yù)測(cè)的若干問(wèn)題研究[D];東北大學(xué);2008年

4 郭俊;輪軌滾動(dòng)接觸疲勞損傷機(jī)理研究[D];西南交通大學(xué);2006年

5 莊寧;裂隙巖體滲流應(yīng)力耦合狀態(tài)下裂紋擴(kuò)展機(jī)制及其模型研究[D];同濟(jì)大學(xué);2007年

6 鄭麗娟;金屬構(gòu)件中空間裂紋電磁熱止裂技術(shù)的研究[D];燕山大學(xué);2007年

7 李慧芳;裂紋擴(kuò)展機(jī)理研究及管板開(kāi)裂的數(shù)值模擬[D];北京化工大學(xué);2009年

8 王立清;工程中含接觸問(wèn)題的孔邊裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子數(shù)值研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

9 邢麗賢;提速條件下鋼軌傷損特點(diǎn)及鋼軌傷損分類的研究[D];中國(guó)鐵道科學(xué)研究院;2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 員險(xiǎn)鋒;基于非線性輸出頻率響應(yīng)函數(shù)的轉(zhuǎn)子裂紋故障診斷方法研究[D];鄭州大學(xué);2011年

2 趙颯;基于三維漏磁檢測(cè)技術(shù)的高速鐵路鋼軌斜裂紋特征識(shí)別研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

3 宣建青;高速鋼軌漏磁無(wú)損檢測(cè)的仿真與實(shí)現(xiàn)[D];南京航空航天大學(xué);2010年

4 李曉宇;鋼軌踏面斜裂紋擴(kuò)展行為的仿真研究[D];鐵道部科學(xué)研究院;2007年

5 熊嘉陽(yáng);鋼軌斜裂紋形成機(jī)理研究[D];西南交通大學(xué);2006年

6 李光;基于頻率響應(yīng)函數(shù)的商用車(chē)駕駛室懸置系統(tǒng)優(yōu)化[D];華中科技大學(xué);2007年

7 楊海峰;基于加速度頻響函數(shù)的結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)方法研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

8 李強(qiáng);地震勘探檢波器組合低頻響應(yīng)問(wèn)題研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2005年

9 陳振宇;基于功率譜的全隱框玻璃幕墻結(jié)構(gòu)膠損傷檢測(cè)方法[D];江蘇大學(xué);2008年

10 肖慧麗;含裂紋管道損傷檢測(cè)的數(shù)值研究[D];暨南大學(xué);2008年

，

本文編號(hào)：1358654