基于模型的梁和框架結(jié)構(gòu)故障定量診斷研究.pdf

1、回首近幾十年，科技水平飛速提高，由于梁和框架等結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，承載性能好等特點，應用十分廣泛。隨著使用過程中結(jié)構(gòu)老化以及各種環(huán)境因素的影響，機械設備極易發(fā)生碰撞、松動、裂紋等故障。所以，為了保證機械設備的安全使用和避免不必要事故的發(fā)生，對設備進行及時有效的狀態(tài)檢測和故障診斷顯得十分重要。振動信號具有測試簡單和便于在線監(jiān)測等優(yōu)點，因此，基于振動信號和模型信息的故障診斷方法在工程實際中具有舉足輕重的意義。
　　論文介紹了國內(nèi)外故障診

2、斷問題的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，闡明了如何利用振動信號進行故障定量診斷，以懸臂梁結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)為研究對象，分別對其進行了有限元建模和數(shù)值分析，并對模型進行了故障診斷的仿真和試驗研究。結(jié)合魯棒性的概念對框架結(jié)構(gòu)做了進一步分析，同時結(jié)合靈敏度等概念考慮了傳感器布置的問題。本文的主要工作具體概括為以下幾個方面:
　　首先，結(jié)合諧波平衡法理論和系統(tǒng)的數(shù)學模型，提取系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時故障響應和無故障響應之差的某一高階諧波分量，并根據(jù)模型動力學方程提供的

3、系統(tǒng)信息，求得剩余振動比δ，推導了基于模型故障診斷的方法，并歸納了診斷步驟。
　　其次，針對懸臂梁系統(tǒng)和框架系統(tǒng)，分別對其進行有限元建模和模態(tài)分析。針對懸臂梁結(jié)構(gòu)碰撞故障診斷問題，進行了一個故障和兩個故障兩種情況的仿真;針對框架結(jié)構(gòu)，選取任意階諧波分量，選取不同觀測點診斷故障位置。同時，通過Monte Carlo仿真，假設噪聲信號服從正態(tài)分布，研究了噪聲對故障診斷結(jié)果的影響。
　　最后，采用自行設計的懸臂梁結(jié)構(gòu)模型和框架結(jié)構(gòu)