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烫硷锑灵隆锑川原创性声明学位论文使用授权声明日期:汐阩月凇日日期:沙∥年』月珈日本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者:本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品,知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅;本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时,第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。
摘要本论文在国家自然科学基金、湖南省机械设备健康维护重点实验室开放基金和河南省教育厅自然科学基金资助下,将非线性输出频率响应函数虺莆狽τ玫阶W恿盐频墓收险锒现腥ィ钊胙芯苛嘶P偷淖W恿盐乒收险锒戏椒ǎ⒔辛朔抡嫜芯浚〉昧艘恍┐葱滦成果。本文的主要内容包括:第一章,论述了本课题的提出及研究意义,综述了非线性系统辨识的国内外研究现状及其在故障诊断中的应用,并对转子裂纹故障的检测诊断方法及国内外的研究现状做了阐述。提出了本论文的主要内容与创新之处。第二章,论述了系统频率响应函数的定义和算法,在此基础上,将线性系统频率响应函数推广到非线性系统中,详细论述了非线性输出频率响应函数的理论,给出了基于非线性频率响应函数模型的故障诊断过程。本章内容是整篇论文的理论基础。第三章,详细讨论了裂纹轴的刚度计算,裂纹转子系统的振动表现出强烈的非线性,裂纹存在减小了转子的刚度,斜裂纹还会引起转轴刚度的相互耦合。本章首先介绍了常用的几种裂纹模型,而后依据断裂力学原理,详细推导了裂纹轴刚度的计算方法,并分析了裂纹位置,裂纹深度等参数变化时,裂纹轴刚度的变化规律,特别对斜裂纹转轴的刚度耦合进行了深入分析,合理解释了斜裂纹转子响应中出现的多频率耦合现象。第四章,非线性输出频率响应函数是在广义频率响应函数的基础上提出来的,是非线性系统级数模型的深入演化和扩展,它同样能反映系统的本质传递特征,也可以利用系统的输入输出辨识得到,最大优点在于它的表示形式是一维的,更容易理解。基于此,本章将非线性输出频率响应函数应用到裂纹转子的故障诊断中,提出了基于淖W恿盐乒收险锒戏椒ā辨识得到裂纹转子的担宄慕馐土讼低掣呓灼德实牟煌ü比不同位置,不同深度的系统各阶担贸隽薔值随裂纹参数的变化关系,发现了对裂纹位置敏感的担煌ü觳饷舾胁问谋浠
结合频域分析,可实现对裂纹故障的检测诊断。实验验证了该方法的有效性。第五章,转子上的斜裂纹引起了系统各方向的刚度耦合,振动特性更加复杂。本文对受水平,垂直,轴向,扭矩四个方向单位载荷情况的直斜裂纹转子系统,进行了动力学方程求解,对比分析了直斜裂纹转子系统的轴向和横向振动特征;辨识得到了斜裂纹转子系统的P透鹘缀酥担治隽肆盐魄角不同时,系统各阶档谋浠榭觯⒍韵嗤问碌恼WV幔裂纹轴,不同倾角的斜裂纹轴的非线性输出频率响应函数进行了对比研究,得到了斜裂纹故障的特征信息。实验结果表明,挡唤瞿芊从沉盐频拇嬖冢而且能反映裂纹的方向。第六章,对本文的工作进行了总结,并对非线性系统辨识在旋转机械故障检测与诊断领域的应用做了展望。关键词:非线性输出频率响应函数,故障诊断,裂纹转子,级数,非线性系统辨识,耦合刚度摘要Ⅱ
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录非线性系统的理论模型和辨识方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯基于非线性输出频率响应函数模型的故障诊断方法⋯⋯⋯⋯⋯引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。.⋯⋯⋯⋯..目引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..基于级数模型的非线性系统辨识及故障诊断⋯⋯⋯⋯..引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.线性频率响应函数理论和算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯非线性输出频率响应函数理论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯⋯.摘录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.髀邸璴窍咝允涑銎德氏煊牍收险锒稀盐谱W幽P图案斩燃扑恪要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.目录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯