关键词： 有限元分析   膨胀水箱   模态分析   谐响应分析   结构优化  

摘要： 汽车膨胀水箱的结构强度直接影响其使用寿命,为避免汽车膨胀水箱使用时间过长产生的变形甚至结构破坏等问题,提高发动机膨胀水箱的可靠度,降低车辆故障率,基于Workbench有限元分析平台,分别利用约束模态法和模态叠加法对膨胀水箱进行模态分析和谐响应分析,求解出膨胀水箱的前六阶固有频率和3个方向上的频率响应曲线,从而明确膨胀水箱薄弱部位并对其结构进行优化。对设计的3组优化方案进行对比,结果表明:3组方案都能明显提高膨胀水箱的前六阶固有频率,其中,方案2将水箱的一阶固有频率由34.561 Hz提高到283.740 Hz,优化效果最好,有效避免膨胀水箱与汽车动力系统工作时产生的振动共振。谐响应分析结果显示,方案2在各方向上不同频率的等效应力都明显降低,表明方案2的优化效果最好。

关键词： 铁路内燃机   常见故障   维修方法   推广应用  

摘要： 本文旨在探讨铁路内燃机车常见故障及其维修方法.通过对内燃机车电气系统、冷却水系统、水系统及增压器的故障进行深入分析,提出了相应的维修策略;同时总结了内燃机车重点部位的保养要点,包括电器部位、柴油机和电机的保养,为铁路内燃机车的维修与保养提供了参考.研究表明,及时有效的维修工作对于保障内燃机车的正常运行至关重要.

关键词： 配电网接地方式   单相接地故障   零序故障特征   故障检测   故障定位  

摘要： 配电网中的单相接地故障出现频繁。因故障特征微弱且不同中性点接地方式有所差异，现有检测和定位方法的可靠性和灵敏度不足。本文首先对不接地、谐振接地和小电阻接地配电网的接地故障零序网络进行了有效简化，分析了不同接地方式下配电网单相接地故障的零序故障特征，导出了故障点上游与健全线路零序电流和零序电压之间的关系及特征差异；其次定义了能反映故障前后特征差异的零序突变量，提出了基于离散数值积分的零序突变量计算方法以及基于最小二乘法的优化修正方法，可以减小故障前不平衡状态的影响，并自适应整定高灵敏门槛值。通过比较零序突变量的幅值，分布于配电网的检测点均可实现故障检测；主站集中各检测点零序突变量的符号，则可进一步实现故障区段定位。最后，分别利用PSCAD配电网模型所得的仿真数据和真型电弧故障试验数据，验证了所提方法在三种配电网中的可行性和有效性。

关键词： 激光熔覆   温度场   熔池   有限元仿真  

摘要： 本文建立了激光熔覆仿真模型，利用“生死单元”法，对送粉式激光熔覆过程中的温度场变化进行仿真分析，研究激光熔覆过程中的温度变化规律，对比分析正交实验所得熔深数据与激光熔覆温度场仿真结果。实验结果表明：熔覆初始阶段，热影响区小且温度偏低，随后过渡到熔池状态相对平稳的时期。此时，熔池前端的等温线分布紧密而尾部分布疏散，相应的温度梯度也逐渐降低。伴随熔覆层数递增，温度呈直线上升态势，热影响区域持续拓展，熔池的规模也不断变大，与实际熔覆过程相符，证明了该仿真模型的有效性与可靠性。为激光熔覆技术制备316L提供可靠依据。

关键词： 隔振装置   AFT   有限元   机械阻抗   力传递率  

摘要： 为满足海洋船舶工程装备在多向循环载荷与复杂环境下的减振降噪需求，本文设计了一种全金属柔性多向隔振装置，结合球铰转动灵活和结构紧凑等特点。首先，建立了隔振装置的动力学模型，采用交替频率时域法（AFT-method）进行求解，分析了线性刚度、阻尼系数及非线性刚度对固有频率与峰值的影响。其次，对隔振装置进行仿真分析，研究弹簧刚度对隔振装置动刚度和固有频率的影响。最后，搭建试验平台，开展正弦扫频试验，引入阻抗和力传递率分析隔振装置隔振性能，并对动力学模型和仿真结果进行验证。研究结果表明：隔振装置具有较好的隔振效果，其力传递率随激振频率的增加可达到0.01，动力学模型和仿真结果均具有较高精度。

关键词： 离心泵   特征提取   多通道信息融合   多尺度卷积神经网络   门控循环单元  

摘要： 针对采用传统的诊断方法难以准确识别离心泵的关键水力部件叶轮在离心力、流体动力等综合作用情况下产生的机械故障这一问题，提出了一种多尺度卷积神经网络(MCNN)和门控循环单元(GRU)相结合的离心泵叶轮故障诊断方法。首先，在卷积神经网络的基础上引入了循环神经网络，建立了特征提取和故障分类模块，可以自动地对原始输入信号进行空间和时间特征提取并识别关键故障模式；然后，搭建了立式离心泵叶轮故障仿真实验台架，对叶轮不同故障下的泵体振动信号进行了采集，用于训练所提MCNN-GRU诊断模型；最后，利用MCNN和GRU搭建了的诊断模型和其他模型，对叶轮不同故障情况下的振动信号故障识别情况进行了对比，并对抗噪性能进行了分析。研究结果表明：无噪声情况下的单通道诊断准确率超过97.59%，在强噪声条件下多通道诊断准确率达99.13%，优于传统方法，表现出良好的抗噪性能；此外，通过三通道振动数据的融合，诊断准确率达100%，可验证多通道数据融合的优势。该研究结果可为离心泵叶轮故障诊断提供可靠的方案。

关键词： 早期故障检测   关系网络   健康指标   双向门控循环单元  

摘要： 轴承作为转向架的关键部件之一，对其进行早期故障检测尤为重要。本文提出一种基于关系网络（relation network,RN）的轴承早期故障检测方法。设计了一种可以有效提取轴承状态特征，度量特征间非线性距离的健康状态检测关系网络模型。离线建模阶段，获取待检测轴承离线正常样本进行训练，学习健康状态样本特征之间的非线性距离；在线监测阶段，获取当前运行状态样本进行检测，得到关系得分作为轴承状态的健康指标。利用3σ准则得到健康指标的健康阈值，用以检测轴承的健康状态，及时发现故障。最后，在XJTU-SY滚动轴承全寿命数据集上进行试验，试验结果表明，与均方根、峭度、堆叠自编码器等方法相比，本文方法所得健康指标对早期故障更为敏感，并且具有更好的单调性与趋势性，与孤立森林、支持向量机、堆叠自编码器等方法相比，本文方法所得首次故障时间更提前，具有一定的应用价值。

关键词： 非线性动力学   稀疏辨识   滚动轴承   故障诊断   变模式分解  

摘要： 轴承作为机械传动环节的关键部件，其健康状态的准确识别对实现设备安全高效运行至关重要。对于包含早期故障一维振动信号的特征提取和模式识别，其关键在于如何有效剔除或降低信号中的环境噪声和本征噪声成份。非线性动力学稀疏辨识(sparse identification of nonlinear dynamics，SINDy)方法是一种能够从动态系统的观测数据中提取出内在固有模式的稀疏回归技术，在非线性动力学领域得到广泛应用。本文将SINDy应用到机械领域一维时间序列的故障诊断中，在研究其适用性、有效性的基础上，选用通用模式分解算法对原始信号进行升维，并进行对比研究，得出基于VMD的升维算法更为有效；进一步地，针对原始算法在求解稀疏系数矩阵过程中易于陷入局部最优解，提出采用迭代重加权二阶锥规划算法将原始的稀疏回归问题转化为二阶锥规划子问题，从而得到稀疏系数矩阵的全局最优解。基于上述两个改进措施构建了通过一维时间序列信号进行机械故障诊断的SINDy方法框架。采用仿真信号及实际现场信号的实验结果表明，相比于原始SINDy算法和通用模式分解算法，本文改进方法能够更大程度地降低原始信号中的噪声成份。

关键词： 地铁车辆   轮对失圆   故障诊断   规整变模态分解   特征提取  

摘要： 目前，针对各类轨道交通车辆轮对失圆的故障诊断多采用动力学仿真振动信号、单轮对试验台或车辆滚动试验台振动信号，无法完全模拟实际运营线路的曲线、坡道、轮轨自激振动、轨道波磨等复杂因素，以及这些因素之间的干扰和混叠。对此，论文基于地铁实际运营线路的车辆振动信号，将在变模态分解（VMD）方法的基础上进行了特征增强优化的规整变模态分解（WVMD）方法应用于地铁车辆轮对失圆故障特征提取，并构建了与之相应的特征提取框架。首先，在WVMD分解前使用能量熵增量作为指标对WVMD的最佳IMF分量个数进行优化以保证最佳分解效果，其次在WVMD分解后采用注意熵及包络峭度因子相结合的综合指标选择有效的IMF分量进行信号重构，最后采用加速度包络对重构信号进行故障特征提取。通过对仿真信号和高速列车试验标准数据的计算验证了所提出方法的有效性，进一步用所提方法对国内某地铁车辆运营期间采集的振动信号进行了轮对失圆振动特征提取及分析，获得了多种工况下、不同的关键几何参数值时的轮对失圆振动特征，结果显示，轮对失圆故障特征呈现较高的耦合性，可为地铁车辆轮对失圆的故障诊断提供有力的依据。

关键词： 构网型控制   柔性直流   动态特性   故障穿越策略  

摘要： 大扰动冲击下，采用构网型控制的柔性直流存在换流站之间、换流站与交流电网间的相互耦合作用，并影响系统稳定性。本文首先研究了基于虚拟同步的构网型柔直技术，分析了定直流电压站交流侧发生故障时构网型换流站的动态响应特性；然后，针对定直流电压换流站交流故障期间引发直流侧扰动，恶化构网型换流站响应性能的问题，提出了适应不同运行工况的构网柔直故障穿越策略；最后，基于全电磁暂态仿真软件PSModel，构建了含构网型柔直的大规模交直流混联电网全电磁暂态仿真系统，验证了理论分析的准确性和故障穿越策略的有效性。