橡胶减振器动态载荷谱提取与实验室载荷谱编制

发布时间：2020-04-03 12:49

【摘要】：为满足装备用橡胶减振器设计、鉴定验收及寿命评估对减振器在装备振动环境下的载荷谱的需求,详细介绍了对实采振动信号进行预处理的方法,给出对预处理后的信号开展频谱分析和滤波处理的方法,制定了对处理后的振动信号进行功率谱计算分析的思路。以实采橡胶减振器振动加速度信号为例,编写Matlab实现程序,编制了相应的实验室随机振动载荷谱。本文的研究成果对舰用橡胶减振器的寿命和可靠性研究及试验开展具有一定的指导意义。
【图文】：

1原始信号分析与预处理1.1实采随机振动信号本文分析的实采信号为某舰用回转型机械设备隔振系统机角处橡胶减振器上下端的随机振动加速度信号。图1中黑色圆圈内是原始信号的奇异值及毛刺现象，从图中看不出明显的趋势项。由于整个振动信号采集系统线路绕经柴油机、起动机等电、磁、热较为集中的部位,在测试过程中,这些因素会对系统采集的信号造成一定干扰。在开展输入激励功率谱密度计算前需对所采信号进行预处理。1.2信号预处理根据原始信号特征，对其进行去奇异值、去直流分量、平滑化去毛刺以及去趋势项处理，下面介绍对原始信号进行预处理的各步骤的方法及处理结果。1.2.1去奇异值处理载荷谱信号中的奇异点是指信号数据的变化不符合正常变化规律发生的突变现象,通常奇异点的产生与信号的测量、记录、模数转换及传输过程中的干扰和偶然因素有关。通常可采用拉依达方法去除奇异值。该方法的思想是，如果某测量值与平均值之差大于标准偏差的3倍，则予以剔除，其表达式如下|xixˉ|>3Sx，(1)xˉ=1n∑ni=1xi式中：是样本均值，是样本标准偏差。该方法适合类似本文原始信号的大样本数据。其Matlab实现的程序段为：w=3;yichang=abs（x-mean（x））>w*std（x）;x（yichang）=[];对减振器上端和下端原始信号去奇异值处理后结果如图2所示。1.2.2去直流分量载荷谱信号中的直流成分称作直流分量，去除直流分量的思路是用样本值减去样本均值即可。本文中减振器上端振动信号的直流分量为1.0613E 004，下端为2.9181E 006,单位均是m/s2。1.2.3平滑化去毛刺在多路信号变化的瞬间，组合逻辑的输出常常产生一些小的尖峰，即毛刺信号。平滑化去毛刺的处理方法通常是对信号进行多次的平滑处理。

常变化规律发生的突变现象,通常奇异点的产生与信号的测量、记录、模数转换及传输过程中的干扰和偶然因素有关。通常可采用拉依达方法去除奇异值。该方法的思想是，如果某测量值与平均值之差大于标准偏差的3倍，则予以剔除，其表达式如下|xixˉ|>3Sx，(1)xˉ=1n∑ni=1xi式中：是样本均值，是样本标准偏差。该方法适合类似本文原始信号的大样本数据。其Matlab实现的程序段为：w=3;yichang=abs（x-mean（x））>w*std（x）;x（yichang）=[];对减振器上端和下端原始信号去奇异值处理后结果如图2所示。1.2.2去直流分量载荷谱信号中的直流成分称作直流分量，去除直流分量的思路是用样本值减去样本均值即可。本文中减振器上端振动信号的直流分量为1.0613E 004，下端为2.9181E 006,单位均是m/s2。1.2.3平滑化去毛刺在多路信号变化的瞬间，组合逻辑的输出常常产生一些小的尖峰，即毛刺信号。平滑化去毛刺的处理方法通常是对信号进行多次的平滑处理。对减振器上端和下端原始信号平滑化去毛刺处理后结果如图3所示。图3中浅色是去奇异值之后的信号，深色是平滑去毛刺后的信号。对比可见，上端信号经过光滑处理后，幅值有大幅下降，这说明光滑处理后信号失真，，所以不做光滑处理；下端信号中幅值超过0.05部分的毛刺已经被光滑处理。1.2.4去趋势项通常采集的加速度信号中含有长周期趋势项，在对数据进行二次积分时得到的结果可能完全失真，因此需消除长周期趋势项。其Matlab实现方法简单，但图1原始振动加速度信号Fig.1Theoriginalvibrationaccelerationsignal图2原始振动信号去奇异值结果Fig.2Singularvaluewipingresultoftheoriginalsignal·76·舰船科学技术第39卷

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本文编号：2613391