基于变分模态分解的残余应力检测及其评定方法研究

发布时间：2022-05-08 10:03

　　精密程度高、可靠性好的机械构件是保证机械设备正常运转的前提。对于经焊接、铸造、滚压、切削、弯曲等机械加工后的构件来说,经常会存在残余应力,而大多数残余应力是有害的,它会严重地影响机械构件结构强度和使用性能。所以,国内外学者一直致力于研究一种更准确、方便、快捷、无损的构件残余应力的检测方法。本文分析了机械系统固有频率等振动特性与残余应力的关系,探究了振动特性的差异对三维联合时频谱的影响,提出了基于构件振动信号三维联合时频谱的能量-时频分布特征值,将其作为残余应力判别指标应用于构件残余应力的检测。并以焊接钢板为例对上述方法进行了验证,结果表明该方法是有效的。主要内容如下:针对非平稳信号分析的希尔伯特黄变换（HHT）方法存在的不足,介绍了一种信号的自适应频段分解模型-变分模态分解（VMD）,该方法与HHT模态分解模型对比,在处理模态混叠问题上其分解结果更令人满意。然后用仿真信号对VMD方法进行了验证。对于VMD程序中的参数设置问题,分析了关键分解参数-模态个数K和惩罚因子?对分解结果准确性的影响,通过对频谱图、中心频率曲线以及分解时间的研究,提出了K和?的选取方法,并经仿真信号证实了此方法的... 

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 残余应力测量方法
    1.3 变分模态分解的研究现状
        1.3.1 变分模态分解的特点
        1.3.2 变分模态分解的研究现状
    1.4 本文拟解决的关键问题
    1.5 本文的主要内容
    1.6 小结
第2章 变分模态分解的基本理论
    2.1 概述
    2.2 经验模态分解方法及其改进
        2.2.1 EMD原理
        2.2.2 模态混叠
        2.2.3 EEMD原理
        2.2.4 仿真研究
    2.3 变分模态分解方法
        2.3.1 VMD原理
        2.3.2 算法过程
        2.3.3 仿真分析
        2.3.4 重要参数确定方法
    2.4 小结
第3章 机械结构残余应力状态特征参数的提取
    3.1 概述
    3.2 残余应力与机械系统固有频率的关系
    3.3 振动特性与Hilbert谱的关系
    3.4 Hilbert时频谱特征
        3.4.1 能量重心法
        3.4.2 能量重心的计算
    3.5 特征参数的提出
        3.5.1 三维联合时频谱特征参数
        3.5.2 欧式距离
        3.5.3 判断指标
    3.6 小结
第4章 基于变分模态分解的构件焊接残余应力检测
    4.1 概述
    4.2 钻孔法检测焊接残余应力
        4.2.1 钻孔法的实验仪器
        4.2.2 钻孔法的基本原理
        4.2.3 焊接钢板残余应力检测
    4.3 焊接钢板振动信号采集
        4.3.1 信号采集的方法
        4.3.2 焊接钢板振动信号的采集
    4.4 振动信号预处理
    4.5 焊接钢板振动信号的Hilbert谱对比研究
        4.5.1 未处理钢板测点15 振动信号的VMD处理
        4.5.2 第一次去应力处理钢板测点15 振动信号的VMD处理
        4.5.3 第二次去应力处理钢板测点15 振动信号的VMD处理
        4.5.4 振动信号的特征参数
        4.5.5 不同状态下的Hilbert谱分析
    4.6 小结
第5章 结论
    5.1 主要工作及结论
    5.2 本文创新点
    5.3 有待解决的问题
致谢
参考文献
作者简介
攻读硕士学位期间研究成果



本文编号：3651449