液压管路裂纹故障振动信号的时频分析研究

发布时间：2017-10-02 19:03

  本文关键词：液压管路裂纹故障振动信号的时频分析研究

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【摘要】：液压系统的振动在工程实际中普遍存在，，管路作为液压系统的重要组成部分，对液压系统甚至整个工程结构的安全稳定运行起着关键的作用，它不仅连接着液压系统设备各部件，保证其正常工作，而且具有传递着系统能量的功能。所以管路的振动影响着整个液压系统的可靠性与稳定性。 本文通过基于NI Measurement Studio平台下的Visual Basic软件编程控制USB-6009数据采集卡等硬件建立液压管路振动测试系统，对实验中存在裂纹故障和正常状态下的钢管进行振动信号采集，然后在傅里叶变换、小波分析、小波包分解和Hilbert-Huang变换的一系列传统及现代的信号分析理论指导下，对采样振动信号进行分析、比较和判断，检测得到管路在裂纹故障状态下的特征；然后在以上分析的基础上，分别利用结构的线性频率响应函数和近几年新的基于非线性输出频率响应函数的结构裂纹检测方法，在ANSYS有限元软件下建立模型仿真，对管路裂纹在不同位置时进行检测和定位。 研究表明：小波分析、小波包分解和Hilbert-Huang变换等信号分析方法在液压管路裂纹故障振动信号分析中均是有效可行的，而且有各自的优越性。小波分析对信号在不同的频率通道用正交小波基进行分解和重构，具有信号时频多分辨率特性，提高了精度；小波包优化了高频分解，更加精细；Hilbert-Huang变换对于信号局部分析有很好的自适应性，弥补了小波的缺陷。线性频率响应函数的方法是在频域中研究系统结构的参数变化对系统性能的影响，此方法计算容易，精度也较高，可以判断系统的稳定性和故障。对于工程实际中广泛存在的非线性振动，基于非线性输出频率响应函数的结构裂纹检测方法在处理非线性系统故障诊断甚至定位方面非常简捷、高效，为液压管路故障诊断开辟了一条新途径，具有很好的实际意义。
【关键词】：液压管路振动 测试系统 信号分析方法 裂纹故障诊断 结构裂纹检测
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH137;TH165.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 1. 绪论9-17
• 1.1 选题背景及意义9-11
• 1.1.1 液压管路概述9-10
• 1.1.2 液压管路振动及影响因素分析10-11
• 1.2 液压管路振动国内外研究现状11-12
• 1.3 结构裂纹检测国内外研究现状12-15
• 1.3.1 结构裂纹检测的意义12-13
• 1.3.2 结构裂纹检测技术的研究现状13-15
• 1.4 本论文主要研究内容15-17
• 2. 液压管路振动测试系统的建立17-26
• 2.1 测试系统的组成17
• 2.2 液压管路振动测试系统的组成17-21
• 2.2.1 液压管路振动测试系统软件18
• 2.2.2 液压管路测试系统的硬件选择18-21
• 2.3 液压管路振动测试系统的程序设计21-23
• 2.4 经典振动信号处理方法23-25
• 2.4.1 振动信号预处理23
• 2.4.2 振动信号时域处理23-24
• 2.4.3 振动信号频域处理24
• 2.4.4 实验与分析24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 3. 小波分析26-39
• 3.1 小波变换26-31
• 3.1.1 小波变换原理26-27
• 3.1.2 小波的多尺度分解与重构27-28
• 3.1.3 小波变换各频带能量提取28
• 3.1.4 实验与分析28-31
• 3.3 小波包变换31-38
• 3.3.1 小波包变换原理31-32
• 3.3.2 小波包变换频带划分规则32-33
• 3.3.3 小波包各频带能量提取33
• 3.3.4 实验与分析33-38
• 3.4 本章小结38-39
• 4. Hilbert-Huang 变换分析39-47
• 4.1 Hilbert-Huang 变换的理论和方法39-41
• 4.2 实验与分析41-46
• 4.3 本章小结46-47
• 5. 基于线性频响函数的液压管路振动分析47-54
• 5.1 线性频率响函数47-50
• 5.2 液压管路裂纹故障的仿真实验分析50-53
• 5.3 本章小结53-54
• 6. 基于 NOFRF 的液压管路振动分析54-63
• 6.1 基于 NOFRF 结构裂纹检测方法54-57
• 6.2 液压管路裂纹故障的仿真实验分析57-62
• 6.3 本章小结62-63
• 7. 总结与展望63-65
• 7.1 全文总结63-64
• 7.2 未来工作展望64-65
• 参考文献65-68
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况68-69
• 致谢69-70
• 作者简介70-71

【参考文献】

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本文编号：961280