针对工况复杂多变而产生数据分布不一致,导致传统机器学习进行故障诊断分析时精度低的问题,提出了选择性集成迁移学习的故障诊断方法,基于相似度原理,将相似度高的源域数据迁移至目标域,增加了有效训练样本的数据量,然后结合集成SVM进行故障识别;并在此基础上,提出了一种基于类内类间数据样本分散度的特征选取方法。轴承故障诊断实验结果表明,选择性集成迁移学习可以有效解决工况多变导致设备故障诊断精度低的问题,而且特征优选后诊断精度会得到进一步提升。

准确分析热镀锌线沉没辊的湿模态固有频率对该类部件的设计和振动控制具有重要意义。对沉没辊进行了自由模态、约束模态以及流固耦合下湿模态的计算与试验,较高的一致性表明耦合模型合理。进一步对比试验和仿真结果表明,当沉没辊浸没水中,整体模态频率降低,且不同阶数的固有频率的降幅相差较大;前7阶中3阶模态与轴端约束无关。在此基础上,采用有限元方法分析沉没辊的壁厚、辊身长和外径对固有频率的影响,结果表明随着的壁厚的增加,固有频率值成线性增长;随着辊身长度和外径的增加,固有频率值均会降低,但不同的振型降幅会不同。

针对由螺栓联接的两个粗糙表面微观特征和实际接触情况进行了研究。采用分形函数模拟生成了粗糙面轮廓曲线,发现分形参数对传统粗糙度参数有影响;探讨了分形维数D与机械加工面传统粗糙度参数Ra的关系;利用表面分形模拟数据和实验测量数据建立了有限元接触模型。运用Abaqus软件对模型计算表明随着接触载荷(螺栓预紧力)的增加,接触面积也相应增加;在相同接触载荷(螺栓预紧力)下,表面越光滑,接触面积越大;当接触面积增加到某一值后,改变不明显,且接触面积小于名义接触面积。这一结论可以很好的解释超声波能量在螺栓联接界面的传递机理,即预紧力-真实接触面积-能量三者的关系,为超声波能量法在螺栓松动监测中的应用提供理论基础。

讨论结构设计、外加磁场、输入转速和转矩对MRF联轴器传动扭矩的影响。在Bingham模型基础上,通过理论计算,得出筒式结构扭矩传递值在工作间隙减小过程中趋于某一极限值结论,按此结论设计出传动实验装置,通过实验对筒式磁流变液连轴器的输出性能进行验证,所得实验结果与理论推导结果相吻合。

利用磁流变液这种智能材料设计制作的磁流变器件近年来在各领域广泛应用,但作为冶金设备传动部件的研究较少,提出采用永磁铁作为磁源的圆筒式磁流变液极限转矩联轴器,并进行设计分析。依据理论模型条件,讨论了新型联轴器的工作原理、结构设计、磁路设计、优化结构参数的方法;根据磁流变液的Bingham模型、动量方程,推导出永磁型磁流变液联轴器转矩的计算公式。

对一种新型磁流变液传动器件——磁流变液联轴器的磁场进行了有限元分析,研究了工作区的间隙对磁流变液联轴器磁感应强度和剪切应力的大小及分布的影响。通过分析表明,当工作区间隙由0.2mm增加到2.0mm时,工作区的磁感应强度逐渐减小,而磁感应强度和剪切应力沿长度方向的分布却逐渐趋于均匀,磁感应强度最大值与最小值之差由0.65T减小到0.35T;无论是当工作区磁流变液的磁场达到饱和时,还是当磁感应强度使剪切应力达到屈服值时,剪切应力都不会再随磁感应强度升高而增大。通过计算可知,对于所研究的直径与长度之比为5/7的磁流变液联轴器,当工作区间隙由0.2mm增加到2.0mm时,它所能传递的工作扭矩仅降低25%。因此在设计其磁场时应综合计及加工、安装精度及生产成本等因素合理选择工作区的间隙,推荐选用1.2mm左右的工作间隙。

针对一种旋转圆筒式磁流变液联轴器,提出了用于预测磁流变液联轴器工作转矩的修正宾汉模型。在该宾汉模型中采用磁流变液联轴器主动转筒和从动转筒之间的转速比n作为宾汉模型的输入参数,并采用指数模型描述磁致库仑阻尼力矩。实验结果表明,当线圈电流恒定时,在负载由小-大-小变化过程中,不同初始转速下的转矩-转速比曲线基本重合,且在负载正向增大和反向减小过程中,磁流变液联轴器工作转矩变化曲线基本重合,未形成滞环。当转速比较小(n<1.3)时,磁流变液工作转矩随负载增大急剧增大;当转速比较大时(n>1.3),工作转矩随负载增大增速减缓,其变化曲线斜率均为0.05,整个转矩-转速比变化曲线与磁流变液联轴器宾汉模型完全吻合,利用磁流变液联轴器力矩宾汉模型可以预测和确定其工作转矩。

浸没于锌液中的沉没辊振动会严重影响带钢的镀层质量,迫切需要开展这类液固耦合振动问题的研究。基于附加质量的理论方法,建立了考虑流场作用的瞬态响应数学模型;进行了在线振动试验研究,结合结构的干湿模态分析结果,确定了附加质量;针对沉没辊结构特征,修正了数学模型的质量矩阵,建立了考虑流场作用的瞬态响应数值分析模型。瞬态模拟计算结果发现模型三个方向的主振频率与实测数据接近,验证了提出的计及附加质量液固耦合振动瞬态响应分析方法的有效性;基于该模型,得到了轴瓦与轴颈接触面等关键区域的瞬态响应。

针对工程实际中的螺栓松动问题,基于压电陶瓷片激发的超声波通过粗糙接触界面后的能量损耗变化与螺栓预紧力的关系,提出了一种螺栓联接结构压电主动式健康监测的方法。通过有限元法模拟了超声波通过螺栓联接界面的传播过程,分析了超声波通过联接界面后的波能损耗变化,并进行实验验证。结果表明：随着预紧力的增加,超声波通过联接界面后的波能损耗减小,波能损耗与预紧力呈单调变化关系。利用该性质监测螺栓联接松动具有很好的应用前景。