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申请/专利权人：武汉科技大学

摘要：本发明公开了一种超谐动力学模式驱动的转轴疲劳裂纹定位方法，通过动力学模式分解提取因疲劳裂纹呼吸作用非线性引起的超谐动力学模式，并将其转换到不同的尺度空间，利用多尺度超谐动力学模式信息融合，形成了一种新的转轴裂纹损伤指标，通过损伤指标的峰值分布判定裂纹的位置。本发明仅需测试运行状态下的转轴系统多测点振动响应，无需健康转轴的模型参考，也不需要测试健康状态下的振动信息，且可以避免转轴上的阶梯、沟槽以及转子不对中等因素的干扰，具有噪声鲁棒性好、快速可靠的优点，适用于转轴系统的在线监测。

主权项：1.一种超谐动力学模式驱动的转轴疲劳裂纹定位方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1：非接触测试平稳工况下的转轴多测点横向振动响应；S2：构造响应矩阵；S3：通过动力学模式分解提取超谐动力学模式φx；S4:利用多尺度超谐模式证据融合构造损伤指标；S5:判断各测点损伤指数分布，若分布较均匀则不存在裂纹；S6:否则，转轴存在裂纹，裂纹位置对应损伤指标峰值位置；步骤S2具体为：将n个测点的振动时域响应组成响应矩阵Y 其中yi为测点i所测得的响应,m为响应数据中的点数；步骤S3具体为：S3.1:取响应矩阵中的前l个数据点形成响应矩阵Y1及其时移矩阵Y2；S3.2:假设Y1及Y2间存在线性变换，使得：Y2＝AY1则转换矩阵其中表示Y1的伪逆，转换矩阵A的特征向量及特征值即为系统响应矩阵对应的动力学分解模式及特征值；S3.3:对Y1进行奇异值分解，有：Y1＝UΣV*式中，*表示矩阵的转置，则有因此，A＝Y2VΣ-1U*S3.4:采用本征模式分解对A进行降维，对其进行r阶秩截断，则降维后的近似矩阵即： S3.5:求解的特征值及特征向量即可得系统的特征值和动力学模式，即， φ＝Uw式中，μ为动力学模式分解特征值，φ为对应的动力学模式；S3.6:根据转轴运行转速，提取转频的高阶成分对应的超谐动力学模式即φx；步骤S4具体为：S4.1:将提取的超谐动力学模式φx，利用高斯多尺度分解方法将其分解到多个尺度： 其中为高斯核函数S4.2:对各尺度下的超谐动力学模式计算其Teager能量：Tx,σ＝L2x,σ-Lx-1,σLx+1,σS4.3:对各尺度Teager能量超谐动力学模式进行数据融合，具体操作如下：在第k个尺度下，裂纹出现在位置xii＝1,2…,n处的概率表示为： 因此，第k个尺度下，裂纹出现在x1～xn位置的概率组成向量利用D-S证据融合规则，对各尺度下的基本概率分配函数进行融合，即可得到各个位置出现裂纹的概率，各尺度Teager能量超谐动力学模式对应数据源，用S1到SM表示；根据融合规则，前两个尺度融合后的结果表示为： 其中K1表示证据1和证据2之间的冲突权重： 依此规则，对剩余的尺度按顺序进行融合，最终可得： 式中，最后所得即为损伤因子。

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