【摘要】：通風(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用于工廠、礦井和建筑物中,不僅能夠調(diào)節(jié)環(huán)境中的風(fēng)量、濕度和溫度,還能稀釋和排除有毒、有害氣體,確保工作人員的生命安全和生產(chǎn)的順利進(jìn)行。而葉片作為通風(fēng)機(jī)中最關(guān)鍵的零部件,由于應(yīng)力集中、疲勞作用等容易產(chǎn)生裂紋,這會對整個機(jī)組的安全運行帶來嚴(yán)重威脅。所以實現(xiàn)對葉片裂紋故障的診斷及識別在經(jīng)濟(jì)上和安全上都具有十分重要的意義和價值。為了能夠準(zhǔn)確的對葉片裂紋進(jìn)行定量判定,本文進(jìn)行了理論分析,推導(dǎo)了葉片振型與裂紋位置及深度之間的數(shù)學(xué)關(guān)系,提出了一種基于振型數(shù)據(jù)和小波分析的簡單有效的通風(fēng)機(jī)葉片裂紋識別方法,并通過模態(tài)試驗驗證了所提方法的可行性。主要工作內(nèi)容如下:(1)建立含裂紋扭曲葉片的數(shù)學(xué)模型,在考慮到葉片扭轉(zhuǎn)角的前提下,得到了葉片動能、應(yīng)變能、裂紋釋放能的表達(dá)式,根據(jù)瑞利-里茲法和Hamilton原理,推導(dǎo)出了葉片的運動學(xué)方程。通過理論分析得到了葉片振型與裂紋位置及深度之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。(2)利用三維建模軟件SolidWorks建立了含裂紋扭曲葉片模型。模型共設(shè)置兩組,每組五個。第一組模型的葉片裂紋深度相同,位置不同。第二組模型的葉片裂紋位置相同,深度不同。將兩組模型導(dǎo)入ANSYS Workbench中進(jìn)行模態(tài)分析,通過模態(tài)分析得到了結(jié)構(gòu)的前六階振型。(3)利用MATLAB對第一組模型的振型數(shù)據(jù)進(jìn)行二維小波變換,得到了小波變換系數(shù)cD圖,小波系數(shù)模極大值即對應(yīng)葉片裂紋的位置。利用該方法完成對第一組模型的裂紋位置識別。(4)利用MATLAB對第二組模型的振型數(shù)據(jù)進(jìn)行一維多尺度連續(xù)小波變換并求得了裂紋處在各尺度上的小波系數(shù)模極大值。將裂紋處小波系數(shù)模極大值數(shù)據(jù)和尺度分別取對數(shù),繪制其關(guān)系曲線,并由此得到了集中因子的值。最后,通過集中因子與裂紋深度的關(guān)系實現(xiàn)對第二組模型的裂紋深度識別。(5)搭建葉片裂紋模態(tài)試驗平臺,通過實驗對仿真分析的結(jié)果進(jìn)行了驗證。采用錘擊法對含裂紋葉片進(jìn)行激勵,應(yīng)用軟件DASP得到了葉片的固有頻率與振型,根據(jù)上述方法對振型進(jìn)行小波變換來識別裂紋位置和深度。實驗結(jié)果驗證了本文所提葉片裂紋位置和深度識別方法的有效性和可行性。
【圖文】：

第 1 章 緒論第 1 章 緒論究背景及意義是依靠輸入的機(jī)械能，，提高氣體壓力并排送氣體的機(jī)工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑物的和工業(yè)爐窯的通風(fēng)和引風(fēng)，空氣調(diào)節(jié)設(shè)備和家用電器物的烘干和選送，風(fēng)洞風(fēng)源和氣墊船的充氣和推進(jìn)等效率高、風(fēng)壓穩(wěn)定等特性[1]。常用的軸流式通風(fēng)機(jī)如圖

圖 1-2 葉片橫向裂紋Fig.1-2 Transverse crack of blade片的主要故障形式有葉片裂紋、葉片折斷和葉尖磨損等。其中，、疲勞作用等引起的葉片裂紋會對整個機(jī)組的安全運行帶來嚴(yán)重紋的形式以橫向裂紋較為常見，如圖 1-2 所示。葉片裂紋故障不僅正常工作，未能被診斷出的裂紋還會在橫向振動的作用下繼續(xù)擴(kuò)斷裂或斷葉甩出等重大安全事故。因此進(jìn)行通風(fēng)機(jī)葉片裂紋故障究，及時獲知裂紋的位置深度等故障信息，可在裂紋擴(kuò)展前對故修或更換，以免引發(fā)重大安全事故，具有巨大的社會效益、經(jīng)濟(jì)益。內(nèi)外研究現(xiàn)狀片裂紋故障診斷研究現(xiàn)狀
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH43

【參考文獻(xiàn)】

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1 饒金根;顧桂梅;;基于諧波小波包和支持向量機(jī)的風(fēng)機(jī)葉片損傷識別研究[J];玻璃鋼/復(fù)合材料;2014年04期

2 烏建中;陶益;;基于短時傅里葉變換的風(fēng)機(jī)葉片裂紋損傷檢測[J];中國工程機(jī)械學(xué)報;2014年02期

3 尚文;王維民;崔津;曾詠奎;;基于失效分析法與FTA法的葉片安全性研究[J];流體機(jī)械;2014年03期

4 孫敬敬;;機(jī)械結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析方法研究綜述[J];科技信息;2014年03期

5 曲弋;陳長征;周昊;周勃;;基于聲發(fā)射和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)機(jī)葉片裂紋識別研究[J];機(jī)械設(shè)計與制造;2012年03期

6 臧大進(jìn);曹云峰;;故障診斷技術(shù)的研究現(xiàn)狀及展望[J];礦山機(jī)械;2010年18期

7 陳合龍;邱戰(zhàn)洪;;慣性矩轉(zhuǎn)軸公式的幾何法研究[J];臺州學(xué)院學(xué)報;2010年03期

8 毛漢穎;黃振峰;王向紅;;裂紋源的支持向量機(jī)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)定位對比研究[J];廣西大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年03期

9 馬宏偉;張偉偉;王志華;;小波分析在懸臂梁裂紋識別中的應(yīng)用[J];計算力學(xué)學(xué)報;2008年05期

10 楊華;;基于柔度矩陣法的結(jié)構(gòu)損傷識別[J];吉林大學(xué)學(xué)報(理學(xué)版);2008年02期

本文編號：2614953