[發明專利]一種基于時間序列模型的軸類零件裂紋判別方法

有效

• 申請號: 201410541840.9
• 申請日: 2014-10-14
• 公開（公告）號: CN104251815A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 韓天;黃陳熙;尹忠俊
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

1.一種基于時間序列模型的軸類零件裂紋判別方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1.對軸類零件裂紋工況進行分類:

裂紋產生處到軸類零件一端的距離表征裂紋位置以裂紋深度表征裂紋嚴重程度,

兩個指標組合在一起，用（????????????????????????????????????????????????,s）表征軸類零件的裂紋工況，表示裂紋位置，s表示裂紋嚴重程度，根據軸類零件具體尺寸選取多種裂紋工況以表達軸類零件裂紋情況；

步驟2：在無裂紋軸類零件有限元模型上依據步驟1選取的裂紋工況進行仿真，計算軸在激勵下的響應，多種裂紋軸的振動響應結果，振動響應形成時間序列，時間序列依據評價準則建立最適合的時間序列模型，一種裂紋工況對應建立一個時間序列模型，多種裂紋工況對應建立多個時間序列模型，最終形成軸類零件的時間序列模型裂紋字典，同時對若干種具有代表性裂紋的軸類零件實物進行激勵，得到軸在外界激勵下的響應，與有限元模型對比，對其進行修正，保證模型裂紋字典的準確性；

步驟3：選取軸類零件為試樣，使用一個傳感器提取軸類零件上一個點的響應，這一點與步驟(2)中提取響應的是同一位置的同一點，結合步驟(2)中獲得的模型裂紋字典，對振動測試獲得的響應數據進行統計學處理，達到判別軸類零件裂紋是否存在，位置和嚴重程度。

2.根據權利要求1所述的基于時間序列模型的軸類零件裂紋判別方法，其特征在于：在步驟(2)和步驟(3)中，激勵軸類零件，使其產生振動的方法為：軸類零件的一端的同一點上施加白噪聲載荷，白噪聲的均值為0，方差為1。

3.根據權利要求1所述的基于時間序列模型的軸類零件裂紋判別方法，其特征在于：在步驟(2)中，建立的軸類零件時間序列模型為ARMA(p,q)模型，其中p和q表示ARMA模型內兩種參數的個數。

4.根據權利要求1所述的基于時間序列模型的軸類零件裂紋判別方法，其特征在于：在步驟(2)中，時間序列模型建立時的評價準則為SC準則,

得到時間序列后，嘗試不同模型參數個數組合配合時間序列建立ARMA(p,q)模型，依據SC準則值評價ARMA(p,q)模型的優劣，SC準則值越小，則時間序列模型越優秀,

SC準則值按如下公式得到：

其中，n=p+q為模型參數的總個數，N是所觀測數據的個數，即加速度響應采集點數，是殘差方差的極大似然估計。

5.根據權利要求1所述的基于時間序列模型的軸類零件裂紋判別方法，其特征在于：在步驟(2)和步驟(3)中，采集的軸類零件響應為加速度響應，得到加速度響應數據，即一組時間序列后，處理方法為：

按以下公式進行數據標準化，

，

其中，式中，表示未經標準化處理的時間序列，表示經過標準化處理的時間序列，為未經處理的時間序列的均值，為未經處理的時間序列的標準差。

6.根據權利要求1所述的基于時間序列模型的c軸類零件裂紋判別方法，其特征在于：在步驟(3)中，對振動測試獲得的響應數據進行統計學處理為擬合程度比較，擬合程度評價標準為Theil不等系數，即Theil?IC：

；

其中，表示時間序列模型預測值，表示時間序列實際值，Theil不等系數取值在0-1之間；找出待判別裂紋情況的軸類零件的加速度響應時間序列與模型裂紋字典中各模型一一擬合后出現Theil不等系數的最小值所對應的模型的裂紋工況（,s₁），認為待判別的軸類零件的裂紋工況與（,s₁）最相似,至此完成軸類零件裂紋判別。