[發明專利]一種基于多尺度動力學分離的連接結構松動診斷方法

在審

• 申請號: 201710829932.0
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107633127A
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發明（設計）人: 徐超;黃晨晨;杜飛
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06F17/30
• 代理公司: 西北工業大學專利中心61204
• 代理人: 陳星

1.一種基于多尺度動力學分離的連接結構松動診斷方法，其特征在于包括以下步驟:

步驟1.離線建立參考數據庫

a.針對連接結構，在待測螺栓連接部位兩側，一端用蠟粘接加速度計，另一端標記固定位置作為力錘敲擊點，加速度計與力錘通過數據采集裝置連接到計算機；

b.采用數顯力矩扳手將待測螺栓擰緊到螺栓的額定預緊力矩；

c.運行采集程序:程序在力錘敲擊時開始采集，采樣頻率根據結構特性選取，在連接結構標記的固定位置敲擊力錘，觀察力錘敲擊信號，在保證敲擊信號是個短波信號的前提下，提取加速度計的響應；

d.采用經驗模式分解方法對加速度動響應進行分解，提取出高頻部分的n階本征模態函數；

e.利用希爾伯特變換、小波變換方法對IMF處理，提取出IMF的瞬時幅值、相位、角頻率信息，并建立多尺度分離的本征模態振子模型，模型動力學方程如下式:

x··(t)+2ξωx·(t)+ω2x(t)=F(t)---(1)]]>

對IMF采用小波變換，獲取其頻率，得到參數ω，參數F(t)由以下表達式獲取:

F(t)=Re{2[ddt(iωA(t)eiθ^)+iξω2A(t)eiθ^]eiωt}---(2)]]>

其中A(t)表示IMF的瞬時幅值，表示IMF的瞬時角頻率，通過希爾伯特變換得到下式:

A(t)=c(t)2+H[c(t)]2,θ^=artan(H[c(t)]c(t))-ωt---(3)]]>

參數ω和F(t)已知，動力學方程的解x(t)為阻尼系數ξ的函數，用原IMF函數c(t)與x(t)取最小均方誤差，確定阻尼系數ξ,確定IMO模型中的參數，利用數值解法提取IMO模型響應，記為φ_r(r＝1、2……n)；

f.通過扭矩扳手松動連接結構，均勻選擇若干小于等于額定預緊力矩的螺栓預緊力矩，對每個螺栓預緊力矩重復步驟c、d、e；得到該預緊力矩對應的IMO模型響應，記為ψ_r；根據ψ_r與額定預緊力矩下的φ_r，計算其相關系數MAC矩陣，矩陣計算公式如下:

MAC(r,s)=|φrTψs|2(φrTφr)(ψsTψs)---(4)]]>

MAC為一個n×n的矩陣，以矩陣n個對角元素的和tr(MAC)作為特征參量；然后，根據實驗數據確定若干個參考工況，并計算各工況特征參量的95％置信區間；建立由預緊力矩參考工況和特征參量置信區間組成的參考數據庫；

步驟2.連接結構松動檢測

在進行連接松動檢測的時候，使用力錘敲擊標記位置，獲取加速度計響應，計算ψ_s(s＝1、2…n)與額定預緊力矩下的φ_r(r＝1、2…n)對比計算特征參量tr(MAC),將得到的特征參量與參考數據庫比較，判斷連接是否松動，診斷松動程度。