复杂机械传动系统损伤故障特征数值模拟与故障诊断研究

本项目针对复杂机械传动系统损伤故障诊断过程中故障特征信息缺乏的瓶颈问题，系统地研究传动系统损伤故障诊断中的正问题。研究模拟轴承外圈、内圈、滚动体破损，齿轮断齿、齿根裂纹，传动轴裂纹等复合故障特征的多种高精度的机械传动系统损伤模型与传动件非线性接触动力学小波有限元混合模型。进而研究微弱损伤、多损伤耦合下的损伤故障特征提取仿真分析新方法，开展故障机理研究，提出机械传动系统损伤个性化动态监测与识别框架体系。本项目在创新层面上，克服非线性接触动力学高频响应分析方面的技术难点，建立高保真的机械传动系统损伤动力学分析模型，通过仿真获取大量的损伤特征样本信息，进一步研究损伤故障发生机理和故障发展和转移途径；在技术层面上，运用损伤特征样本信息，结合智能诊断方法，构建系统的机械损伤动态监测与识别框架体系，正确有效地揭示损伤发生、发展和转移本质，为机械系统损伤监测与识别提供全面的信息支持，实现个性化诊断。

如何获得机械系统大量反映实际运行状态的故障特征样本，是制约智能诊断方法走向工程应用的瓶颈。若能采用数值模拟/仿真分析手段，建立复杂机械系统高精度仿真分析模型，以及进行高性能仿真分析，获得故障特征样本，从而激活智能诊断方法，具有重要的学术意义和应用价值。本项目针对复杂机械传动系统损伤故障诊断过程中故障特征信息缺乏的瓶颈问题，系统地研究传动系统损伤故障诊断中的正问题。研究模拟轴承外圈、内圈、滚动体破损，齿轮断齿、齿根裂纹，传动轴裂纹等复合故障特征的多种高精度的机械传动系统损伤模型与传动件非线性接触动力学小波有限元混合模型；研究微弱损伤、多损伤耦合下的损伤故障特征提取仿真分析新方法，探索相关故障机理研究；提出机械传动系统损伤个性化动态监测与识别框架体系；开展故障特征提取和实验研究等方面研究。本项目在创新层面上，克服非线性接触动力学高频响应分析方面的技术难点，建立高保真的机械传动系统损伤动力学分析模型，通过仿真获取大量的损伤特征样本信息，进一步研究损伤故障发生机理和故障发展和转移途径；在技术层面上，运用损伤特征样本信息，结合智能诊断方法，构建系统的机械损伤动态监测与识别框架体系，正确有效地揭示损伤发生、发展和转移本质，为机械系统损伤监测与识别提供全面的信息支持，实现个性化诊断。通过以上研究，发表论文30篇，SCI收录23篇，EI收录5篇，获授权发明专利3项。项目主持人担任SCI期刊专辑(2014IF: 0.722)主编，获教育部自然科学二等奖1项。