分数阶阻尼裂纹转子的小波尺度谱分析方法研究-论文.pdf

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1、第35卷第8期兵工学报V01．35No．82014年8月ACTAARMAMENTARIIAug．2014分数阶阻尼裂纹转子的小波尺度谱分析方法研究李志农，王海峰，何旭平，肖尧先(南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室，江西南昌330063)摘要：结合在分数阶微积分的基础上建立的裂纹转子系统模型和小波尺度谱，提出基于小波尺度谱的分数阶阻尼的转子裂纹故障诊断方法，并讨论了不同的裂纹深度下分数阶阻尼的裂纹转子系统的小波尺度谱和重分配尺度谱特性。仿真结果表明，分数阶阶次的改变对系统运动特性有很大的影响，

2、在建立动力学模型时可以灵活调节分数阶阶次来改变转子系统的振动特性以达到诊断转子裂纹的最佳效果。提出的方法对裂纹故障敏感，能有效地提取裂纹转子系统中的故障信息。最后用实验进行了验证，实验结果与理论数值分析的结果相吻合，验证了文中建立的分数阶阻尼的裂纹转子系统模型的正确性。关键词：动力机械工程；小波尺度谱；分数阶微积分；裂纹转子；故障诊断中图分类号：TH165．3文献标志码：A文章编号：1000—1093(2014)08．1281-07DOI：10．3969／j．issn．1000—1093．2014

3、．08．022UsingWaveletScalogramMethodtoAnalyzeCrackedRotorSystemwithFractionalOrderDampingLIZhi-nong，WANGHai-feng，HEXu—ping，XIAOYao—xian(KeyLaboratoryofNondestructiveTesting，MinistryofEducation，NanehangHangkongUniversity，Nanchang330063，Jiangxi，China)Abst

4、ract：Afaultdiagnosismethodofcrackedrotorsystemwithfractionalorderdampingbasedonwave—letscalogramisproposedthroughthemodelofcrackedrotorsystembasedonthefractionalcalculusandwaveletscalogram．Thecharacteristicsofwaveletscalogramandreassignedscalogramfrom

5、diferentcrackdepthinrotorsystemwithfractionalorderdampingarediscussed．Thesimulationresultsshowthatthederivativeorderofdampingandthecrackdepthhavegreatinfluencetothedynamicscharacteristicsofro—torsystem．Theoptimalderivativeorderofdampingcanbedetermined

6、byadjustingthefractionalorder．Theproposedmethodissensitivetocrackfault，whichcaneffectivelyextractthecrackfaultinformationintherotorsystem．Finally，theeffectivenessoftheproposedmethodisverifiedthroughtheexperimentrig．Theexperimentalresultsareveryconsist

7、entwiththesimulationresults，andtheproposedmodelofcrackedrotorsystembasedonthefractionalcalculusiscorrect．Keywords：powermachineryengineering；waveletscalogram；fractionalcalculus；crackedrotor；faultdiagnosis收稿日期：2013．10-08基金项目：国家自然科学基金项目(51265039、51075372

8、、50775208)；江西省教育厅科技计划项目(GJJ12405)；湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室开放基金项目(DA201308264)；江西省科技计划项目(20141BBE50021)作者简介：李志农(1966一)，男，教授，博士。E·mail：lizhinong@tsinghua．org．ca兵工学报第35卷0引言了验证。1小波尺度谱和重分配尺度谱裂纹是旋转机械的常见故障，其潜在的危害性非常大。裂纹的产生主要是由转子制造加工中的缺(t)是能量有限空间的一个函数，则