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考虑轨道不平顺激励的轴箱轴承振动特性分析

轴承 2024年第6期 16-24页

作者：吕银辰廖爱华师蔚胡定玉上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620

轴箱轴承在运行工况下的振动特性对于保障行车安全具有重要意义。首先,基于Ansys与Simpack联合仿真平台,分别建立了轨道-车辆系统动力学模型和考虑外圈局部故障的轴承座-轴承有限元模型;其次,对动力学模型施加轨道不平顺激励,输出轴箱... 详细信息

轴箱轴承在运行工况下的振动特性对于保障行车安全具有重要意义。首先,基于Ansys与Simpack联合仿真平台,分别建立了轨道-车辆系统动力学模型和考虑外圈局部故障的轴承座-轴承有限元模型;其次,对动力学模型施加轨道不平顺激励,输出轴箱径向载荷作为有限元模型的外载荷;然后,将仿真值与理论值进行对比,证明了所建立的轴箱轴承联合仿真模型的有效性;最后,基于此模型分析了轨道不平顺激励时不同宽度故障以及不同故障边缘对轴承振动特性的影响。结果表明:随着故障宽度的增加,轴箱轴承整体振动加速度RMS逐渐变大,故障冲击的幅值以及包络谱的特征能量值先增大后减小;随着故障边缘平缓程度的增加,轴箱轴承整体振动加速度RMS值、故障冲击的幅值以及包络谱的特征能量值逐渐降低;轨道不平顺激励增加了轴承的振动。

关键词：滚动轴承铁路轴箱轴承双列圆柱滚子轴承变载荷受迫振动振动加速度工程仿真

基于耦合模型的地铁牵引电机轴承复合缺陷振动特性分析

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噪声与振动控制 2024年第3期44卷 138-145页

作者：孙长江师蔚廖爱华胡定玉上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620

为探究车辆运行工况下牵引电机轴承缺陷状态的振动特性,基于轨道-车辆耦合动力学及轴承动力学理论,提出一种包含齿轮传动系统和牵引电机的轨道-车辆-轴承耦合动力学模型。模型中综合考虑轨道不平顺、时变啮合刚度、轴承表面单一和复合... 详细信息

为探究车辆运行工况下牵引电机轴承缺陷状态的振动特性,基于轨道-车辆耦合动力学及轴承动力学理论,提出一种包含齿轮传动系统和牵引电机的轨道-车辆-轴承耦合动力学模型。模型中综合考虑轨道不平顺、时变啮合刚度、轴承表面单一和复合缺陷等复杂激励。基于该动力学模型研究在轨道不平顺激励下牵引电机轴承在单一缺陷和复合缺陷状态下的振动特性。计算结果表明:相对于单一缺陷状态,牵引电机轴承在复合缺陷状态下所受到的缺陷冲击更加强烈和复杂;受轨道不平顺激励以及自身缺陷冲击的综合影响,电机轴承振动加剧;缺陷轴承的振动加速度会随着车辆运行速度的提高和缺陷宽度的增大而增大。计算结果可为牵引电机轴承的故障诊断和状态监测提供理论依据。

关键词：故障诊断牵引电机轴承耦合动力学复合缺陷联合仿真

基于SARIMA和SVR组合模型的转向架系统寿命评估

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铁道机车车辆 2024年第1期44卷 157-163页

作者：师蔚范乔杨洋胡定玉廖爱华上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620 上海地铁维护有限公司车辆分公司上海200031

随着地铁运营时间和里程的增加,地铁车辆逐渐接近其理论寿命,为确保车辆运行安全性,需对其重要子系统进行健康状态及剩余寿命评估。文中选取车辆转向架系统作为研究对象,提出了一种基于协方差优选法的季节性回归移动平均(SARIMA)和支持... 详细信息

随着地铁运营时间和里程的增加,地铁车辆逐渐接近其理论寿命,为确保车辆运行安全性,需对其重要子系统进行健康状态及剩余寿命评估。文中选取车辆转向架系统作为研究对象,提出了一种基于协方差优选法的季节性回归移动平均(SARIMA)和支持向量回归(SVR)的组合模型对转向架寿命进行评估。首先,将车辆转向架系统历史故障率转化为健康指数,然后基于协方差优选法将SARIMA和SVR进行赋权组合,根据转向架系统历史健康指数进行预测,最后建立历史和预测的健康指数与运行时间的数学模型,分析得到转向架系统的剩余寿命。以某地铁车辆转向架系统为例进行算例分析及验证,结果表明组合模型可更准确地预测其健康状态,为有关维修部门开展维修维护策略提供理论依据,估计得出其剩余寿命,为车辆寿命后期退役及延寿决策提供理论数据分析支撑。

关键词：转向架系统寿命预测季节性回归移动平均和支持向量回归(SARIMA和SVR) 组合模型协方差优选法

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基于数据驱动的声源表面振速稀疏恢复方法

南京大学学报（自然科学版） 2024年第3期60卷 523-530页

作者：刘袁刘文强赵瑾瑜胡定玉李永畅安徽建筑大学数理学院合肥230601 安徽省建筑声环境重点实验室合肥230601 上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620

准确描述声源结构的表面振速具有重要意义,振速描述的准确性主要依赖于声源表面的测点数,而增加测点数会导致测量成本增加.为了解决这一问题,提出一种基于数据驱动的声源表面振速的稀疏恢复方法.首先,通过等效源法利用数值仿真获得振速... 详细信息

准确描述声源结构的表面振速具有重要意义,振速描述的准确性主要依赖于声源表面的测点数,而增加测点数会导致测量成本增加.为了解决这一问题,提出一种基于数据驱动的声源表面振速的稀疏恢复方法.首先,通过等效源法利用数值仿真获得振速的训练样本;然后,通过K-SVD字典训练方法训练出声源表面振速的稀疏基;最后,通过稀疏正则化实现从有限的测量数据中恢复整个声源表面的振速.为了验证方法的有效性,给出了简支板的数值仿真,并在消声室内进行了实验验证.仿真与实验的结果表明,在测量点数较少的情况下,使用数据驱动的声源表面振速稀疏恢复方法相较于常规等效源法的恢复精度更高,且该方法的性能更加稳定,为声源表面振速的测量提供了新的方案.

关键词：声源表面振速振速恢复数据驱动字典训练等效源法

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基于FPGA的声学相机音频采集系统设计

电子科技 2024年

作者：温锦龙师蔚胡定玉廖爱华上海工程技术大学城市轨道交通学院上海市轨道交通振动与噪声控制技术工程研究中心

针对基于FPGA(Field Programmable Gate Array)的声学相机音频采集方案存在信号采集效率低下、硬件逻辑复杂度高的问题，文中提出一种高效的基于FPGA声学相机音频采集系统设计方案。在FPGA内部使用级联的高效解码滤波器对多通道PDM(Puls... 详细信息

针对基于FPGA(Field Programmable Gate Array)的声学相机音频采集方案存在信号采集效率低下、硬件逻辑复杂度高的问题，文中提出一种高效的基于FPGA声学相机音频采集系统设计方案。在FPGA内部使用级联的高效解码滤波器对多通道PDM(Pulse Density Modulation)音频信号流进行解码以减来硬件计算工作量。FPGA采集多通道MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)麦克风的PDM数据流进行位拼接并补码为有符号数，各帧数据包通过AXI4-Stream总线协议在各个级联滤波器中进行流水线操作，并行运行整个解码过程来简化硬件逻辑的复杂性。解码后的数据通过UDP(User Datagram Protocol)协议进行千兆以太网传输来保证实时性。仿真和实验结果验证了所提方案的可行性和有效性，数据解码延时小于200 μs，硬件逻辑资源占用率小于60%，数据丢包率为0%，实时性高、稳定性强，可为基于FPGA的声学相机设计提供更有益的启示。

关键词： FPGA 声学相机 PDM音频解码 MEMS麦克风声源定位 AXI4-Stream总线协议千兆以太网滤波器设计

基于空-频域联合滤波的列车轴承轨旁声学诊断

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电子科技 2024年第1期37卷 55-60页

作者：张彦喆胡定玉师蔚廖爱华上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620 上海市轨道交通振动与噪声控制技术工程研究中心上海201620

现有的列车轴承轨旁声学诊断方法多集中在多普勒效应去除、空间滤波器优化等方面,忽视了轨旁环境中存在的大量冲击性噪声及循环平稳性噪声的影响。针对此问题,文中提出了一种波束形成和目标频带选择结合的列车轴箱轴承轨旁声学诊断方法... 详细信息

现有的列车轴承轨旁声学诊断方法多集中在多普勒效应去除、空间滤波器优化等方面,忽视了轨旁环境中存在的大量冲击性噪声及循环平稳性噪声的影响。针对此问题,文中提出了一种波束形成和目标频带选择结合的列车轴箱轴承轨旁声学诊断方法。该方法采用传声器阵列采集列车轴承阵列声信号,通过时域插值重采样方法校正信号畸变,使用波束形成空间域滤波器提取目标轴承方向信号,利用ICS2gram选取最优解调频带并提取带通信号,对带通信号进行包络分析实现轴承诊断。实验结果表明,该方法能够在轨旁声场环境下有效避免冲击性噪声和循环平稳性噪声带来的影响,准确提取目标轴承信号并诊断出轴承故障,相较于现有方法表现出了更好的效果。

关键词：轴承故障诊断声学诊断最优频带选择波束形成轨旁诊断循环平稳包络分析多普勒效应

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采用球面波叠加法还原自由声场的方法

声学学报 2014年第3期39卷 339-346页

作者：毕传兴胡定玉徐亮张永斌合肥工业大学噪声振动工程研究所合肥230009

为解决非自由声场中近场声全息重建时,干扰声在目标声源表面产生的散射影响,提出一种基于球面波叠加法的自由场还原技术。该技术首先采用基于球面波叠加法的声场分离技术获得向内和向外传播的声场,然后以目标声源的表面导纳作为边界条件... 详细信息

为解决非自由声场中近场声全息重建时,干扰声在目标声源表面产生的散射影响,提出一种基于球面波叠加法的自由场还原技术。该技术首先采用基于球面波叠加法的声场分离技术获得向内和向外传播的声场,然后以目标声源的表面导纳作为边界条件,实现目标声源辐射声和散射声的分离,从而获得等效于自由声场的测量条件。该技术为准确实现非自由声场中的噪声源识别创造了条件。文中首先详细描述了该技术的基本原理,并提出一种最优球面波展开项数选取方法,最后通过数值仿真说明了该技术的有效性。结果表明:在频率较低时,散射声影响较小,采用声场分离技术和自由场还原技术效果相当;但随着频率升高,散射声影响逐步增强,必须采用自由场还原技术才能准确获得目标声源辐射声。

关键词：球面波展开还原技术自由声场波叠加法噪声源识别分离技术自由场全息重建

非自由声场中目标声场还原与重建的等效源方法

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声学学报 2017年第4期42卷 465-475页

作者：胡定玉李再帏方宇上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620

为消除在非自由声场中重建声场时干扰声源对重建效果的影响,提出一种采用单个测量面上的声压和质点振速作为输入、等效源法作为分离和重建算法的非自由声场中目标声场还原与重建方法。该方法首先利用单面声压-质点振速测量和基于等效源... 详细信息

为消除在非自由声场中重建声场时干扰声源对重建效果的影响,提出一种采用单个测量面上的声压和质点振速作为输入、等效源法作为分离和重建算法的非自由声场中目标声场还原与重建方法。该方法首先利用单面声压-质点振速测量和基于等效源法的声场分离技术将测量的混合声场分离为来自目标声源的向外传播的声场和来自干扰声源的向内传播的声场,然后利用向内传播的声场和目标声源的边界条件计算出干扰声在目标声源表面产生的散射声场,并将其从向外传播的声场中去除,还原出目标声源在自由声场条件下的辐射声场,最后利用还原的声场实现目标声场重建。通过数值仿真和实验检验了该方法的有效性和必要性。仿真和实验的结果表明,该方法可以在非自由声场的测量条件下,有效地去除干扰声的影响,实现目标声场的准确重建。

关键词：质点振速混合声分离技术重建算法重建效果测量面实验检验自由场数值仿真声全息

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三维空间非同步测量高分辨率声成像方法

声学学报 2022年第2期47卷 220-228页

作者：丁晋晋胡定玉余亮上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620 上海市轨道交通振动与噪声控制技术工程研究中心上海201620 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

为解决三维空间中声源成像分辨率低的问题,提出一种基于非同步测量的三维空间声成像方法。该方法首先通过移动球形传声器阵列扫描空间分布的声源,然后利用非同步测量技术近似得到大孔径、高密度的传声器阵列测量结果,最后通过传统波束... 详细信息

为解决三维空间中声源成像分辨率低的问题,提出一种基于非同步测量的三维空间声成像方法。该方法首先通过移动球形传声器阵列扫描空间分布的声源,然后利用非同步测量技术近似得到大孔径、高密度的传声器阵列测量结果,最后通过传统波束形成算法成像。仿真及实验结果表明,该方法与单次测量下的波束形成方法相比,聚焦性能更好,空间分辨率高,可实现三维空间中声源分布的高分辨率成像;同时,该方法成像结果可替代多阵列的同步测量结果,无需参考传声器,避免了使用参考传声器在增加通道数量以及空间布置问题上的局限性。

关键词：传声器阵列单次测量同步测量三维空间高分辨率成像声成像空间分辨率聚焦性能