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基于改进粒子群算法的直升机动力涡轮转子系统优化方法

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航空学报 2024年第1期45卷 235-251页

作者：王四季张羽薇黄开明吕彪赵海凤王虎廖明夫西北工业大学动力与能源学院西安710072 中国航发湖南动力机械研究所株洲412002

针对直升机动力涡轮转子变转速工作范围增大、临界转速难布局、转子弯曲模态振动控制困难的问题,提出一种基于改进粒子群算法的动力涡轮转子系统优化方法。采用有限元法,建立变转速涡轴发动机转子系统动力学模型,分析动力涡轮转子的动... 详细信息

针对直升机动力涡轮转子变转速工作范围增大、临界转速难布局、转子弯曲模态振动控制困难的问题,提出一种基于改进粒子群算法的动力涡轮转子系统优化方法。采用有限元法,建立变转速涡轴发动机转子系统动力学模型,分析动力涡轮转子的动力学特性。基于改进粒子群优化算法,提出直升机动力涡轮转子系统的动力学优化设计目标,系统性地建立变转速动力涡轮转子系统优化设计流程。搭建了模拟转子实验系统,完成优化前后的对比测试实验。实验结果表明,优化方案下转子振动幅值相比原方案下降73.5%,能够实现的稳定变转速工作范围由77.5%~100%最高工作转速扩大为55%~100%最高工作转速,验证了所建立的动力学优化设计方法的有效性,为发动机动力涡轮转子系统设计提供了参考。

关键词：直升机变转速动力涡轮改进粒子群优化算法有限元法动力学优化设计

基于多尺度量子信息熵的中介轴承故障诊断方法研究

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基于多尺度量子信息熵的中介轴承故障诊断方法研究

作者：张羽薇沈阳航空航天大学

学位级别：硕士

中介轴承作为现代航空发动机支承传动系统中的关键部件,具有高转速、高载荷、高温度和润滑困难的特点,极易发生故障。其一旦发生故障对航空发动机安全运行会产生严重危害。本文从理论分析入手,开展了基于振动信号的特征提取以及信息融... 详细信息

中介轴承作为现代航空发动机支承传动系统中的关键部件,具有高转速、高载荷、高温度和润滑困难的特点,极易发生故障。其一旦发生故障对航空发动机安全运行会产生严重危害。本文从理论分析入手,开展了基于振动信号的特征提取以及信息融合技术研究,实现中介轴承故障的准确诊断。该项研究对提高发动机结构安全性和可靠性具有重要的意义和工程价值。本文开展的具体研究工作及取得成果如下:(1)针对中介轴承故障振动信号具有非线性和非平稳性的特点,提出了一种基于多尺度量子信息熵(MQE)算法的故障信号特征提取方法。通过噪声信号对比分析,研究了嵌入维数、时间尺度、数据长度对特征提取的影响规律;采用实验信号对MQE的有效性进行验证,结果表明MQE可以有效提取振动信号的非线性复杂度信息,并表现出良好的稳定性。(2)本文鉴于流形学习算法优势,基于信息融合思想提出了一种局部线性嵌入(LLE)算法对多个传感器的故障特征进行融合降维。基于该算法对振动信号提取的MQE进行融合降维,计算结果表明:MQE经过LLE降维后形成的故障特征向量提升了故障样本的可分性。LLE算法有效的增强了低维嵌入空间中相似样本的聚类性和不同样本的离散性,从而实现中介轴承故障特征集的降维。(3)本文建立了一种改进型卷积神经网络模型对多测点传感器的振动信号自动完成特征提取和故障诊断过程,以解决振动信号在反映中介轴承故障信息时存在的不稳定性问题。该模型不容易出现过拟合,具有较高的鲁棒性和泛化性。

关键词：中介轴承故障诊断多尺度量子熵局部线性嵌入卷积神经网络

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基于多尺度量子熵的中介轴承故障诊断方法

航空学报 2022年第8期43卷 69-80页

作者：田晶张羽薇张凤玲艾辛平高崇沈阳航空航天大学辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室沈阳110136

针对中介轴承故障信号传递路径复杂,故障信号特征微弱诊断困难的问题,提出一种基于多尺度量子熵(MQE)、局部线性嵌入算法(LLE)与概率神经网络(PNN)的故障诊断方法。该方法采用空域相关降噪对振动信号进行滤波降噪,提高信号的信噪比;利用... 详细信息

针对中介轴承故障信号传递路径复杂,故障信号特征微弱诊断困难的问题,提出一种基于多尺度量子熵(MQE)、局部线性嵌入算法(LLE)与概率神经网络(PNN)的故障诊断方法。该方法采用空域相关降噪对振动信号进行滤波降噪,提高信号的信噪比;利用MQE提取中介轴承故障特征信息;采用LLE方法对高维特征进行降维处理;将低维故障特征输入PNN中进行故障识别。搭建了中介轴承故障模拟试验台,模拟中介轴承正常、内圈故障、外圈故障和滚动体故障,并采集数据对本文建立的中介轴承故障诊断算法进行验证。试验结果表明:提出的中介轴承故障诊断方法能够有效识别中介轴承故障类型,且没有出现过拟合现象,并表现出良好的泛化能力。

关键词：中介轴承空域相关多尺度量子熵局部线性嵌入故障诊断

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变转速动力涡轮转子模拟系统设计及试验

航空动力学报 2023年

作者：张羽薇王四季张晋琪王虎廖明夫西北工业大学动力与能源学院

针对变转速涡轮转子工况复杂、振动突出的问题，建立变转速动力涡轮转子支承布局和挤压油膜阻尼器优化设计技术。基于结构相近、动力学相似的理论，设计搭建了模拟某型发动机的转子试验系统，实现对优化设计方案下的临界转速分布、振型... 详细信息

针对变转速涡轮转子工况复杂、振动突出的问题，建立变转速动力涡轮转子支承布局和挤压油膜阻尼器优化设计技术。基于结构相近、动力学相似的理论，设计搭建了模拟某型发动机的转子试验系统，实现对优化设计方案下的临界转速分布、振型模态与转子振动响应特性验证。开展了阻尼器结构参数的减振特性分析，为变转速动力涡轮转子的挤压油膜阻尼器设计提供支撑。研究结果表明，转子试验系统临界转速计算最大误差为5%，模态振型最大误差为7%，验证了动力学特性计算方法的准确性。通过进行转子支承结构和阻尼器优化，转子振动幅值下降67.3%，变转速工作范围内运行更平稳，验证了所提出的变转速动力涡轮转子减振方案的有效性，为变转速涡轴发动机动力涡轮转子动力学方案和减振设计提供参考。

关键词：变转速涡轮转子支承布局挤压油膜阻尼器试验分析减振

Linifanib在白色脂肪细胞褐色化和脂肪细胞生成中的作用及机制研究

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Linifanib在白色脂肪细胞褐色化和脂肪细胞生成中的作用及机制研究

作者：张羽薇安徽大学

学位级别：硕士

肥胖作为人类疾病的第六位危险因素,不仅降低生活质量,更是诱发心血管疾病、Ⅱ型糖尿病乃至癌症等慢性疾病的罪魁祸首。肥胖主要是由于机体能量的长期摄入大于消耗,多余的能量以甘油三酯的形式储存在脂肪组织中而导致。现在,脂肪细胞主... 详细信息

肥胖作为人类疾病的第六位危险因素,不仅降低生活质量,更是诱发心血管疾病、Ⅱ型糖尿病乃至癌症等慢性疾病的罪魁祸首。肥胖主要是由于机体能量的长期摄入大于消耗,多余的能量以甘油三酯的形式储存在脂肪组织中而导致。现在,脂肪细胞主要分为两大类:白色脂肪细胞与褐色脂肪细胞。其中褐色脂肪细胞又可以被细分为两类:经典的褐色脂肪细胞与beige脂肪细胞（也称米色脂肪细胞）。褐色脂肪细胞不同于白色脂肪细胞的主要特征是:其线粒体内膜上的解偶联蛋白1（Ucp1）的表达量很高。所以,褐色脂肪细胞的主要功能就是通过Ucp1来产热从而消耗能量而不产生ATP。褐色脂肪细胞的非颤栗性产热功能,可以维持体温恒定,也可以以热能的方式消耗机体摄入的能量,从而降低肥胖发生的概率。而这两种褐色脂肪细胞的来源是不同的,经典的褐色脂肪细胞与肌肉细胞同源,但是米色脂肪细胞存于白色脂肪组织中。已有的研究发现,在一定条件下,如冷冻、特定基因的敲除或者视黄酸（retinoid acid,RA）、成纤维细胞生长因子21（FGF21）等药物的刺激,米色脂肪细胞可以由白色脂肪细胞转分化而来。所以米色脂肪细胞受到广泛关注,它的研究对于人类肥胖相关代谢疾病的治疗具有重大意义。基于此,我们迫切希望找到能够促进白色脂肪细胞褐色化的新的小分子化合物。为了寻找促进白色脂肪细胞褐色化的新的小分子化合物,我们利用本实验室已构建的Ucp1-2A-luciferase小鼠模型。简单来说,该小鼠模型是通过在Ucp1基因的最后一个外显子后面直接串联荧光素酶基因,使得荧光素酶基因能与Ucp1基因共同表达和翻译,最终达到通过测定荧光素酶的活性来真实准确的反应Ucp1蛋白表达水平的目的。通过从Ucp1-2A-luciferase小鼠中分离出的腹股沟脂肪间充质干细胞,并在体外培养分化为成熟脂肪细胞这一细胞模型,我们筛选了到了一个新的能够促进白色脂肪细胞褐色化的小分子化合物:Linifanib。随后,我们在体内和体外进行了以下三个方面的研究:首先,为了确定Linifanib是否在体内体外都能够有促进褐色化的作用,我们先利用从Ucp1-2A-luciferase小鼠腹股沟分离的脂肪间充质干细胞,体外培养分化为成熟的脂肪细胞,然后加不同浓度的Linifanib处理24h后检测荧光素酶活力,结果显示Linifanib处理后,Ucp1的表达以剂量依赖性的方式升高,之后我们又做了qPCR和Western blot实验,检测Ucp1在mRNA水平和蛋白水平的表达情况,结果与之前的实验一致。同时我们又检测了Linifanib处理后其它产热相关基因的表达,结果显示这些产热基因的表达均被上调了。随后,我们又做了氧消耗实验、甘油释放量检测实验、线粒体相关蛋白检测,实验结果表明,Linifanib增加了细胞的基础呼吸和最大呼吸、增加了细胞中的线粒体含量和甘油释放量。接下来,我们想要探索Linifanib在体内是否也发挥着同样的作用。我们利用Ucp1-2A-luciferase小鼠,给小鼠灌胃Linifanib处理,然后检测小鼠经典褐色脂肪组织和腹股沟白色脂肪组织中的荧光素酶活性,实验表明,通过Linifanib处理,Ucp1在经典褐色脂肪组织和腹股沟白色脂肪组织中的表达均有升高。接着,为了探索Linifanib的作用靶点,我们检测了Linifanib对各种蛋白激酶（如STAT3,P38,ERK和AMPK）信号通路的影响,这些蛋白激酶在已有的报道中都是可增强Ucp1表达的。结果显示,Linifanib使STAT3的磷酸化显著减弱,而其他三种信号传导途径未受影响。之后,我们进一步检测了这些信号通路是否影响Linifanib诱导的白色脂肪细胞褐色化,我们又选择了这些激酶的其他激动剂或拮抗剂（STAT3激活剂:SD19;MEK抑制剂:AZD6244;P38抑制剂:SB202190和AMPK抑制剂:化合物C）用于检测它们对Linifanib诱导的白色脂肪细胞褐色化的影响。根据实验结果,我们发现,只有STAT3激活剂SD19阻断了Linifanib的作用。该发现与Linifanib对STAT3磷酸化的抑制作用一致。我们已经确定了Linifanib是通过抑制STAT3磷酸化途径来促进白色脂肪细胞褐色化作用的,已有报道显示STAT3能调节脂肪细胞分化,那Linifanib是否会对脂肪的生成产生影响呢?因此我们最后研究了Linifanib对脂肪生成的影响。我们使用3T3-L1细胞系,在分化过程中用Linifanib处理,随后进行油红O染色实验,结果显示,Linifanib能以剂量依赖性方式有效阻止脂肪细胞分化。之后的甘油三酯含量的定量实验也进一步证实了这一结论。随后,我们检测了Linifanib处理后一些脂肪生成相关因子的表达情况,结果显示,Linifanib

关键词： Linifanib 肥胖褐色化脂肪生成 STAT3

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慢性肾脏病患者不良妊娠结局的危险因素分析

上海交通大学学报（医学版） 2024年第5期44卷 560-566页

作者：李玉张羽上海交通大学医学院附属仁济医院妇产科上海200127 苏州大学附属第一医院妇产科苏州215000

目的·通过对妊娠合并慢性肾脏病患者临床资料和不良妊娠结局的相关性分析,寻找导致不良妊娠结局的危险因素。方法·纳入2017年1月1日-2021年12月31日在上海交通大学医学院附属仁济医院规范产检、在该院分娩且出院诊断为妊娠合并慢性肾... 详细信息

目的·通过对妊娠合并慢性肾脏病患者临床资料和不良妊娠结局的相关性分析,寻找导致不良妊娠结局的危险因素。方法·纳入2017年1月1日-2021年12月31日在上海交通大学医学院附属仁济医院规范产检、在该院分娩且出院诊断为妊娠合并慢性肾脏病的单胎孕产妇,采集孕20周前的临床资料。根据妊娠结局将研究对象分为不良妊娠结局组(研究组)和良好妊娠结局组(对照组)。比较2组孕产妇的临床资料、实验室检验结果、妊娠结局,分析导致不良妊娠结局的危险因素。结果·共收集了359例孕产妇的临床资料,排除双胎妊娠6例,余353例患者纳入研究。其中230例妊娠未出现相关母婴并发症,纳入对照组;123例妊娠发生了不良母婴结局,纳入研究组。研究组(1次妊娠可发生多种不良妊娠结局)包括子痫前期69例(含重度子痫前期43例)、急性肾损伤29例、早产69例、小于孕龄儿34例、低出生体质量儿46例、新生儿入住重症监护病房41例、孕20周后胎儿丢失或新生儿死亡7例。2组孕产妇在年龄、体质量指数、孕次、产次间差异均无统计学意义。慢性肾脏病患者中,妊娠20周前合并慢性高血压(OR=3.385,95%CI 1.115~10.726,P=0.031)、血肌酐超过60μmol/L(OR=2.828,95%CI 1.439~5.557,P=0.003)、24 h蛋白尿≥0.3 g(OR=2.234,95%CI 1.122~4.448,P=0.022)、狼疮肾炎(OR=4.917,95%CI=1.967~12.290,P=0.001)患者发生不良妊娠结局的风险显著升高。联合4项指标预测慢性肾脏病孕妇发生不良妊娠结局的ROC曲线下面积为0.759,敏感度为52.8%,特异度为84.2%。结论·孕20周前合并慢性高血压、24 h尿蛋白超过0.3 g、血肌酐超过60μmol/L、肾炎类型为狼疮肾炎是慢性肾脏病患者发生不良妊娠结局的独立危险因素,4项指标联合对不良妊娠结局有较好的预测价值。

关键词：妊娠慢性肾脏病不良妊娠结局危险因素

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变转速动力涡轮转子系统优化设计及实验验证

变转速动力涡轮转子系统优化设计及实验验证

基于改进型随机共振的滚动轴承振动信号降噪方法研究

第15届全国转子动力学学术大会（ROTDYN2023）

作者：张羽薇王四季张晋琪王虎廖明夫西北工业大学动力与能源学院

为实现动力涡轮转子大范围变转速工作的需求,开展转子支承布局和挤压油膜阻尼器匹配优化设计,建立了变转速动力涡轮转子系统减振设计方法。首先,提出了变转速动力涡轮转子系统优化目标函数,系统性地建立了基于改进粒子群算法的转子系统... 详细信息

为实现动力涡轮转子大范围变转速工作的需求,开展转子支承布局和挤压油膜阻尼器匹配优化设计,建立了变转速动力涡轮转子系统减振设计方法。首先,提出了变转速动力涡轮转子系统优化目标函数,系统性地建立了基于改进粒子群算法的转子系统优化方法,实现对支承刚度的优化设计。其次,开展挤压油膜阻尼器刚度和阻尼特性影响规律研究,

关键词：变转速挤压油膜阻尼器系统优化设计动力涡轮转子

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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现代制造技术与装备 2022年第4期58卷 10-12页

作者：张羽薇张春红赵丹刘广鑫沈阳航空航天大学沈阳110136 中国航发四川燃气涡轮研究院成都610500 空军装备部驻沈阳地区第一军事代表室沈阳110136

作为航空发动机的核心部件,滚动轴承的振动信号传播路径长且衰减严重。在振动信号的采集中,通常含有特定转频和高能量的噪声信号,使得故障信号中存在大量无用信息,干扰故障特征的提取。基于随机共振原理和自适应遗传算法,结合容忍思想,... 详细信息

作为航空发动机的核心部件,滚动轴承的振动信号传播路径长且衰减严重。在振动信号的采集中,通常含有特定转频和高能量的噪声信号,使得故障信号中存在大量无用信息,干扰故障特征的提取。基于随机共振原理和自适应遗传算法,结合容忍思想,提出基于容忍的自适应遗传算法对随机共振系统进行优化,最后对实验数据进行降噪,结果验证了改进型随机共振算法能够有效实现对滚动轴承振动信号的降噪。

关键词：滚动轴承振动信号随机共振自适应遗传算法降噪

基于深度学习的轴承异常检测和故障诊断的研究

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基于深度学习的轴承异常检测和故障诊断的研究

作者：张羽齐鲁工业大学

学位级别：硕士

轴承是当代机械设备中一种重要零部件,主要功能是支撑机械旋转体,降低其运动过程中的摩擦系数,并保证其回转精度。滚动轴承是旋转类机械中一种至关重要的关键零部件,在几乎所有的旋转机械中都会被使用到。滚动轴承在使用过程中可能会出... 详细信息

轴承是当代机械设备中一种重要零部件,主要功能是支撑机械旋转体,降低其运动过程中的摩擦系数,并保证其回转精度。滚动轴承是旋转类机械中一种至关重要的关键零部件,在几乎所有的旋转机械中都会被使用到。滚动轴承在使用过程中可能会出现各种异常,故障影响范围大,维修成本高,而且故障会影响工业机械的使用寿命和性能。因此,在使用过程中需要对其进行异常检测和故障诊断。随着深度学习技术的不断发展,基于深度学习的轴承异常检测和故障诊断算法得到了广泛的研究和应用。滚动轴承的原始故障振动信号存在含有噪声和干扰过大、负载迁移等问题,使得标签样本过少,因此对其做出精准快速的异常检测及故障分类是提高机械设备可靠性的有效措施。本文对基于深度学习的少样本轴承异常检测和故障诊断方法展开研究,通过融合DCGAN和GANomaly网络,并引入注意力机制,构建了基于注意力机制的DC-GANomaly网络模型的轴承异常检测和故障诊断模型;为增强生成对抗的攻击性和抗干扰能力,提出了一种基于复合生成对抗网络的轴承故障诊断方法,并将应用于轴承异常检测和故障诊断任务。本文的主要研究如下:(1)基于改进DC-GANomaly算法的轴承异常检测和故障诊断的研究针对实际工业中轴承故障样本少以及类别不平衡等问题,基于DCGAN和GANomaly构建DC-GANomaly网络,生成具有与原始数据分布特征相似的故障数据,进行数据扩充;利用注意力机制,充分融合了局部感受野中的空间和通道信息来提取信息特征,通过深度卷积生成对抗算法实现轴承的异常检测和故障类别分类。使用西储大学轴承故障数据集和MFPT轴承数据集来验证所提出的方法,并分别进行对比实验讨论模型的性能。实验结果表明,基于注意力机制的DC-GANomaly模型在滚动轴承少样本时可实现异常检测和故障诊断,达到了较高的准确率。(2)基于复合生成对抗网络的轴承故障诊断方法的研究为增强生成样本的攻击性和抗干扰能力,研究基于复合生成对抗网络的故障样本生成算法,采用叠加噪声的方式,构建了两组生成器、两组判别器和目标攻击网络组成的复合生成对抗网络模型,交替训练两组生成器、两组判别器,构成复合对抗网络结构,将训练后的对抗样本加入原始数据集进行数据扩充,然后使用扩充后的原始数据集训练故障分类器,最后应用于轴承的故障诊断任务。实验结果表明,本研究提出的基于复合对抗的故障诊断方法,可以对生成的故障对抗样本有效扩充,使用组合数据集对故障分类器进行训练,能提高故障分类器的泛化能力,很好地解决了故障诊断中数据样本不足的问题。

关键词：异常检测故障诊断数据增强生成对抗网络注意力机制