基于集合经验模态分解的滚动轴承振动信号希尔伯特谱分析方法

  目的  提出一种从强背景噪声、非平稳、非线性的复杂设备滚动轴承早期冲击故障振动信号中有效提取故障特征并进行故障模式识别的方法。  方法  首先,利用快速谱相关（FSC）分析提取原始振动信号的故障特征,并利用多尺度排列熵（MPE）对故障特征进行量化;然后,将故障特征数据输入BP神经网络进行故障诊断模型训练与测试;最后,对变速情况下的滚动轴承故障模拟实验数据和美国凯斯西储大学公开的轴承故障试验数据集进行故障识别研究。  结果  结果显示：所提方法对不同类型的故障具有较高的辨识精度,可达97%以上。  结论  研究验证了基于FSC-MPE与BP神经网络的滚动轴承故障诊断方法的可行性和优越性,可为滚动轴承健康状态评估提供技术支持。     

近场动力学方法及其应用

近场动力学作为一种非局部理论,能够通过键的失效来自发模拟材料的失效、破坏,其在海洋工程领域已取得初步的研究成果,尤其是在冰区船舶与海洋工程领域,更显出了该方法的优越性。为了更好地了解近场动力学在冰区船舶和海洋工程中的应用,对近场动力学在冰区船舶与海洋工程应用中的问题进行梳理,主要包括冰材料本构模型、冰−结构作用模型、冰−水耦合方法、结构物力学模型、水下爆炸破冰应用及结构表面覆冰除冰的应用等。同时,在全面回顾已有研究成果的基础上,分析其特点和面临的挑战,探讨相应的解决思路和未来的研究方向。     

平板湍流边界层流向—法向平面发卡涡的PIV实验研究

湍流边界层流动精细涡结构的分析对于水下航行体表面减阻乃至降噪机理的深入研究都具有重要意义.文章应用粒子图像测速技术(PIV),对Reθ=1 743和5 400时的平板湍流边界层的流向—法向平面流场进行了测试研究.一方面,直接对瞬时速度场精细涡结构进行提取分析,通过Galilean分解和λci准则识别出流向—法向平面中的发卡涡及发卡涡包.研究表明,发卡涡和雷诺应力的分布特征具有高度相关性;发卡涡包产生了流向动量的法向不规则分层分布特征.另一方面,文中通过对500个瞬时速度场子样进行时间平均分析,获得了不同雷诺数下平均速度以及湍流度分量的法向分布规律.此外,文中还对发卡涡的几何尺寸和漩涡强度λci进行了统计分析.研究表明,在y+＜50范围内无量纲化的漩涡强度λciδ/uт沿法向迅速衰减,且在不同雷诺数下变化曲线基本一致;在y+ ＞50后λciδ/uт衰减平缓,且低雷诺数下的值较大.     

航行作业船舶考虑舵力的动力定位能力评估方法研究

在船舶动力定位系统中,主推和舵组合（桨舵组合）产生的有效推力矢量区域是非凸的,在进行优化推力分配时需要进行凸化处理。文章提出了一种新的处理办法,将主推和舵的组合等效看成相同位置上的两个不能同时工作的独立推进器,这两个推进器的推力矢量区域都是凸区域,且分别对应主推推力方向不同时的推力矢量区域。在数学上只需通过增加等式约束来实现非凸区域的凸化处理,处理过程更为简单。文中结合具体实例进行了计算。结果对比表明,该方法是可靠有效的。该方法还适用于有多个禁区的推进器处理。     

基于MQ插值的变形网格在船舶阻力预报中的应用

在非结构切分网格的框架下,发展了一种基于Multi-Quadric插值的变形网格技术,结合CFD软件STAR-CCM+,采用SST湍流模型,并以VOF法进行自由液面的追踪,将该变形网格技术应用于带附体穿浪双体船的阻力预报中。分别以网格的拉伸变形和斜率变形实现了阻流板和尾楔的边界运动,计算了阻流板高度为4 mm、6 mm和8 mm以及尾楔角度为5°、10°和15°时的工况。计算结果表明,变形网格方法与固定网格方法取得了相同的精度;同试验值相比,在不同工况下变形网格最大平均误差约为6.67%,验证了其可行性。但是,相比于固定网格方法,变形网格方法的计算时耗最大可减少40%,因此采用该变形网格方法可极大地提高带可变形附体的船舶的阻力预报效率。     

京杭运河山东段全线通航可行性分析

京杭运河作为南北交通大动脉,对沿岸地区的经济文化发展起到了巨大作用。主要研究了京杭运河山东段的建设方案,总结了山东段的航道现状,并依据通航规划指出京杭运河山东段全线通航是必要的。重点阐述了北延段航道的关键技术方案,如线路选择、穿黄工程等,并分析了全线通航的社会与经济效益。     

波浪作用下带月池结构船体运动数值预报

  目的  带月池的海上平台作业效率及作业安全性要求不断提高,波浪作用下平台自身运动及月池内流体运动带来的共振问题愈发凸显。  方法  为此,基于势流理论的常数边界元法,开发波流与三维物体相互作用的数值模拟计算程序。选取某带月池钻井船,对其运动展开频域数值计算,对无航速时数值模型计算程序的计算结果与水动力软件AQWA计算结果进行对比,验证无航速时所开发计算程序的可靠性。将波流工况计算结果与实验结果对比,验证该数值方法的准确性。  结果  通过比较多种月池长宽比、月池吃水、波浪入射角度以及有、无航速情况下的船舶运动,发现带月池钻井船在升沉和摇摆运动上都会发生共振现象,引入迎流流速会调制和加剧月池的共振。  结论  研究结果可为带月池船舶的运动响应预报及共振抑制提供参考依据。     

LNG船疲劳强度评估及低温影响的讨论

以某LNG船为研究对象,建立三舱段有限元模型,并根据美国船级社薄膜型LNG船体结构疲劳强度指南,基于SN曲线法的疲劳积累损伤原理,分别采用名义应力和热点应力法,对船体典型节点进行疲劳强度评估,同时对计算结果进行分析;讨论低温下材料性能改变对节点疲劳寿命评估的影响。研究表明,采用常温下SN曲线进行LNG船疲劳强度评估是合适的。     

机械液压联锁同步升降装置解析计算及有限元分析

针对船闸人字门检修时传统的顶落门施工工艺复杂情况,设计了机械液压连锁同步升降装置,分析了装置的结构原理及受力工况。采用解析计算和有限元分析相结合的方法对装置中主要受力件螺纹活塞杆和安全齿形螺母进行理论强度校核,并基于Ansys软件分析装置在载荷物以重力下坠极限工况下的情况。结果表明：装置的理论强度满足要求,有限元分析的局部区域存在最大等效应力接近材料屈服极限情况。结合分析结果和装置的结构特点提出了改造建议,进一步优化了装置的设计。     

激光探测与测量视觉技术在堆取料机全自动控制中的应用

针对散货料场堆取料机人工操作堆取作业随意性大、精度差、效率低等现状,设计了一种堆取料机全自动控制系统。该系统基于激光雷达(Lidar)机器视觉技术,通过3D激光扫描仪实时获取料堆形状的点云数据,并完成对目标料堆的在线实时建模,最后控制堆取料机完成自动作业;提出了一种基于视觉图像处理算法的作业路径规划算法,通过实时提前预测作业轨迹来指导堆取料机自动作业。实践表明该控制系统提高了设备的作业效率,降低了作业成本。