基于能量分析的列车轴承故障声发射信号研究

货车轴承早期微弱故障的声发射信号由于背景噪声干扰引起故障特征不明显,提出一种基于能量分析的故障声发射信号特征提取方法。采用铁路货车轮对轴承故障实验台进行测试,利用能量算子在检测信号瞬态冲击成分方面的优势,增强故障声发射信号中的瞬态冲击特征,通过信号瞬时能量的频谱识别特征频率,从而判断故障原因。实验结果验证了能量方法用于货车轴承声发射故障诊断的有效性。     

基于波速衰减的混凝土损伤声发射定位优化算法试验研究

为研究声波在混凝土内部的衰减规律并提高声发射定位精度,对混凝土梁进行波速衰减试验,计算波速随距离的变化并给出波速随距离的衰减公式,建立基于波速衰减的声发射源定位穷举算法,进行了三点加载模式下的水泥混凝土小梁损伤断裂试验,采用声发射采集仪采集各项声发射参数,利用基于波速衰减的穷举定位算法对加载过程中损伤点进行定位,并与原有恒定波速的损伤点定位算法进行对比.研究结果表明:标准声发射信号波速在混凝土内部随距离增大衰减现象较为严重,初始的基准速度为4745 m/s,在传播600 mm时已降至2124 m/s;在脆性破坏阶段,声发射优化算法定位点数量由4个上升至16个,占比由17.4％上升至70.0％,精度较时差定位法明显提高,对混凝土损伤的定位与检测具有重要意义.     

基于波速衰减的混凝土损伤声发射定位优化算法试验研究

为研究声波在混凝土内部的衰减规律并提高声发射定位精度,对混凝土梁进行波速衰减试验,计算波速随距离的变化并给出波速随距离的衰减公式,建立基于波速衰减的声发射源定位穷举算法,进行了三点加载模式下的水泥混凝土小梁损伤断裂试验,采用声发射采集仪采集各项声发射参数,利用基于波速衰减的穷举定位算法对加载过程中损伤点进行定位,并与原有恒定波速的损伤点定位算法进行对比.研究结果表明:标准声发射信号波速在混凝土内部随距离增大衰减现象较为严重,初始的基准速度为4745 m/s,在传播600 mm时已降至2124 m/s;在脆性破坏阶段,声发射优化算法定位点数量由4个上升至16个,占比由17.4％上升至70.0％,精度较时差定位法明显提高,对混凝土损伤的定位与检测具有重要意义.     

TBM主轴承声发射故障诊断研究

以隧道施工TBM为研究对象,设计了主轴承声发射检测试验,进行了声发射信号采集,并取得较理想的分析信号。根据信号的时域图像特征及相关技术人员的数据支持,初步对TBM主轴承的工作状态做了判断,并采用了时变峭度法对实测信号进行分析,获取了强背景噪声下明显的故障特征,达到了抑制噪声、突出特征成分的目的。试验分析结果证明了该方法用于声发射故障信号特征提取的有效性,同时对TBM的状态监测提供了新思路。     

基于小波的声发射信号特征分析

根据声发射信号的特点及实际应用中对声发射信号分析的需要,提出了一套声发射信号小波分析的小波基选取规则方法,根据提出的选择方法从常用的小波基中选出较适合声发射信号分析的几种,再通过对仿真的声发射信号进行分析得到结论:Daubechies小波、Symlets小波和Coiflets小波是适合于声发射信号分析的小波基.最后通过对能反映源特征的频带信号进行重构,这样能更好更有效的提取声发射信号的本质特征.     

基于声发射计数信息熵的页岩拉压破坏临界特征试验研究

为了清晰了解页岩在拉、压破裂过程中的自组织临界现象,对具有脆性特征的页岩进行不同速率下的单轴压缩和巴西劈裂试验,同步采集全过程声发射事件数。将信息熵理论与声发射事件数结合,定义了声发射事件数信息熵H,得到了加载过程中熵的演化规律。研究结果表明:在拉、压状态下,随着时间推进声发射事件数信息熵呈增长变化且规律相似,当声发射事件数信息熵值保持稳定时(ε_r接近0.95),岩石进入临界态;通过声发射定位图发现,到达临界点时对应的熵值最大,贯通性裂纹开始形成;进人临界态后,熵值处于稳态,定位信号向着破裂面积聚,直至破坏;通过4个状态的声发射定位变化,揭示了页岩内部的缺陷从开始的缓慢随机发展的无序状态到瞬速按照一定规律发展的有序状态的演化过程,与熵变化形成良好对应;拉、压过程中能量概率密度函数满足幂律分布P■X~(-r),并存在相近的临界指数。     

小波变换在轴承故障声发射信号降噪中的应用

噪声消除是小波变换最成功的应用之一，其基本思想是将信号的小波变换系数通过阈值处理，然后进行小波重构得到降躁的信号。根据故障轴承声发射信号的脉冲特性选取Morlet小波．以“小波熵最小”原则确定Morlet小波的波形参数，然后进行连续小波变换。采用软阈值方法处理小波东数，通过小波重构得到降噪后的故障声发射信号，噪声得到了很好的抑制，故障脉冲特征明显增强。采用实验数据，通过与离散小波变换的比较，得到了用连续小波变换可以有效降低噪声、提取故障声发射信号特征的结论。     

基于声发射技术的混凝土梁破坏损伤过程的试验研究

对不同特征混凝土简支梁进行了加载破坏的声发射试验,通过有限元计算确定荷载范围以及不同梁的加载应力与应变变化规律。试验加载过程中测试梁上控制点处的应变及声发射信号,通过应力变化及外观观察,记录梁的受力状态和裂纹产生的条件,通过分析试验全过程中的声发射信号能量时程图,得到简支梁破坏过程中的能量变化特征、频率分布范围及特点,以及不同特征简支梁破坏过程中声发射能量参数的变化规律。试验表明,声发射技术监测混凝土梁的状态及损伤破坏有一定的优势。     

降雨作用下微承压边坡致滑机理与处治研究

常用的边坡稳定性评价方法中很少考虑坡体内地下水的承压及径流作用, 致使边坡滑移机理分析有偏差, 出现多次治理后仍反复滑移问题, 在边坡稳定性评价中考虑地下水的承压及径流作用, 为有效、 经济、 合理地滑坡治理方案提供重要依据。 以浙江省某高速公路高边坡的多次滑移和左幅桥台基础侧移问题研究为切入点, 通过现场深入调查、 钻探、 监测等综合方法, 总结了边坡滑移及桥台基础侧移工程地质问题, 分析了边坡微承压特征, 计算了边坡体内静水压力和动水压力, 研究了微承压条件下边坡滑移及桥台基础侧移的力学机理及临界条件, 提出了应急救援和永久治理方案。 研究结果表明: 地下水因排泄区的强风化层中夹大量黏性土而排泄不畅, 被大量封存在边坡体的强风化层中, 致使边坡具有微承压特征; 降雨条件下具有微承压特征的边坡发生滑移的临界条件为强风化层与中风化基岩面之间的综合平均临界摩擦角为 21°, 桥台基础发生侧移的临界条件为强风化层与中风化基岩面之间临界摩擦角为 24°; 经稳定性评价及长时间运营, 印证了应急救援和永久加固方案有效、 合理地处治边坡滑移及桥台基础侧移问题。     

基于模拟退火的交叉口自适应信号控制优化研究

在车联网环境下,以交叉口车辆的平均延误时间最小为优化目标,通过神经网络预测各进口短期时间窗交通流到达情况,进而基于模拟退火算法提出了交通信号控制动态配时方法。选取成都市某一交叉口的实测交通流数据,在VISSIM环境下对COM进行二次开发实现了早高峰、平峰和晚高峰时段下的自适应信号优化控制,对固定信号配时情况和模拟退火优化情况进行仿真,结果表明基于模拟退火算法的自适应信号控制能够显著提高交叉口的通行能力。为进一步说明本方法的优越性,将结果与遗传算法优化结果进行对比,发现模拟退火算法结果更优,三个时段内车辆的平均延误分别节省了15.61s/veh、0.47s/veh和8.53s/veh,平均停车次数也分别降低了0.59次/veh、0.04次/veh和0.27次/veh,证明了方法的有效性。     

考虑电流振铃特性的悬浮电磁铁等效电路模型

电磁悬浮型（electromagnetic suspension,EMS）磁浮列车通过悬浮斩波器调节悬浮电磁铁电流,进而控制悬浮力,使车体稳定悬浮. 悬浮斩波器驱动悬浮电磁铁过程中所产生的电流振铃会增加开关损耗,造成电磁干扰（electromagnetic interference,EMI）,甚至影响悬浮控制效果. 研究悬浮电磁铁电流振铃的产生机理,能为其抑制措施的设计予以指导. 为此,提出了一种考虑电流振铃特性的悬浮电磁铁等效电路模型. 首先,用策动点函数法推导了悬浮电磁铁导抗函数的一般形式,并结合悬浮电磁铁电流的单位阶跃响应特性确定了其导抗函数的最简表达式以及对应的等效电路模型;接着,用判别式法和仿真法分析了不同电路参数对电流振铃特性的影响;最后,比较了同一悬浮电磁铁电流振铃的仿真和实验波形. 结果表明:在所给参数条件下,实验所得悬浮电磁铁电流纹波幅值、振铃峰峰值和振铃频率分别比仿真结果小9.7%、20%和11%;此外,仿真的电流振铃衰减时间约为1 μs,与实验结果接近;仿真和实验所得悬浮电磁铁电流振铃的幅值、频率和衰减特性均能较好吻合,证明了所提电路模型的正确性.      

基于过街行人检测的路口自适应交通信号控制

针对行人密度波动大的路口的交通信号配时优化问题,提出了以行人过街请求为主的交通信号配时,搭建了由视频采集、行人检测和信号配时构成的交通信号控制系统。视频采集单元采集行人的图像数据;行人检测算法是利用背景重构实时构建行人等候区的背景,继而以背景减法检测等候过街的行人;信号配时由等候过街的行人数和等候时长决定。对实际的交通路口进行仿真,结果表明:在行人低峰时段,行人和车辆平均延误分别为5.62 s/veh和15.99 s/ped,在略微增加行人延误基础上,车流的延误大大降低;在行人高峰时段,车辆平均延误为52.13 s/veh,行人平均延误降至8.35 s/ped,优先保证大密度人群顺利通过路口。     

基于三维高斯混合码本模型的运动目标检测算法

为解决智能视觉监控中码本模型参数调节困难和高斯混合模型概率分布计算的复杂性,提出了一种基于三维高斯混合码本模型的运动目标检测算法.该算法基于RGB空间建立码本模型,然后基于码字中的R、G、B分量建立三维高斯模型,从而使整个码本具有三维高斯混合模型的特征.实验结果表明:该算法具有较高的实时性(该算法的平均帧率约23.0帧/s,而iGMM(improved Gaussian mixture model)算法约9.0帧/s,BM(Bayesmodel)算法约6.2帧/s,CBM(codebook model)算法约10.7帧/s),且具有良好的检测质量.     

干湿循环作用下充填节理岩石压缩特性

为探明干湿循环作用对充填节理岩石压缩力学强度与变形破坏特征的影响，人工制备多种不同充填物的节理岩石试样，对其进行0(全程干燥)、1、5、10、15、20次干湿循环预处理，使试样产生一定的累积损伤；在此基础上，对充填节理岩石试样进行静态单轴压缩试验和动态冲击试验，并在动态冲击试验过程中借助高速摄像机观察充填节理岩石的冲击破坏特征。研究结果表明：随着干湿循环次数的增加，充填节理岩石的静态和动态抗压强度不断降低，且降低幅度逐渐变小，20次干湿循环作用后岩样的静态和动态抗压强度总劣化度均为20%～30%;通过拟合发现岩样的动态抗压强度降低规律符合指数函数分布；随着干湿循环次数的增加，静态破坏模式由劈裂破坏逐步发展为剪切破坏，动态冲击中充填节理岩石破碎程度和充填节理层粉碎飞溅程度加剧，验证了干湿循环作用会严重影响充填节理岩石的变形破坏特征和动态抗冲击能力；应力波透射系数随干湿循环次数的增加而不断降低，20次干湿循环作用后岩样的应力波透射系数降低了约10%,说明干湿循环作用对应力波传播能力造成了显著影响。     

昌北千枚岩风化程度的模糊综合评判

道过对昌北千枚岩的现场勘察,选取岩石介质、岩体特征和岩体强度三大类17项影响因素,用AHP法确定各因素的权重系数,最后用两级模糊综合评判方法对昌北千枚岩的风化程度进行了定量评价,并在工程实例中取得了较满意的结果.     

云桂铁路原状膨胀土压缩特性试验研究

以云桂铁路弥勒膨胀土为研究对象,通过取原状膨胀土开展一维固结试验,研究了弥勒膨胀土的压缩特性、超固结特性及次固结特性。研究结果表明：弥勒膨胀土属于中等压缩土,其压缩系数随固结压力的增大而减小,曲线呈负指数变化特征;弥勒膨胀土地基15 m深度范围内具有超固结特性,其超固结比OCR为3.14～0.99,OCR 沿地基深度方向呈衰减变化;弥勒膨胀土具有明显的次固结特性,其次固结系数Cα随固结压力的变化而变化,次固结系数Cα与压缩指数Cc的比值基本是一个常数,Cα/Cc≈0.0218。试验及结果分析对铁路工程建设具有一定的指导意义。     

含倾斜夹层场地动力响应的大型振动台试验研究

为了研究含倾斜夹层场地在地震作用下的动力响应及为可能的场地加固提供指导,基于大型振动台模型试验,研究了含倾斜夹层场地在El Centro地震波作用下的加速度、应变及位移响应特征,同时通过频谱分析讨论了夹层对场地稳定性的影响,并用拟静力分析得到场地的启动临界加速度及场地的稳定系数. 试验结果表明:夹层对于加速度峰值存在明显的削弱效果,加载地震波峰值越大,削弱程度越大,同时基岩中加速度放大系数呈现“量级饱和”特征;夹层处应变峰值最大,当加载地震波峰值大于0.33g时,场地平台与斜坡拐角下基覆中存在另一峰值,应变形状呈现“W”形;夹层对20 Hz附近频段的傅里叶幅值有一定的削弱作用,同一土层反应谱卓越周期基本一致,不同土层反应谱差别较大,夹层处（0.31 s）卓越周期大于基岩（0.19 s）与基覆处（0.21 s）;拟静力分析显示0.33g时场地的稳定系数为3.16,强风化带启动的临界加速度为1.42g.      

乐山大佛胸部渗水病害特征研究

为给乐山大佛渗水病害治理及后期保护研究提供科学依据，本研究首次对乐山大佛渗水及大气降水进行定量监测采样，分析大佛渗水来源及其特征，并结合水化学性质和岩石组成对“大佛砂岩”风化机理进行了研究.研究表明：乐山大佛胸部渗水在平水期与枯水期主要补给来源为地下水，丰水期主要补给来源为大气降水；大佛胸部渗水含有大量溶解质组分，pH平均值为7.70,2009年之后乐山市降水年平均pH>5.60且逐年增高，至2015年全年降水pH平均值大于7.00，降水已由酸性转为碱性；大佛胸部渗水水化学类型为碳酸盐类-钙组-Ⅱ型与硫酸盐类-钙组-Ⅲ型，阳离子以Ca²⁺为主，阴离子以SO₄^2-与HCO₃^-为主；大佛胸部岩石主要成分为CaCO₃和SiO₂，在空气和水存在的情况下容易发生溶蚀，岩石风化对大佛渗水中离子贡献超过90%,H₂CO₃与H₂SO₄共同参与了“大佛砂岩”的...     

不同风化程度泥岩填料崩解特性试验分析

为合理利用马巢高速公路不良泥岩填料,采用洒水崩解颗粒分析试验,研究不同风化程度和种类的泥岩崩解特性,结果表明:随着洒水频率和洒水天数的增加,强风化、弱风化泥岩颗粒崩解到适宜粒径范围所需要的时间越短,呈现良好的阶梯递减趋势;它们可通过自然条件或预崩解方式来满足路基颗粒要求,而微风化泥岩一定要机械破碎后方能使用.马巢高速泥岩普遍采用预崩解措施,节约了造价,改善了工程质量和验收水平.     

高速公路CFG桩——网复合地基沉降控制效果研究

首先结合现场测试数据对路基施工期地基沉降规律进行分析;然后结合ABAQUS有限元分析软件建立三维数值模型,对相同条件下桩间距与桩径对复合地基沉降规律影响进行分析。同时,结合现场测试和数值模拟结果验证高压缩性软土区域采用CFG桩—网复合地基加固控制效果。研究结果表明:地基沉降随填筑荷载变化呈三阶段特征:快速增长、缓慢增长和趋于稳定,最终稳定时累积沉降约为35 mm;相同条件下,适当增加桩径和减小桩间距均可以提升复合地基加固效果,达到减少地基沉降目的,其中减少桩间距改善地基沉降效果更为明显。