基于工业CT的轴类零件故障诊断

为了解决对轴类零件深埋裂纹的检测和裂纹扩展预测问题,提出了一种基于计算机断层成像（CT）的深埋裂纹的检测和裂纹扩展预测方法,用于轴类零件的性能评定及故障诊断。轴类零件经工业CT扫描得到CT图像序列,运用Canny算法提取其边缘轮廓,然后采用矢量化处理边缘,最后运用有限元理论,有效地预测裂纹扩展。结果证明根据轴类零件工业CT数据可以快速并精确地检测裂纹,并预测裂纹的扩展,实现对轴类零件的性能评定及故障诊断。     

汽车变速器轴类零件疲劳强度分析

本文主要在现有的复合型裂纹扩展理论的基础上,针对汽车变速器轴类零件应力应变特点,提出基于塑性区向径应变能的裂纹扩展准则的汽车变速器轴类零件的强度分析。并运用该裂纹扩展准则和对应的分析估算方法,对现有的变速器轴类零件进行分析估算,验证准则及方法的准确性和可行性,并推广应用到汽车变速器轴类零件的设计优化上,以提高汽车变速器轴类零件的设计效率及使用寿命。     

脊波在工业CT图像裂纹边缘检测中的应用

在分析工业CT图像本身特点及小波变换检测点状奇异性的基础上，研究改进了一种基于脊波变换的边缘检钡0方法，并将其应用于实际工业CT图像裂纹检测中。首先利用脊波变换获得裂纹方向和大致范围，然后通过区域灰度均值比较定位裂纹区域，最后采用梯度算子检测出裂纹边缘并对其进行多项式拟合，得到定位准确、连续、独立的裂纹边缘图像。CT图像的旋转实验验证了该算法的鲁棒性，而与Earlace算子、Canny算子和Mallat小波方法的对比实验则证实该算法具有较强的抗噪声能力。     

轴类零件形状误差优化评定的研究

为了对轴类零件形状误差评定理论及应用进行研究,在分析轴类零件的圆度、圆柱度误差评定几何模型的基础上,建立了包容拟合评定的规划数学模型,并针对模型的特点,探讨了使用线形规划的单纯形优化算法进行规划模型的求解,从而获得精确的形状误差评定结果.最后,对所给的轴类零件圆柱度评定实例进行了实测及评定.研究结果证明,所建立规划评定模型是正确的,评定优化算法是可靠的,该研究为轴类零件形状误差的优化评定提供了一种有效的方法.     

结合Canny算法和Hough变换的轴类零件边缘提取

针对轴类零件的边缘提取存在易受噪声、表面质量和边界条件影响的缺点,提出了Canny边缘检测和Hough变换算法相结合的边缘提取方法。首先利用自适应中值滤波对图像去噪,在滤除图像噪声的同时保留了更多的图像边缘信息;然后在3×3的窗口模板内计算梯度幅值和方向,提高了算子的抗噪性能;再采用自适应双阈值算法求取高低阈值,实现边缘的检测和连接。最后利用Hough变换算法进行边缘拟合。实验结果表明,这种方法可以对不同直径的轴类零件图像进行边缘提取,能够获得比较完整而连续的边缘。     

工业CT图像的缺陷检测研究

铸造过程由于其自身生产工艺的特点,常常会产生缩孔和气孔等缺陷,这些内部缺陷会对零件质量产生不好的影响,也会缩短零件寿命,因此需要准确地识别出这些内部缺陷。通过工业CT设备对铸件进行扫描,可以获得了一系列工业CT切片图像。为了快速提取工业CT图像的孔类缺陷,首先使用二维Otsu自适应阈值算法进行阈值分割,以区分工业CT图像中的物体与背景,然后通过Sobel算子得到图像的初始边缘轮廓,再基于拉格朗日插值法进行亚像素边缘检测。实验表明,该方法可以有效地识别铸件工业CT图像中的缩孔和气孔缺陷。     

基于机器视觉零件轴线直线度误差测量的研究

轴类零件的直线度误差是判断其是否合格的一个重要标准。针对接触测量轴零件直线度误差效率低、精度不高等问题,设计一个针对小型轴类零件直线度误差测量的平台;采用一种基于自适应阈值的八邻域空心梯度加权的清晰度评价函数用于相机自动对焦,经图像预处理、形态学操作、亚像素级边缘坐标提取后,通过径向局部区域搜索的方法得到零件中心轴线;提出基于最小区域的大变异双切点交叉遗传算法来评定零件中心轴线的直线度误差;采用图像用户界面集成评定算法。结果表明文中方法评定误差优于最小二乘法、分割逼近法和最小区域法,与文献中算法的评定结果基本一致。最后与三坐标测量仪测量结果进行对比,其中94%以上的测量结果相差10μm以内,因而本检测系统能够用于小型轴类零件轴线的直线度误差的测量中。     

货叉轴断裂分析及改进

断裂是轴类零件最危险的失效形式之一,通过宏观分析、断口分析、金相分析、化学成分分析等理化检验方法对货叉轴断裂原因进行了分析。结果表明,货叉轴裂纹是调质时产生的淬火裂纹,断裂原因是由于调质工艺执行不当,热应力及相变应力导致产生裂纹,裂纹是由内孔底面产生,沿径向由内向外扩展接近外表面,内孔粗加工粗糙对裂纹的产生起促进作用。最后提出改进措施。     

基于边缘检测的零件轮廓识别系统开发

针对工业流水线检测中存在的成本大、检测效率低的问题,将轮廓检测技术应用到工业流水线检测中,基于边缘检测方法的基本原理,提出了一种基于边缘检测的零件轮廓识别方法。该方法首先使用Canny边缘检测算法来提取出零件的边缘,并在此基础上进一步提取出零件轮廓的相关特征,最后通过与待检测的零件轮廓特征相比较,从而实现对零件的识别检测;为了验证设计方法的正确性,本文搭建了一套零件轮廓识别系统,并使用工业零件来测试该系统的性能。研究结果表明:该系统能够快速、准确地识别目标零件,满足工业流水线检测的需求。     

结合改进Hough变换的在线工件直线特征提取研究

为提高轴类零件在线非接触检测的可靠性和实时性,通过对现有图像处理算法的分析,在对现有方法应用的同时,虽其中的部分算法进行了改进,提出了一种基于改进Canny算子与改进Hough变换相结合的直线特征提取算法。通过对获得的零件轴图像预处理,增强图像信息;用改进的算法对图像进行边缘直线的特征提取。通过实验表明,改进的算法自适应能力较强,能够有效抑制噪声,并可以快速准确地提取零件轴的边缘信息,能够满足工件在线检测的要求。     

转轴裂纹扩展的可靠性分析

在Paris-Erdogan裂纹扩展模型的基础上,考虑裂纹扩展模型的随机参数影响,采用裂纹长度失效准则建立旋转机械转轴裂纹扩展的可靠性模型,应用随机摄动理论和Kronecker代数导出状态函数的前四阶矩,应用应力—强度干涉理论和四阶矩技术,确定转轴裂纹扩展的可靠度,并通过数值算例表明文中方法的有效性和实用性。     

应用遗传算法优化支持向量机的疲劳裂纹扩展预测

准确讯速地预测疲劳裂纹的扩展进程具有十分重要的现实意义和显著的经济效益.为了实现疲劳裂纹长度的准确预测,提出基于遗传算法优化支持向量机(GA-SVM)的疲劳裂纹扩展预测方法,其中遗传算法用于确定SVM中的训练参数,得到优化的SVM预测模型.试验结果表明:用GA-SVM对疲劳裂纹长度进行预测具有很好的预测精度.     

基于两步七点拟合法ADB610钢概率疲劳裂纹扩展研究

介绍了两步七点递增多项式拟合方法(简称两步七点拟合法)计算一系列相同裂纹长度下成组多个试样的裂纹扩展速率,然后计算一系列相同裂纹长度在不同存活率下的裂纹扩展速率P-a -da/dN和基于Paris公式的裂纹扩展速率表达式P-da/dN-△K.并采用两步七点拟合法计算了广泛应用于压力容器的ADB610钢7个CT试样在一系列相同裂纹长度下的裂纹扩展速率,以及计算了ADB610钢在存活率分别为50％,90％,95％,99％和99.9％的裂纹扩展速率和基于Paris公式的裂纹扩展速率表达式,有助于ADB610钢抗疲劳断裂可靠性的分析研究.     

某电厂空压机电机轴断裂原因分析

对某发电公司空压机电机轴断裂原因进行了分析,结果表明电机轴体基体内部存在宏观裂纹和大量冶金缺陷,运行过程中,在加载卸载形成的冲击力作用下,内部裂纹扩展,发生断裂。     

Anomaly detection of tripod shafts using modified Mahalanobis distance

The tripod shafts used in high-speed trains transmit the power of a motor to axle reduction units. A tripod shaft is designed as a shaft with a protective fuse because the load applied to the reduction units is very large during operation. Fuse failure can lead to accidents and economic loss, such as train service interruption and repair problems at the accident site. Therefore, detecting the faults of fuses used in tripod shafts by using sensors is necessary. In this study, torsion fatigue tests for the failure modes were conducted, and strain data were collected by strain sensors from around the fuse of the shaft. The modified Mahalanobis distance was employed as the health indicator, and the fuse thresholds for the anomaly detection (AD) were defined using the three-sigma method. The AD performance of the tripod shafts was evaluated by comparing the results with real crack detection times.     

基于HMM校正与神经网络延拓的EMD端点效应抑制方法

针对神经网络延拓方法在抑制经验模态分解的端点效应时存在的延拓数据与真实数据往往存在误差的问题,提出了一种基于HMM校正的方法来减小预测延拓数据误差。首先利用径向基函数(RBF)神经网络预测估计方法对部分原始数据进行估计,同时对端点外数据进行预测。然后计算该方法估计的数据与真实数据的误差序列,再用HMM方法建立估计误差序列模型,用以预测延拓后数据的误差。最后用RBF神经网络延拓数据减去HMM预测的误差数据得到新的校正后延拓数据。仿真与实验证明了将HMM预测方法与RBF神经网络数据延拓结合应用到解决端点效应的过程中所得到的延拓数据更接近真实数据,能够更好地解决端点效应问题,提高了经验模态分解精度。     

A study on the prevention of cracks on the trepan area of motor bearing

Trepan prevents the wear of the inside part of a bearing when the initial shaft rotates. It continuously contacts with the eccentric part of the shaft in rotation and is loaded repeatedly. Therefore, even if an early crack of a trepan part is small, the crack may progress by the repeated load. If the crack progresses, very small chips come out. This is put in the rotor and prevents the rotation of the compressor. There can be leaks in a microgroove and extreme wear can occur due to lack of oil on the surface contact part. Therefore, this study was carried out to compare and investigate the trepan strength and deflection characteristics between trepan locations and dimension changes using the finite element method and search a motor bearing for a model with bigger stiffness of a trepan part and the same deflection.     

减速机齿轮断裂失效分析

某搅拌器减速机齿轮轴和齿轮在服役1 a后发生了断裂失效;通过显微组织分析、断口分析、力学性能测试等方法对其失效原因进行了分析。结果表明:轴和齿轮的断裂均为疲劳断裂,轴的断裂先于齿轮的断裂;搅拌轴装配不当造成的过载是导致轴首先产生疲劳断裂的原因。     

30Cr2Ni4MoV转子钢II型裂纹的疲劳扩展行为

材料疲劳裂纹扩展(Fatigue crack propagation,FCP)速率是表征材料抗疲劳破坏的重要力学性能指标,是对核反应堆工程、化工、航空、航天、高铁等关键工程进行结构完整性评价的重要依据。采用Arcan试样对30Cr2Ni4MoV转子钢的II型裂纹疲劳扩展行为进行研究,结合已有裂纹扩展方向预测准则对II型裂纹疲劳扩展方向进行预测,结果表明,最大周向应力准则可以较好地预测II型裂纹疲劳扩展方向。采用紧凑拉伸(Compact tension,CT)试样获取30Cr2Ni4MoV转子钢的I型裂纹疲劳扩展速率,对比I型裂纹和II型裂纹的疲劳扩展试验获得的FCP速率与J积分范围关系趋势,二者较为接近。针对30Cr2Ni4MoV转子钢,依据Arcan试样获得的II型裂纹疲劳扩展速率试验结果可用于结构裂纹扩展剩余寿命的预测。