利用狀態(tài)信息判定螺栓連接設(shè)備裝配可靠度的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用狀態(tài)信息判定螺栓連接設(shè)備裝配可靠度的方法，首先通過激勵測試獲得設(shè)備的狀態(tài)信息；然后利用特征提取方法對所獲得狀態(tài)信息預(yù)處理得到狀態(tài)特征矩陣；再利用模式識別算法分析特征矩陣的內(nèi)在固有模式，構(gòu)造對應(yīng)于狀態(tài)特征矩陣的狀態(tài)子空間；接著計算基準(zhǔn)狀態(tài)子空間與當(dāng)前狀態(tài)子空間的相似度指標(biāo)，該指標(biāo)反映了兩類狀態(tài)子空間的相似性，能夠刻畫出當(dāng)前時刻設(shè)備性能與正常狀態(tài)的接近程度；最后，將該相似度指標(biāo)作為可靠度指標(biāo)定量反映設(shè)備裝配可靠度水平。本發(fā)明方法不依賴于大量失效樣本，簡單易行，具有結(jié)果可靠、實時性強(qiáng)等特點，適用于現(xiàn)場實時評估螺栓連接設(shè)備的裝配可靠度，具有工程應(yīng)用價值。
【專利說明】 利用狀態(tài)信息判定螺栓連接設(shè)備裝配可靠度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械設(shè)備裝配可靠度的判定方法，特別涉及一種利用狀態(tài)信息判定螺栓連接設(shè)備裝配可靠度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]螺栓連接是一種廣泛采用的機(jī)械部件連接形式，應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等關(guān)鍵機(jī)械設(shè)備中。該結(jié)構(gòu)形式利用螺栓連接獨立的機(jī)械部件，形成一個具有一定動力學(xué)特性的機(jī)械設(shè)備。由螺栓松動造成的緊力不足將會改變設(shè)備的裝配質(zhì)量，進(jìn)而影響設(shè)備完成其規(guī)定功能。因此，裝配可靠度判定對識別裝配狀態(tài)，保障設(shè)備的可靠性和安全性具有重要意義。
[0003]目前常用的可靠度分析方法基于大樣本條件假設(shè)，根據(jù)批量設(shè)備可靠度統(tǒng)計信息獲得整體失效規(guī)律。使用傳統(tǒng)可靠度分析方法評估機(jī)械設(shè)備可靠度存在以下兩方面的困難:1)傳統(tǒng)可靠度分析方法基于大樣本理論，難以有效地處理小樣本和單樣本失效數(shù)據(jù)；
2)傳統(tǒng)可靠度分析方法未考慮設(shè)備退化的個體特性，缺乏對單臺設(shè)備可靠度評估的準(zhǔn)確性。
[0004]狀態(tài)信息是設(shè)備內(nèi)在健康狀況的外在表現(xiàn)，能夠反映設(shè)備的可靠程度，為設(shè)備可靠度評估提供了依據(jù)。螺栓連接設(shè)備裝配質(zhì)量退化時，設(shè)備的動力學(xué)特征，如剛度、阻尼等將會發(fā)生變化，可表現(xiàn)為在外部激勵下設(shè)備狀態(tài)信息的時域幅值、頻域結(jié)構(gòu)等特征的改變。因此，分析正常裝配狀態(tài)與當(dāng)前裝配狀態(tài)設(shè)備狀態(tài)信息的差異，進(jìn)而構(gòu)造可靠度指標(biāo)，為單臺設(shè)備裝配可靠度評估提供了途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種合理、有效地判定螺栓連接設(shè)備裝配可靠度的方法，該方法可解決在失效樣本不足的條件下判定單臺螺栓連接設(shè)備裝配可靠度。
[0006]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的:
[0007]一種利用狀態(tài)信息判定螺栓連接設(shè)備裝配可靠度的方法，其特征在于，包含以下步驟:
[0008](I)構(gòu)造狀態(tài)特征矩陣
[0009]對螺栓連接設(shè)備進(jìn)行臺架敲擊試驗，利用振動加速度傳感器采集設(shè)備在外部激勵下的狀態(tài)信息，計算狀態(tài)信息的時域及頻域統(tǒng)計特征，利用所提取的特征構(gòu)造狀態(tài)特征矩陣；
[0010](2)構(gòu)造狀態(tài)子空間
[0011]首先，利用非線性映射函數(shù)將特征矩陣映射到高維特征空間，并利用核局部保持投影方法分解特征矩陣得到投影矩陣；其次，利用正交化方法對投影矩陣中的向量正交化，得到一組單位正交向量；最后，利用該組單位正交向量構(gòu)成狀態(tài)子空間；
[0012](3)計算狀態(tài)子空間相似度指標(biāo)[0013]首先，分別構(gòu)造基準(zhǔn)狀態(tài)子空間和當(dāng)前狀態(tài)子空間；然后，利用矩陣范數(shù)定義兩類狀態(tài)子空間的相似度指標(biāo)；所述基準(zhǔn)狀態(tài)子空間為:
[0014]
【權(quán)利要求】
1.一種利用狀態(tài)信息判定螺栓連接設(shè)備裝配可靠度的方法，其特征在于，包含以下步驟: (1)構(gòu)造狀態(tài)特征矩陣 對螺栓連接設(shè)備進(jìn)行臺架敲擊試驗，利用振動加速度傳感器采集設(shè)備在外部激勵下的狀態(tài)信息，計算狀態(tài)信息的時域及頻域統(tǒng)計特征，利用所提取的特征構(gòu)造狀態(tài)特征矩陣； (2)構(gòu)造狀態(tài)子空間 首先，利用非線性映射函數(shù)將特征矩陣映射到高維特征空間，并利用核局部保持投影方法分解特征矩陣得到投影矩陣；其次，利用正交化方法對投影矩陣中的向量正交化，得到一組單位正交向量；最后，利用該組單位正交向量構(gòu)成狀態(tài)子空間； (3)計算狀態(tài)子空間相似度指標(biāo) 首先，分別構(gòu)造基準(zhǔn)狀態(tài)子空間和當(dāng)前狀態(tài)子空間；然后，利用矩陣范數(shù)定義兩類狀態(tài)子空間的相似度指標(biāo)；所述基準(zhǔn)狀態(tài)子空間為:
【文檔編號】G06F19/00GK103500267SQ201310403584
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】何正嘉, 孫闖, 曹宏瑞, 張周鎖, 陳雪峰, 李兵, 訾艷陽 申請人:西安交通大學(xué)