【摘 要】
：
为了提前感知滚动轴承故障,避免民用航空发动机非计划维护带来的损失,提出了一种故障预警方法.对轴承振动信号进行特征工程,提取其时域和频域特征,引入梯度提升决策树(Gradient boosting decision tree,GBDT)算法,量化了特征重要度;在特征相关性分析的基础上,利用核主成分分析(Kernel principal component analysis,KPCA)方法实现特征融合与主元提取,再次结合GBDT构建了故障预警模型,使用交叉验证法实现了模型泛化能力评估.结果表明:KPCA+GB
【机 构】
：
中国民航大学 航空工程学院,天津 300300;中国商飞北京民用飞机技术研究中心,北京 102211;成都航利(集团)实业有限公司,四川成都 640041
论文部分内容阅读
为了提前感知滚动轴承故障,避免民用航空发动机非计划维护带来的损失,提出了一种故障预警方法.对轴承振动信号进行特征工程,提取其时域和频域特征,引入梯度提升决策树(Gradient boosting decision tree,GBDT)算法,量化了特征重要度;在特征相关性分析的基础上,利用核主成分分析(Kernel principal component analysis,KPCA)方法实现特征融合与主元提取,再次结合GBDT构建了故障预警模型,使用交叉验证法实现了模型泛化能力评估.结果表明:KPCA+GBDT模型的泛化性能显著,模型的F1分数高达0.991,对应的受试者工作特性(Receiver operating characteristic,ROC)曲线下面积的值为0.998,体现出该方法用于支撑航空发动机健康管理与维护决策工作的工程应用价值.
其他文献
为了研究带套齿连接结构的转子系统振动稳定性,推导了套齿连接结构的内摩擦力表达式,由此求解了转子系统振动失稳的条件.设计并搭建了带柔性和刚性两种不同套齿连接结构的实验转子系统.实验研究了带不同套齿连接结构的转子系统振动的稳定性.实验发现,带柔性套齿连接结构的转子系统易于发生由内、外套齿齿面间内摩擦所引起的振动失稳.失稳的特征是转子振动中出现较突出的次谐波分量,次谐波频率为转子系统的第一阶自振频率.次谐波出现的门槛转速略高于转子系统的第一阶临界转速.不对中度的增大对次谐波具有激励作用,促使转子失稳加剧,锁紧螺
为发展工程适用的超临界二氧化碳布雷顿循环优化设计方法,研究了关键参数对超临界二氧化碳再压缩循环性能的影响规律,阐述了循环优化设计的必要性,并基于粒子群算法发展了一种再压缩循环优化设计方法.该方法以最低循环压力、循环增压比和分流因子为优化变量,以循环热效率为目标,以合流三通进口温差为约束条件.参数影响规律分析结果表明:循环效率随最低温度的增大持续降低,而随最高温度的增加单调上升;存在最优最低压力和最优增压比使得循环效率最高,且分别受最低温度和最高温度不同程度的影响;将更少的流量分配给再压缩压气机有利于循环效
加工等过程中产生的几何偏差会导致涡轮叶片气动性能及工作状态发生显著变化,对该影响的准确评估与合理分析具有重要意义.本文提出了一种考虑三维型面几何偏差对气动性能影响的不确定性计算分析方法,包括随机叶型几何建模、不确定性量化计算和敏感性分析等,并结合某一单级高压涡轮进行分析.基于随机过程理论和主成分分析法,参考现有叶片加工公差标准,并结合正态性假设,完成实际叶型几何的不确定性建模.选用基于多项式混沌展开的Kriging代理模型进行不确定性计算.结果表明,几何偏差对所研究涡轮的气动性能和工作状态存在较为显著的影
为缓解加工误差影响评估过程中的“维数灾难”,结合展向平均假设和基于高斯过程的Karhunen-Loève展开,提出了一种由法向加工误差导致的三维叶片表面几何不确定性降阶模型.通过给定加工误差分布的标准差函数求解几何不确定性降阶模型,并运用伪蒙特卡洛方法随机生成样本,最终训练人工神经网络预测了加工误差对高负荷直叶栅气动性能和角区气动稳定性的影响.结果表明:加工误差的影响与所处的工况有关;当处于近失速工况时,相对于原型,平均气动性能和稳定性降低,总压损失系数增大的概率约为83.29％,静压系数减小的概率约为7
为进一步研究暖机对发动机压气机叶尖间隙变化的具体影响,对不同暖机时间与不暖机情况下压气机叶片的径向变形进行了试验研究.由于在发动机整机试验中叶片径向变形无法测量,选择模拟件进行温度与离心耦合作用下的变形试验.利用两种叶片材料制作板材试样,以台架测试数据为基础,计算出发动机启动及慢车至最大状态过程中叶片的离心力和截面温度,并据此设计试件的载荷历程,制定试验方案.通过模拟件试验,测得不同暖机时间和不暖机情况对应载荷下模拟件的应变过程和最终应变量,并从模拟件试验结果反推构件.结果表明:相对于离心载荷,温度对叶片
以压气机叶轮为研究对象,轻量化设计为研究目标,设计了一种适合旋转周期对称结构应用的点阵填充点阵胞元.其目的是在保证满足设计要求的前提下,使叶轮刚度和强度具有可调性的同时降低叶轮质量.对转速为8×104r/min极限工况下的无填充轮、实心轮和不同点阵梁直径点阵填充轮进行了分析对比.结果表明,单个胞元梁直径为0.2mm,0.4mm,1mm的点阵轮相对于实心轮叶梢的平均周向变形分别降低了4.84％,3.49％,3.71％.对于点阵梁直径为0.4mm的叶轮,其重量相对于实心叶轮可降低22.68％,轮毂与叶片部分应
为了更好地满足叶盘结构的设计需求,针对叶盘结构疲劳寿命分散和几何参数众多等问题,基于随机有限元法构建了融合多源不确定性的叶盘结构疲劳可靠性分析与优化设计框架.首先,采用应力敏感因子分析筛选叶盘结构关键尺寸;然后,将关键尺寸、材料属性及载荷定义为随机变量,基于其分布规律进行拉丁超立方抽样以开展随机有限元分析和寿命预测;最后,结合寿命预测结果,分别运用插值法、概率累积疲劳寿命法以及Kriging代理模型进行了叶盘结构可靠性优化设计.结果显示,经上述三种方法优化后,叶盘结构中值疲劳寿命分别提升了27％,1.4％
针对中介轴承故障理论尚不完善这个缺点,特别是中介轴承多点故障机理认识不清,基于非线性Hertz接触理论,采用时变位移激励函数对中介轴承内、外圈同时存在的故障进行描述,建立中介轴承多点故障4自由度动力学模型.搭建中介轴承故障实验台,对中介轴承多点故障进行试验模拟,通过对比试验数据与动力学数值仿真结果发现,故障特征频率仿真结果与实验结果误差小于1％,验证动力学模型的有效性.基于此模型分析了缺陷宽度、径向载荷和转速比对典型故障特征参数的影响.研究表明:随着缺陷宽度、径向载荷和转速比的增大,峰值和均方根值均呈现增
为了研究含裂纹航空液压直管的振动响应特性,防止液压管路系统出现灾难性失效,针对液压直管可能出现的斜裂纹故障,考虑剪切力以及剪切系数的影响,推导出斜裂纹液压直管的局部柔度系数表达式,从而建立斜裂纹液压直管流固耦合有限元模型.利用Newmark-β积分法求解了液压直管的振动响应,将数值计算结果与试验测试结果对比分析,验证了有限元模型的正确性.利用本文模型分析了裂纹夹角和柱塞泵转速对液压直管系统振动响应特性的影响,结果表明:裂纹夹角的变化会影响液压直管的振动响应,当裂纹夹角趋于0°时,液压直管的振动响应幅值最小
为提高航天复合材料压力容器(COPV)性能因子,COPV壳体常采用超薄壁塑性工作金属内衬和高强碳纤维缠绕的双层壳体结构.通过对传统的网格理论进行优化,提出了塑性工作内衬COPV结构静力学计算的算法,联立求解各内压载荷阶段的静力学平衡方程和应变协调方程,对COPV纤维与内衬应力应变进行计算和分析.利用ANSYS有限元软件,根据复合材料层合板理论和内衬弹塑性理论完成了COPV的有限元建模和分析计算,有限元应力分析结果和本算法解析解法计算结果一致.根据本算法对卫星推进系统用COPV进行了结构设计和工程研制,CO