面向纤维增强复合材料层合板隔声设计需求，应用正交试验方法设计18 组对称铺设复合材料层合板结构，并以基于切比雪夫多项式展开的半解析法对复合材料层合板结构在10～1 500 Hz 频率范围内的传声损失进行预测。以单层厚度、纤维铺设角度作为人工神经网络的输入，复合材料层合板结构1/3 倍频程传声损失作为输出，分别建立前馈（Back Propagation，BP）神经网络、径向基函数(Radial Basis Function，RBF)神经网络和广义回归(General Regression，GR)神经网络预测模型。结果表明，RBF神经网络的预测效果最好，均方根误差仅为1.093 7，GR神经网络和BP 神经网络的预测效果逊于RBF神经网络，均方根误差分别为2.649 9 和2.969 7。最后，基于分析结果构建具有良好局部预测性能的神经网络模型以用于复合材料层合板结构的隔声性能预测。

管道运输是我们国家综合运输体系的重要组成部分，其在流动介质的运输方面具有特殊的优势。在这类管道中液体介质为超声导波能量的泄漏提供途径，不利于后续的损伤定位研究。因此研究超声导波在充液管道中的传播特性非常必要，从探究充液管道超声导波频散方程出发，建立有限元模型研究不同液体填充量的管道响应信号的能量变化。提出基于径向基函数的概率成像算法，其中权重函数仅与损伤的位置有关而与传感器路径的方向无关。对管道中非通透圆孔损伤进行定位，周向与轴向定位精度相比传统算法均有所高。在此基础上提出基于L(0,2)模态的概率成像法，分别在两种尺寸的管道中进行损伤定位，结果表明定位精度得到大幅提升，该算法具有广阔的应用前景。

物联网机箱设备作为物联网系统的核心部分，要求必须具备高可靠性，然而这些设备却经常工作在温度或振动条件恶劣的环境中。振动尤其是基础振动可能会导致触点松动、开路或其他接触问题，这些问题在系统故障原因中占很大的比例。由于机箱结构的复杂性，单个的部件振动分析并不能解决在系统工作中遇到的振动问题，因此，需要利用系统的模拟和实验来监测和增强结构的健康状况。在本文中，首先利用有限元方法，从部件到系统依次进行了动力学分析，计算了系统级基础激励下某物联网机箱设备的固有频率、模态振型和谐响应，然后通过实验验证了分析结果的有效性和准确性。通过仿真和实验，检测出整个系统的薄弱点，提出了加强结构和减少振动的措施，并在仿真和实验两方面对其进行了验证。结果表明，采取的措施有效降低了机箱设备的振动，提高了其安全性。

经验小波变换是一种基于Fourier 频谱特性，通过构建自适应小波滤波器组来分析复杂多分量信号的方法。该方法能够有效识别信号中的不同模态分量，但由于其Fourier 频谱分割问题，在处理噪声及不稳定信号方面有所欠缺。针对这一问题，采用改进的经验小波变换方法，将信号分解为具有物理意义的经验模态。改进的经验小波变换主要考虑被处理信号的频谱形状，通过采用基于顺序统计滤波器（OSF）的包络方法以及遵循三个准则来获取有效峰值的方法，改进Fourier 频谱分割过程。将改进的方法应用于滚动轴承故障诊断中，由于改进的经验小波变换能够将振动信号分解为一系列单分量成分，因此在轴承振动信号包络谱中能够清晰的发现故障特征。通过对滚动轴承振动模拟信号和实验信号的分析验证了该方法的有效性。

研究螺栓连接特性（如螺栓个数和预紧力大小）对航空发动机高压转子连接结构弯曲刚度的影响。首先建立螺栓结合面精细化有限元模型，利用ANSYS软件对不同螺栓个数和不同预紧力条件下结合面弯曲刚度进行仿真计算。之后，在MATLAB中对仿真结果进行曲线拟合，结果显示弯曲刚度与形变量之间可表示为双指数形式，螺栓个数和预紧力大小决定了方程系数。同时，提出“等效刚度系数”的概念来模拟高压转子螺栓连接装配技术。最后，通过实验对仿真结果进行验证，实验得到的形变量-刚度曲线与仿真结果一致。结果表明，得到的弯曲刚度和形变量之间的双指数函数关系有助于航空发动机的设计工作，提出的“等效刚度系数”可以较好地评价螺栓结合面的刚度特性。

研究工程中流体管道的结构损伤识别技术具有现实的意义。以实现管道损伤定位为目的，探讨超声导波检测技术在流体管道的结构损伤识别中的可行性以及其识别精度。选择材料为20#碳钢的圆管为研究对象，根据频散方程利用数值法求解其各个模态频散曲线。以管中导波的传播原理为基础，从管中导波的模式、频散特征、避开截止频率、传播速度等方面因素选择激励信号，通过Abaqus有限元仿真分析导波在流体管道中的传播机理，利用概率密度函数法实现流体管道损伤定位。最后通过在管道上引入切槽损伤和孔损伤进行实验，对定位方法进行验证，实验结果与仿真分析基本吻合，证明了该方法的工程实用价值。

利用本征时间尺度分解方法（ITD）将滚动轴承振动信号自适应地分解为几个瞬时频率具有物理意义的单分量信号，并利用模糊熵作为特征，对轴承正常状态，内圈故障，外圈故障及滚动体故障四种工况进行识别，最后利用支持向量机完成滚动轴承的智能诊断。实验数据分析结果表明，该方法对滚动轴承故障的识别正确率较高，具有较强的可行性与有效性。

为改进普通转子试验台功能单一的不足，设计一套转子扭振与故障模拟多功能试验台。基于有限元分析
软件 ANSYS，对转子系统进行模态分析，经过反复计算与修改，完成转子的结构尺寸设计。针对转子圆盘、碰摩试验
支座等组件设计特定外形，并开发专用的数据采集与分析应用软件。该平台可用于转子动力学分析与转子多故障的
模拟和振动测试分析。

随着工程机械行业的快速发展和各国环保意识的提高，人们对工程机械的舒适性和噪声控制方面提出更高的要求。噪声源识别是控制噪声的首要工作。以挖掘机为具体对象，分析其噪声源特性；简要介绍传统识别方法和基于声源的识别方法；从理论和应用方面，着重论述基于数字信号处理的识别方法；分别总结识别方法的优缺点和使用范围，发现基于数字信号处理的方法在工程机械噪声源识别方面优势明显。

转向架构架为列车重要部件，其健康状况直接关系到列车安全运行，而基于超声导波的无损检测技术能够用于结构健康监测。采用导波反演法获取构架材料的体波波速，结合Lamb波频散方程得到构架的Lamb波频散曲线，进而选择激励信号。载荷和构架边界都会使响应导波信号特征变得复杂，使得损伤定位误差增加。为减少时域信号误差的影响，采用完好结构与检测结构的激励信号与相应导波能量谱相关系数进行分析。通过此系数获取检测结构的损伤指数，经权函数对各导波传播路径加权，从而得到损伤概率密度大小，进行损伤定位诊断成像。在构架中分别沿焊接方向以及承载剪切方向引入切槽损伤进行实验测试。结果表明，该方法能够较准确地实现损伤定位。

冷轧机组轧钢过程中，机架振动会导致钢板上产生振纹，影响产品质量。基于此，开发了轧机振动监测与报警系统，以便在轧制过程中，当冷轧钢板出现振纹时及时报警并将报警位置等信息存储。首先根据测试内容，决定需要采集轧机振动、轧制速度、轧制距离、剪切信号，然后搭建系统。在设置采样参数及报警参数的基础上，实时采集轧机机架振动、轧制速度以及轧制距离信号，根据轧制速度将轧机振动原始信号分频段后统计与报警值比较，判断其是否超标，如果超标，则记录报警的机架、频段以及始末位置。以钢卷号命名每卷原始数据、统计数据，如果有报警则保存报警数据。经长时间测试，该系统能够有效监测轧机振动状况以及准确做出报警判断。

分析数字带通滤波器的特点，结合低通、带通滤波器的设计特点，构造一种多通带的数字滤波器。这种滤波器能快速有效的提取出多个频段信息，并且能柔性地选择频段的上下限和频段数。分析冷轧钢板振纹的基本特点，再根据冷轧钢板振纹的在线监测要求实时显示出多个频段信息的特点，就需要一种高效的多通带滤波技术。鉴于此特点，设计一款基于VB. Net平台的冷轧钢板振纹在线监测软件，将所关心的低、中、高频段显示出来便于观察。此系统已经在某钢厂的冷轧车间中得到应用，结果证明对多频段的信号提取是比较理想的。

提出基于兰姆波基础阶对称模式的反演方法来估计材料的弹性常数。兰姆波在存在复杂边界的结构中传播时，时域上边界回波相互混叠，各波包成分难以识别。根据兰姆波的频散特性，选取群速度最快对称模式的低频，用于反演计算。利用相位展开法获取基础阶对称模式的相速度实验值；建立以相速度实验值、弹性常数估计值、频率为变量的误差函数，当误差函数最小时，相速度实验值与基于弹性常数估计值的频散曲线吻合度最好。结合薄铝板、发电机大功率电机的线棒绝缘层、转向架的弹性常数反演过程，并进行误差分析，验证基础阶对称模式反演方法的可行性、通用性。

当机械设备的振动信号为非平稳信号和时变信号这类特殊信号时，时域分析和频域分析因其自身的局限，无法取得很好的分析效果，需要使用时间和频率的联合函数来表示信号，即信号的时频表示。针对常用的时频分析振动信号处理方法，总结多种算法的特征和优缺点。根据常见机械设备关键构件的振动特征，选择不同的信号处理和特征提取算法进行分析，以便提高多种构件、多类故障的特征提取精度和可靠性，从而为有效地实现机械设备的故障提供参考和指导。

应用信号处理方法对振动信号进行特征提取的技术是机械设备故障诊断领域的重要研究方向。常用的机械设备故障诊断领域的信号处理方法主要包括时域分析、频域分析和时频分析。针对常用的振动信号处理方法，总结多种算法的特征和优缺点。根据常见机械设备关键构件的振动特征，选择不同的信号处理和特征提取算法进行分析，以便提高多种构件、多类故障的特征提取精度和可靠性，从而为有效地实现机械设备的故障提供参考。

频域分析方法是机械故障诊断中信号处理最重要和最常用的分析方法，其种类繁多且各具特点。因而，对工程实际情况要釆用合理的频域分析方法就十分困难。由此，针对多种的故障类型，根据机械设备关键设备构件的振动特性，为实现机械设备多类不同的故障诊断，在分析和比较了不同的信号处理和特征釆取相应的算法的基础上，再釆用合适的频域分析方法；就能有效地确保诊断分析的精度和可能性。

通过导波在厚梁结构中传播时所表现出的特性，分析导波在厚梁结构中传播的机理。基于Rayleigh-Lamb方程，开发出用于绘制计算Lamb波在各向同性板结构中传播的频散曲线的专业软件。综合考虑在厚梁结构中影响导波激励中心频率选择的各种因素，如：选取适当的导波模式、降低频散效应的影响、增加导波信号的幅值、提高信号时域分辨率和抑制局部对称效应等。基于以上分析优化了激励信号的参数，并提出基于导波的结构健康性监测技术中激励频率选择的标准化流程。