利用状态信息判定螺栓连接设备装配可靠度的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用状态信息判定螺栓连接设备装配可靠度的方法，首先通过激励测试获得设备的状态信息；然后利用特征提取方法对所获得状态信息预处理得到状态特征矩阵；再利用模式识别算法分析特征矩阵的内在固有模式，构造对应于状态特征矩阵的状态子空间；接着计算基准状态子空间与当前状态子空间的相似度指标，该指标反映了两类状态子空间的相似性，能够刻画出当前时刻设备性能与正常状态的接近程度；最后，将该相似度指标作为可靠度指标定量反映设备装配可靠度水平。本发明方法不依赖于大量失效样本，简单易行，具有结果可靠、实时性强等特点，适用于现场实时评估螺栓连接设备的装配可靠度，具有工程应用价值。
【专利说明】 利用状态信息判定螺栓连接设备装配可靠度的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械设备装配可靠度的判定方法，特别涉及一种利用状态信息判定螺栓连接设备装配可靠度的方法。
【背景技术】
[0002]螺栓连接是一种广泛采用的机械部件连接形式，应用于航空发动机、燃气轮机等关键机械设备中。该结构形式利用螺栓连接独立的机械部件，形成一个具有一定动力学特性的机械设备。由螺栓松动造成的紧力不足将会改变设备的装配质量，进而影响设备完成其规定功能。因此，装配可靠度判定对识别装配状态，保障设备的可靠性和安全性具有重要意义。
[0003]目前常用的可靠度分析方法基于大样本条件假设，根据批量设备可靠度统计信息获得整体失效规律。使用传统可靠度分析方法评估机械设备可靠度存在以下两方面的困难:1)传统可靠度分析方法基于大样本理论，难以有效地处理小样本和单样本失效数据；
2)传统可靠度分析方法未考虑设备退化的个体特性，缺乏对单台设备可靠度评估的准确性。
[0004]状态信息是设备内在健康状况的外在表现，能够反映设备的可靠程度，为设备可靠度评估提供了依据。螺栓连接设备装配质量退化时，设备的动力学特征，如刚度、阻尼等将会发生变化，可表现为在外部激励下设备状态信息的时域幅值、频域结构等特征的改变。因此，分析正常装配状态与当前装配状态设备状态信息的差异，进而构造可靠度指标，为单台设备装配可靠度评估提供了途径。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种合理、有效地判定螺栓连接设备装配可靠度的方法，该方法可解决在失效样本不足的条件下判定单台螺栓连接设备装配可靠度。
[0006]为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的:
[0007]一种利用状态信息判定螺栓连接设备装配可靠度的方法，其特征在于，包含以下步骤:
[0008](I)构造状态特征矩阵
[0009]对螺栓连接设备进行台架敲击试验，利用振动加速度传感器采集设备在外部激励下的状态信息，计算状态信息的时域及频域统计特征，利用所提取的特征构造状态特征矩阵；
[0010](2)构造状态子空间
[0011]首先，利用非线性映射函数将特征矩阵映射到高维特征空间，并利用核局部保持投影方法分解特征矩阵得到投影矩阵；其次，利用正交化方法对投影矩阵中的向量正交化，得到一组单位正交向量；最后，利用该组单位正交向量构成状态子空间；
[0012](3)计算状态子空间相似度指标[0013]首先，分别构造基准状态子空间和当前状态子空间；然后，利用矩阵范数定义两类状态子空间的相似度指标；所述基准状态子空间为:
[0014]
【权利要求】
1.一种利用状态信息判定螺栓连接设备装配可靠度的方法，其特征在于，包含以下步骤: (1)构造状态特征矩阵 对螺栓连接设备进行台架敲击试验，利用振动加速度传感器采集设备在外部激励下的状态信息，计算状态信息的时域及频域统计特征，利用所提取的特征构造状态特征矩阵； (2)构造状态子空间 首先，利用非线性映射函数将特征矩阵映射到高维特征空间，并利用核局部保持投影方法分解特征矩阵得到投影矩阵；其次，利用正交化方法对投影矩阵中的向量正交化，得到一组单位正交向量；最后，利用该组单位正交向量构成状态子空间； (3)计算状态子空间相似度指标 首先，分别构造基准状态子空间和当前状态子空间；然后，利用矩阵范数定义两类状态子空间的相似度指标；所述基准状态子空间为:
【文档编号】G06F19/00GK103500267SQ201310403584
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】何正嘉, 孙闯, 曹宏瑞, 张周锁, 陈雪峰, 李兵, 訾艳阳 申请人:西安交通大学