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机械强度

机械强度

2026年05期

《机械强度》杂志在全国影响力巨大，创刊于1975年，公开发行的双月刊杂志。创刊以来，办刊质量和水平不断提高。1989年起被中国科技信息中心选定为中国科技论文统计源期刊(中国科技核心期刊)；1992年起连续被评为中文核心期刊；

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疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于自适应粒子滤波与非线性维纳过程的风电轴承剩余寿命预测

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于自适应粒子滤波与非线性维纳过程的风电轴承剩余寿命预测

摘要：【目的】针对风电轴承在状态监测中存在的非线性干扰、非高斯噪声污染，以及退化过程的阶段性特征，构建了一种结合自适应粒子滤波与多阶段非线性维纳过程的模型。【方法】首先，将维纳过程引入粒子滤波的状态空间模型中，以增强模型的非线性表达能力；同时，采用自适应采样策略调整采样过程，有效避免粒子劣化，从而提高状态估计的准确性，并对轴承退化指标进行修正。其次，基于多阶段非线性维纳过程建立轴承的退化模型，考虑不同轴承个体之间的差异性，将漂移系数随机化；通过累积和算法确定轴承退化阶段的分段点，并采用最大似然估计算法对模型参数进行估计。最后，对试验台数据和风力发电机自由端轴承监测数据进行验证分析，并将所提出的方法预测的剩余寿命的结果与退化指标未滤波修正所得的进行对比。【结果】结果表明，所提出的方法具有更高的预测精度。
疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于累积变换和 EResNet-KSLSTM 网络的滚动轴承剩余使用寿命预测方法

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于累积变换和 EResNet-KSLSTM 网络的滚动轴承剩余使用寿命预测方法

摘要：【目的】针对滚动轴承工作环境恶劣、早期退化趋势微弱，导致预测过程的故障特征提取难度大、预测精度不高等问题，提出一种基于累积变换的强化诊断模型，对滚动轴承开展剩余使用寿命预测任务。【方法】首先，提出了基于累积变换的特征强化方法，将提取所得特征量转换为对应的累积变换形式，增强原始特征量的敏感度；其次，构建基于累积特征的新型健康指标，利用连续触发机制算法对健康指标进行状态划分，获得初始故障发生点；最后，强化ResNet的跳连接模块、增加额外的校准通道，提高网络模型对关键退化特征的聚焦能力，并通过带Kolmogorov-Arnold Network (KAN)模块的堆叠长短期记忆(Stacked Long Short-Term Memory with KAN Module, KSLSTM)网络，获取全时空特征，进行轴承剩余使用寿命的精准预测。【结果】结果表明，通过构建累积变换特征和优化网络结构来提高小样本训练环境下的轴承剩余使用寿命预测精度，仿真和试验证明了该方法的有效性。
疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 表面缺口试件局部应变评估与疲劳寿命预测

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 表面缺口试件局部应变评估与疲劳寿命预测

摘要：【目的】Neuber准则和等效应变能密度(Equivalent Strain Energy Density, ESED)准则是目前评估缺口应变、开展疲劳寿命预测的基础理论，但鲜见关于缺口根部剩余厚度对表面缺口试件疲劳寿命预测结果的影响的研究报道。优化缺口试件疲劳寿命预测精度，对TC4钛合金表面缺口试件的疲劳寿命评估至关重要。【方法】首先，设计缺口位于基体表面的TC4钛合金表面缺口试件，并对其开展疲劳试验，得到疲劳寿命的试验值；其次，分别采用Neuber准则和ESED准则，计算缺口处的应变，结合Manson-Coffin公式开展疲劳寿命预测，并检验基于上述2种准则的疲劳寿命预测精度；最后，对ESED准则进行修正，并对基于修正的ESED准则的疲劳寿命预测结果的精度进行分析。【结果】基于Neuber准则的疲劳寿命预测结果整体分布在2倍离散带以内，未出现过于保守的预测现象，且随着缺口宽度的增大，预测结果由偏安全至偏危险；基于未修正的ESED准则的疲劳寿命预测结果均分布于8倍离散带以外，且存在明显的过大预测问题；缺口根部剩余厚度与曲率半径之比与疲劳寿命试验值之间存在较强的相关性，基于该规律提出的修正ESED准则的疲劳寿命预测结果主要分布在2倍离散带以内，且预测整体偏于安全，预测精度与可靠性得到明显提高。
疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于高阶同步提取变换的钢丝绳无损检测方法研究

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于高阶同步提取变换的钢丝绳无损检测方法研究

摘要：【目的】针对电磁检测法检测钢丝绳时信号干扰大、现有同步提取变换方法处理强噪声时瞬时频率精度不高的问题，提出一种预处理优化方案。【方法】首先，提出了高阶同步提取变换(Higher-order Synchroextracting Transform, HSET)方法；然后，通过将检测信号的振幅和相位进行高阶Taylor级数展开，推导了高阶瞬时频率估算式，并结合delta函数构建了高阶同步提取算子；最后，利用该算子提取了关键时频成分并滤除了冗余能量，最终实现了信号重构。【结果】试验结果表明，所提方法能显著降低检测信号中尖峰和突变的频率，使信号轨迹趋于平缓，同时增强了奇异点位置的峰值幅度，为钢丝绳损伤的定量识别奠定了基础。
疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 电梯曳引钢带疲劳状态的弱磁监测

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 电梯曳引钢带疲劳状态的弱磁监测

摘要：【目的】电梯复合曳引钢带长期承受外部应力，易产生磨损、变形、断丝等缺陷，严重时会引发钢带断裂事故。为有效预防此类安全事故发生，开展了曳引钢带疲劳破坏的相关监测试验。【方法】在疲劳实验机上搭建试验平台，进行曳引钢带拉伸疲劳试验，模拟其在反复服役过程中的疲劳破坏进程；同时采用高精度弱磁传感器采集钢带表面的磁感应强度信号，重点分析信号峰峰值的变化规律。【结果】试验结果表明，磁感应强度峰峰值曲线的变化可无失真地反映曳引钢带在应力作用下的疲劳破坏全过程；曳引钢带内部钢丝的疲劳破坏进程并非平稳发展，而是呈现出明显的阶段性特征；疲劳周期内磁感应强度峰峰值的变化趋势能够对曳引钢带的疲劳破坏进行有效预警。
疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 斜齿轮疲劳点蚀故障动力学仿真与试验研究

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 斜齿轮疲劳点蚀故障动力学仿真与试验研究

摘要：【目的】针对齿面点蚀这一斜齿轮接触疲劳的主要失效形式，深入研究点蚀程度对齿轮系统振动特性的影响规律。【方法】首先，构建了斜齿轮副多自由度非线性动力学模型；其次，基于实际点蚀的几何形状和位置，采用改进的势能法结合有限元法，系统分析了不同点蚀程度下的时变啮合刚度；最后，将该关键参数代入动力学模型，模拟从轻微到严重点蚀状态下的时频域振动响应，并与故障演化阶段的试验数据进行了对比验证。【结果】结果表明，仿真所得的基频谐波、故障特征频率及边频带分布等关键指标与试验结果呈现较好的一致性。研究成果为斜齿轮副的故障诊断与健康预测提供了重要的依据与技术支撑。
疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于晶体塑性理论的内外缺陷耦合对车轴裂纹萌生的影响

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于晶体塑性理论的内外缺陷耦合对车轴裂纹萌生的影响

摘要：【目的】探究高速列车车轴内部与外部缺陷耦合作用对疲劳裂纹萌生的影响机制。【方法】首先，基于晶体塑性理论，在介观尺度上建立了车轴多晶体有限元模型；其次，对车轴试样进行了拉伸与冲击试验，结合有限元仿真分析了缺陷附近的应力场及结构变形；最后，基于应力分布和塑性应变能密度分布特点，对裂纹萌生位置进行了预测。【结果】结果表明，两缺陷间的相互作用随内部缺陷靠近表面外部缺陷而增强，从而促进裂纹萌生；当内部夹杂物缺陷位于模型中心时，两缺陷间相互作用最小，外部缺陷成为导致裂纹萌生的主导因素。
疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 焊接缺陷对接头疲劳寿命影响及评估方法研究

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 焊接缺陷对接头疲劳寿命影响及评估方法研究

摘要：【目的】焊接缺陷是影响焊接质量和结构性能的关键因素。通过试验和数值模拟探讨了焊接缺陷对Q450NQR1高强度耐候钢焊接接头疲劳寿命的影响及其评估方法。【方法】首先，制备含有不同缺陷的十字接头和对接接头试件，使用超声波检测法对试件缺陷进行定量分析，确保试件有效性；然后，对试件进行疲劳试验，基于英国标准BS7608:2014中的S-N曲线，分析不同缺陷类型十字焊接接头抗疲劳性能影响规律；最后，基于试件疲劳试验，提出一种含不同焊接缺陷接头的等效建模方法。【结果】结果表明，不同缺陷类型对十字焊接接头疲劳寿命的影响程度为咬边缺陷>错位缺陷>气孔缺陷，其对应的接头抗疲劳等级分别为F级、E级、D级，使用焊接缺陷等效建模法得到不同缺陷对应的等效初始裂纹值，并使用最小二乘法得到不同缺陷尺寸与等效初始裂纹尺寸的拟合结果，研究成果可为含缺陷的钢焊接结构疲劳寿命评估提供参考。
疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于热点应力分布的起重机桁架臂K形节点疲劳试验方法研究

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于热点应力分布的起重机桁架臂K形节点疲劳试验方法研究

摘要：【目的】起重机桁架臂焊缝数量多、受力状况复杂，其疲劳试验存在样本少、试验时间长、成本高等难点，因此，拟在单独K形节点中获得同整体臂架等效的应力分布，以简化分析。【方法】首先，确定了5种可行的K形节点工装方案；其次，针对危险区域的等效热点应力分布情况开展了量化对比；最后，针对应力分布比较符合实际情况的2种约束方式进行疲劳试验，并对试验结果进行分析。【结果】结果表明，采用单独弦杆轴力加载和辅助杆加载这2种约束方式下的热点应力分布情况比较符合整体臂架节点的实际应力分布，比载荷同时作用于弦杆和腹杆上或载荷单独作用于腹杆上这2种加载方式更为合理；采用辅助杆约束加载方式的疲劳寿命的中值误差不大于10%；当对疲劳试验的精度要求不高时，单弦杆加载是一种比较简便的疲劳试验方法，其中值误差不超过20%。通过单独弦杆轴力加载和辅助杆加载这2种方式即可对整体臂架的危险节点进行分析，为起重机臂架疲劳试验方法的选择提供了参考。
疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 非定常流场激励下的离心叶轮高阶高周疲劳设计

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 非定常流场激励下的离心叶轮高阶高周疲劳设计

摘要：【目的】针对某离心叶轮叶片尾缘断裂掉块故障，分析其产生机制并提出针对性的改进措施，以提升叶轮的高周疲劳储备。【方法】首先，基于非定常流场分析，阐明了气流激励与叶片共振的映射关系，确定径向扩压器为主要激振源；其次，结合激振频率范围内的模态分析，识别了包含高阶模态在内的危险模态，并通过动应力测量试验进行了确认；最后，采取降低叶片出口高度、优化叶型及调整扩压器叶片角等措施降低了振动应力。【结果】动应力测量与整机持久试车结果表明，改进后的离心叶轮高周疲劳储备满足使用要求，实测峰值应力由120 MPa降至70 MPa。所提危险模态识别与振动控制方法对航空发动机叶片设计具有重要的工程应用价值。
疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于裂纹扩展代表体元模型的碳纤维复合材料低温界面强度测试方法

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于裂纹扩展代表体元模型的碳纤维复合材料低温界面强度测试方法

1 2 1 1 3 4 425000) (2. 110066) (3. 102627) (4. 摘要：【目的】针对碳纤维复合材料在液氢等深低温环境下界面强度难以直接准确测试的问题，提出了一种基于裂纹扩展行为反演界面剪切强度的间接测试方法，旨在为低温复合材料结构的强度设计与可靠性评估提供支撑。【方法】首先，建立了纤维、基体与界面之间断裂能释放率关系的裂纹扩展代表体元模型；
疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于热流固耦合仿真的大型重载齿轮淬火变形的研究

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于热流固耦合仿真的大型重载齿轮淬火变形的研究

摘要：【目的】针对大型重载齿轮淬火过程中冷却不均、畸变严重及易产生热应力裂纹等问题，探究搅拌转速与工装位置对淬火效果的影响规律，以提升齿轮热处理质量。【方法】首先，采用42CrMo钢大型齿轮为对象，构建了热流固耦合仿真模型；然后，利用动网格预计算了等效入口速度，系统分析了400、500、580 r/min三种螺旋桨转速以及6件串装工装下不同位置齿轮的介质流场、温度场及变形量分布。【结果】结果表明，提高搅拌转速可显著增强对流换热，使轮齿流速提升至0.605 m/s，最大变形量由0.54 mm降至0.42 mm（降低22.2%）；工装底部与顶部齿轮因流场紊流度高，其冷却均匀性与变形控制优于中间位置；建议类似工况下螺旋桨转速控制在500~550 r/min，并优化工装间距以消除端面流动死区。
振动.噪声.监测.诊断 | 基于双通道信息融合和VCC-FuseNet的电机滚动轴承故障诊断

振动.噪声.监测.诊断 | 基于双通道信息融合和VCC-FuseNet的电机滚动轴承故障诊断

摘要：【目的】针对电机轴承故障诊断中振动与电流等多源信号协同利用不足、跨模态特征融合深度不够的问题，提出一种基于双通道跨模态注意力融合的故障诊断模型——振动-电流耦合融合网络(Vibration-Current-Coupled Fusion Network, VCC-FuseNet)模型。【方法】首先，将一维振动信号和三相电流信号分别重构为格拉姆角场差分图和融合型递归图，实现多源信息的二维图像化统一表达；其次，利用双通道ConvNeXt骨干网络提取深层故障特征，并在跨模态注意力融合模块中引入Transformer机制，实现特征深度交互；最后，在永磁同步发电机(Permanent Magnet Synchronous Generator, PMSG)试验台及变转速轴承数据集上进行验证。【结果】结果表明，VCC-FuseNet模型在PMSG轴承故障诊断中的识别准确率达98.75%，在变转速数据集上达96.74%，相比单模态方法分别最高提升了8.39%和7.28%，验证了所提方法在电机轴承诊断中的优越性与鲁棒性。
振动.噪声.监测.诊断 | 基于多指标优化 TQWT 稀疏表示的轴承故障诊断

振动.噪声.监测.诊断 | 基于多指标优化 TQWT 稀疏表示的轴承故障诊断

摘要：【目的】针对轴承振动故障特征提取精度偏低、故障信息易被强噪声淹没、信号自适应构建缺乏合理评价指标以及数据量冗余等问题，开展轴承故障特征增强与故障诊断方法研究。提出了一种引入非凸正则项系数的稀疏分解方法，并基于多指标特征矩阵实现信号自适应重构。【方法】首先，通过 tunable Q-factor 小波变换（Tunable Q-factor Wavelet Transform, TQWT）对信号进行稀疏分解，获得信号的最简表达，构造非凸惩罚函数以提升重构信号的稀疏性，同时保留关键故障特征信息；其次，综合谐波与噪声能量比、峭度偏斜度比及稀疏度构建融合指标参数矩阵，用于优选可调小波参数与稀疏惩罚项阈值；最后，利用优选参数完成信号去噪与重构，再对重构信号进行解调分析，提取轴承故障特征信息。【结果】仿真信号与试验结果表明，所提方法能够有效提取轴承早期故障冲击特征，实现轴承振动故障的准确诊断。
振动.噪声.监测.诊断 | 基于扩散卷积神经网络的三相感应电动机轴承故障诊断研究

振动.噪声.监测.诊断 | 基于扩散卷积神经网络的三相感应电动机轴承故障诊断研究

摘要：【目的】针对工业领域中三相感应电动机轴承故障诊断中数据稀缺的问题，提出了一种新型扩散卷积神经网络(Diffusion-Convolutional Neural Network, DCNN)模型。DCNN模型融合了去噪扩散概率模型(Denoising Diffusion Probabilistic Model, DDPM)与卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)的优势，突破了传统深度学习方法在处理小样本数据时的局限性。【方法】首先，DCNN模型利用格拉姆角差场(Gramian Angular Difference Field, GADF)将原始振动信号转换为信息丰富的二维时频图像，以此增强数据特征的表达能力。其次，通过DDPM生成器网络模拟了实际故障数据的分布，生成了具有物理意义的高质量虚拟样本，从而扩充了训练数据集。再次，DCNN模型引入了改进的U-Net结构作为核心去噪模块，通过时间编码与条件嵌入技术，加强了模型对复杂故障特征的识别能力。最后，采用Wasserstein距离减少了生成数据与实际数据间的偏差，优化了模型训练，并通过谱归一化增强了模型的稳定性。随后，通过系统训练的CNN分类器，用于最终的故障诊断。【结果】结果表明，所提DCNN模型性能优于传统模型，诊断准确率达到99.95%，较传统方法提升显著，验证了所提模型在处理小样本故障诊断问题时的有效性和优异性。
振动.噪声.监测.诊断 | 综合 ICEEMDAN-VME-MOMEDA 算法的滚动轴承微弱故障特征提取研究

振动.噪声.监测.诊断 | 综合 ICEEMDAN-VME-MOMEDA 算法的滚动轴承微弱故障特征提取研究

摘要：【目的】针对强噪声背景下滚动轴承微弱故障特征难以准确提取的问题，提出一种综合改进自适应噪声完备集合经验模态分解(Improved Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise, ICEEMDAN)、变分模态提取(Variational Mode Extraction, VME)和多点最优最小熵解卷积(Multipoint Optimal Minimum Entropy Deconvolution Adjusted, MOMEDA)的故障特征提取算法，旨在提升微弱故障特征的识别精度。【方法】首先，以最小包络熵为目标，采用冠豪猪(Crested Porcupine Optimize, CPO)搜索算法优化ICEEMDAN算法的白噪声幅值权重与添加噪声次数，对原始振动信号进行分解，并以包络谱谱峰因子为指标，筛选出最佳本征模态分量；其次，以最小包络熵为目标，利用CPO算法优化VME算法的平衡参数与中心频率，提取该分量中最能表征故障信息的频段；然后，以包络谱谱峰因子为目标，通过CPO算法优化MOMEDA算法的滤波器长度与故障脉冲周期，对提取信号进行特征增强；最后，对增强后的信号进行包络解调分析，提取故障特征频率。【结果】经公开数据集验证，所提方法能清晰提取滚动轴承内圈故障频率(162.1852 Hz)及其多倍频成分，包络谱中干扰频率被有效抑制；外圈故障特征频率(107.3643 Hz)同样被准确识别。相比单独使用ICEEMDAN算法或VME算法，该算法能更有效地突显故障冲击脉冲，信噪比显著提升，为故障类型的准确识别提供了可靠依据。
振动.噪声.监测.诊断 | 基于自回归迭代的桥梁结构压缩信号重构

振动.噪声.监测.诊断 | 基于自回归迭代的桥梁结构压缩信号重构

摘要：【目的】环境激励下桥梁结构的振动信号往往具有较低的信噪比和较差的稀疏度，因此难以实现高精度的压缩感知。为解决该问题，提出一种基于自回归迭代的压缩信号重构方法。【方法】首先，利用自回归误差描述未知的重构误差，将自回归系数作为优化变量，将最小化自回归误差作为优化目标，构建信号重构的自回归迭代计算模型；然后，以某桥梁实采信号为例进行计算分析。【结果】结果表明，自回归迭代具有将高频段能量转移至低频段的特性。当重构信号与原始信号的自回归误差接近时，才能得到最小的重构误差。相比正交匹配追踪法，所提方法具有更高的压缩感知重构精度。对于原始信号，当取不同的模型阶次时，均在第2个迭代步产生最小重构误差；对于滤波信号，则在合理搭配压采率和截止频率的条件下，可以在迭代收敛后获得最小重构误差。所提方法能很好地用于稀疏度差的振动信号的压缩感知重构。

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疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于自适应粒子滤波与非线性维纳过程的风电轴承剩余寿命预测

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于自适应粒子滤波与非线性维纳过程的风电轴承剩余寿命预测

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于累积变换和 EResNet-KSLSTM 网络的滚动轴承剩余使用寿命预测方法

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疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 表面缺口试件局部应变评估与疲劳寿命预测

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 表面缺口试件局部应变评估与疲劳寿命预测

疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于高阶同步提取变换的钢丝绳无损检测方法研究

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疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 电梯曳引钢带疲劳状态的弱磁监测

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疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 斜齿轮疲劳点蚀故障动力学仿真与试验研究

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疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于晶体塑性理论的内外缺陷耦合对车轴裂纹萌生的影响

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疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 焊接缺陷对接头疲劳寿命影响及评估方法研究

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疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于热点应力分布的起重机桁架臂K形节点疲劳试验方法研究

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疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 非定常流场激励下的离心叶轮高阶高周疲劳设计

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疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于裂纹扩展代表体元模型的碳纤维复合材料低温界面强度测试方法

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疲劳.损伤.断裂.失效分析 | 基于热流固耦合仿真的大型重载齿轮淬火变形的研究

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振动.噪声.监测.诊断 | 基于双通道信息融合和VCC-FuseNet的电机滚动轴承故障诊断

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振动.噪声.监测.诊断 | 基于多指标优化 TQWT 稀疏表示的轴承故障诊断

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振动.噪声.监测.诊断 | 基于扩散卷积神经网络的三相感应电动机轴承故障诊断研究

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