相位法以其测试精度高、测量频带宽的优点成为测量阻尼材料动态力学性能参数的一种重要方法。在对相位法测量原理研究的基础上,从理论上分析相位法测量仪中下夹持器质量的改变对测量阻尼材料杨氏模量结果的影响：在忽略下夹持器刚度和阻尼的影响时,下夹持器的质量越大,测量结果的误差也越大。最后,利用自行设计加工的测量装置进行实验研究,实验结果与理论分析基本一致。

故障子空间矩阵是基于主元分析故障辨识的常用方法。但常规的故障子空间矩阵仅能描述当故障发生时哪些变量偏离了它们的正常值。当两种故障类型具有相同的故障变量时,故障子空间矩阵不能将它们区分。为了进一步提高故障子空间矩阵的辨识能力,本文提出正负故障子空间矩阵法。新方法不仅揭示了故障变量,并且可以反映变量的变化趋势,这使得故障子空间矩阵所代表的故障类型更加具体。首先,以监测统计量最小为优化目标求出各种故障状态下变量的幅值向量。其次,通过幅值向量求出变量的重构值和符号矩阵。然后,根据重构贡献率最小找到对应的故障子空间矩阵,并将该矩阵与符号矩阵相乘得到正负故障子空间矩阵。最后,根据有方向故障子空间矩阵完成故障辨识。通过对翻车机液压系统的故障辨识结果证明该方法具有较高准确性和普适性。

针对复杂生产背景下产生的强噪声淹没齿轮有效故障特征信息的问题,利用Autogram方法对其进行特征提取。该方法利用最大重叠离散小波包变换,对齿轮断齿故障振动信号进行不同层数分解处理,每层得到若干个信号,被称为“node”。为了更加全面地描述故障特征信息,对每个node进行包络谱的3种无偏自相关谱峭度求取,以便选取合适node作为信号源进行下一步分析。最后,对该信号源引入阈值处理,以便加强频谱分析的全面性,实现对齿轮断齿故障特征信息的有效提取。通过对比分析仿真和实测齿轮故障振动信号,验证了该方法的有效性。

具有相同谐波的滑靴磨损和斜盘磨损的形态特征信息相似性很高,因此很难有效分离其耦合故障。为解决此问题,提出一种基于梯型结构元素的新型数学形态学分离方法。采用不同长度梯型结构元素的形态差值算子分别提取2种故障特征信息,进而得到不同长度梯型结构元素对应的若干个分离信号;计算分离信号的2种不同故障的特征能量比。基于最大特征能量比,实现实测液压泵滑靴和斜盘磨损耦合故障信号的最优分离。

基于OpenFOAM及动网格技术针对液压锥阀在作为调压阀工作时,由于阀芯表面受到液体冲击的作用,阀芯极易出现振荡现象,同时由于振荡导致的压力波动造成阀口空化的现象进行分析,并对于该类阀口结构如其他球阀,V型槽滑阀等在OpenFOAM中的动网格技术提出一种较为通用的网格规划以及网格扩散方式,解决在OpenFOAM中较难实现的细小狭缝平动问题。在此基础上通过阀芯的振荡幅值以及振荡周期对阀口空化的影响进行模拟分析。研究表明,对于锥阀这类附着在阀体固定壁面处的空化类型,且空化较为微弱时,阀芯的振荡对于阀口处的空化影响主要是间接的影响,其实质主要是阀口处有效过流面积改变导致的压力改变带来的影响,阀芯的振荡因素对空化的直接影响受到一定程度的削弱。

渐扩型流道是液压元件中最常见的一种阀口结构,为了研究渐扩型阀口结构中的空化流动特征,该文设计了一种渐扩型阀口流道结构,通过实验研究了随进口压力的提升,阀口空化现象的变化。实验研究发现,空化首先出现在阀口拐角上侧;随着进口压力的提升,空化体积向着类三角形形态发育;渐扩型阀口空化体积随进口压力的提升,呈线性分布。

探究了非线性液压弹簧力对电液伺服系统动态特征的影响。根据非线性动力学原理,建立了系统的动力学模型。通过理论研究指出,非线性液压弹簧力作用可以用Duffing方程描述。通过数值分析揭示了系统内在的分岔现象及典型非线性动力学行为。通过对实测数据进行深入的分析,揭示了液压弹簧的软硬弹簧特性引起的“跳跃现象”。发现液压弹簧力的非线性作用会引发非线性振动,在系统建模与动态特性研究时应该将其非线性作用考虑在内。

采用Fluent中修正后的RNGk-ε湍流模型、壁面函数、Z-wart空化模型对滑阀V形节流口的空化特性进行数值计算。结果表明:V形阀口产生空化的主要原因是:油液在快速流经阀口时受到了强烈的剪切作用,导致内部微小气泡被释放出来,V形节流槽斜面逐渐生长起来的气泡在节流边脱落,这主要与边界层的分离现象有关。背压对气穴现象有明显的抑制作用,背压较高时空泡的脱落周期变短、空化范围明显减小,气穴位置移向靠近阀芯处。

针对液压泵滑靴和斜盘磨损复合故障信号的分离问题,提出了一种基于形态差值算子与特征能量比相结合的方法。首先,将若干种不同长度的结构元素和复合故障信号的形态特征进行匹配,利用形态差值算子提取出若干个信号;其次,分别对上述信号计算两种故障的特征能量比;最后,找出两种故障的最大特征能量比,他们所对应的即为最优匹配结构元素长度,且基于该两种长度的形态差值算子所提取出的两个信号分别为最优分离出的滑靴和斜盘磨损故障信号。通过对实测液压泵复合故障信号的实验验证,表明所提方法能够根据信号形态特征的多样性有效地实现对复合故障信号的最优分离,且比RobustICA方法有效和优越。

综述了近来年电液伺服系统动态特性的研究成果及现状，并对其发展趋势进行了分析与展望。提出将现代非线性振动理论引入电液伺服系统，应用非线性动力学的理论揭示伺服系统动态过程的本质和机制，对系统进行状态监测和智能故障诊断，具有十分重大的意义，在科学与工程中具有广阔的应用前景。