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振动结构模态分析作业

模态分析在故障诊断和状态监测中的应用

（文献综述）

秦志昌（2011201202）

机械工程学院一般力学与力学基础（硕）

摘要

机械设备故障诊断与状态监测技术在现代化工业生产中占有十分重要的地位，而模态分

析理论及技术实现逐渐发展并趋于成熟，在各行各业中都有所应用。本文主要针对模态分析

在故障诊断与状态监测领域的应用进行综述，并在此基础上分析并提出该技术在今后的发展

趋势。

关键词：模态分析故障诊断状态监测

ABSTRACT

Thefaultdiagnosisandconditionmonitoringofmechanicalequipmentsplaysanimportant

technology,themodalanalysisiswidlybeingusedinmanykindsofdomains.Thisarticalwill

summarizetheuseofmodalanalysisinthedomainoffaultdiagnosisandconditionmonitoring.

Keywords:modalanalysisfaultdiagnosisconditionmonitoring

Ⅰ

振动结构模态分析作业

1.研究的背景、意义

随着科学技术的发展，机械设备向着大型化、高速化、连续化和自动化的方向发展。而

且设备的功能越来越多，性能越来越高，组成和结构也越来越复杂，同时在现代化工业生产

中所产生的作用和影响越来越大。然而，机械设备在运行过程中发生任何故障或失效不仅会

造成重大的经济损失，甚至可能造成人员伤亡，因此，应该对设备可能发生的故障有正确的

了解。

随着信息传感技术、信号处理技术、以及现代测试技术等相关学科的发展，特别是计算

[1]

机技术的发展，为设备故障诊断提供了技术支持，从而上述需要成为可能。例如，结构状

态监测（StructureConditionMonitoring）及诊断系统的研究与发展正是在此基础上产生的，

它涉及土木工程、力学、测试技术、信号分析与处理技术、传感器技术、网络通信技术等多

[2]

门学科，已经成为当前国内外土木工程领域研究热点。结构健康监测基本理论是利用现场

的无损传感与系统特性分析(包括结构响应)，来探测结构的变化，揭示结构损伤或结构性能

的变化，并对结构状态做出评估，进而实现对结构的健康监测与诊断[3-4]。

因而，通过对设备工况进行检测，对故障发展趋势进行早期诊断，找出故障原因，采取

措施避免设备的突然损坏，使之安全经济的运转，在现代化工业生产中起着重要作用。

2.故障诊断与状态监测技术的发展

故障诊断[5]（FD）始于（机械）设备故障诊断，其全名是状态监测与故障诊断（CMFD）。

它包含两方面的内容：一是对设备的运行状态进行监测；二是在发现异常情况后对设备故障

进行分析、诊断。

设备故障诊断是随设备管理和设备维修发展起来的。欧洲各国在欧洲维修团体联盟

（FENMS）的推动下，主要以英国倡导的设备综合工程学为指导；美国以后勤学（Logistics）

为指导；日本吸收两者特点，提出了全员生产维修（TPM）的观点。美国自1961年开始执

行阿波罗计划后，出现一系列因设备故障造成的事故，导致1967年在美国宇航局（NASA）

倡导下，由美国海军研究室（ONR）主持成立了美国机械故障预防小组（MFPG