Abaqus 包絡(luò)分析
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-02-27
Abaqus 包絡(luò)分析的視頻教程
09_希爾伯特變換與包絡(luò)分析
通過希爾伯特變換，得到包絡(luò)分析，對沖擊、敲擊等頻率感興趣的內(nèi)容進(jìn)行分析。 歡迎關(guān)注微信公眾號：NVH實(shí)用工具與技巧
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1-54基于matlab的包絡(luò)譜分析
基于matlab的包絡(luò)譜分析，目標(biāo)信號→希爾伯特變換→得到解析信號→求解析信號的模→得到包絡(luò)信號→傅里葉變換→得到Hilbert包絡(luò)譜，包絡(luò)譜分析能夠有效地將這種低頻沖擊信號進(jìn)行解調(diào)提取。程序已調(diào)通，可直接運(yùn)行。 購買后可下載視頻中的源程序文件。
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【技術(shù)鄰直播四場】ABAQUS復(fù)合材料分析培訓(xùn)-一次掌握Abaqus各類復(fù)合材料結(jié)構(gòu)建模與分析
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Abaqus 包絡(luò)分析的實(shí)例教程
基于MATLAB的希爾伯特Hilbert變換求包絡(luò)譜，對原始信號進(jìn)行初步濾波，之后進(jìn)行包絡(luò)譜分析。可替換自己的數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化。程序已調(diào)通，可直接運(yùn)行。
來源：模態(tài)空間 作者：譚祥軍
對于滾動(dòng)軸承早期故障的檢測和診斷而言，包絡(luò)分析已經(jīng)成為振動(dòng)信號主要的處理技術(shù)之一。它是由美國機(jī)械技術(shù)公司于上世紀(jì)70年代早期開發(fā)出來的，最初稱為高頻共振技術(shù)。它也有很多其他名稱，如幅值調(diào)制解調(diào)、共振解調(diào)分析、窄帶包絡(luò)分析，而稱之為包絡(luò)分析似乎更受歡迎。包絡(luò)信號的計(jì)算可用于穩(wěn)態(tài)信號、非穩(wěn)態(tài)信號以及瞬態(tài)信號。
包絡(luò)分析的基礎(chǔ)是基于滾動(dòng)軸承的一個(gè)局部缺陷每次在受載荷作用下與軸承其他表面接觸時(shí)，總是會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)沖擊。這個(gè)沖擊作用時(shí)間極短，遠(yuǎn)小于相鄰兩個(gè)沖擊之間的時(shí)間間隔，因此，它的能量將分布在極寬的頻率范圍內(nèi)。結(jié)果是它將激起軸承各部件和周圍結(jié)構(gòu)的固有頻率。這個(gè)激勵(lì)是重復(fù)的，因?yàn)楣收先毕菖c其他接觸面的接觸是周期性的。沖擊出現(xiàn)的頻率也稱為軸承故障特征頻率。人們經(jīng)常認(rèn)為共振受故障特征頻率的幅值調(diào)制，這樣就不能檢測到受共振激勵(lì)的故障存在，也不能診斷出軸承出現(xiàn)故障的部件。而包絡(luò)分析為提取出周期激勵(lì)或共振中的幅值調(diào)制提供了手段。
1 模擬包絡(luò)分析
計(jì)算窄帶包絡(luò)曲線的經(jīng)典方法是使用模擬電路對模擬振動(dòng)信號進(jìn)行帶通濾波，圍繞結(jié)構(gòu)的共振頻率進(jìn)行濾波，然后使用半波或全波整流，接下來再用平滑電路去恢復(fù)近似的包絡(luò)信號。市場上可用的模擬電路包絡(luò)分析通常是個(gè)黑匣子。
包絡(luò)分析的困難之一是如何確定最佳的頻率范圍進(jìn)行分析。市場上絕大多數(shù)可用的模擬電路包絡(luò)分析設(shè)備都有許多固定的頻率范圍可用。
展開 包絡(luò)分析是上世紀(jì)70年代早期被開發(fā)出來的方法，最初稱為高頻共振技術(shù)。它也有很多其他名稱，如幅值調(diào)制解調(diào)、共振解調(diào)分析、窄帶包絡(luò)分析，而稱之為包絡(luò)分析似乎更受歡迎。包絡(luò)信號的計(jì)算可用于穩(wěn)態(tài)信號、非穩(wěn)態(tài)信號以及瞬態(tài)信號。
用于包絡(luò)分析的方法有基于平方解調(diào)的方法、基于希爾伯特變換的方法等。平方解調(diào)的基本思路是積化和差的過程：平方相當(dāng)于兩個(gè)信號（假設(shè)為正弦信號）的乘積，從而能得到它們的和頻（高頻）與差頻（低頻，如拍頻就是兩個(gè)信號的差頻）；然后再低通濾掉高頻的和頻，對濾波后的低頻信號進(jìn)行FFT分析得到解調(diào)譜。關(guān)于這一點(diǎn)后續(xù)在介紹包絡(luò)分析時(shí)會(huì)著重介紹其分析過程。而希爾伯特變換的基本思想是通過對采樣的實(shí)值時(shí)域信號進(jìn)行希爾伯特變換，得到以采樣的時(shí)域信號作為實(shí)部、其希爾伯特變換作為虛部，二者構(gòu)成解析信號，解析信號的幅值就是信號的包絡(luò)曲線；對包絡(luò)進(jìn)行低通濾波，作FFT求出包絡(luò)譜，得到包絡(luò)頻率。現(xiàn)在包絡(luò)分析更多是基于希爾伯特變換的包絡(luò)分析，因此，這種方法的包絡(luò)分析也稱為希爾伯特-包絡(luò)分析。
對于包絡(luò)分析，我們首先應(yīng)該明白什么叫做包絡(luò)或包絡(luò)曲線。對于時(shí)域信號而言，把時(shí)域信號各個(gè)峰值點(diǎn)連接起來得到的曲線就叫時(shí)域包絡(luò)曲線，如圖7所示的信號，綠色是指數(shù)衰減的高頻信號，把它時(shí)間軸上各個(gè)峰值點(diǎn)連接起來得到的藍(lán)色曲線就是它的包絡(luò)曲線。
圖7 時(shí)域信號與它的包絡(luò)曲線
如在幅值調(diào)制信號中，載波頻率通常是高頻信號，而調(diào)制頻率是低頻信號，如圖2所示。因此，這個(gè)高頻調(diào)幅信號，它的幅值是按低頻調(diào)制信號變化的。
展開 如果對存在多個(gè)調(diào)制現(xiàn)象或?qū)掝l帶的信號進(jìn)行包絡(luò)分析的話，必然給包絡(luò)分析帶來困難，導(dǎo)致分離不出緩變的信號，或者分不清楚主要的緩變信號的頻率成分。因此，在進(jìn)行包絡(luò)分析之前，必須要進(jìn)行濾波處理，以確定關(guān)心的頻率范圍。因此，對于包絡(luò)分析而言，通過帶通濾波確定感興趣的頻帶是必要的準(zhǔn)備工作。
對于希爾伯特-包絡(luò)分析而言，其分析步驟如下：
第一步：對原始時(shí)域信號進(jìn)行FFT分析確定感興趣的頻帶。通常可以從以下兩個(gè)方面來確定感興趣的頻帶：根據(jù)頻譜中的峰值對比已知的軸承缺陷頻率或?qū)Ρ攘己玫妮S承的頻譜。如果沒有良好的軸承的頻譜，那么，也可以從FFT頻譜圖中存在的調(diào)制現(xiàn)象來確定感興趣的頻帶，如圖1所示，一次分析時(shí)可以只關(guān)心一處調(diào)制現(xiàn)象，從而確定以載波頻率為中心頻率，以最外側(cè)的邊頻帶頻率作為感興趣頻帶的邊界確定感興趣的帶寬。
第二步：根據(jù)上一步確定的頻帶進(jìn)行時(shí)域帶通濾波。濾掉干擾信號，使濾波后的時(shí)域信號僅包含要解調(diào)的成分。如果對帶通濾波后的信號進(jìn)行FFT分析，得到的頻譜仍是寬頻的高頻成分，或者是在這個(gè)頻帶內(nèi)調(diào)制復(fù)雜，直接得不到包絡(luò)頻率，如圖2所示。
第三步：對帶通濾波后的時(shí)域信號進(jìn)行希爾伯特變換：將濾波后的時(shí)域信號相位移動(dòng)90度，使其成為解析信號的虛部。
第四步：計(jì)算由上一步得到的解析信號的幅值，得到包絡(luò)曲線。在某些情況下，可能還需要對包絡(luò)曲線進(jìn)行低通濾波，以進(jìn)一步濾掉其他信號。
第五步：計(jì)算包絡(luò)曲線的FFT，從而得到包絡(luò)譜，如圖2所示。當(dāng)然圖中的包絡(luò)譜頻率單一，但現(xiàn)實(shí)情況可能并非如此。
展開 基于matlab的包絡(luò)譜分析，目標(biāo)信號→希爾伯特變換→得到解析信號→求解析信號的模→得到包絡(luò)信號→傅里葉變換→得到Hilbert包絡(luò)譜，包絡(luò)譜分析能夠有效地將這種低頻沖擊信號進(jìn)行解調(diào)提取。程序已調(diào)通，可直接運(yùn)行。
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（原創(chuàng)，轉(zhuǎn)載請注明出處）
1 概述
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案例介紹：
所使用軟件為ABAQUS 2018.
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