近日，兰州理工大学太阳成集团tyc122cc入口高端装备精密传动与控制技术团队成员师志峰副教授在复杂旋转机械动力学建模与早期故障诊断研究中取得重要进展，连续在国际权威期刊发表高水平研究成果。研究成果以“Unveiling the masking effect of unbalance force on incipient bearing cracks in flexible rotor systems： dynamic modeling and physics－guided VMD－TEO diagnosis”和“A novel event－driven impact signal model for deep groove ball bearings with inner－race defects”为题，于2026年4月发表在机械工程领域期刊《Mechanical Systems and Signal Processing》（中科院一区TOP，IF：8.9）和《Engineering Failure Analysis》（中科院二区，IF：5.7）。文章揭示了转子不平衡力对早期轴承微弱裂纹故障的“掩盖效应”，并提出了针对深沟球轴承内圈缺陷的全新事件驱动信号建模方法。论文第一作者为硕士研究生张刚和李纪桥，通讯作者为师志峰副教授。该论文依托于成套装备智能化集成技术教育部重点实验室，兰州理工大学为第一完成单位。

研究发现，在轴承－转子系统中，随着转子质量偏心距的增大，巨大的不平衡离心力会强行改变系统的空间运动轨迹，促使系统响应退化为高度规则的同步涡动。这种状态在宏观位移和低频频谱上彻底掩盖了早期微弱裂纹激发的非线性冲击。为解决这一诊断难题，该论文提出了 PG－VMD－TEO 信号处理策略。该策略不再盲目依赖数据驱动，而是将高保真动力学模型输出的无噪响应作为“物理先验”，约束 VMD 算法的寻优空间，有效避开了强不平衡能量的干扰陷阱，最终通过 Teager 能量算子实现了微弱瞬态冲击信号的高频解耦与特征放大。

为弥补基于模型方法的物理可解释性与高精度动力学模型计算效率不足之间的差距，团队提出了一种新的事件驱动冲击信号模型。该模型的核心创新在于，首次将滚动体与内圈缺陷相互作用过程中的三个关键运动事件，即滚动体接近、进入和离开缺陷表面时的应力释放事件、首次冲击事件和二次冲击事件进行显式建模。该方法实现了冲击波形的高保真重建，能够在无需求解复杂微分方程的计算负担下，精确捕捉冲击的相位与形态特征。基于这一高精度正向模型，研究进一步建立了故障尺寸的逆向量化评估框架。所提出的方法为轴承故障诊断提供了一个物理含义清晰、计算效率高且定量准确的技术路径，相比纯粹的数据驱动模型和过度简化的传统冲击模型具有显著优势。

通讯作者简介：

师志峰，男，1994年生，中共党员，2023年4月毕业于重庆大学机械工程专业，获博士学位，同年进入兰州理工大学太阳成集团tyc122cc入口智能制造工程系工作。现为兰州理工大学副教授、在站博士后。主要从事机械结构与系统建模、机械动力学机理与特性、机械振动噪声控制等方面的工作。近年来在Mechanical Systems and Signal Processing、Mechanism and Machine Theory、Tribology International、Engineering Failure Analysis、《振动工程学报》等国内外高质量期刊发表研究论文20余篇，申请专利4件。主持甘肃省自然基金青年项目一项，甘肃省高等学校创新基金项目一项，兰州理工大学红柳优秀青年人才支持计划项目一项，兰州理工大学青年教师交叉研究项目一项，作为主要成员参与国家自然科学基金项目3项、企事业单位合作项目5项。

（图／文：师志峰；审核：侯运丰）