振动与冲击

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单德山;李乔;黄珍

. 2015, 34(3): 1-6.

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针对桥梁结构动力测试信号噪声水平高、难以分离结构有效信号的特点，在总体平均经验模态分解方法和主成分分析的基础上，建立了自适应分解与重构方法。对经验模态分解结果的模态混叠现象进行深入分析，利用白噪声概率密度函数的均匀性对模态混叠模式一进行了改进，基于相关性分析改进了模态混叠模式二，改进后的分解方法在计算效率和分解精度上均有较大提升；随后对所有分解获得的固有模态函数进行多尺度主成分分析，实现降噪和选择并重构测试信号。分别用模拟信号和实际桥梁测试信号对所提方法的有效性进行了验证。结果表明：改进后的信号自适应分解和重构方法能在降噪的同时，有效地提取桥梁结构信息，可用于实际桥梁结构的动力测试分析中。

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海上风机单桩基础受船舶撞击的数值研究

郝二通;柳春光;柳英洲

. 2015, 34(3): 7-13.

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目前国内没有海上风机受船舶撞击的相关规范和损伤评估标准，以国内某单桩基础海上风机为例，运用LS-DYNA软件从能量变化、最大撞击力和风机响应角度对风机受船舶撞击过程进了分析，并提出面积受损率来评估风机受损程度。分析结果显示：船舶初始动能在分别不超过约35MJ、35MJ、25 MJ时，最大撞击力与船舶质量的1/3次方、速度、撞击角度的正弦值成线性关系，超过时线性关系不再明显；面积受损率能合理反映单桩基础的受损区域和受损面积。

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船桥碰撞过程引发的冲击动力学论题

王礼立 ;陈国虞 ;杨黎明

. 2015, 34(3): 14-22.

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对船桥撞击过程引发的几个冲击动力学论题进行了分析。研究表明：（1）为降低船撞力，应采用柔性（低的结构动态广义波阻抗）防撞装置；（2）撞击力所做的功，通过应力波传播转化为内能（变形能）与动能之和；而变形能中的不可逆部分愈高，防撞装置发挥的整体作用愈大，则愈有利于防撞装置发挥缓冲耗能作用。并且如何让船舶尽早结束撞击并带走尽量多的剩余动能，应是防撞装置设计的关键点；（3）粘性耗能可缓冲撞击过程、延长撞击历时，有利于防撞装置发挥整体作用，进而为船舶在低应力下转向滑离、从而带走尽可能多的剩余动能创造条件。因此，船撞桥防护装置的设计应该建立在如下的科学设计理念上：（i）低波阻抗意义上的冲击柔性，（ii）缓冲撞击过程意义上的粘性耗能，（iii）防撞装置能及早发挥整体作用，化撞击集中力为分布载荷，以及（iv）让船尽早滑离而带走尽量多的剩余动能。以钢丝绳防撞圈为主要元件的柔性耗能防撞装置是这一防撞理念的工程应用实例，其有效性已为工程实践和实船撞击试验证实。

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基于RVM方法的水电站厂房结构振动预测研究

王海军;毛柳丹;练继建

. 2015, 34(3): 23-27.

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随着水电站规模和单机容量的不断增长，水电站厂房振动问题日益突出。明确厂房结构的振动规律有助于电站长期运行安全评估。论文在电站厂房原型振动观测数据相关分析的基础上，建立了基于相关向量机（Relevance Vector Machine, RVM）的厂房振动响应预测模型。该模型可通过机组、流道测点的测试数据预测厂房结构垂直振动空间分布，并具有较高的精度。

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奇异谱分解在超声速无人机声振试验数据处理中的应用

刘鎏;闫云聚;李鹏博

振动与冲击. 2015, 34(3): 28-34.

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将相空间重构和奇异谱分解相结合对受强气动噪声影响的超声速飞行器测试数据进行滤波,以实现对于试验参数的精确识别。首先通过数值仿真论证该方法的可行性,然后针对某型超声速无人机的声振试验对试验采集数据进行相空间重构,并对重构后的轨迹矩阵进行奇异值分解,得到反映真实信号信息的信号子空间和反映噪声信息的噪声子空间。通过定义奇异值差分谱这一指标来判定真实信号信息子空间维数,并针对现有最大差分谱理论缺陷提出了优选差分谱峰值理论,利用奇异谱分解的逆过程对真实信号进行重构。重构结果表明,该方法适用于超声速飞行下的飞行器声振试验数据处理,为超声速飞行器飞行状态的精确描述提供了良好的思路。

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基于性能的桥梁抗震设计中考虑持时的实际地震波优化选择方法

陈亮;任伟新;张广锋;左小晗;黄勇

. 2015, 34(3): 35-42.

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在基于性能的桥梁抗震设计（PBSD）中，是否考虑持时的效应会显著影响到分析结果的精确性。为了将持时与幅值、频谱的影响进行解耦，选择多组匹配同一目标谱的实际地震波和人工波，并使各组地震波的5-95%显著持时服从不同的概率分布，对一座钢筋混凝土连续梁桥进行IDA分析。对比持时与桥梁结构地震需求的相关性表明：持时的均值、离散度及其概率分布对于位移工程需求参数（EDP）影响较小，但对能量EDP以及包含能量项的疲劳破坏和累积损伤参数的概率预计（均值）、离散度及其概率分布影响显著。因此，在PBSD中如采用能量EDP，则必须考虑到所选地震波的持时均值、离散度及其概率分布均要符合工程场地实际的地震危险性。在此基础上，针对基于全概率理论的PBSD，提出一种能够考虑持时均值、离散度及其概率分布影响的实际地震波优化选择方法，能够显著提高分析结果的精确性和计算效率。

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制造误差影响齿轮副啮合的接触有限元分析方法

张涛;吴勇军;吴静;王建军;

. 2015, 34(3): 43-50.

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制造误差是影响齿轮副啮合的重要因素，研究其作用机理对齿轮的减振设计具有重要意义。首先基于几种典型制造误差的结构形式提出了一般的精确建模方法，以一对渐开线直齿轮为例，利用接触有限元分析方法对啮合过程进行仿真，发现理想齿轮副和含误差齿轮副啮合过程中的角速度、动态接触力特性表现出显著差异。然后进行单项误差影响齿轮振动的机理研究，分别以齿廓误差和齿距误差为对象，利用傅里叶变换量化分析了不同加工公差等级下的单项制造误差对齿轮副动态传递误差、角加速度特性的影响规律。研究表明：本文提出的建模方法可以模拟任意形式的微小量级的制造误差，并体现在接触有限元分析中。不但能够用于精细化研究制造误差对齿轮副啮合过程的影响，还可以通过量化各项啮合特性分析单项误差影响齿轮振动的作用机理，并指导齿轮的减振设计和精度设计等。

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通过模态滤波实现阵列式传感器系统的故障诊断

朱峤;毛崎波

. 2015, 34(3): 51-54.

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基于结构振动响应特性利用改进的模态滤波方法对阵列式传感器系统进行故障诊断。在梁结构表面均匀布置一组加速度计，利用模态振型对该系统的输出信号进行重构，将重构信号与实际信号之间的曲率误差作为敏感参数，对系统中的模拟故障传感器进行检测与识别，并加以实验验证。数值计算和实验结果表明：改进的模态滤波方法不仅可以直接有效地对传感器系统进行实时故障监测，而且该方法与外界激励力位置无关，具有良好的工程应用前景。

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基于MID算法的组合切片分析在滚动轴承故障诊断中的应用

马增强 ;梁建华;杨绍普

. 2015, 34(3): 55-60.

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调制密度分布(MID) 作为谱相关密度的开放性推广，能够很好地解决离散或者随机载波调制信号的检测问题,然而该算法在判定轴承故障前需要大量计算描述矩阵来估计调制密度因子，不能满足工业生产的实时性要求。为此，提出基于MID算法的组合切片分析方法，首先根据转速的波动范围，确定故障特征频率相对于理论值的波动范围，然后给定选择性因数（Δf ）的范围并计算信号的MID组合切片带，最后通过切片带之间的能量对比确定轴承故障类型。该分析方法不仅对噪声不敏感，而且有效地减少了计算量，满足了实时性要求。随后，分别采用仿真信号和QPZZ-II系统（滚动轴承故障模拟实验平台）的实测数据，对MID组合切片分析方法进行了实验验证，并与包络解调分析进行了对比。实验结果表明，该方法对滚动轴承外圈、内圈和滚动体故障的检测精度更高。

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轴对称动力学问题的无网格自然邻接点Petrov-Galerkin法

陈莘莘李庆华刘永胜

. 2015, 34(3): 61-65.

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基于无网格自然邻接点Petrov-Galerkin法，提出了复杂轴对称动力学问题求解的一条新途径。几何形状和
边界条件的轴对称特点，将原来的空间问题转化为平面问题求解。计算时仅仅需要横截面上离散节点的信息，无论
积分还是插值都不需要网格。自然邻接点插值构造的试函数具有Kronecker delta函数性质，因此能够直接准确地
施加本质边界条件。有限元三节点三角形单元的形函数作为权函数，可以减少域积分中被积函数的阶次，提高了计
算效率。数值算例结果表明，本文提出的方法对求解轴对称动力学问题是行之有效的。

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风屏障对高架桥上列车气动特性影响机理分析

何旭辉;邹云峰;杜风宇

. 2015, 34(3): 66-71.

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基于同步测压技术，以京沪高速铁路典型高架桥和CRH2列车为背景，研究风屏障对典型车桥组合状态下列车的风压分布和各面气动力分布特征的影响，以分析风屏障的气动影响机理，并从流体力学角度进行解释。研究结果表明：风屏障对上游列车气动特性影响较大，下游列车由于处于尾流中，受之影响较小；设置风屏障后，上游列车由于迎风面风压由正变负，使得该面的侧力与背风面相反，故使总体侧力减小，车顶平均风压显著减小，使得车顶升力约增大50%，背风面和车底风压变化较小；风屏障透风率及高度取值需根据具体环境进行优化，并需注意防风效果并不与减小平均风速等同。

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不同结构类型棚洞的抗冲击性能研究

张群利;;王全才;吴清;郭绍平;

. 2015, 34(3): 72-76.

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借助ANSYS/LS-DYNA有限元软件模拟棚洞结构在落石冲击荷载下的动力响应过程，通过分析比较5类棚洞结构的受力与变形的特征，研究不同结构类型的抗冲击性能。研究表明：不同结构类型棚洞在同等冲击作用下会有不同的动力响应，全拱式和半拱式棚洞的抗冲击性能比门式有优势，斜柱式比直柱式抗冲击性能好；门式和半拱式棚洞的柱体顶部内侧与顶板交接处，全拱式棚洞的拱柱底部是最大等效应力的集中部位，实际工程中可采取局部加强措施，保证结构的安全性。

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近场数值波动分析中地震波输入的一种简化方法

黄景琦;杜修力;赵密;金浏

. 2015, 34(3): 77-82.

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在显式有限元方法结合黏弹性人工边界的时域波动方法的基础上，建立了地震波垂直输入时的一种简化输入方法。将近场有限元模型沿高度方向进行分层，将地震动的入射运动转化为作用于人工边界底面及分层后每层侧面上的均布力，以实现地震动的输入。与以等效节点力的方式实现的地震动输入相比，施加均布力的方式简化了地震波输入的前处理工作，且又能保证与等效节点力方式相同的精度。自由场数值算例表明：当本文方法中的分层高度与波动有限元网格离散要求的最大尺寸相等时，本文方法与等效节点力方法具有相同的精度；当局部区域按网格离散要求的最大尺寸进行分层而在其它区域放大分层高度时，局部区域上的近场波动响应仍可保证具有相当高的精度。另外，某隧道结构地震响应算例的计算结果同样说明了本文方法的有效性。

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高铁车辆横向振动耦合机制及其减振技术对策

朴明伟;李明星;赵强;兆文忠

. 2015, 34(3): 83-92.

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结合欧系车辆转向架技术创新特点，提出了一种基于刚柔耦合仿真技术的车下质量橡胶吊挂优化设计方法。横向振动耦合机制是指以二系横向悬挂构成车体对走行部接口传递媒介的横向高频振动耦合机制，且具有抗蛇行高频阻抗、车体摇头大阻尼和“无纵梁无骨架”铝合金车体3大特殊性。因而整装车体下部1阶横向弯曲模态振动将对车体技术服役寿命30年造成十分严重的负面影响。对于车下质量橡胶吊挂来讲，比例阻尼是抑制车下质量横向振动的积极因素之一，而对中部地板横向加速度则具有极值特征，即比例阻尼取0.5%，其全频域(RMS)3最小。也应当注意到上述减振技术的局限性，即在走行部非常工况下，较大的车下质量存在横向耦合振动的可能性，进而造成自重楔紧失效。

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屋盖开孔的近地空间建筑的平均风压特征

李寿科;李寿英;陈政清;孙洪鑫

. 2015, 34(3): 93-100.

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对开孔位置和开孔率不同的7个屋盖开孔近地空间建筑进行了缩尺刚性模型测压试验，分析了屋盖升力系数，屋盖中线测点和立墙测点的点体型系数，以及屋盖的块局部体型系数分布规律，并与当前规范取值进行比较，结果表明：屋盖中心开孔减小了屋盖向上的净平均风吸力，屋盖轴线测点最大正体型系数可达+0.32，中心开孔屋盖设计时应充分考虑正风压作用；屋盖角部开孔时的正风压较中心开孔工况大，对结构受力不利；中国规范对于屋盖中心开孔工况的角部块Ra的局部体型系数取值偏于不安全；屋盖角部开孔后局部块受风的压力作用显著，会导致屋盖的进一步破坏；屋盖中心开孔增大了迎风面立墙正风压86%以上，减小了侧墙和背风面立墙的吸力，使得在全封闭状态下承受风吸力的背风面墙转而承受风压作用。

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基于数字序列编码遗传算法的高层结构粘滞阻尼器优化布置

燕乐纬;陈洋洋 ;周云

. 2015, 34(3): 101-107.

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提出一种基于数字序列编码遗传算法的高层结构粘滞阻尼器优化布置方法，解决了允许各层阻尼器安装数量不同时，二进制编码的标准遗传算法不能完备表达求解空间的问题。数字序列编码用染色体的一个基因位表示一个阻尼器的安装位置，其数值表示该阻尼器的安装层数。在这一编码方案下，优化问题基因型空间中的染色体和表现型空间中的可选布置方案一一对应，编码满足严格的合法性、完备性、Lamarckian性质以及强因果性。与数字序列编码方式相对应，离散重组交叉算子保证了种群的有效进化。此外，基于染色体目标函数值的相对大小构造适应度函数，能够充分体现种群中染色体的适应度差异，加速种群的进化，进而获得优化问题的全局最优解。对多遇地震下20层Benchmark结构的阻尼器布置方案进行了优化，计算结果表明了本文方法的有效性。

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载荷脉宽对圆柱壳瞬态响应的影响分析

王军评;毛勇建;狄飞;黄含军

. 2015, 34(3): 108-113.

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为认识载荷脉宽对圆柱壳瞬态响应及其对X射线冲击响应模拟等效性的影响规律，定义了等效性评价指标即平均应变差异。以四种不同尺寸的典型圆柱壳为对象，分别加载六种冲量相同、脉宽不同的三角形脉冲载荷，通过数值模拟，获得了平均应变差异随脉宽变化的关系，从结构特性角度分析了变化的原因。发现主要受（脉宽占比）控制，时，平均应变差异在20%以内。本文结果可为模拟X射线冲击环境的试验设计、结果评估和数值模拟提供参考。

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基于谱相关密度组合切片能量的滚动轴承故障诊断研究

王宏超;陈进;董广明

. 2015, 34(3): 114-117.

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包络解调分析方法是滚动轴承等旋转机械故障诊断的常用方法。当轴承滚动体发生故障时，由于其同时与轴承外、内圈接触，以及受保持架转速的影响，包络解调分析方法通常不能很好提取出滚动体故障通过频率。据滚动轴承发生故障时呈现出的二阶循环平稳特征，提出了基于二阶循环统计量的谱相关密度组合切片能量的滚动轴承故障诊断方法。此方法在一定程度上解决了包络解调分析方法在滚动体故障诊断方面的缺陷，对轴承滚动体的故障诊断具有一定的借鉴意义。

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稳态热传导结构非概率可靠性拓扑优化设计

尤芳;陈建军;曹鸿钧;谢永强

. 2015, 34(3): 118-122.

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研究具有区间参数的稳态热传导结构在散热弱度非概率可靠性约束下的拓扑优化设计问题。建立了以单元相对导热系数为设计变量，导热材料体积极小化为目标函数，满足散热弱度非概率可靠性为约束条件的稳态热传导结构的拓扑优化设计数学模型。基于区间因子法，推导出散热弱度的均值及离差的计算表达式。采用渐进结构优化法的求解策略与方法，并利用过滤技术消除优化过程中的数值不稳定性现象。通过算例验证文中模型及求解策略、方法的合理性和有效性。

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广义经验模态分解性能分析与应用

郑近德程军圣曾鸣罗颂荣

. 2015, 34(3): 123-128.

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针对经验模态分解（empirical mode decomposition，EMD）的均值曲线采用三次样条拟合而容易引起包络过冲和不足等缺陷，相关学者提出了许多改进均值曲线的变种EMD方法，取得了一定的效果。广义经验模态分解（generalized EMD，GEMD）方法综合了多种改进EMD方法，通过定义不同的均值曲线对信号进行逐阶筛分，从得到的每一阶分量中选取最优作为最终的广义内禀模态函数（generalized intrinsic mode function，GIMF），由于每一阶的GIMF分量都是最优的，因此相较于EMD等单一均值曲线筛分方法，GEMD分解结果也是最优的。论文对GIMF分量准则进行了改进以及对GEMD性能进行了分析，并将GEMD应用于仿真和实测信号的分析，结论表明GEMD分解是完备的和正交的，有比EMD更强的分解能力，而且适合机械振动信号的处理和故障诊断。

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前后向时间序列模型联合估计的时变结构模态参数辨识

杨武;刘莉;周思达;马志赛

. 2015, 34(3): 129-135.

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为提高时变结构模态参数辨识精度和抗噪声能力，提出一种前后向泛函向量时变自回归滑动平均（FS-VTARMA）时间序列模型联合估计的模态参数辨识方法。首先建立前后向FS-VTARMA模型联合估计的均方误差形式的费用函数，其次引入非平稳信号中前向模型和后向模型估计系数的近似共轭关系，再利用两步最小二乘法（2SLS）得到时变模型系数，最后把时变模型特征方程转换为广义特征值问题提取出模态参数。利用时变刚度系统非平稳振动信号验证该方法，结果表明：能有效地克服前向模型估计中模态参数一步延迟以及起始时刻无法准确获得，以及后向模型估计中模态参数一步超前以及终止时刻无法准确获得的缺点，具有更高的模态参数辨识精度和更强的抗噪声能力。

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具有形状记忆合金丝的复合材料轴转子系统的振动与稳定性

任勇生;赵仰生;安瑞君;代其义

. 2015, 34(3): 136-143.

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提出具有SMA丝的复合材料轴-盘-刚性支承转子系统的数学模型，研究转子系统的振动与稳定性。将轴视为一个平行于轴线方向埋入SMA丝的薄壁复合材料空心梁，盘为各向同性刚性圆盘，轴位于刚性轴承上。基于变分渐进法(VAM)描述复合材料薄壁梁的变形，基于Brinson热力学本构方程计算SMA丝的回复应力，采用Hamilton原理推导出系统的运动方程，采用Galerkin法进行模型离散化和近似数值计算。着重分析SMA丝含量和初始应变对复合材料轴振动固有频率和转子系统临界转速的影响。研究结果表明，本文建立的动力学模型能够用于揭示SMA对转子系统的振动与稳定性的影响机理。

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锈蚀钢框架地震损伤模型研究

郑山锁;王晓飞;程洋;孙乐彬

. 2015, 34(3): 144-149.

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为了合理的描述锈蚀钢框架的地震破坏形式及不同程度的锈蚀对钢框架抗震性能的影响，在欧进萍等人提出的钢结构地震损伤模型的基础上建立锈蚀钢结构地震损伤模型。为确定锈蚀钢结构地震损伤模型参数，分别给出锈蚀梁、柱构件双线性恢复力模型特征点的计算方法，并通过弹塑性时程分析获得损伤模型中的其他参数数值。利用加权系数法合理地考虑锈蚀构件损伤向整体结构损伤迁移转化的多尺度效应，建立锈蚀钢框架整体地震损伤模型。结合本文损伤模型的特点，定义了对应结构不同破坏等级的损伤指数范围。最后，对5榀具有不同锈蚀率的平面钢框架结构进行了弹塑性时程分析，结果表明：本文所建的损伤模型能在一定程度上反映钢框架结构随锈蚀程度的退化规律。

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旋转复合材料薄壁轴的不平衡非线性弯曲振动

任勇生张兴琦代其义

. 2015, 34(3): 150-155.

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研究几何非线性复合材料薄壁轴在偏心激励作用下的非线性振动特性。在轴的应变位移关系中引入Von Kármán几何非线性，基于Hamilton原理和变分渐进法(VAM)导出复合材料传动轴的拉-弯-扭耦合非线性振动偏微分方程组。为了着重研究轴的横向弯曲非线性振动特性，在上述模型中忽略轴向变形和扭转变形，得到轴的横向弯曲非线性振动偏微分方程，其中考虑了粘滞外阻和内阻的影响。采用Galerkin法，将偏微分方程转离散化为常微分方程，在此基础上利用四阶Runge-Kutta法对常微分方程组进行数值模拟，获得位移时间响应图、相平面图和功率谱图，研究了外阻、内组、偏心距和转速对非线性振动响应的影响，发现旋转复合材料薄壁轴存在混沌运动。

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基于支承反力测试的轴承载荷辨识

魏巍;张志谊;华宏星

. 2015, 34(3): 156-160.

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提出一种水洞中螺旋桨轴系艉支承结构轴承处载荷的辨识原理，该方法通过实测的支承反力反求施加在艉轴承处的作用力。本文侧重于测试方法的原理描述，通过建立艉支承结构的简化模型，对有预应力的支承结构的载荷-力响应关系进行推导，得到了结构轴承处的载荷-支承反力的解析表达式，然后在此基础上构建轴承处载荷的辨识原理。仿真结果表明，该方法辨识精度较高，可用于水洞中螺旋桨轴系艉轴承处的载荷辨识。

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高速滚动球轴承动态载荷计算改进方法的研究

盛夏;李蓓智;张亚伟

. 2015, 34(3): 161-166.

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在离心力和陀螺力矩的作用下，滚动球轴承高速旋转时的内部载荷分布与轴承静止情况下的载荷分布具有显著差异，其主要影响因素包括，滚动轴承的接触角、轴承预紧位移以及旋转速度等。基于Jones & Harris(简称J&H)力学模型的轴承载荷分布的分析方法已经得到了广泛的应用。然而其计算公式多、迭代繁琐、收敛速度慢。针对此现象，本文研究了轴承动态载荷分布规律及其算法，提出了改进的J&H轴承数值计算模型，给出了相应的简化计算步骤。计算与对比结果表明，改进的J&H计算模型在其应用范围内，可以大幅减少计算时间。

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基于改进的希尔伯特振动分解的机械故障诊断方法研究

唐贵基;庞彬

. 2015, 34(3): 167-171.

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针对多分量机械故障振动信号的特征提取问题，介绍了一种基于希尔伯特振动分解（HVD）的时频分析方法。该方法首先利用Hilbert变换得到原始振动信号的解析信号，然后通过对解析信号的瞬时频率低通滤波获得信号中幅值最大分量的瞬时频率，同时经同步检测获得相应的瞬时幅值和初相位，最后经过迭代运算自适应地检测出原信号各分量的时频信息。针对HVD方法的边界效应问题，提出一种基于相关系数准则的波形匹配边界延拓法对其进行改进。通过两组仿真信号分析验证了HVD方法对多分量非平稳信号的分解能力，同时表明改进的HVD方法很好地抑制了边界效应。给出转子系统油膜涡动故障诊断实例，验证了该方法的工程实用性。

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光纤光栅声发射检测新技术用于轴承状态监测的研究

李宁魏鹏莫宏梅盛开黎敏

. 2015, 34(3): 172-177.

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轴承的健康状况对旋转机械的工作状况有极大的影响。航空器中的故障轴承会间接造成事故，给飞行安全带来灾难性的后果，需要进行早期故障的有效检测判别或状态监测。与振动等传统的检测手段相比，声发射可有效检测到故障的早期状态，准确判断故障类别和严重程度。介绍了滚动轴承故障声发射检测原理以及光纤光栅声发射检测新技术。以预制外圈缺陷的轴承为例，进行了压电式声发射传感系统和光纤光栅声发射传感系统检测的对比实验，实验和分析结果表明光纤光栅声发射方法检测到的信号谱底噪声小，谱线清晰、干净，更容易分辨故障频率和分析故障的严重程度，优于振动和压电式声发射传感方法。最后介绍了该技术在直升机维修保障中的应用情况。

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基于时频滤波的汽轮机半速涡动故障成分提取

滕伟;安宏文;马志勇;柳亦兵

. 2015, 34(3): 178-182.

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汽轮机油膜涡动是滑动轴承失稳而产生的自激振动，其振动频率主要表征为转子转频的一半或略小。当油膜涡动频率等于转子一阶临界转速时会导致振动加剧，进而对汽轮机的稳定运行产生严重影响。Gabor变换是一种可逆的联合时频分布方法，其逆变换具有时域信号重构的能力。本文基于Gabor变换对850 MW汽轮机振动信号进行时频分析，显示反映轴系不稳定的半速涡动成分，进一步对该成分进行时频带通滤波，并基于Gabor逆变换予以时间重构，获取半速涡动成分的峰峰值量化指标，为汽轮机轴承油膜涡动故障提供诊断依据。

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裂尖具线性分布约束应力的运动裂纹模型及其解析解

唐雪松;陈旻炜;高常辉

. 2015, 34(3): 183-187.

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以恒定速度运动的Griffith裂纹解析解为著名的Yoffe解。静止裂纹的条状屈服模型即Dugdale模型，将其推广到运动裂纹模型时发现，当裂纹运动速度跨越Rayliegh波速时，裂纹张开位移COD趋于，且表现为间断。通过在裂尖引入一个约束应力区及两个速度效应函数，假设约束应力为线性分布，采用复变函数方法，求得动态应力强度因子SIF与裂纹张开位移COD的解析解。新的结果，在Rayleigh波速下裂纹张开位移连续且为有限值。给出了裂纹张开位移的一些数值结果，获得了一些有意义的结论。

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输电塔气动力系数和气动导纳风洞试验研究

邓洪洲;司瑞娟;段成荫;胡晓依

. 2015, 34(3): 188-195.

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输电塔结构的非定常抖振力与来流风速之间存在复杂的非线性关系，本文基于风洞试验得到的某1000kV格构式直线输电塔弹性模型的基底力以及参考高度处同步采集的风速时程，采用线性和高斯两种近似假定计算了非定常气动力系数并与试验值进行了比较；提出了包含结构气动阻尼效应在内的总气动导纳的概念，通过基底脉动力谱和来流脉动风速谱的比值对总气动导纳函数进行识别，并用基于频域相干函数对导纳函数的线性部分进行了估计。结果发现，风偏角线性近似所计算静气动力系数的偏差较高斯近似小；由于气动抖振力非定常性质明显，不考虑总气动导纳函数将高估输电塔模型的抖振响应；脉动风力与脉动风速间有较强的非线性关系，用线性导纳函数计算的抖振力谱将低估脉动风分量的影响。

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基于不完备实测模态数据的结构损伤识别方法研究

李世龙;马立元;田海雷;李永军

. 2015, 34(3): 196-203.

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在传统的基于模型修正的损伤识别中，由于实测模态信息有限而待识别参数过多，往往导致损伤识别方程出现较大误差，从而限制了该方法在复杂结构中的应用。为解决这一问题，本文对结构的自由度进行了分解，将损伤结构中模态振型的未测量部分表达为已测量到的模态振型、模态频率以及结构其它参数的函数。将损伤视为结构单元刚度的减小，利用完好结构的计算模态数据以及损伤结构扩充后的实测模态数据，建立了结构的损伤识别方程。运用信赖域优化算法对具有双重约束条件的目标函数进行最小化，识别出了结构各单元的刚度损伤参数。通过两个损伤识别数值仿真算例及实验验证，结果表明，在测点数量有限及测试噪声等不利因素影响下，本文所提方法只需运用少量的实测模态信息，即可实现结构损伤位置及程度的准确识别，同时算法具有较好的鲁棒性。

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钢铝结构连接耦合损耗因子计算方法研究

林永水;吴卫国;陈景昊;周雍;周超

. 2015, 34(3): 204-209.

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统计能量法已广泛用于解决高频振动与噪声问题，耦合损耗因子是其关键参数之一。研究基于统计能量法、有限元法和功率输入法，提出一种钢铝连接耦合损耗因子数值计算方法，并运用MATLAB编写了计算软件。通过对含过渡接头的T型连接结构进行数值和实验研究，验证了本方法的可靠性。这对提高钢铝混合结构的噪声预报精度及指导其结构声学设计具有重要意义。

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基于小波包与倒频谱分析的风电机组齿轮箱齿轮裂纹诊断方法

罗毅;甄立敬

. 2015, 34(3): 210-214.

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为实现风电机组齿轮箱及时有效地监测和维护，提出基于小波包与倒频谱分析的风电机组齿轮箱齿轮裂纹诊断方法。该方法针对齿轮裂纹振动信号为转速频率对啮合频率及其倍频调制的特点，利用小波包分解来识别振动信号中的故障特征，通过小波包频带能量监测得到故障部位的啮合频率范围；考虑到倒频谱可以分离和提取难以识别的密集调制信号的周期成分，基于倒频谱识别故障部位的转速频率，综合利用两种频谱分析方法得到的啮合频率和转速频率，能诊断故障部位和类型。实验研究表明，该方法能精确的诊断齿轮裂纹故障，并可以实现对风电机组齿轮在复杂环境中退化状态的监测，预防断齿等重大故障的发生。

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基于代理模型的空投装备气囊缓冲系统多目标优化

洪煌杰王红岩李建阳芮强

. 2015, 34(3): 215-220.

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基于有限元法和控制体积法建立装备—气囊系统有限元模型，并采用试验数据对模型进行验证。复杂气囊系统着陆缓冲过程仿真计算资源消耗大，难以应用传统迭代方法进行参数优化。为克服这些问题，结合扩展拉丁超立方设计，以最大着陆冲击加速度和最大翻转角度为响应，采用径向基函数构建代理模型。在代理模型基础上，利用多目标遗传算法对主气囊高度、横向宽度及排气孔面积等气囊缓冲系统参数进行了多目标优化。优化结果表明：优化后最大冲击加速度减小了19%，最大翻转角度减小了1%，缓冲性能与横向稳定性均有所提高。

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非光滑表面加工机器人建模及热辊压工艺研究

谷云庆;赵刚;于伟波;牟介刚;郑水华

. 2015, 34(3): 221-228.

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针对油气管道内壁涂层减阻结构加工问题，提出一种能在管道内壁涂层表面加工出仿生非光滑表面减阻结构的方法。建立管道内壁辊压加工机器人结构模型，对双凸轮组件运动情况进行动力学分析，结合材料的流动特性，分析聚合物涂层材料在玻璃态转化温度附近的流动特性，建立聚合物粘弹性数学模型，利用粘弹性模型描述聚合物涂层的流变行为，采用数值模拟方法，研究热辊压过程中控制参数对热辊压后表面质量的影响，在辊压速度为0.5、1.0、1.5rad/s三种情况进行辊压实验。结果表明：聚合物材料的流动变形量在保持温度不变的情况下，随着时间的增加而增加，在结束时刻，涂层凹坑形貌的回弹现象伴随着温度的降低而停止；在恒定辊压速度下，聚合物涂层凹坑的复制率随温度的升高而增大，温度较高时，蠕变速度加快，在辊压温度为150℃的2T/3时刻，聚合物涂层凹坑的形貌效果最佳，在辊压温度较低时，延长保压时间可达到相同的填充效果；在辊压速度为0.5rad/s时，辊压后凹坑形貌与理想凹坑形貌最为接近，表现出较好的聚合物时间依赖性。

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2015年, 第34卷, 第3期　
刊出日期：2015-02-15

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