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2014年 33卷 15期
刊出日期：2014-08-15
论文
 
       论文
1 高桩码头桩基检测信号分析中的反褶积应用
>王元战;楚东堂;陈楠楠;邵帅
DOI:
反褶积是提高地震记录分辨率的主要方法，其基本思想可以应用于梁板式高桩码头桩基检测信号处理中。通过LS-DYNA有限元软件模拟高桩码头群桩结构，以低应变反射波法为检测手段，利用反褶积方法对测桩信号进行处理。数值结果表明，反褶积方法可以有效还原桩身实际状况，在一定程度上解决了面板激振等操作较为方便的检测方式下缺陷信号不易识别的问题，为高桩码头的方便、快捷检测提供了一种新的思路。
2014 Vol. 33 (15): 1-7 [摘要] ( 344 ) HTML (0 KB)  PDF (2084 KB)  ( 315 )
8 基于边缘接触时变刚度的轮齿表面剥落动力学模型与响应特征
>邵毅敏 王新龙 刘静 陈再刚
DOI:
轮齿表面剥落的动态响应特征是诊断齿轮早期故障的重要信息。但是，由于轮齿表面剥落部位啮合变形的复杂性和响应信号强耦合，导致诊断齿轮早期故障困难。为了解明轮齿表面剥落部位啮合引起的响应特征机理，建立了基于边缘接触时变刚度的轮齿表面剥落动力学模型，提出了轮齿表面剥落缺陷的时变刚度算法，分析了边缘接触对时变刚度激励及齿轮系统动态响应，研究了齿面剥落齿在啮出剥落边界时的边缘接触力突变及齿轮系统动态响应特性，获得了齿面剥落的时域和频域响应信号。同时，开展了齿面剥落缺陷动态响应特征的实验研究，验证了提出的理论模型的正确性。仿真与台架实验结果表明，新的模型能够准确计算齿面剥落对啮合刚度、动态响应特性的影响，可为齿轮系统状态检测提供重要参考价值。
2014 Vol. 33 (15): 8-14 [摘要] ( 272 ) HTML (0 KB)  PDF (2467 KB)  ( 302 )
15 一种求解简支钢—混结合梁通用挠度表达式的数学解析方法
>侯忠明;夏禾;王元清;张彦玲
DOI:
钢梁与混凝土板之间的相对滑移，会使结合梁的整体刚度降低，在静力和动力计算时，必须要考虑这种滑移带来的影响。本文通过直接平衡法对结合梁的基本动力理论进行推导，得到集中荷载作用下结合梁的动力响应表达式；经过一系列的数学变换，使通常只能数值求解的响应表达式满足级数求和条件，以相应的Bernoulli函数和Bernoulli数代入，即可得到集中荷载作用下简支结合梁的通用挠度表达式，此表达式不仅能体现不考虑滑移的单一材料梁的挠度结果，也能反映因滑移引起的附加挠度的影响。把理论分析结果与实测结果进行了对比分析，结果吻合良好。研究结果表明：考虑相对滑移后，结合梁的振动方程形式更为复杂，表现出与普通梁不同的动力特性；在进行结合梁的挠度计算时，本质上可把静力分析结果可看作动力响应的一种特殊形式。
2014 Vol. 33 (15): 15-21 [摘要] ( 344 ) HTML (0 KB)  PDF (914 KB)  ( 164 )
22 调谐质量型防屈曲支撑TMD构造及动力性能试验研究
>张 玥;高向宇;尹学军;付学智
DOI:
借鉴正交试验理论，设计，制作并测试了5个足尺调谐质量型防屈曲支撑试件。影响因素包括工作周期、接触工艺和弹簧布置。其中工作周期3水平，其它因素2水平。重点考察弹簧、接触面摩擦、受力形式等对试件动力性能的影响，以及相关构造条件下BRB的性能表现。试验包括自由振动，常见地震烈度条件下共振试验和静力拉压试验。研究分析了试件频谱特性，动力系数和阻尼比变化规律，拉压滞回性能。试验结果表明，对称弹簧布置的轮式构造试件调谐精度高，TMD特性明显，BRB相关性能指标能够满足行业规定，实现复合减震功能在构造上的“兼顾”。
2014 Vol. 33 (15): 22-30 [摘要] ( 328 ) HTML (0 KB)  PDF (2705 KB)  ( 175 )
31 基于时程分析的滑塌式危岩清除爆破动力稳定性计算方法
>陈洪凯;周云涛;唐红梅
DOI:
针对滑塌式危岩清除爆破问题，通过爆破峰值速度衰减规律及危岩体力学特性，建立了滑塌式危岩动力物理模型及动力计算模型；通过欧拉方程确定危岩体内任一位置的爆破动应力，提出一种简化方法确定了爆破等效荷载，并对等效荷载进行动力时程修正，结合极限平衡方法得到危岩体任一时刻的稳定性系数，最终建立了滑塌式危岩动力计算方法。以重庆市望霞W2-1危岩体为例，作危岩稳定性系数时程曲线进行时程分析，分析结果表明，爆破动力作用致使稳定性系数降低2.86%，加剧了危岩体的危险性，爆破动力对危岩体的作用时间在0.45s左右，与现场监测数据基本吻合，可为危岩动力稳定性计算评价及优化危岩爆破清除设计提供理论依据。
2014 Vol. 33 (15): 31-34 [摘要] ( 278 ) HTML (0 KB)  PDF (1194 KB)  ( 262 )
35 基于最优扁平型结构元素长度的液压泵故障诊断研究
>姜万录;郑直;朱勇;刘思远;
DOI:
针对实测振动信号易受噪声污染而淹没有用信息和克服利用数学形态学滤波器对一维信号进行滤波时结构元素长度选择的经验性和任意性的问题，提出了一种基于形态学差值算子和功率谱熵理论相结合,并与特征能量比相配合的方法来确定最优扁平型结构元素长度以实现最优滤波。首先，利用在不同扁平型结构元素长度下的形态学差分算子对一维振动信号进行滤波处理；其次，对滤波后的信号计算功率谱熵和特征能量比；最后，根据功率谱熵理论和特征能量比方法得出，功率谱熵的最小值所对应的长度即为最优扁平型结构元素的长度。通过对仿真信号和液压泵故障信号的实验验证，表明在通过该方法所得到的最优扁平型结构元素长度下，采用形态学差值算子能够对液压泵故障信号达到最优滤波效果，保留更多的故障特征信息。
2014 Vol. 33 (15): 35-41 [摘要] ( 354 ) HTML (0 KB)  PDF (1850 KB)  ( 245 )
42 基于响应面法的层间隔震结构地震易损性分析
>张尚荣;谭平;杜永峰;周福霖;赵丽洁;
DOI:
考虑地震动和结构物理参数不确定性，提出一种基于响应面法的层间隔震结构地震易损性分析方法。以中心复合设计方法建立地震动-层间隔震结构样本，对系统样本模型进行非线性动力时程分析，分别建立层间隔震结构各子结构的响应面模型，在此基础上采用蒙特卡洛模拟获得易损性曲线。分析结果表明，本文提出的方法计算量少、精度高，有效提高了易损性分析作为层间隔震结构性能评估的时效性，具有较大的工程应用前景。
2014 Vol. 33 (15): 42-48 [摘要] ( 394 ) HTML (0 KB)  PDF (2281 KB)  ( 237 )
49 结构振动对风特性测试结果的影响研究
>程怀宇 王浩 肖士者 郭彤 邓稳平
DOI:
现场实测是获得结构所在地风特性的主要途径，因而实测数据的准确性至关重要。为了开展风特性精细化研究，本文重点分析了结构振动对所测数据的影响。通过实验测出相同风场内考虑和不考虑风速仪基底振动的风特性时程数据，分析对比了不同工况下获得的平均风速、紊流强度、紊流积分尺度及功率谱密度，其中基底分别输入了“韦帕”台风作用下润扬大桥主梁跨中横向振动和白噪声。结果表明，在基底输入主梁振动信号时，基底振动对实测平均风速以及紊流特性的影响程度均很小，但会导致实测紊流强度和顺风向功率谱密度略高于真实值。结论可为结构风场测试及数据分析提供参考。
2014 Vol. 33 (15): 49-53 [摘要] ( 396 ) HTML (0 KB)  PDF (1748 KB)  ( 253 )
54 功能梯度泡沫动力学响应分析
>卢富德;高 德
DOI:
针对典型泡沫结构应力-应变曲线的线弹性区、屈服平台区及压实区构成特点，建立了泡沫结构的有效简化本构关系。依据功能梯度泡沫结构的特征，建立了此缓冲结构动力学模型。运用Runge-Kutta法分析了梯度函数、密度差和冲击输入能量对功能梯度泡沫结构的响应影响，并与均匀泡沫结构的响应进行了比较。结果表明：梯度泡沫结构对小得冲击输入能量载荷作用时比较有利，克服了均匀泡沫系统对一定冲击能量范围响应几乎不变化的特点，此结果为拓展泡沫结构材料的使用范围提供参考。
2014 Vol. 33 (15): 54-57 [摘要] ( 249 ) HTML (0 KB)  PDF (1508 KB)  ( 235 )
58 基于CHI-LMD方法的转子振动信号分析
>邓林峰;赵荣珍;
DOI:
为解决三次样条插值(Cubic spline interpolation)局部均值分解(Local mean decomposition)(CSI-LMD)方法的分解精度及计算效率偏低问题，提出了一种利用三次Hermite插值(Cubic Hermite interpolation, CHI)和正交性准则(Orthogonality criterion, OC)对CSI-LMD进行改进的新方法。该方法首先以三次Hermite插值代替三次样条插值，求解信号的上/下包络线及均值曲线；其次，用OC判据作为分解过程中乘积函数(Product function, PF)迭代结束的判断条件；最后，与LMD方法的其他步骤相结合，形成了一种新的CHI-LMD方法。仿真和实验结果表明，CHI-LMD方法在分解精度、时间消耗、PF分量的正交性以及分离故障转子的特征振动成分等方面，比CSI-LMD方法更具优势。
2014 Vol. 33 (15): 58-64 [摘要] ( 335 ) HTML (0 KB)  PDF (1940 KB)  ( 272 )
65 驶入式钢货架动力特性试验研究
>武振宇;成 博
DOI:
采用初始位移法对驶入式钢货架进行了自由振动试验，测出货架的自由振动衰减曲线。研究了支撑布置形式、货物、货物通道个数等因素对货架的自振频率和阻尼比的影响。试验结果表明，货架近似按照第一阶振型振动；布置顶部水平支撑对货架自振频率和阻尼比没有影响，而加设背部竖向支撑会改变货架的动力特性；货架装载的货物会减小货架的自振频率。对货架进行了有限元模拟，数值计算得到的基本频率和自由振动曲线与试验结果吻合得较好。对于没有设置竖向支撑的货架，提出了计算其基本频率的有限元简化计算模型。
2014 Vol. 33 (15): 65-70 [摘要] ( 313 ) HTML (0 KB)  PDF (2125 KB)  ( 178 )
71 基于HHT研究房屋结构对爆炸地震的振动响应
>曾一鑫;白春华;王仲琦
DOI:
为了测试房屋结构对爆炸地面振动的响应特征，对房屋结构进行爆炸振动试验。利用希尔伯特-黄变换（Hilbert-Huang Transform）对比分析房屋结构上测到的振动信号与贴近地基的地面振动信号的频谱特征。结果表明：在接近房屋结构固有频率域内，房屋的振动幅度较地面振动有不同程度的放大；放大倍率受到炸药与房屋结构的距离和测试点的高度的影响；在相同高度处，碳纤维加固对水泥砖墙结构的减振效果明显，具有碳纤维加固的墙振动幅度小于相同高度普通墙振动幅度的1/2。
2014 Vol. 33 (15): 71-75 [摘要] ( 357 ) HTML (0 KB)  PDF (2350 KB)  ( 309 )
76 基于稀疏编码的振动信号特征提取算法与实验研究
>苗中华;周广兴;刘海宁;刘成良
DOI:
针对海量冗余数据中设备状态信息特征提取问题，借鉴生物感知系统“冗余度压缩”的信息处理原则，基于神经科学研究中的稀疏编码算法，提出了连续长时间采样时振动信号有效特征提取方法。介绍了稀疏编码算法及其模型，详细研究了稀疏编码的系数求解和字典学习两大问题。基于人工轴承故障数据集进行了实验研究，实验表明：基于稀疏编码的振动信号特征提取算法不仅能有效提取设备状态特征，而且稀疏特征具有良好的可分性。该方法可用于设备故障诊断，为基于状态的设备智能维护提供有效工具。
2014 Vol. 33 (15): 76-81 [摘要] ( 425 ) HTML (0 KB)  PDF (1738 KB)  ( 516 )
82 迎风墙面多开孔结构风致内压的试验研究
>徐海巍;余世策;楼文娟
DOI:
为了研究建筑迎风墙面多开孔情况下的风致内压响应动力特性，由非定常伯努利方程推导了多开孔情况下内压控制方程，通过方程线性化得到了系统的等效阻尼比。对迎风面开孔面积相同的单一开孔和双开孔模型分别进行了6种不同容积下的风洞试验。研究结果表明：所推导的方程能较好的预测内压脉动。随着模型容积增加内压均值变化不大，而内压共振频率降低及等效阻尼比增加。与单一开孔相比，双开孔会增加Helmholtz共振频率以及等效阻尼比，所以在大部分风向角下，双开孔模型内外压脉动均方根之比要小于单一开孔工况。单、双开孔两种工况的最大内外压脉动均方根之比分别出现75°和60°斜风向下。
2014 Vol. 33 (15): 82-86 [摘要] ( 311 ) HTML (0 KB)  PDF (1583 KB)  ( 383 )
87 环形密封对离心泵转子系统稳定性影响的数值研究
>周文杰王乐勤邢桂坤 翟璐璐 魏雪松 吴大转
DOI:
环形密封中流体产生的激振力是导致离心泵转子—密封系统失稳的重要因素。文章采用非线性密封Muszynska模型建立了离心泵转子—密封系统动力学模型，利用四阶Runge-Kutta法将二阶微分方程转化成了一阶微分方程，同时将打靶法和Floquet理论相结合，对离心泵转子—环形密封系统不同密封参数情况下的非线性稳定性及其分岔问题进行了研究。结果表明，在转速较低时，系统是稳定的周期涡动，随着转速的提高，系统将产生Hopf分岔进入准周期运动而不再稳定，进一步研究发现系统稳定性与密封参数有着重要关系，适当增大密封压差，减小密封间隙和减小密封长度可以提高离心泵转子—密封系统稳定性，计算结果为离心泵转子—密封系统的设计以及定性控制系统的稳定性提供了理论依据。
2014 Vol. 33 (15): 87-91 [摘要] ( 343 ) HTML (0 KB)  PDF (2217 KB)  ( 301 )
92 移动荷载作用下渗流-应力耦合沥青路面动力响应
>司春棣;陈恩利 杨绍普 王扬 郁圣维
DOI:
水与荷载的耦合作用是沥青路面早期破坏的主要原因之一。采用有限元数值分析方法，在弹塑性假设下利用ABAQUS软件，建立降雨入渗条件下的渗流-应力耦合沥青路面三维有限元模型，给出了材料参数、边界条件和荷载作用形式，实现了均布竖向移动荷载作用下的数值模拟，得到了耦合作用下沥青路面三向应力、竖向沉降、孔隙水压力等的空间分布情况，并与无水状态下应力场模型进行了对比分析，结果表明，渗流-应力耦合作用下，沥青路面各结构层内三向应力动力响应特性较无水状态时不同，使得沥青路面受力状态不利从而更易产生结构性损坏。
2014 Vol. 33 (15): 92-97 [摘要] ( 333 ) HTML (0 KB)  PDF (3001 KB)  ( 183 )
98 基于FFT多谐波平衡法的金属橡胶隔振系统振动特性分析
>李玉龙;白鸿柏;何忠波;路纯红;李冬伟
DOI:
本文基于FFT多谐波平衡法，对金属橡胶隔振系统响应特性做了深入研究，并引入“平均功率比”对这类非线性隔振系统的振动传递率进行了新的定义。通过分析金属橡胶非线性隔振系统的本构关系，推导了用FFT多谐波平衡法求解系统响应及振动传递率的公式，并通过按数值方法、单一谐波法及多谐波法对给定算例的计算结果对比，说明了FFT多谐波平衡法在求解金属橡胶隔振系统响应及振动传递率时具有较高的精度。理论和分析表明，FFT多谐波平衡法可求解金属橡胶非线性系统响应及振动特性的精确解析解，具有重要的工程应用价值。
2014 Vol. 33 (15): 98-101 [摘要] ( 250 ) HTML (0 KB)  PDF (1855 KB)  ( 218 )
102 基于广义DF法的参数可调二阶滑模抖振特性分析
>申宇;仇原鹰
DOI:
为研究一类参数可调二阶滑模控制(2-SMC)抖振特性的估算和调节方法，在经典描述函数(DF)法基础上提出了一种广义DF法。通过计算2-SMC的频率无关基波分量，推导其负倒描述函数曲线旋转角与控制参数的关系式，得出系统输出量抖振特性的调节方法；接着利用广义DF法估算复杂非线性环节的抖振特性，并分析其稳定性；最后利用广义DF法分析频率相关基波分量，得到状态变量抖振特性的估算方法。在验证实验中，基于经典和广义DF法的抖振特性估算结果与仿真实验结果吻合，并具有较高的角频率估计精度，表明了抖振特性分析方法的正确性。
2014 Vol. 33 (15): 102-107 [摘要] ( 253 ) HTML (0 KB)  PDF (1476 KB)  ( 126 )
108 考虑时间谐波电流的永磁同步电机电磁噪声阶次特征分析
>马琮淦;左曙光;孙庆;孟姝
DOI:
针对分布式驱动电动汽车主要噪声源—永磁同步电机电磁噪声，通过噪声测试实验测得了电机噪声信号，实验结果表明：电磁噪声具有明显的阶次特征，主要阶次不仅包含了偶数阶、开关频率附近阶次，还包含了大量奇数阶、甚至以往研究中被当做信号毛刺而忽略的分数阶。为解释该实验现象，通过磁势磁导法得到考虑时间谐波电流的气隙磁场分布，应用麦克斯韦张量法获得了电磁径向力波，并沿外转子内表面应用复合柯特斯公式对径向力波积分，求得了具有6阶代数精度的电磁径向集中力，进而应用圆柱壳体理论建立了一种考虑时间谐波电流的永磁同步电机电磁噪声数学预测模型，预测了变频器供电时永磁同步电机电磁噪声的特征阶次：2hi、2hj、2（2μ-1）、（hi±hj）、（2μ-1±hi）、（2μ-1±hj）【hi、hj为时间谐波电流阶次，μ∈N*】。当hi或hj是分数时，电磁噪声将出现分数阶特征频率。经过与实验结果对比，本模型能精确预测和解释永磁同步电机电磁噪声的特征阶次。
2014 Vol. 33 (15): 108-113 [摘要] ( 472 ) HTML (0 KB)  PDF (1608 KB)  ( 730 )
114 弹性波在对称准周期结构固/液声子晶体中的传播
>肖绪洋;陈润平;夏继宏;席 锋
DOI:
基于准周期Fibonacci序列，提出了一维对称准周期序列固液介质声子晶体。利用传输矩阵法，数值研究了弹性波在其中的透射特性，以及局域谐振模的基本特征。弹性波正入射时，对低序列声子晶体，在声子带隙的中心频率处出现局域谐振模，且在其左右对称地出现两条局域谐振模。在较高序列结构的声子晶体中，仅在中心频率处出现一条局域谐振模。当弹性波斜入射时，声子带隙和谐振模都略微向高频方向移动。弹性波以较大角度斜入射时，只有低频弹性波透射。
2014 Vol. 33 (15): 114-118 [摘要] ( 367 ) HTML (0 KB)  PDF (1592 KB)  ( 302 )
119 高层隔震结构实空间解耦及地震作用取值分析
>李创第 陈欧阳 葛新广 李暾 邹万杰
DOI:
本文对高层隔震结构响应实空间解耦及地震作用取值进行了系统研究。首先运用复模态法和拉氏变换，建立非对称非经典结构响应的实空间精确解耦法，将高层隔震结构位移响应方差在实空间上精确分解为系列标准振子位移与速度响应方差的线性组合，获得结构相关组合系数的精确解；然后利用系列标准振子最大响应与反应谱的对应关系，给出了基于最大位移响应的地震作用新定义，建立了高层隔震结构基于反应谱的最大位移响应及其等效静态地震作用取值的完备解析解法，并给出了算例，验证了所提出方法的正确性，该方法适用于一般非对称非经典结构响应的实空间精确解耦及其基于反应谱的地震作用取值分析。
2014 Vol. 33 (15): 119-125 [摘要] ( 351 ) HTML (0 KB)  PDF (1012 KB)  ( 174 )
126 基于秩分析的结构损伤识别研究
>杨秋伟 周卫东 梁超锋
DOI:
研究了结构损伤与系统矩阵秩变化之间的对应关系，以此为基础提出一种损伤识别方法。首先分析了结构损伤所引起的系统矩阵秩的变化，然后利用结构损伤前后的静力响应方程，推导了柔度扰动量的限定秩解计算公式，再结合柔度扰动新方法计算结构各单元损伤参数，据此确定损伤位置及损伤程度。本文的研究表明，损伤前后结构静力位移差向量之间必然存在着线性相关性，因此，施加静力荷载的组数并非越多越好，而是只要大于柔度扰动矩阵的秩即可。由本文方法所获得的柔度扰动量的限定秩解，是一种理论上的精确解，以它为基础可以获得很高精度的损伤识别结果。以桁架结构为例对所提方法进行了验证，结果表明了本文方法的可行性。
2014 Vol. 33 (15): 126-130 [摘要] ( 316 ) HTML (0 KB)  PDF (942 KB)  ( 245 )
131 板结构-声场耦合分析的FE-LSPIM/FE-LSPIM法
>陈宁 于德介 吕辉 夏百战
DOI:
为提高板结构-声场耦合分析的计算精度，将有限元-最小二乘点插值法（Finite Element-Least Square Point Interpolation Method，FE-LSPIM）推广到板结构-声场耦合问题的分析中，提出了板结构-声场耦合问题分析的FE-LSPIM/FE-LSPIM方法，推导了FE-LSPIM/FE-LSPIM分析板结构-声场耦合问题的计算公式。FE-LSPIM/FE-LSPIM方法应用有限元单元形函数和最小二乘点插值法进行局部逼近，继承了有限元法的单元兼容性和最小二乘插值法的二次多项式完备性，提高了计算精度。以一六面体声场-结构耦合模型为研究对象进行分析，结果表明，与板结构-声场耦合问题分析的FEM/FEM和光滑有限元/有限元（Smoothed Finite Element Method / Finite Element Method，SFEM/ FEM）相比，FE-LSPIM/FE-LSPIM在分析板结构-声场耦合问题时具有更高的精度。
2014 Vol. 33 (15): 131-137 [摘要] ( 307 ) HTML (0 KB)  PDF (1302 KB)  ( 228 )
138 真实齿面的螺旋锥齿轮动传动误差研究
>汪中厚;王杰;马鹏程;李刚
DOI:
基于螺旋锥齿轮系统动力学、几何性质，提出了一种分析真实齿面螺旋锥齿轮传动误差的方
法。本方法是基于 ABAQUS 软件，考虑了材料阻尼、转速、惯量等因素，进行了有弹性支撑的真实齿面的螺旋锥齿轮动传动误差分析。对比真实齿面（含齿面误差的齿面）啮合和纯理论齿面啮合的动传动误差，结果表明齿面误差对动传动误差的影响较大。改变齿轮的转速发现：转速越快，齿轮啮合初期传动误差值波动越大。加入弹性支撑系统后，动传动误差值变大且齿轮啮合前期波动更剧烈。通过研究，为螺旋锥齿轮系统的振动、噪音控制提供了一个重要的研究方法。
2014 Vol. 33 (15): 138-143 [摘要] ( 309 ) HTML (0 KB)  PDF (2050 KB)  ( 491 )
144 下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥吊杆断裂动力分析
>吴庆雄;余印根;陈宝春
DOI:
以一座下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥为研究对象，采用ANSYS/LS-DYNA软件建立有限元模型，通过接触碰撞的方式进行吊杆断裂的模拟，分析吊杆断裂前后拱桥各结构构件受力状态的变化，判断结构可能发生的破坏形态。分析结果表明，吊杆断裂过程中吊杆、钢管混凝土拱肋和桥道系均会受到断索冲击的作用；与断裂吊杆相邻的吊杆受到断索冲击的作用最大，其轴力变化量为初始轴力的3倍以上，需要考虑由于吊杆断裂过程中产生的大于静力响应的动力作用；吊杆断裂对主梁产生的影响远大于拱肋，拱肋内力变化较小；由于横梁两侧与纵梁连接处焊缝强度不足发生破坏可能导致桥道系局部坍塌。
2014 Vol. 33 (15): 144-149 [摘要] ( 314 ) HTML (0 KB)  PDF (1807 KB)  ( 229 )
150 含时变刚度及侧隙的多级齿轮系统非线性动力学特性分析
>胡 鹏;路金昌;张义民
DOI:
对某伺服刀架动力传动部分的直齿圆柱齿轮系统进行模型简化，考虑啮合过程中时变啮合刚度，齿轮静态传递误差及齿侧间隙的影响，建立四级传动系统非线性动力学方程组。采用Runge-Kutta法对方程组进行数值求解，分析系统在不同转速，不同的啮合刚度的作用下，输入端和输出端齿对的动态传递误差(DTE)和动态啮合力的变化趋势。由于存在非线性，系统对参数的变化较为敏感，仿真显示齿对的啮合状态比例及稳定性在不同转速段存在较大差异，且对DTE及动态啮合力的值有较大影响。该结果为实现动力传动系统的平稳性提供了参考依据，具有较强的工程实际意义。
2014 Vol. 33 (15): 150-156 [摘要] ( 343 ) HTML (0 KB)  PDF (1255 KB)  ( 186 )
157 国产拖拉机振动系统固有频率研究
>徐刚;朱思洪;聂信天;贺亮;李科
DOI:
以国内6家主要拖拉机制造企业生产的100种拖拉机为研究对象，用理论计算的方法，对国产拖拉机振动系统的垂向、俯仰和侧倾振动固有频率进行研究，目的是为国产拖拉机减振系统的设计提供依据。计算过程中用到的转动惯量用Dworecki Z等人提出的拖拉机质量属性参数方法计算，轮胎刚度用J.A .Lines 和 K.Murrphy用试验方法得出的拖拉机轮胎刚度经验公式计算，并对近似计算结果进行试验验证。研究结果表明，国产拖拉机振动系统的垂向、俯仰和侧倾振动固有频率分别集中在3Hz~4Hz、2.8Hz~3.8Hz和2.9Hz~3.9Hz，三个方向的固有频率都呈现随标定功率增大而逐渐减小的趋势。最后，给出了国产拖拉机三个方向固有频率的回归公式，可用于拖拉机及其减振装置设计时的固有频率估算。
2014 Vol. 33 (15): 157-161 [摘要] ( 429 ) HTML (0 KB)  PDF (1777 KB)  ( 375 )
162 圆柱碰撞冲击噪声理论分析与数值仿真
>李应刚;陈天宁;王小鹏;于坤鹏;张超
DOI:
基于接触动力学相关理论和弹性体线接触理论模型，建立了圆柱碰撞冲击理论数学模型，结合声学理论对圆柱碰撞冲击辐射噪声进行了理论预估。采用有限元法与瞬态边界元法相结合的瞬态噪声数值仿真方法，对圆柱碰撞冲击噪声进行数值仿真，实现了瞬态冲击噪声辐射声波的可视化。分析结果表明圆柱碰撞冲击噪声主要由加速度辐射噪声产生，圆柱碰撞冲击噪声辐射声场具有明显指向性。对比理论分析结果、数值仿真结果以及Hertz点接触模型计算结果可知，理论分析结果与数值仿真结果吻合较好，而Hertz点接触模型将圆柱体线接触模型简化为点接触模型，导致接触时间延长，接触力和冲击噪声幅值降低。基于数值仿真方法及理论分析，研究了冲击速度及材料弹性模量对圆柱碰撞冲击噪声的影响。
2014 Vol. 33 (15): 162-166 [摘要] ( 333 ) HTML (0 KB)  PDF (2069 KB)  ( 327 )
167 高速铁路列车制动力对简支梁桥地震碰撞效应影响研究
>杨孟刚;潘增光;
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以高速铁路三跨简支梁桥为例，采用ANSYS软件，建立了碰撞有限元模型，模型中考虑了地基变形和支座非线性的影响，并用Kelvin模型来模拟邻梁碰撞；根据规范和已有试验结果建立了高铁桥梁列车制动力模型，进行了高速列车制动力与EL-Centro地震波作用下的碰撞效应分析，探讨了列车制动力对简支梁桥地震碰撞效应的影响。研究表明：列车制动力可增大桥墩的墩底剪力，增大邻梁或梁台间距，增大邻梁最大碰撞力和碰撞次数，加剧固定支座的破坏；影响程度与列车制动力和地震力的方向、桥墩刚度有关。因此在高铁简支梁桥抗震设计时，有必要考虑将列车制动力与地震力进行组合，开展碰撞效应分析。
2014 Vol. 33 (15): 167-173 [摘要] ( 323 ) HTML (0 KB)  PDF (2418 KB)  ( 472 )
174 ZYWL-6000D型全液压定向钻机液压系统动态特性研究
>王清峰;朱才朝
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针对全液压定向钻机功能要求及使用特点，提出单电机-液压系统-多执行机构驱动的钻机总体方案，给出应用负载敏感泵控技术、二级低压阀控技术的给进回路与旋转回路液压系统.为了研究液压系统动态特性对钻机性能的影响，建立钻机给进回路与旋转回路液压系统动态仿真模型，利用Matlab SimHydraulics仿真软件对其动态性能进行仿真。结果表明：钻机液压系统具有良好的节能和过载保护功能，同时呈现震荡小、柔性好等良好动态特性，为后续钻机性能优化奠定基础。
2014 Vol. 33 (15): 174-179 [摘要] ( 353 ) HTML (0 KB)  PDF (1837 KB)  ( 280 )
180 基于虚拟样机技术的火炮炮闩冲击试验台理论设计
>杨艳峰;郑坚;狄长春;杨玉良;姚家骏
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1. Ordnance Engineering College, Shijiazhuang 050003, China; 2. Unit 62197, Guangshui 432722 , China
2014 Vol. 33 (15): 180-183 [摘要] ( 221 ) HTML (0 KB)  PDF (1144 KB)  ( 102 )
184 爆炸冲击波与高速破片对夹层结构的联合毁伤效应试验研究
>张成亮;朱 锡;侯海量;陈长海
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为探讨爆炸冲击波和高速破片联合作用对夹层结构的毁伤机理，进行了钢-玻璃钢-钢夹层结构空中近爆模型试验，分析了结构变形破坏模式及冲击波与高速破片的联合毁伤机制。结果表明，爆炸冲击波和高速破片联合作用下，结构的毁伤程度远大于冲击波的单独作用。爆炸冲击波单独作用时，夹层结构前、后面板均产生褶皱变形，玻璃钢夹芯板则以大面积分层破坏和纤维层的脱落为主。而在爆炸冲击波和高速破片联合作用下，前面板以反向大变形和中部穿甲大破口为主，后面板以大变形和花瓣开裂为主，玻璃钢夹芯板则产生了较大的穿甲破口和分层破坏。爆炸冲击波能量主要通过前、后面板的塑性大变形和玻璃钢夹芯板的分层破坏吸收。高速破片的动能则主要通过前、后面板的剪切破坏、玻璃钢板的分层破坏和纤维层的拉伸断裂吸收。
2014 Vol. 33 (15): 184-188 [摘要] ( 284 ) HTML (0 KB)  PDF (1633 KB)  ( 313 )
189 锚固条件下矿用锚索中纵向导波传播特性的实验研究
>吴斌;方舟;刘增华;何存富
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实验研究了矿用锚索的锚固段长度对纵向超声导波L(0,1)模态的衰减与群速度的影响。首先，通过简化为细直杆的钢丝中纵向超声导波的频散曲线分析了无锚固矿用锚索中该模态的传播特性。然后采用厚度振动型压电陶瓷片在水泥锚固条件下的矿用锚索中进行穿透法的实验，得出频段20-500kHz内L(0,1)模态的幅值，确定了该压电陶瓷片对水泥锚固条件下的锚固矿用锚索的最佳导波检测频率为280kHz。在此基础上，研究了280kHz附近频率点下L(0,1)模态的幅值与群速度随水泥锚固段长度增加的变化规律。最后，对矿用树脂锚固条件下的矿用锚索进行了穿透法的实验，该实验结果与水泥锚固条件下的锚固矿用锚索的实验结果相符合。这些实验为利用纵向超声导波测量锚固条件下矿用锚索的长度奠定了基础。
2014 Vol. 33 (15): 189-194 [摘要] ( 291 ) HTML (0 KB)  PDF (2145 KB)  ( 114 )
195 基于有限元法的贴敷阻尼薄板声辐射性能研究
>闫兆敏;温激鸿;赵宏刚;温熙森
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基于分层理论，建立了四边简支约束条件下薄板声辐射特性有限元分析模型，计算了其固有频率、辐射声功率及振动均方速度，并与Comsol软件计算结果进行对比，证明了该方法的有效性。其次，将分层理论用于贴敷阻尼薄板的声辐射特性研究中，分析了单/多层阻尼对结构声辐射特性的影响。最后，通过分析贴敷阻尼薄板在轻/重流体、不同流速条件下的声辐射特性，研究了流体对贴敷阻尼薄板声辐射特性的影响。结果表明，贴敷多层阻尼的薄板结构声辐射特性对阻尼材料贴敷顺序较为敏感，将弹性模量较大的阻尼材料贴敷在靠外侧能够增大约束阻尼层的剪切变形，有利于提高结构整体的损耗因子，降低结构的振动和声辐射；流体流动时，结构声振特性将发生非线性变化，当流速较低时，结构声振特性变化明显，随着流速增大，变化趋势趋于平稳。
2014 Vol. 33 (15): 195-199 [摘要] ( 405 ) HTML (0 KB)  PDF (1887 KB)  ( 225 )
200 近壁面水下爆炸气泡运动的数值计算研究
>李健;林贤坤;荣吉利;项大林
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基于MSC.DYTRAN非线性有限元软件建立炸药爆轰与冲击波传播的一维有限元模型，通过与冲击波压力峰值经验公式对比，验证模型的正确性。将一维数值计算结果映射到三维流场中以确定气泡运动的初始条件，开发定义流场初始条件与边界条件的子程序，对近刚性壁面气泡运动过程进行仿真分析，通过与实验结果的对比，验证三维数值计算模型的正确性。以此为基础，研究刚性面角度以及距离参数对气泡运动、射流角度、速度的影响规律，计算模型、方法及结果对相关的工程研究和计算具有一定参考价值。
2014 Vol. 33 (15): 200-205 [摘要] ( 357 ) HTML (0 KB)  PDF (1904 KB)  ( 287 )
206 基于Fluent的矿用自卸车平顺性分析与优化
>董志军 ;谷正气;张沙;徐亚
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矿用自卸车工作路况复杂多变，严重影响了整车平顺性。悬架是影响汽车行驶平顺性的主要部件，本文首先运用动网格和VOF技术，在Fluent中模拟了油气悬架拉伸和压缩两种工作状态下的内部流场情况，进而计算得到其刚度和阻尼力学特性。同时，在Matlab/Simulink环境下建立了八自由度的整车动力学模型，将所求悬架力学特性应用到整车平顺性仿真中。通过仿真与试验对比得到座椅垂直加速度响应最大误差为9.72%，验证了所得油气悬架力学特性的合理性。最后，采用遗传算法对悬架参数进行优化，座椅垂直加权加速度均方根值下降了21.43%，有效提高了矿用自卸车的平顺性。
2014 Vol. 33 (15): 206-211 [摘要] ( 360 ) HTML (0 KB)  PDF (1727 KB)  ( 228 )
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