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2012年 31卷 24期
刊出日期：2012-12-28
论文
论文
1
拍频激励下冲击钻进系统的运动分析
>吕小红;罗冠炜
DOI:
建立了同时考虑振动和钻进运动，且能够将高频低幅激励转化为低频高幅响应的冲击钻进机械振动系统的力学模型。分析了系统的部件在碰撞后呈现“同步”和“非同步”运动的条件。使用了一种非对称的拍频运动激励，即只用调制波正值部分激励质块 。结果表明该激励能够产生有效的冲击力，即锤击效应。给出了两种在无附加控制条件下系统能够获得稳定钻进运动的途径，但在这两种情况下，钻进量相对比较低，因此，采用了一种能够提高钻进量的简单控制策略，获得了比较好的钻进效果。
2012 Vol. 31 (24): 1-4 [
摘要
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5
桥梁断面颤振导数识别的耦合自由振动方法
>丁泉顺 王景 朱乐东
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通过对系统复模态的特征分析发现，只要给定一个折减风速，就可以唯一地确定出系统的振动模态参数；反之，如果已知某一折减风速(或折减频率)时系统的振动模态参数，将可以确定出对应于该折减风速的桥梁断面各颤振导数。基于该思想，建立了从系统振动模态参数确定桥梁断面颤振导数的方法，该方法理论严密，并根本上克服了现有耦合自由振动颤振导数识别方法存在的缺陷。通过数值算例对该桥梁断面颤振导数识别方法的可靠性和适用性进行了有效的验证，且该识别方法能够对桥面颤振发散后的颤振导数进行识别。
2012 Vol. 31 (24): 5-8 [
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9
人群节律性运动下大跨楼盖的随机振动问题研究
>李泉;樊健生;聂建国
DOI:
振动舒适度是影响大跨楼盖设计的关键问题，但现有的结构人激振动研究成果难以考虑楼盖的多模态共振和较为复杂的楼盖布置。本文针对人群节律性运动下楼盖的振动问题，采用虚拟激励法，推导了楼盖的随机振动模型，并采用该模型分析了楼盖人激共振机理，提出了激发楼盖共振的人群节律性运动频率确定方法和用于确定楼盖最不利共振荷载分布的模态位移和最大准则，最后对影响楼盖动力响应的接触持时比、阻尼比等关键参数进行了分析。
2012 Vol. 31 (24): 9-15 [
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16
考虑模型误差的动载荷反演问题研究
>毛玉明 陈健 刘靖华 狄文斌
DOI:
动载荷反演分析技术应用于实际工程，除了受到测量响应中存在的测量误差影响外，还受到数值仿真模型与实际工程模型之间差异的影响，针对这一问题建立了考虑模型误差的动载荷反演时域分析模型，并提出了基于总体最小二乘的正则化求解方法。数值仿真表明，本文提出的方法可以降低模型误差和响应噪声带来的影响。
2012 Vol. 31 (24): 16-19 [
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20
弹性联轴器不对中转子-轴承系统的非线性动力特性及稳定性研究
>万召;荆建平;孟光;白晖宇
DOI:
分析了在膜片式弹性联轴器不对中情况下，滑动轴承支撑的多盘转子系统的非线性动力特性和稳定性。联轴器不对中所产生的附加力和力矩作为施加在轴系上的外部激励。综合运用频谱、轴心轨迹、分叉图、Poincaré 图和最大Lyapunov指数等方法，比较分析了转子-轴承系统在考虑联轴器不对中前后的动力响应和稳定性。研究表明联轴器不对中会引起2X, 3X, 4X甚至更高倍频的振动，其中2X振动占据主要地位，不对中对转子上节点的振动的影响随着其与联轴器的距离的增加而减小。不对中对轴系的1阶临界转速的影响可以忽略，当转子转速超过系统2倍1阶临界转速时，系统会发生油膜振荡，联轴器不对中会使系统发生油膜振荡的转速升高，同时对转子振动有一定的抑制作用。
2012 Vol. 31 (24): 20-25 [
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26
采用万向支架陀螺仪的高耸结构减振控制研究
>何浩祥;葛腾飞;丛茂林
DOI:
鉴于高耸结构的特殊形式和内部有限空间，传统的减振装置的安装和使用受到限制。万向支架陀螺仪的转子具有两个转动自由度，高速旋转时可产生具有抵抗水平正交两向位移的力矩，从而能约束或降低结构在外部动力作用下的变形。因此，本文提出在高耸结构上安装万向支架陀螺仪实现对结构水平及扭转振动控制的方法。阐述万向支架陀螺阻尼器的运动机理，建立安有陀螺阻尼器的结构多维减振体系控制运动方程。以一装有多个陀螺阻尼器的电视塔为算例，对结构在脉动风荷载和地震作用下的减振性能进行研究。结果表明，具有合理参数的万向支架陀螺阻尼器能有效降低结构在水平两向及扭转方向的振动。
2012 Vol. 31 (24): 26-29 [
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30
压剪型危岩破坏弹冲动力参数研究
>陈洪凯 张瑞刚 唐红梅
DOI:
危岩崩塌具有突发性，属于能量快速释放的动力学过程。针对压剪型危岩，提出了压剪型危岩破坏力学模型，建立了主控结构面锁固段切向抗力和剪切位移本构方程；发现危岩动力失稳瞬间系统的临滑聚能将释放并转换为危岩崩落动能，推导建立了危岩主控结构面锁固段断裂扩展所需耗能的计算公式，得到了危岩临滑聚能和临滑释放能量随剪切位移增大的演化曲线，据此提出了危岩突发性破坏后崩塌体弹冲速度和弹冲加速度计算公式。研究成果为进一步分析危岩崩落机制及致灾效应具有一定参考借鉴作用。
2012 Vol. 31 (24): 30-33 [
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34
基于气弹模型试验的高耸结构随机风振等效静力风荷载
>丁泉顺 朱乐东
DOI:
给出了基于高耸结构气弹模型试验的有限截面风振位移和加速度响应测量结果推算任意结构层位移和加速度响应的最小二乘方法。采用简化的串联多质点系力学模型推导了基于高耸结构气动弹性模型试验的整截面风振内力的计算方法，进一步提出了基于气弹模型试验结果的按各结构层整截面风振内力等效的多模态综合等效静力风荷载的最小二乘计算方法。作为实例，以某高耸电视塔为例说明了所提出的多模态综合等效静力风荷载计算方法的可行性和可靠性。
2012 Vol. 31 (24): 34-37 [
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38
含时滞的单自由度半主动悬架系统的动力学分析
>申永军 祁玉玲 杨绍普 邢海军
DOI:
对含时滞的单自由度半主动开关控制悬架系统进行了研究。首先对系统进行无量纲化处理，然后利用平均法求出了系统方程的一次近似解析解。通过解析解与数值解得到的幅频曲线进行比较，验证了本文方法和结果的正确性。最后对系统的稳定性做了分析，得到了导致系统产生不稳定运动的条件和临界时滞，发现系统的稳定性随着时滞会发生周期性变化。
2012 Vol. 31 (24): 38-40 [
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41
大跨越输电塔-线体系覆冰断线模型试验研究
>刘春城; 毛绪坤 刘法栋 李霞辉
DOI:
为了准确有效研究大跨越输电塔-线体系中杆塔结构在覆冰断线工况下的动力响应，以晋东南-南阳-荆门1000kV特高压输变电工程中的黄河大跨越段为原型，进行了模拟覆冰条件下五塔四线塔-线体系模型的断线冲击响应试验。试验测得了输电塔薄弱位置杆件的应变时程曲线，研究了塔-线体系在不同断线工况下杆塔的动力响应。通过分析得出了输电杆塔的最不利断线工况，找出了输电塔在断线冲击作用下的最不利位置，为输电塔结构抗冰灾设计提供了有价值的参考。通过进一步研究发现，当断线位置在导、地线悬挂点附近时，输电塔的测点应变突变值与覆冰厚度成近似的一元二次函数关系。
2012 Vol. 31 (24): 41-47 [
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48
离心泵变工况过渡过程瞬态水力特性研究
>王秀礼;袁寿其;朱荣生;付强;俞志君
DOI:
为研究离心泵汽从设计工况向非设计工况过渡过程的瞬态水力特性及内部流动机理，通过pro/E软件对离心泵内部流道进行三维造型，利用雷诺时均N-S方程和 两方程及SIMPLEC算法，应用计算流体力学软件CFX对离心泵叶轮流道内的变工况瞬态流动特性进行数值模拟计算，研究分析离心泵在进口压力连续下降时其内部的汽蚀特性进行数值模拟，并与试验结果进行对比， 结果表明：数值模拟结果与试验结果的变化趋势一致。流场分析表明：变流量过渡时，叶轮流道内的压力值没有明显增大，但压力变化幅度随流量的变化而增大；向大流量过渡时，流量增加对叶片瞬态载荷影响不大，而向小流量过渡时，由于二次回流等因素的存在对叶片瞬态载荷影响很大；由设计工况向汽蚀工况的过渡过程中，在临界汽蚀余量时，受到气泡相的影响叶片的瞬态载荷变化较大，特别是进口处叶片载荷瞬态变化更大；压力值与其幅度都出现急剧下降；作用在叶轮上的径向力大小和方向也急剧增大。
2012 Vol. 31 (24): 48-53 [
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54
基于模态试验的某火炮身管有限元模型修正
>苏忠亭;徐达;杨明华;薛静
DOI:
针对某火炮刚柔耦合发射动力学中柔性身管有限元模型精度低的问题，提出一种基于支持向量机响应面模型修正理论和模态试验的身管组件有限元模型修正方法。应用ANSYS有限元分析软件对某火炮身管与支架装配体进行模态分析，提取前6阶模态的固有频率和振型，为验证模型，设计了模态试验方案，实测了火炮身管与支架装配体的模态信息。基于有限元模型数据与实测数据的相对误差，采用支持向量机响应面模型修正方法对身管与支架装配体弹性模量和密度进行修正。MAC模型确认结果和动力学模型应用结果表明：修正后的身管组件有限元模型精度有了大幅度提高，能更加真实地反映身管组件的结构特征，为射击精度分析提供了更加准确的模型基础。
2012 Vol. 31 (24): 54-59 [
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60
四边简支加劲板的几何非线性自由振动及内共振
>马牛静;王荣辉;李平杰
DOI:
研究了加劲板非线性振动的求解方法与振动特性。将加劲板分为母板与加劲肋两个部分考虑，其中母板视为大挠度板，加劲肋视为Euler梁。分别建立板与加劲肋的应变能与动能的表达式，并用张量的形式表示。将应变能与动能代入Lagrange方程，得到一系列关于面内与面外广义坐标的非线性振动微分方程组，多模态解可以通过增量迭代法求出，而单模态解可以用椭圆函数表示。最后，对一个四边简支且不可移动的加劲板前4阶模态进行分析，分别讨论了两个方向设置不同数量加劲肋的情况下非线性自振频率与振幅的关系，并分析了系统的内共振，得到了加劲板非线性振动一些特性，对工程设计有一定的参考意义。
2012 Vol. 31 (24): 60-64 [
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65
细长立管两向自由度涡激振动数值研究
>范杰利 黄维平
DOI:
采用ANSYS-CFX软件对细长立管的两向自由度涡激振动进行了数值模拟，分析了小变形（A/D=0.07）和大变形（A/D=1）两种条件下的立管涡激振动特性。在小变形条件下，锁定区的顺流向振动和横向振动的幅值比小于非锁定区；在非锁定区，顺流向振动频率是横向振动频率的两倍，而在锁定区两者振动频率相同，等于升力频率。在大变形条件下，锁定区的顺流向振动和横向振动的幅值比明显大于非锁定区；不论在锁定区还是非锁定区，都满足顺流向振动频率是横向振动频率的两倍关系，顺流向振动频率等于拖曳力频率，横向振动频率等于升力频率。
2012 Vol. 31 (24): 65-68 [
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69
基于模态频率和有效模态质量的有限元模型修正
>张保强 陈国平 郭勤涛
DOI:
提出一种同时使用模态频率和有效模态质量作为目标量的残差进行结构动力学有限元模型修正的新方法。有效模态质量不但可以为结构动力学分析提供一种判断振动模态重要程度的方法，而且能够为有限元模型修正提供更多的信息量。介绍了基于灵敏度分析的模型修正实现过程以及有效模态质量的概念，推导了有效模态质量对设计参数的灵敏度，在此基础上采用仿真算例验证了所提出方法的正确性和有效性。仿真结果显示所有修正参数都回到了设定的目标值，即使当模态频率和有效模态质量等特征量都存在5%的高斯白噪声时，修正后在修正频段内特征量的均方误差都小于4%。研究表明，基于模态频率和有效模态质量的结构动力学有限元模型修正是有效可行的。
2012 Vol. 31 (24): 69-73 [
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74
塔形超声电机的突变结构弹性支撑
>陈乾伟;黄卫清
DOI:
超声电机支撑结构影响其机械性能和稳定性。刚性支撑对振动的阻尼作用明显，能量损失较大；基于柔性隔振的弹性支撑则存在结构局限性或柔性过大的缺点。为此，本文将结构突变的刚性隔振和柔性隔振方法相结合，提出适用于超声电机的突变结构弹性支撑的设计思想。针对塔形超声电机的结构和工作模态的特点，在自由和夹持边界条件下，对三种突变结构弹性支撑进行设计与仿真，最后确定采用“内厚基座十字形薄板支撑结构”作为塔形超声电机的支撑。实验证明，采用所设计的突变结构弹性支撑，具有很好的支撑和隔振效果，塔形超声电机运行稳定，最大空载速度为980 mm/s，最大输出力为1N。
2012 Vol. 31 (24): 74-81 [
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82
基于高斯过程响应面的结构有限元模型修正方法
>万华平;任伟新;魏锦辉;
DOI:
作为一种基于贝叶斯原理的非参数模型，高斯过程模型近年来得到研究人员的广泛关注。高斯过程具有灵活的协方差函数形式、预测精度高和量化预测不确定性等优点。基于此，本文提出了一种基于高斯过程响应面的有限元模型修正方法，并介绍了高斯过程响应面方法的基本理论。算例结果表明，相对于传统参数型响应面方法，高斯过程响应面方法应用于有限元模型修正更具优势。
2012 Vol. 31 (24): 82-87 [
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88
考虑柔索振动影响时索牵引并联机器人的动力学分析与控制
>杜敬利;崔传贞;段清娟;保宏
DOI:
现有索牵引并联机器人研究中，大多没有考虑柔索振动对系统运行精度的影响。为此，本文提出了一种适用于慢速运动的索牵引并联机器人动力学模型，模型中将柔索的运动分解为稳态运动与小幅振动两部分。系统的期望运动可由柔索的稳态运动来实现，柔索偏离稳态位置的运动可由对应的小幅振动来描述。针对稳态运动和小幅振动分别设计了相应的控制器，稳态运动的控制器保证系统可按期望的轨迹运行，小幅振动的控制器则用来抑制柔索在运动过程中出现的振动，这种振动是不希望出现的。最后，给出了一个数值算例来验证本文动力学模型及控制算法的有效性
。
2012 Vol. 31 (24): 88-92 [
摘要
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93
聚乙烯醇纤维混凝土温度疲劳损伤演化声发射监测技术研究
>李冬生;侯吉林;曹海
DOI:
本文通过对掺入聚乙烯醇（PVA）纤维的混凝土试件进行温度疲劳声发射试验，来研究PVA纤维混凝土损伤演化机理。首先，通过温度疲劳试验，得到了PVA纤维混凝土损伤实时的声发射监测数据；然后，基于试验全过程的声发射特征信号，根据声发射能量、计数相关图，并通过比较不同掺量PVA纤维混凝土声发射信号，揭示了PVA纤维混凝土的损伤演化过程；最后，利用裕度指标分析声发射信号，对混凝土的损伤程度做出定性的评估；此外，通过计算声发射特征信号的Kurtosis指标和b值指标，发现PVA纤维混凝土的温度疲劳有三个明显的损伤阶段。
2012 Vol. 31 (24): 93-97 [
摘要
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98
重型矿用自卸车油气悬架参数优化
>徐道临 张林 周加喜
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讨论了某360吨矿用自卸车单气室油气悬架的优化设计。参考传统的车辆动力学模型，考虑了轮胎阻尼和油气悬架非线性特征，建立了更符合工程实际的矿用自卸车五自由度数学模型。以随机输入和脉冲输入为加载条件，构建了随机输入条件下车身垂向加速度均方根值为目标函数的优化模型。分析了前、后油气悬架刚度和阻尼性能对车身和人体振动响应的主要影响。最后，采用遗传算法对油气悬架主要参数进行了优化设计。优化结果表明：车身垂直加速度均方根值下降25.6%，满足标准ISO2631对两种路面输入的平顺性要求。
2012 Vol. 31 (24): 98-101 [
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102
锥形多胞薄壁管斜向冲击吸能特性仿真研究
>亓 昌;董方亮;杨 姝;王 栋
DOI:
采用有限元仿真，以比能量吸收和冲击峰值力为评价指标，研究了一种轴对称锥形多胞薄壁方管在不同冲击角度下的失效模式和吸能特性，分析了包括长径比、壁厚和锥度在内的结构参数对其斜向冲击吸能特性的影响，并拟合出可用于斜向冲击下比能量吸收和冲击峰值力预测的解析公式。结果表明，锥形多胞薄壁管在斜向冲击下的吸能特性明显优于其他类似薄壁吸能结构；结构参数对其吸能特性影响明显；拟合得到的解析公式为此类结构优化设计提供了参考和依据，并有利于工程实际应用。
2012 Vol. 31 (24): 102-107 [
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108
周期局域共振蜂窝板的弯曲振动特性研究
>黄丽娟 程治新 廖学兵 黄林昊
DOI:
基于声子晶体局域共振原理，设计了周期附加局域振子的蜂窝夹层板结构，利用双协调自由界面模态综合法，计算了周期局域共振蜂窝夹层板弯曲振动的频响特性，并给出了蜂窝夹层板的振型图。分析了局域振子刚度、质量等参数对振动带隙的影响特性，得出了带隙变化的定性规律。研究表明在振动带隙频率范围内，弯曲振动在此蜂窝夹层板能得到有效的抑制，该研究有望为复杂板壳振动控制提供一条新的技术途径。
2012 Vol. 31 (24): 108-111 [
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112
自激脉冲射流装置参数对性能影响试验研究
>刘新阳;王松林;高传昌;赵礼
DOI:
为了研究结构参数和运行参数对自激脉冲射流装置性能的影响，利用自行研制试验系统对自激脉冲射流装置结构参数和运行参数进行了大量的试验研究，得到了在上喷嘴直径12mm和腔径120mm的情况下，下喷嘴直径、腔长和工作压力对脉冲射流打击力和脉冲效果的影响。试验结果分析表明，对于不同的下喷嘴直径，在各个工作压力下，腔长变化对打击力的影响是不同的；当下喷嘴直径一定时，存在着获得脉冲效果的最佳腔长和工作压力范围；随着下喷嘴直径的增大，最佳腔长范围有逐渐增大的趋势。
2012 Vol. 31 (24): 112-114 [
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115
国产轿车后轴强化路耐久性断裂试验研究
>门玉琢;于海波;霍 娜
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为研究国产某型轿车试验场强化路可靠性试验阶段出现的后轴断裂问题，采集断裂部位附近的应变载荷谱，应用Neuber法则和循环应力-应变滞回环曲线方程，将名义应变历程转换为断裂位置的局部应力-应变响应，根据Manson-Coffin模型修正平均应力对疲劳损伤的影响，在INFIELD软件中编程计算断裂裂纹处的损伤。利用电磁激振器对后轴与车身进行振动模态扫频，识别后轴振动频率与强化路激励频率及车身振动频率关系。试验结果表明，裂纹处的疲劳损伤主要集中在搓板路面，搓板路强迫振动激励频率为24.07Hz时，后轴振动模态频率与搓板路激励频率较接近而引发共振，致使后轴因高应力集中产生较大应变和疲劳损伤发生振动疲劳断裂。
2012 Vol. 31 (24): 115-118 [
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119
水弹性理论与分段模型试验在船体振动响应分析中的应用
>陈占阳;任慧龙;李辉
DOI:
由于船体振动引起的高应力对船体强度和疲劳寿命产生的影响已引起国内外造船界的广泛关注，因此为了研究船体振动响应问题，详细介绍了水弹性理论求解船体振动响应的过程，并结合自航分段模型试验对某超大型高速船舶在迎浪中的振动响应进行了模拟仿真，研究了振动响应沿船长的分布规律，并对振动响应随着海况与航速的变化规律进行了分析，最后基于三维时域非线性水弹性理论对该船船舯合成弯矩及鞭状效应进行了模拟预报，通过计算结果与试验结果的比较分析后发现，两者吻合程度较好。
2012 Vol. 31 (24): 119-124 [
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125
基于内置力执行器的砂轮不平衡振动主动控制
>乔晓利; 祝长生
DOI:
为了有效的控制由砂轮质量不平衡引起的不平衡振动，本文提出了一种新的控制砂轮不平衡振动的主动控制方案，该控制方案中用来抑制振动的电磁力源于无轴承电机径向磁悬浮力产生的原理。本文首先研究了双绕组感应型电主轴的结构及工作原理，径向控制力的模型及砂轮的受力模型，用有限元法建立了感应型柔性电主轴-砂轮的动力学模型，设计了感应型柔性电主轴-砂轮不平衡振动的主动控制系统，用有限元法分析了当电机转子偏心和不偏心时，控制绕组电流加入对电机内部性能的影响，结果表明该控制方案完全可行并且对抑制砂轮端不平衡振动具有显著作用。
2012 Vol. 31 (24): 125-130 [
摘要
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131
水下爆炸载荷作用下加筋圆柱壳结构弹塑性动力响应研究
>袁建红;朱锡; 张振华
DOI:
以加筋圆柱壳模型为分析对象，应用MSC—DYTRAN非线性瞬态有限元分析软件建立水下爆炸载荷作用下流固耦合数值分析模型，对冲击因子为1.1的典型试验工况进行数值模拟，分析了加筋圆柱壳在爆炸载荷作用下的破坏机理，并将数值计算结果与试验结果进行对比，验证了数值模拟方法的正确性和有效性，进一步通过大量数值试验，分析了爆炸攻角、模型浸深对加筋圆柱壳弹塑性响应的影响，最后对气泡脉动载荷的二次毁伤效应进行了探讨。数值结果表明：同等当量炸药在相同爆距、相同浸深下，90°攻角总是最危险的爆炸角度，0°攻角与其他攻角相比，毁伤效果总是最小；模型浸深对结构的响应影响显著，模型浸深愈深，毁伤程度愈严重；当考虑气泡脉动载荷后，对于结构具有二次破坏作用，在相同药量相同爆距下、不同浸深下的二次破坏效果并不相同，呈现出浸深愈大，二次破坏效果愈显著的现象。
2012 Vol. 31 (24): 131-136 [
摘要
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137
混凝土连续曲线箱梁桥在多车荷载作用下的冲击效应分析
>黄新艺;卓卫东;上官萍;李岩
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针对多跨连续曲线梁的车桥耦合振动问题，分别采用三梁式模型和12自由度的车辆模型对桥梁和车辆进行模拟，通过快速傅立叶逆变换采用三角级数方法模拟了桥面不平度及其速度项，考虑桥梁结构阻尼的影响，采用基于ANSYS的分离迭代算法研究了多个车辆荷载共同作用下连续曲线箱梁桥不同控制截面位置的内力和挠度响应的主要差异及其随车速的变化规律。研究表明：横向加载车道数对支点扭矩、跨中扭矩、支点弯矩和墩顶截面弯矩的最大动力放大系数有很大影响, 而对主梁的竖向挠度和墩柱的轴力最大动力放大系数影响很小；纵向加载车辆数对桥梁的冲击效应有很大影响；桥梁的动力放大系数随车头间距增大显著提高而最大效应则大大减小。研究结果可为多跨连续曲线箱梁桥的设计提供参考。
2012 Vol. 31 (24): 137-142 [
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143
高余维退化Hopf分岔系统的最简规范形
>丁玉梅;张琪昌
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利用动力系统中的规范形理论和矩阵表示法的思想，研究了高余维退化Hopf分岔系统的最简规范形。在传统规范形的基础上，通过非线性变换和矩阵方程的有关理论，选取合适的非线性变换，继续将传统规范形进行化简，指出退化Hopf分岔系统的传统规范形不唯一，可以继续化简为唯一的最简规范形。提出退化Hopf分岔系统的最简规范形的（2k+1）阶截断式中，其振幅方程中的非线性部分至多含有两项，由于条件的不同，具有两种不同的最简规范形形式，并给出三个计算公式。
2012 Vol. 31 (24): 143-147 [
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148
全垫升式气垫船破冰过程的数值模拟
>卢再华;张志宏;胡明勇;姚俊;张辽远
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气垫船破冰是指采用大吨位气垫船以临界航速在冰面上航行进行破冰，是一种较新的内河破冰方法，可应用于黄河凌汛灾害的防治领域。本文对浅水厚冰层条件下气垫船破冰过程进行了数值模拟。计算结果表明：临界航速下，气垫船始终位于船首波峰后方，对所兴起的船波起持续的推波作用，在冰面上逐渐兴起幅值较大的船波。冰层在船尾波谷处最先产生纵向裂缝并向前后延伸，向前延伸至船首波峰处时引起冰层横向破裂并扩展，完成一个破冰周期。船身后方的裂缝沿气垫船轴线方向呈 号形状，不同破冰周期的横向裂缝交叉后，冰层破裂成三角形的碎冰片。气垫船破冰的不同工作航次应尽量沿同一方向平行进行，使不同航次的裂缝进一步交叉，将冰层破裂成尺度更小的碎冰片。
2012 Vol. 31 (24): 148-154 [
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155
基于DSP的机械式自调谐吸振器控制系统的研究
>康存军; 龚兴龙; 宗路航; 彭超; 陈现敏
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为了实现对一种机械式自调谐吸振器的减振控制，设计了以TMS320F2812为主处理器的控制器和以L298N为核心的驱动器，结合变步长寻优控制算法开发了LabVIEW人机界面。利用这套控制系统，在多模态实验平台上进行该吸振器的减振控制实验，结果表明控制系统能够实现对吸振器的嵌入式控制，并且控制过程可实时观测。
2012 Vol. 31 (24): 155-160 [
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161
罕遇地震下双层球面网壳的弹塑性动力响应分析
>刘河江;邓 华
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对54个双层球面网壳模型在罕遇地震下的弹塑性响应进行了计算。网壳模型中杆件截面按非地震工况下的满应力设计确定，并满足小震作用下的结构验算。计算时考虑网壳和下部结构的协同工作。杆单元采用能够同时考虑受拉屈服和受压屈曲的等效弹塑性滞回模型。根据计算结果，考察了网壳跨度、矢跨比、支座连接条件、下部结构形式以及地震波选取对结构塑性区域、塑性发展程度以及残余变形的影响。研究表明，罕遇地震下双层球面网壳的薄弱区域不全出现在临支座区域。当网壳受下部结构约束较强或跨度和矢跨比均较大时，发生残余塑性应变的杆件大多出现在网壳中间圈层区域。跨度、矢跨比和支座条件是影响塑性杆件分布和塑性应变大小的三个敏感因素。但所有模型并没有在罕遇地震下出现倒塌。
2012 Vol. 31 (24): 161-167 [
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168
体外预应力梁动力特性的两种数值分析方法
>方德平
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提出了2种计算体外预应力简支梁动力性能的方法：方法①假设体外筋与转向座之间可自由滑移，由接触单元进行模拟；方法②假设转向座与体外筋之间铰接无滑移。方法①的计算结果表明：体外筋面积和偏心距的增加，可增加第1阶频率；对其他奇数阶的频率影响很小；对偶数阶频率无影响。方法②的计算所得的各阶频率均大于方法①的频率。随着体外筋的面积和偏心距的增加，方法②的各阶频率均增大，方法①和②所得频率差值的比值也增大。体外筋与转向座滑移对第1阶频率的影响可忽略，对其他阶频率的影响不可忽略。
2012 Vol. 31 (24): 168-171 [
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172
自然通风隧道内爆炸冲击波传播特性研究
>宁鹏飞; 唐德高
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自然通风隧道节能环保，是当前城市地下交通建设积极采用的一种隧道形式。针对自然通风隧道的特点，采用数值模拟方法计算了自然通风隧道内爆炸流场，分析了通风口面积大小和炸药离通风口距离对隧道内爆炸流场的影响。研究表明在隧道内发生爆炸时通风口有泄压效应，通风口面积和离炸药距离增大均会引成隧道内爆炸冲击波到达时间延长和超压峰值减小。采用量纲分析方法得到了自然通风隧道内超压峰值衰减的计算模型，并利用计算数据拟合得出了超压峰值衰减经验公式。
2012 Vol. 31 (24): 172-176 [
摘要
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177
考虑流固耦合的管内压力波传递特性分析
>李帅军;柳贡民;陈浩
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考虑流体的科氏力、离心力以及迁移力，导出直管14方程的流固耦合模型，建立不同管段间的角度转换矩阵和流体压力波透射边界的传递矩阵，并验证了该模型及算法的正确性。通过改变介质参数、流体边界条件以及管段间的夹角，对流固耦合作用下的管内压力波传递特性的影响规律及其特征进行了分析和研究。结果表明，由于流固耦合的作用，即使流体在透射边界时，弹性管内亦会出现一定的驻波，且管内介质及管道属性越相近，驻波现象越明显；流固耦合对压力波的影响在流体为“绝对硬”边界时达到最大；当管道强制流体改变运动方向时，由于Burdon耦合的作用，使得压力波的频域响应共振峰增多，并且这些新增的共振峰受转角影响更为明显。
2012 Vol. 31 (24): 177-182 [
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183
重力式与格构式组合支挡结构位移和应变地震响应的振动台试验研究
>文畅平
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重力式挡土墙与格构式框架护坡组合是典型的高边坡支护方式，其地震作用下的动位移和动应变响应特性是颇为关注的问题，为此设计了一个比尺为1:8的边坡模型，开展大型振动台试验研究。试验结果表明：支挡结构只在水平向地震波作用下产生水平向的动位移响应，X向激振下的动位移负峰值和XZ双向激振下的动位移正峰值较小。当激振加速度 ≤0.6g时，在X向或XZ双向激振下，动位移正峰值和负峰值基本相同，当 ＞0.6g时，X向激振时动位移正峰值大于负峰值，而在XZ双向激振时负峰值大于正峰值。在X向或XZ双向激振下，当 ≤0.6g时永久位移响应幅度较小，而当 ＞0.6g时响应强度急剧增大。XZ双向激振时永久位移量稍大于X向激振且方向相反。重力式挡墙的动位移模式为平移与转动的耦合，且动位移模式的变化与地震动方向、烈度相关；格构式锚杆框架梁的动位移模式为平移。在水平向地震波作用下，重力式挡墙墙顶和框架梁产生较大的正向动应变响应。
2012 Vol. 31 (24): 183-189 [
摘要
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190
考虑转子系统耦合影响的球轴承动态性能多目标优化设计
>崔立;郑建荣;周炜
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考虑滚动轴承与转子系统动态性能的耦合影响，使用有限单元法建立包含转轴、轴承、圆盘等单元的动力学方程组，转子响应达到稳定值后，再根据滚动轴承拟动力学模型计算滚动轴承的动态性能参数。以额定动负荷、支承刚度、旋滚比为目标，基于NSGA II遗传算法进行多目标优化设计，分析结构参数对轴承动态性能的影响。以某转子系统的支承轴承为例进行计算，结果表明外圈沟曲率半径系数增大则额定动负荷减小、径向刚度增大、旋滚比增大；内圈沟曲率半径系数增大则额定动负荷减小、径向刚度减小、旋滚比减小；滚动体直径增大则额定动负荷增大、刚度增大、旋滚比增大，内圈沟曲率半径系数变化对动态性能优化结果影响最明显。高速转子系统中，为获取较好的支承动态性能，应考虑耦合影响对支承轴承进行多目标优化设计。
2012 Vol. 31 (24): 190-196 [
摘要
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