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2015年 34卷 12期
刊出日期：2015-06-25
论文
论文
1
基于复杂网络优化的DAG-SVM在滚动轴承故障诊断中的应用
>石瑞敏， 杨兆建
针对滚动轴承故障与其演化程度组合类型数量大，一般模式识别方法难以适应的问题，提出基于复杂网络优化的有向无环图支持向量机（CNDAG-SVM）。该方法引入复杂网络理论中相似性测度概念用以评定各样本类型间的分离性质，并以平均相似性测度作为有效度量样本类型可区分程度的测度对有向无环图叶节点类型进行排序，依次提取对应二元分类器构造较优有向无环图拓扑结构，缓解误差累积效应的同时提高了结构上层节点的容错能力，获得较高的正确识别率。利用局部均值分解方法提取乘积函数(Production Function，PF)分量波峰系数、峭度系数及能量构造特征向量，将其输入CNDAG-SVM分类器中用于区分滚动轴承的故障类型与演化程度。对滚动轴承内圈故障、外圈故障及滚动体故障振动信号的分析结果表明，该方法能准确有效识别故障类型与其演化程度，较之传统多元分类支持向量机具有更高的识别精度和效率。
2015 Vol. 34 (12): 1-6 [
摘要
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7
含不确定性参数的复合材料薄壁结构吸能特性评估方法研究
>冯振宇，赵彦强，陈艳芬，解江
由于复合材料性能分散度大、加工精度较低，为复合材料薄壁吸能结构引入了不可忽略的不确定性因素，为此，提出了一种含不确定参数的复合材料薄壁结构吸能特性的评估方法并进行了算例研究。复合材料薄壁圆管是一种典型的吸能元件，圆管的壁厚和内径是对其吸能特性有显著影响的特征几何尺寸，文中考虑了这两个参数的不确定性，在准静态压溃的条件下评估了薄壁圆管的引发比应力和比吸能这两个关键吸能指标。首先，利用区间分布来描述壁厚和内径的不确定性，其次应用有限元方法建立区间内不确定参数和结构吸能特性指标间的二阶响应面函数，最后对响应面函数进行区间摄动从而确定吸能特性指标的分布区间。算例研究结果显示，与比吸能相比，引发比应力受壁厚和内径不确定性的影响更大。此外，相比于内径，壁厚的不确定性对吸能特性影响更显著，因此为获得稳定的结构吸能特性应尽量提高复合材料圆管壁厚的加工精度。
2015 Vol. 34 (12): 7-12 [
摘要
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13
形态差值滤波及形态指数在液压泵滑靴磨损状态评估中的应用
>郑直1,2，姜万录1,2，朱勇1,2，胡浩松1,2
针对液压泵滑靴磨损状态的评估问题，提出了一种基于形态差值滤波和形态指数(MI)的方法来有效地诊断滑靴磨损故障并评估其劣化程度。首先，利用形态差值滤波器对现场实测的正常状态和四种不同磨损程度的滑靴故障的振动信号进行滤波处理，提取出清晰的特征信息；其次，对滤波后的振动信号进行有量纲参数和无量纲参数的提取，其中有量纲参数包括首次引入到液压泵健康状态评估领域的MI；最后，通过分析MI对滑靴磨损故障及其劣化程度的敏感性和变化规律，得出MI可以有效地诊断出滑靴磨损故障及评估其劣化程度。
2015 Vol. 34 (12): 13-17 [
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18
扇形铅粘弹性阻尼器恢复力模型及设计方法研究
>吴从晓， 徐 昕， 周 云， 张 超
本文依据扇形铅粘弹性阻尼器组成材料的特性，给出了阻尼器的构造参数与恢复力学模型之间的关系，推导出该阻尼器恢复力模型公式，给出了阻尼器的设计方法。基于扇形铅粘弹性阻尼器的性能试验结果，对比分析了理论推导结果与试验结果，分析结果表明：扇形铅粘弹性阻尼器的力学性能主要取决于橡胶和铅芯两种材料，可用双线性恢复力学模型对其进行描述；该阻尼器滞回曲线及设计值与试验值吻合度较好，推导的恢复力模型公式合理可行。
2015 Vol. 34 (12): 18-22 [
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23
矩形孔径参量阵相控非线性声场建模与实验研究
>朱建军1,2，李海森1,2，魏玉阔1,2，陈宝伟1,2，周天1,2
为了解决一阶抛物近似KZK方程无法直接对相控非线性声场进行建模的问题，依据原频声场准直特性构建等效参量阵原频自然指向性声场模型，建立其与原频相控声场的等效关系，将相控非线性声场的建模问题转换为等效参量阵声源条件的求解问题，同时提出算子分裂时域有限差分数值计算方法，实现了基于KZK抛物方程的矩形孔径参量阵相控非线性声场数值计算。以SES2000标准型参量声呐辐射相控非线性声场为研究对象，开展了计算机仿真和水池对比实验研究，研究结果验证了构建声场模型及其数值计算方法的有效性。
2015 Vol. 34 (12): 23-28 [
摘要
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29
基于贝叶斯理论的结构动力可靠度更新方法与分析
>刘佩1,2
通过一种基于结构动力测试数据和贝叶斯理论的方法来更新结构可靠度。该方法考虑了结构可能受到的激励和结构模型及其参数的不确定性，利用结构在服役期间的动力测试数据，通过贝叶斯概率方法对结构参数进行了识别。利用拉普拉斯渐近估计解法，对仅根据设计条件得到的结构可靠度进行了更新。对受随机动荷载作用的某桁架结构在三种情况下的可靠度进行了计算：一为仅考虑荷载的随机性，二为考虑荷载的随机性和结构模型参数的先验分布，三为考虑荷载的随机性和结构模型参数的更新分布。比较了实际结构和有限元模型更新后的自振频率和振型，并对更新的可靠度计算结果进行了分析。结果表明，与确定性名义模型的失效概率相比，测点处自由度的更新失效概率与真实值较为接近；未测试自由度的更新失效概率可能与真实值差别较大；增加测点数不一定改善失效概率的更新效果。
2015 Vol. 34 (12): 29-34 [
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35
多自由度轧机传动系统非线性非主共振扭振特性
>时培明1 夏克伟1 刘 彬1 侯东晓2
建立含参激多自由度轧机传动系统非线性扭振动力学模型，通过坐标变换将非线性方程组解耦成独立方程，采用多尺度法得到电机扰动力矩和轧制负载力矩共同作用下非线性系统的幅频响应方程。以某厂1780轧机传动系统为实际算例，将其简化成4自由度非线性扭振模型，通过实际参数分析了非线性刚度、非线性阻尼、接轴倾角、电机扰动力矩以及轧制张力波动对传动系统超谐波共振、亚谐波共振及组合共振幅频特性的影响。用数值仿真与解析结果相比较，验证解析方法的有效性。研究结果为外扰影响下的轧机传动系统扭振特性提供一定的理论指导和参考。
2015 Vol. 34 (12): 35-41 [
摘要
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42
基于压电驱动的自感知振动抑制研究
>刘永斌1,2，陈凤林1，张连生2，张 平2
提出一种压电自感知电荷驱动方法，研究用同一压电元件在抑制振动的同时又能感知振动状态。该方法控制电路简单，在智能结构中易于实现，且电路调节方便，振动抑制效果好。将该方法应用于悬臂梁的一阶振动抑制，悬臂梁自由端振幅可被抑制约达90%。实验结果表明，该方法在驱动压电元件致动的同时可感知结构的运动状态，有望应用于诸如扫描探针显微镜、智能结构监测与控制等领域中。
2015 Vol. 34 (12): 42-45 [
摘要
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46
超声波振动冲击对锯切过程中锯片自锐性的影响研究
>沈剑云, 向 鑫, 徐西鹏
超声波振动辅助加工是一种很好的加工硬脆材料的方法，而且超声波振动冲击能够对金刚石磨具进行修锐。本文通过观察氧化铝陶瓷材料超声波振动辅助锯切过程中金刚石锯片表面磨粒和结合剂形貌变化、测试分析锯切力及力比的变化特征，研究超声波振动冲击对锯切过程中金刚石锯片自锐性的影响。在超声振动辅助锯切过程中锯片结合剂可被连续地去除使得其工作表面不断有新的磨粒出露，而且金刚石磨粒保持着合适的出刃高度和容屑空间，磨粒表面还可以被微破碎形成微切削刃，因此，保持金刚石锯片工作面得以保持着稳定的锐利性，这也使得在锯切过程中的锯切力和力比不随锯切行程的累积而明显增大。
2015 Vol. 34 (12): 46-50 [
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51
超磁致伸缩作动器的率相关振动控制实验研究
>郭咏新1,张臻1，王贞艳1，周克敏2，3，毛剑琴1
以Hammerstein模型对超磁致伸缩作动器(GMA, Giant Magnetostrictive Actuators)的率相关迟滞非线性进行建模，其中改进的PI (MPI, Modified Prandtl-Ishlinskii)模型和外因输入自回归模型(ARX, Autoregressive Model with Exogenous Input)分别表示模型的静态非线性部分和线性动态部分。在所建模型的基础上，提出了一种H∞鲁棒振动控制方法。GMA单自由度主动隔振平台的减振控制实验结果表明：H∞鲁棒振动控制方法可以在1个振动周期内，将频率范围为1-100Hz的振动衰减88%-92%；而基于双滤波器的自适应滤波x-LMS算法收敛时间近似于1s，在40-100Hz的频率范围内可将振动衰减90%-92%，而在10-30Hz的频率范围内只能将振动衰减43%-74%。因此本文所提出的H∞鲁棒振动控制方法收敛速度更快，控制频带更宽，而且不需要对不同频率激励下的控制通道进行重复建模。
2015 Vol. 34 (12): 51-57 [
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58
钢筋混凝土框架结构梁柱中节点动态力学性能试验研究
>范国玺1,2 宋玉普2 王立成2
受材料率敏感性的影响，钢筋混凝土构件具有率敏感效应，其受力性能在不同应变率水平下均有所不同。以往的研究多数集中于混凝土和钢筋材料率效应的研究，有关梁柱节点试件快速加载下的研究相对较少。本文研究了15个梁柱中节点在不同轴压比下的动态力学性能。运用二项式逻辑回归模型，预测了梁柱节点组合体的破坏形式，发现：随着应变率的提高，节点组合体内的裂缝数量不断减少，更倾向于单一主裂缝破坏；轴压比增大后，节点核心区的剪切变形以及斜裂缝与竖向轴力的夹角减小，应变率或轴压比增大后，节点组合体严重损伤部分发生转移；应变率的提高，对钢筋黏结强度起不利影响，钢筋滑移量随应变率的提高而增大。对比不同规范对节点抗剪承载力的计算公式发现，ASCE SEI 41-06规定的节点剪切强度因子偏高，ACI 352R-02规定的节点剪切强度因子较为合理，但ASCE SEI 41-06和ACI 352R-02都没有考虑轴压比对节点抗剪承载力的影响，相比之下GB50010-2010考虑了轴压比的影响，计算结果更合理。在拟静态设计公式中采用材料动态强度的方法计算其承载力，往往会过高估计梁柱节点的抗剪承载力, 是偏于不安全的。通过多元线性回归分析，得到了不同应变率及轴压比下节点水平抗剪承载力增大系数的经验方程。
2015 Vol. 34 (12): 58-64 [
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65
两齿轮正确啮合和相互耦合接触的SPH计算方法研究
>热合买提江?依明1 买买提明?艾尼2
本文在一对齿轮的接触啮合及其冲击的动力学方程基础上，通过调整核函数影响半径提出了一对齿轮正确啮合和相互耦合接触的SPH计算方法，编程实现了正确啮合一对齿轮模型离散成SPH粒子的SPH前处理程序建立了一对啮合齿轮的SPH离散模型并改变工况下进行了啮合冲击过程的动态数值仿真，分析了一对齿轮冲击啮合过程中的最大动应力随时间的变化规律和齿廓面上动应力的分布及变化过程，对比探讨了啮合冲击过程中的动应力传播及接触区域附近的接触动应力分布和变化过程。对齿轮传动系统的动态接触强度评价和优化设计提供新的SPH数值算法。
2015 Vol. 34 (12): 65-69 [
摘要
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70
三质体振动机动力学参数对其性能的影响分析
>赵春雨 赵乾斌 贺斌 闻邦椿
提出了工作质体无量纲特征幅值、特征幅值放大倍数、最大参振物料系数、隔振架与基础之间的力传递系数、同步能力系数和临界隔振频率比作为描述三质体振动机的性能指标。通过数值计算，研究了系统动力学参数对振动机各性能指标的影响规律。当工作质体工作于超共振态时，特征幅值和力传递系数随隔振频率增加而减小。当隔振频率比相同且大于临界隔振频率比时，随工作质体与隔振质体质量比的减小，初始特征幅值和最大力传递系数增大，特征幅值放大倍数和最大参振物料系数略有减小，即较小的工作质体与隔振质体质量比，有利于提高振动机的综合性能指标。振动激励角越小，系统同步能力系数越大。当支撑刚体作为物料箱时，同步能力系数随工作质体与激振器安装刚体的质量比的增加而增大。系统结构能够满足两激振器自同步运行的稳定性要求，计算机仿真结果验证了理论研究的正确性。
2015 Vol. 34 (12): 70-78 [
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79
最大相关峭度解卷积结合1.5维谱的滚动轴承早期故障特征提取方法
>唐贵基，王晓龙
滚动轴承处于早期故障阶段时，特征信号微弱，并且受环境噪声影响严重，因此故障特征提取困难。针对这一问题，本文尝试将最大相关峭度解卷积方法引入到滚动轴承故障诊断领域，并与1.5维谱结合，提出了最大相关峭度解卷积结合1.5维谱的轴承早期故障特征提取方法。首先对故障信号做最大相关峭度解卷积预处理，然后计算解卷积信号的包络信号，最后对包络信号做1.5维谱分析，从而得到解卷积信号的1.5维包络谱，通过分析谱图中幅值突出的频率成分来判断故障类型。滚动轴承故障模拟及实测信号分析结果表明，该方法可有效提取早期故障特征频率信息，具有一定可靠性。
2015 Vol. 34 (12): 79-84 [
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85
基于CFD和CSD耦合的涡激振和颤振气弹模拟
> 李永乐1，朱佳琪1,2，唐浩俊1
以FLUENT为研究工具，利用微分方程的数值解法和动网格技术，基于松耦合方法将Newmark算法通过UDF嵌入Fluent软件中，实现了CFD和CSD耦合的分析方法。通过建立二维方柱绕流模型，计算了竖向单自由度振动方柱在不同风速下的斯托罗哈数和最大振幅的变化情况，模拟了涡激共振锁定现象，并与静态绕流的结果进行了对比。建立了具有竖向振动和扭转振动二自由度的薄平板模型，并识别了该平板的颤振导数，进一步对其弯扭耦合颤振临界风速进行了逼近计算，本文方法得到的颤振临界风速与Scanlan理论公式和Selberg理论公式吻合较好。
2015 Vol. 34 (12): 85-89 [
摘要
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90
矩形薄板在面内撞击下动力屈曲的实验研究
>韩大伟，王安稳
利用Hopkinson压杆系统对矩形薄板在面内撞击下的动力屈曲进行了实验研究。结果表明矩形薄板存在屈曲后强度，在屈曲发生后面内载荷可以继续增加，通过记录屈曲发生的时间求得临界屈曲长度，并对实验模型进行了理论分析。对比分析结果表明，当压应力波向前传播一定距离后矩形薄板发生局部屈曲，得到的临界屈曲长度与理论计算结果吻合良好。
2015 Vol. 34 (12): 90-93 [
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94
温度效应对铁路钢桥行车性能影响研究
>田 园， 张 楠， 孙 奇， 杜宪亭， 夏 禾
日照作用所引起的温度效应使得铁路桥梁产生明显变形，进而影响行车安全性。为研究此问题，首先借助于ANSYS有限元软件的热-应力耦合技术进行桥梁温度场和位移场分析，以获得日照作用下的轨道变形。其中，桥梁热分析边界条件由热辐射、热对流、热传导等太阳物理学综合因素及相关经验公式确定；采用构件截面切分简化分析模型。然后，建立车桥耦合振动分析模型，将温度效应引起的梁体变形和轨道不平顺叠加效应作为系统激励，采用全过程迭代法求解系统响应。最后，以某铁路简支钢板梁桥为例进行车-桥动力计算，结果表明：日照作用下列车通过桥梁时，桥梁的加速度没有明显差异，但横向和竖向位移均有所增加，同时桥上行车安全性和舒适性均有所降低。
2015 Vol. 34 (12): 94-100 [
摘要
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101
反向扩孔气动冲击器的计算机仿真与优化研究
>徐海良，李 峰，赵宏强，徐绍军
分析了反向扩孔气动冲击器工作原理，并对活塞进行运动和动力学分析，建立活塞运动的微分方程组；对工作过程中冲击器内三个气腔的容积和压力变化规律进行分析，建立活塞在不同运动阶段期间三个气腔的容积和压力变化方程组，以及活塞在不同运动阶段期间三个气腔间气体质量交换的流量方程组。通过上述研究建立反向扩孔气动冲击器工作过程的数学模型和仿真方法。研究冲击器的性能参数与结构参数之间的理论关系，在此基础上建立冲击器的优化设计方法，为反向扩孔气动冲击器的应用提供理论支持。
2015 Vol. 34 (12): 101-107 [
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108
基于节点曲率和小波分析的梁式桥多尺度损伤识别
>钟儒勉，宗周红，郑沛娟，杨泽刚
以新沂河大桥为工程背景，提出了一种基于节点曲率和小波分析(NCWA)的梁式桥多尺度损伤识别方法。首先基于结构弯矩-曲率基本关系和结构微损伤对其应力重分布影响很小的假定，结合小波分析的消噪功能，采用奇异值分解(SVD)方法求解节点曲率损伤前后的线形矩阵方程，推导了基于节点曲率的损伤指标，并通过简支梁试验验证了该方法的理论可行性，最后新沂河大桥多尺度数值模型试验和动载试验验证了基于NCWA识别方法的损伤敏感性和抗噪性。结果表明：在不考虑噪声干扰作用下，基于节点曲率的损伤识别方法能较好实现结构不同尺度的损伤识别，但小尺度单元区域的识别效果普遍优于大尺度单元区域；在考虑噪声干扰作用下，基于NCWA的损伤识别方法基本能够实现结构小尺度下的损伤识别，小尺度单元区域的比大尺度单元区域的损伤识别抗噪性更好。本文提出的基于NCWA的多尺度损伤识别方法具有应用到实际工程健康监测中的潜力，可为梁式结构损伤及安全预后奠定必要的基础。
2015 Vol. 34 (12): 108-114 [
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115
地下室地铁运行激励下的振动特性研究
>祝志文 1，陈魏1，江洪波2
为研究地下室结构在地铁运行下的振动特征，对位于地铁上方的某工程进行了现场实测。对实测信号开展了时频分析，获得了加速度幅值在结构各层的分布，以及结构不同位置的振动能量分布和相位关系，表明地铁运行激励下地下室结构竖向振动显著占优，且结构以单一频率整体振动。依据相关规范对地铁运行下地下室结构的人居舒适度进行了评价。开展了振级分析，表明结构加速度振级在峰值频率取得最大。相关研究结果可为该工程上部结构的设计和同类结构评价提供参考。
2015 Vol. 34 (12): 115-120 [
摘要
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121
Tikhonov方法在不适定模型修正中的应用
>邱飞力，张立民，张卫华
数值建模和分析在结构动态设计中应用广泛，为获取准确的计算模型，基于参数灵敏度有限元修正技术得到迅速发展。然而，参数灵敏度矩阵病态性和修正目标函数方程组的不适定性，造成最小二乘直接法难以得到稳定的物理解。为此，对灵敏度矩阵的病态和模型优化方程组的不适定性进行研究，以铁道车辆6自由度离散模型和有限元支架模型为载体，采用Tikhonov正则化方法分别完成了超定系统和欠定系统仿真模型的参数修正。从而，解决了病态不适定系统中最小二乘直接法无稳定物理解的缺陷。参数修正后的模型准确反应了实际结构的尺寸差别和质量，这表明该方法具有实际的应用价值。
2015 Vol. 34 (12): 121-126 [
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127
一类相对转动系统的复杂运动及时滞速度反馈控制
>尚慧琳，李伟阳，韩元波
本文研究一类典型的相对转动系统的系统参数引起的复杂运动(如混沌运动和安全域侵蚀)，并对系统施加时滞速度反馈来控制系统的这些复杂动力学行为，从而保障系统的振动可靠性。利用Melnikov函数法获得时滞速度反馈控制相对转动系统产生混沌和安全域分岔的临界激励；并数值模拟了系统在不同控制参数条件下的动力学行为，从而验证了理论分析的正确性。研究结果表明，在正的反馈增益系数下，时滞速度反馈能够有效地用于控制相对转动系统的混沌运动和安全域侵蚀。
2015 Vol. 34 (12): 127-132 [
摘要
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133
基于变参数域和短时高斯线性调频基的自适应信号分解算法
>郭剑峰1，2,刘金朝2，王卫东2
基于高斯线性调频基的参数化时频分析方法由于具有很高的时域和频域分辨能力，而被广泛应用于非线性非稳态信号的分解和特征提取中，但其巨大的计算量常常让工程人员望而生畏。因此结合变参数域和短时傅立叶变换的方法提出了一种改进的短时高斯线性调频基自适应信号分解算法，将四参数优化问题转化成窄带范围的两参数优化问题，提高了参数化时频分析的时效性。利用改进算法对四原子组合的非线性解析信号和动检列车轴箱振动加速度信号进行分解，结果表明该方法能有效消除交叉项干扰，时频分辨率高，而且具有计算量小，速度快的优点，对分析动检列车轴箱振动与轮轨短波冲击有实际意义。
2015 Vol. 34 (12): 133-139 [
摘要
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140
超声振动辅助磨削牙科氧化锆陶瓷切削力预测模型研究
>肖行志，郑侃，廖文和
通过单因素实验设计，开展了牙科氧化锆陶瓷的超声振动辅助磨削实验，分别建立了超声振动辅助磨削加工切削力指数预测模型、BP神经网络预测模型以及理论预测模型。通过验证实验对比分析了三种模型的预测精度，并阐明了误差产生的原因。结果表明，基于BP神经网络的切削力预测模型相对于指数和理论模型具有较高的预测精度，其平均相对误差仅为9.60%，理论模型因未能考虑材料的塑性流动去除，导致预测精度较低。
2015 Vol. 34 (12): 140-145 [
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146
使用双测量面法分离相干声源
>毛锦, 徐中明, 贺岩松, 张志飞, 魏晓博
当空间存在多个相干声源时，现有的声全息方法不能有效地识别在测量面同一侧任意位置的相干声源中的单个声源所产生的声压。为了解决该问题，提出旋转测量面方法，使任意位置的相干声源分别到测量面的距离不相等，同时在相干声源的两侧测量。再结合双面声全息技术，基于二维傅里叶变换，分离出单个声源在全息面的声压。通过对两组不同频率和不同距离的相干声源进行数值仿真和分析，验证了该方法的正确性和有效性。
2015 Vol. 34 (12): 146-149 [
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150
锥顶钢储罐内部可燃气体爆炸冲击荷载的CFD模拟
>胡 可1，赵 阳1，王 震1,2
钢储罐常用于液化天然气、石油等易燃易爆物的储存，一旦起火爆炸，短时间内将产生极大的爆炸冲击波，造成储罐严重破坏并带来灾难性后果。爆炸冲击荷载的合理确定是钢储罐爆炸破坏分析与安全设计的重要基础。本文利用计算流体动力学FLUENT软件，基于 湍流模型和EDC燃烧模型，建立了能够模拟储罐内部爆炸流场变化情况的CFD模型，获得了特定位置处的超压时程，与TNT当量模型相比其模拟结果更接近罐内可燃气体爆炸的实际情况。本文进一步考察了储罐高径比、可燃气体浓度与种类以及初始压力等因素对爆炸冲击荷载的影响。研究表明：储罐高径比越大、罐内初始压力越大、可燃气体活性越高、越接近化学计量比浓度时，气体燃烧反应速度越快，爆炸冲击荷载越大。
2015 Vol. 34 (12): 150-156 [
摘要
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322
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157
开槽U型金属屈服阻尼器横向性能试验研究
>邓开来1 潘鹏1 苏宇坤1 孙江波2 钱稼茹1
在隔震层安装金属屈服阻尼器可以有效控制隔震层在地震下的位移。由于隔震层在地震下产生多向变形，因此要求安装在隔震层中的金属屈服阻尼器需具有多向的变形能力。既往研究表明U型金属屈服阻尼器在面内具有良好的耗能能力，对于提高结构阻尼比，控制隔震结构的位移具有非常显著的作用。然而关于其面外性能的深入研究尚未见报道。本文提出了开槽U型阻尼器以提高其面外性能，并通过拟静力试验考察了阻尼器宽度，高度，以及长度对其面外性能的影响，实验表明合理设计的开槽U型阻尼器具有良好的耗能能力和低周疲劳性能。本文同时采用有限元方法补充了试件的数量，进行了参数分析。根据参数分析的结果提出了开槽型U型金属屈服阻尼器的屈服位移，屈服恢复力设计公式。另一方面，根据虚功原理提出了开槽U型阻尼器的极限恢复力计算公式，并通过试验结果与有限元模型的计算结果校对了该公式的精度和适用范围。
2015 Vol. 34 (12): 157-163 [
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164
一种基于新的正则化技术的冲击载荷识别法
>马超,华宏星
针对冲击载荷和响应的卷积积分关系，本文将卷积积分离散化，从而把冲击载荷识别问题转为对简单代数方程的求解。由于冲击载荷识别问题往往是不适定的，为了获得稳定解，常采用Tikhonov正则化技术来处理，可识别出的载荷的精度不是很高，本文提出采用一种新的正则化技术对该问题进行了处理。数值结果表明，该方法相对于传统Tikhonov正则化方法具有更强的抗噪性和鲁棒性，为载荷识别的高精度提供参考。
2015 Vol. 34 (12): 164-168 [
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169
少齿差星轮型减速器的弹性动力学建模与模态分析
>张 俊，郭 凡，谢胜龙
针对目前少齿差星轮型减速器在机械应用中行星轴承易烧毁的现象，对其进行力学分析以寻求解决的途径。基于子结构综合思想，将少齿差星轮型减速器划分为输出轴子系统、输入轴子系统、星轮轴子系统和平动星轮子系统，运用牛顿力学方法建立各子系统的运动微分方程。通过计入各轴承径向支承变形、齿轮副啮合变形以及输入轴和星轮轴上偏心套的分度误差和偏心误差等因素，构造系统各环节的变形协调条件，并将其与各子系统的运动微分方程结合，构建出少齿差星轮型减速器的弹性动力学方程。通过求解系统动力学方程的特征值问题，可获得其固有特性。以HJW-18B型星轮减速器为例，基于所建动力学模型对其进行了模态分析。结果表明，少齿差星轮型减速器的低阶固有频率远高于系统额定输入转频，一般不会引起结构谐振；系统低阶模态对应的振型表现为四类子系统的复合振动模式。在此基础上进一步进行了实验模态分析。对比发现，实验模态结果与理论仿真结果吻合较好，表明所建弹性动力学模型具有较高的计算精度，可准确揭示少齿差星轮型减速器的动态特性，从而为后续的受力分析、强度计算和结构优化提供准确的力学依据。
2015 Vol. 34 (12): 169-175 [
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176
高雷诺数范围内不同形状柱体流致振动特性研究
>丁林1,2，张力1，姜德义2
流致振动是自然界和工程领域中普遍存在的一种流固耦合现象，其流固耦合过程非常复杂，涉及许多科学上的难题，一直是国际前沿研究热点之一。文章针对不同截面形状柱体的流致振动进行数值计算，研究高雷诺数范围内（30000≤Re≤110000）柱体流致振动特性，分析柱体振幅、频率和尾迹旋涡形态。结果表明，粗糙表面圆柱和类梯形柱Ⅰ的的流致振动响应强于其他形状柱体，最大振幅达到3.5D。圆柱、方柱、三角柱和类梯形柱Ⅰ的流致振动随来流速度变化均观察到明显的涡致振动初始分支、上部分支和驰振。类梯形柱Ⅱ出现高频低幅振动，未观察到明显的振动分支。另外，柱体流致振动振幅和频率与尾迹旋涡形态紧密相关，在不同的振动分支，尾迹呈现出不同的旋涡形态。
2015 Vol. 34 (12): 176-181 [
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182
一种改进Mathieu方程动力不稳定边界的方法
>王杰方，安伟光，宋向华
基于Mathieu方程的临界频率方程式，提出了一种改进Mathieu方程不稳定边界的方法，并获得了比Bolotin近似边界更精确的前三阶收敛的不稳定边界。从改进的不稳定区域边界表达式和Bolotin近似公式的对比中发现：两种方法获得的第一、二阶不稳定区域相差不大，但相较于Bolotin的第三阶不稳定区域，改进的第三阶不稳定区域整体上移，且上移幅度随着激发系数的增大而增大。当激发系数 取0.5时，上边界上移幅度为8.61%，下边界上移幅度为11.56%。对于受低频载荷作用的动力稳定性问题，第三阶不稳定边界公式的改进具有重要的意义。
2015 Vol. 34 (12): 182-188 [
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189
推进系统参数变化对液体火箭纵向振动响应的影响分析
>唐 冶 1，方 勃 1,张业伟 2,3,谭立军 1，于子文 4
为了优化液体火箭推进系统，避免POGO振动引起液体火箭低频振动环境恶化对火箭飞行过程的不利影响，建立了液体火箭POGO振动系统的动力学模型，利用动态灵敏度技术，提出了液体火箭纵向振动响应对推进系统参数的灵敏度时域分析模型。通过数值仿真，得到了推进系统流体惯性、阻力和刚度参数以及泵的动态增益变化对液体火箭纵向振动响应的影响规律。研究结果表明，液体火箭纵向振动响应对流体惯性和阻力参数的敏感程度比流体刚度参数明显大，泵动态增益的变化对液体火箭纵向振动响应的影响最大，泵前短管的流体刚度变化对液体火箭纵向振动响应的影响最小。为减小液体火箭纵向振动，进一步研究POGO振动特性提供参考。
2015 Vol. 34 (12): 189-194 [
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195
叶片出口边侧斜对船用离心泵振动和水动力噪声的影响
>黄浩钦 刘厚林 王勇 蒋玲林 邵昌
本文以125clla-13型船用离心泵为研究对象，研究叶片出口边侧斜对船用离心泵振动和水动力噪声的影响。首先对出口边非侧斜和侧斜两种叶轮模型泵进行全流场非定常数值计算，提取蜗壳及泄漏流道壁面脉动激励作为载荷，对两种模型泵进行基于模态响应的振动计算和基于边界元法的水动力噪声计算，并对非侧斜出口模型泵进行振动测试，经试验验证，模型泵振动噪声数值预测具有一定可行性。进一步对比两种出口方式模型泵计算结果，分析表明：叶片非侧斜出口模型泵振动加速度计算结果整体高于叶片侧斜出口；两种出口方式模型泵声功率随工况变化趋势一致，设计工况声功率最小，大流量工况声功率最大，叶片侧斜出口模型泵声功率和声压级都明显低于非侧斜出口，且声压级降幅从APF到4BPF大致呈上升趋势。从减振降噪角度考虑，叶片侧斜出口方式优于非侧斜出口方式。该研究可为船用离心泵减振降噪设计提供参考。
2015 Vol. 34 (12): 195-200 [
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201
计入重力弦向分量影响的斜拉索非线性自由振动分析
>袁从森，沈锐利，周凌远，李伟东,官快
为了进一步准确计算斜拉索的自振频率，考虑斜拉索的重力在弦向的分量对斜拉索非线性振动的影响，分别建立了斜拉索的垂度微分方程和非线性自由振动方程，采用幂级数法求解垂度微分方程，采用伽辽金法把偏微分方程转化为常微分方程，运用摄动法求得该方程的近似解，并制定了相应的数值计算方法，与理论解进行了比较。研究了考虑索力变化影响后拉索的振动特性，采用了更精确的函数来逼近垂度悬链线，解决了考虑重力在弦向的分量时，用抛物线来逼近垂度悬链线时的精度不足的问题。随着索的长度增加，索的总质量也越来越大，因此要考虑斜拉索的重力弦向的分量对斜拉索的振动的影响。
2015 Vol. 34 (12): 201-206 [
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207
一种新型调谐质量阻尼器的试验研究
>施卫星1，何斌1，李晓玮2，鲁正1
:用填充颗粒群的盒子代替调谐质量阻尼器的质量块，形成一种新型调谐质量阻尼器。通过对比单自由度排架不附加、附加该新型调谐质量阻尼器的自由振动，白噪声激励以及实际地震输入下的振动台试验，考察了该新型阻尼器对结构的减振控制效果。试验研究表明：颗粒的填充率对振动衰减影响明显，表现出双峰值的曲线特征；颗粒质量对衰减率的影响不明显，实际工程可以采用轻质颗粒材料；输入地震波能量与衰减率呈抛物线形。试验还从振型特性方面表明采用调谐颗粒阻尼器有利于减轻结构振动响应。
2015 Vol. 34 (12): 207-211 [
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基于HHT方法的钻头振动信号识别
>刘刚,刘闯,夏向阳，徐加兴
钻头振动波方法进行丛式井防碰监测时，提出将HHT方法应用于钻头振动信号处理，应用峭度准则及互相关系数准则对钻头振动信号降噪，通过时频分析准确识别出海上复杂条件下的钻头振动信号。首先应用EMD（Empirical Mode Decomposition）分解可以将复杂环境下的钻头振动信号分解为固有模态分量，采用峭度准则、互相关系数准则筛选信号进行降噪处理获得主要冲击成分并重组信号，然后通过Hilbert变换得到边际谱和瞬时频率，判断不同通道的信号来源，提取主要公共频段作为钻头振动信号，根据滤波后信号的能量建立钻头趋近风险邻井的防碰模型，通过海上丛式井防碰的现场数据验证了该方法的有效性。
2015 Vol. 34 (12): 212-218 [
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