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2015年 34卷 15期
刊出日期：2015-08-15
论文
论文
1
直线定位平台扰动激励下柔性操作臂的耦合振动特性研究
>刘玉飞 李 威 杨雪锋 王禹桥 路 恩
本文以直线定位平台柔性操作臂为对象，根据能量方法建立了系统的耦合动力学模型，考虑驱动过程中存在的运动波动，对直线定位平台的运动特性进行表征，结合建立的耦合动力学模型，得到柔性操作臂的耦合振动特性。通过理论分析和仿真实验，对不同运动特性下运动波动的扰动激励的作用机理进行研究。结果表明：运动波动对柔性操作臂的振动特性具有明显的影响，对于匀速运动情形，在起始阶段随着速度取值的增大，柔性操作臂的振动幅值有所增大，随着响应时间的增加，影响逐渐减小；对于匀加速运动情形，随着加速度取值的增大，柔性操作臂的振动幅值逐渐减小，且较大的加速度对波动的影响起到一定的抑制作用；理论与实验结果一致，验证了本文所建模型的正确性。本文研究结果对柔性操作臂的动态特性分析及振动控制具有一定的指导意义。
2015 Vol. 34 (15): 1-6 [
摘要
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7
采用广义Pareto分布进行车辆荷载效应极值估计的研究
>冯海月1，伊廷华1,2，陈斌3
为了解决车辆荷载效应数据间的相关性问题并能够充分利用样本数据，本文提出了一种改进的独立风暴法。首先提出了一种三次类阈值法进行数据的初步分析来获得阈值；然后考虑到简支梁桥的车辆荷载效应主要受单辆重车影响，提出了改进的独立风暴法进行独立同分布样本数据的提取；最后采用广义Pareto分布进行车辆荷载效应极值估计；文末利用该方法，对动态称重系统记录的国内某大桥实测数据进行了车辆荷载效应极值估计，并与超越阈值法、独立风暴法进行了对比分析，结果表明：在较短评估期（T<20年）内，三种方法均可以较好地预测荷载效应极值；而在中长评估期内，改进的独立风暴法预测值较高，预测结果偏于安全。
2015 Vol. 34 (15): 7-11 [
摘要
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12
波纹管耐撞性的多目标优化
>张平1,2，马建1，那景新2
本文研究波纹管受轴向压缩时耐撞性的优化设计。首先，选择波纹管总吸能和最大冲击力为目标函数，其主要几何参数为设计变量；其次，通过试验设计获得试验方案，进而建立耐撞性分析的替代模型；最后采用多目标优化进化算法NSGA-II（针对不同设计变量进行实数编码或二进制编码）进行计算，最终获得优化问题的Pareto前端，实现波纹管耐撞性的多目标优化设计。本文研究工作为波纹管耐撞性的优化设计提供了重要工程参考。
2015 Vol. 34 (15): 12-16 [
摘要
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17
大型风力机风雨荷载特性数值研究
>董 辉1 高乾丰1 邓宗伟2,3 朱志祥2,3 彭文春4
为研究风雨共同作用下风力机风雨荷载的大小及分布规律，基于FLUENT软件对2MW水平轴风力机在额定工况下遭受50mm/h暴雨时的风场和风驱雨进行了分析。结果表明：风力机近壁面大量雨滴随风朝两侧分离，仅部分雨滴打击到风力机迎风面，尾流区少量雨滴出现回流并撞击到风力机背风面，冲击到风力机表面的雨滴直径99%在2.5mm以下；气流流经风力机时流场突然发生改变，雨滴速度的调整相对于风速变化存在“滞后”，撞击风力机时雨滴水平末速度不再等于水平风速；风力机在暴雨天气运行时，风轮和机舱的雨荷载可以忽略，但雨滴对塔筒的冲击作用占到塔筒风荷载的12%以上，不可小视。
2015 Vol. 34 (15): 17-22 [
摘要
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23
反向旋转双转子系统滞后特性分析
>符毅强1，陈予恕1，侯磊1，李忠刚1,2
建立了考虑中介轴承非线性力的简化双转子模型，应用Matlab进行了数值计算，发现系统升、降速幅频曲线存在明显的滞后跳跃现象，并且在相同参数条件下，高、低压转子的滞后特性相似。进一步分别研究了转速比，中介轴承的径向间隙以及阻尼比对系统滞后特性的影响。研究发现转速比绝对值的增大使跳跃幅度逐渐增大但滞后区大小只有微弱的减小，并且使系统的临界转速逐渐减小，滞后区向左移动；径向间隙的增大使系统的滞后区逐渐增大但跳跃幅度几乎不变，而且对系统临界转速的影响较小；阻尼比的增大使系统的滞后区和跳跃幅度逐渐减小，并且使系统的临界转速减小，滞后区向左移动。该研究结果有助于进一步认识中介轴承对双转子系统振动特性的影响。
2015 Vol. 34 (15): 23-27 [
摘要
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28
质量-弹簧-带摩擦自激振动系统的分岔特性及其控制研究
>李小彭，孙德华，岳冰，王丹，闻邦椿
为了深入研究摩擦自激振动系统的非光滑动力学机理，建立了含有Stribeck摩擦模型的具有代表性的质量-弹簧-带摩擦自激振动系统非线性动力学模型。利用数值仿真方法分析了自激振动系统在不同参数下的分岔特性，仿真结果表明：进给速度、阻尼系数和动静摩擦系数比均是影响系统运动状态的主要因素；进给速度较低时系统进行准周期振动，当进给速度达到0.4944时，系统开始出现超临界Hopf分岔现象；阻尼系数和动静摩擦系数比变化时系统有与进给速度变化时类似的特性。针对系统中存在的分岔现象，提出了Washout滤波器方法对其进行分岔控制。对比引入Washout滤波器前后系统的相图，得到Washout滤波器能使受控系统的自激振动振幅明显减小，拓扑结构得到明显改善，这间接的表明了在原系统中加入Washout滤波器设计的非线性控制器对摩擦系统进行分岔控制是一种比较有效的方法。
2015 Vol. 34 (15): 28-32 [
摘要
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33
基于正交匹配追踪的强脉冲电磁干扰滤波新方法
>朱会杰 1， 王新晴 1，芮挺1， 赵洋 1， 李艳峰 1
针对强脉冲电磁干扰能量大、规律性不强，对信号污染严重，提出了一种滤波新方法。依据信号和脉冲电磁干扰结构的不同，构造了单位脉冲原子匹配脉冲电磁干扰，选择正弦原子、余弦原子和小波原子匹配有用信号。不同于常规稀疏分解滤波的思路，本文首先将脉冲电磁干扰看作信号成分，使用上述原子利用正交匹配追踪进行分解。然后，仅选择正弦原子、余弦原子和小波原子匹配的成分作为无噪信号，并将单位脉冲原子匹配的成分作为干扰滤除。仿真实验和实例应用证明，该方法能够有效抑制强脉冲电磁干扰和白噪声，不仅信噪比高，而且保留了细节。
2015 Vol. 34 (15): 33-37 [
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38
基于矩阵秩最小化和统计修正的信号降噪方法研究
>李文峰1，2，许爱强1，戴豪民1，王丰3
针对奇异值分解在信号降噪时有效秩的选择问题，提出一种基于矩阵秩最小化和统计修正的信号降噪方法。首先，利用矩阵秩最小化理论将奇异值有效秩选择问题转化为秩的约束优化问题；然后，通过凸优化求解，得到干净信号的Hankel矩阵，实现一次降噪；最后，根据奇异值子集标准差对干净信号Hankel矩阵进行统计修正，进一步优化降噪效果。模拟信号和真实信号的实验结果表明：该方法可以有效的消除脉冲干扰和高斯噪声，能够最大限度的降低信号均方误差，提高信噪比，增强了奇异值分解在信号降噪中的通用性。
2015 Vol. 34 (15): 38-44 [
摘要
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45
基于加速度的强夯加固效果实时检测
>夏东超,李万莉
强夯法因其经济易行、效果显著、适用范围广等优点在地基处理工程中得到了日益广泛的应用。目前强夯施工时一般依据强夯技术规程采用测量夯沉量的方法来实时检测夯实程度，但现有的测量夯沉量的方法存在诸多弊端，为改变此现状，提出了利用强夯冲击时夯锤的加速度来实时检测强夯夯实程度的方法。首先建立强夯碰撞模型，通过理论分析推导出夯锤加速度与夯击次数的关系，然后依据相似原理搭建试验模型，进行模型试验得出数据验证，最后得出单击夯沉量和峰值加速度的相对变化百分比之间的相互关系，并提出以基于加速度的强夯效果实时检测设想，为施工中强夯加固效果实时检测提供新思路。
2015 Vol. 34 (15): 45-50 [
摘要
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51
某型号导弹发射过程中颤动现象的分析
>商霖，王亮，金晶
某型号导弹发射过程中出现了振动突然放大的颤动现象。本文通过对振动信号的时域波形分析和频域谱分析，确认导弹局部振动的突然放大是一种自激振动现象。随后，采用相平面法通过对振动加速度信号进行频域积分得到发射过程中导弹局部的运动轨迹，并根据极限环理论证明了存在颤动现象。最后，论述了导弹局部的颤动现象是由于导弹与发射箱导轨之间的摩擦力所做正功大于负功而引起的，并通过涂抹较厚的润滑剂或润滑油消除了这种颤动现象。
2015 Vol. 34 (15): 51-54 [
摘要
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55
非自由场内声场定量重现的L曲线滤波方法
>彭博,郑四发,廖祥凝,连小珉
研究了非自由场一般房间内利用扬声器阵列进行声场重现的方法。建立了房间内声场重现的系统模型，利用正则化最小二乘法和L曲线法获得了实现声场内多个控制点定量重现的驱动信号频域特性，然后采用L曲线滤波器设计得到了阵列扬声器时域驱动信号。实际汽车噪声的重现结果表明：L曲线滤波方法能够实现扬声器驱动信号功率与声场重现误差之间的平衡，可以在非自由场内实现稳态声场的定量重现。
2015 Vol. 34 (15): 55-59 [
摘要
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60
基于部分解调提前反馈的光纤陀螺振动误差抑制技术
>潘雄，张春生，王熙辰，王夏霄
振动环境下光纤陀螺性能的变化称为振动误差，抑制或消除振动误差是光纤陀螺实用化的必然要求。分析了全数字闭环光纤陀螺反馈延迟对闭环跟踪性能的影响，揭示了振动误差的机理是振动环境引入的扰动不能得到较好的抑制，从而引入附加相移误差。为了抑制附加相移误差，在保证闭环稳定的条件下，提出了部分解调提前反馈方法。理论和仿真分析了不同提前反馈比例下陀螺闭环的附加相移误差，在振动测试台上实测了不同提前反馈比例时引入的附加相移及陀螺输出，结果表明增加提前反馈比例时附加相移误差减小，陀螺振动误差同步相应减小。部分解调提前反馈方法适用于不同的调制方式，可在不修改结构、光路等硬件设计的条件下提高光纤陀螺振动环境适应性。
2015 Vol. 34 (15): 60-65 [
摘要
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66
动力总成橡胶悬置高温疲劳特性的预测与试验研究
>上官文斌1, 2 李明敏1 段小成1, 2
选硬度为45度以及50度的天然填充橡胶(N45及N50)为研究对象，在常温(23℃)、60℃和90℃的环境中,对哑铃形橡胶试片进行单轴拉伸疲劳试验。以工程应变峰值ε为损伤参量，根据哑铃形试片的疲劳试验结果，建立了橡胶材料在三种不同温度环境下的疲劳寿命预测模型。分析了不同温度、高温软化、橡胶材料的硬度对橡胶疲劳寿命的影响。对一动力总成橡胶悬置进行了高温疲劳试验，利用建立的橡胶材料的疲劳寿命模型对其疲劳特性进行了预测，预测得到的寿命与实测寿命的相对误差小于10%，说明本文建立的填充天然橡胶高温疲劳寿命预测模型，可以用于高温环境下工作的橡胶悬置疲劳寿命的预测。
2015 Vol. 34 (15): 66-71 [
摘要
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72
基于1.5维Teager峭度谱的滚动轴承故障诊断研究
>唐贵基，庞彬
滚动轴承故障振动信号中的冲击成分呈现显著的非高斯性，高阶累积量和高阶谱技术是处理非高斯信号的良好分析工具。在四阶累积量Teager峭度的基础上提出滑动Teager峭度的分析方法，并联合三阶谱1.5维谱，提出基于1.5维Teager峭度谱的滚动轴承故障诊断方法。该方法首先对轴承故障信号进行滑动Teager峭度计算，获得一个反应故障信号冲击特性的Teager峭度时间序列，然后通过计算Teager峭度时间序列的1.5维谱，提取出滚动轴承故障特征频率。通过仿真信号分析验证了该方法的解调性能和提取滚动轴承弱冲击故障特征的能力。最后分析了滚动轴承内圈故障实验测试信号，并和基于快速Kurtogram算法的共振解调方法进行对比分析，验证了该方法的有效性。
2015 Vol. 34 (15): 72-76 [
摘要
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77
基于倒谱预白化和形态学自互补Top-Hat变换的滚动轴承故障特征提取
>邓飞跃，唐贵基，何玉灵
为了消除振动信号中离散频率分量和强背景噪声对提取滚动轴承故障特征频率的干扰，本文提出了一种新的基于倒谱编辑(Cepstrum editing procedure, CEP)预白化和形态学自互补Top-Hat变换的方法用于滚动轴承的故障特征提取。CEP能够去除故障振动信号中的周期性频率成分，剩余只包含背景噪声和碰撞损伤引起的非平稳冲击成分的白化信号，通过分析构造的形态学自互补Top-Hat变换滤波器，提出采用故障特征幅值能量比（Feature amplitude energy radio，FAER）的方法自适应确定最优结构元素的尺度，预白化信号经过形态学滤波有效消除了背景噪声的干扰，提取了较为清晰的轴承故障特征频率。文章对实测轴承滚动体、内圈故障信号进行了分析，结果表明该方法可有效提取滚动轴承故障冲击成分并抑制噪声。
2015 Vol. 34 (15): 77-81 [
摘要
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82
离心式上充泵空化特性分析
>付强，袁寿其，蒋旭松，朱荣生，王秀礼，龙云
为研究核电站离心式上充泵的空化特性，专门研制了首级样机。应用PRO/E和ICEM分别对水力部件进行三维造型和网格划分。将空化细分成空化初生，空化发展，临界空化和断裂空化四个阶段。基于SST k-ω 湍流模型，采用ANSYS CFX进行了空化数值模拟。结果表明：伴随着空化的发生，叶轮内沿径向位置的汽泡数量迅速增加，汽泡体积分数也越来越大。叶轮内逐渐出现漩涡，漩涡导致泵扬程在断裂空化状态下快速下降。（修改后：空化发生到一定程度时，叶轮内出现漩涡并且面积不断增加。）空化初生时的压力脉动较为规律，叶轮与蜗壳动静干涉起主要作用；随后空化逐渐成为控制泵内部压力脉动规律的主要因素。最大流量工况点模拟值与试验值的扬程误差为2.1%，汽蚀余量误差为3.5%。数值计算结果与试验结果的变化趋势相同，揭示了上充泵在不同空化状态下的内部流场变化规律。
2015 Vol. 34 (15): 82-87 [
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88
层状饱和地基-轨道-列车耦合系统轨道不平顺引起的振动分析
>巴振宁1，2，金威1，梁建文1,2
采用半解析方法研究了层状饱和地基-轨道-列车耦合系统的动力响应问题。层状饱和地基由任意水平饱和土层和下卧饱和半空间组成，轨道采用以无限长欧拉梁模拟的钢轨、连续质量块模拟的轨枕和Cosserat模型模拟的道砟组成的三层系统，列车模拟为弹簧和阻尼元件连接的多刚体系统。振动输入由钢轨的竖向不平顺提供。通过地基表面轨道中心处竖向位移与道砟位移相等实现层状饱和地基和轨道的耦合，通过在车轮与钢轨间引入Hertizian接触弹簧来实现轨道与列车的耦合，首先求得频率-波数域内解答，然后通过Fourier逆变换求得时间-空间域内振动响应。文中验证了方法的正确性，并进行了数值计算分析，研究表明钢轨不平顺引起的列车动荷载振动频率较低时，随着列车运行速度的增大地基表面位移幅值逐渐增大；振动频率较高时，列车运行速度对位移幅值峰值的影响不明显，但列车驶过后地基的振动明显增大，振动时间变长。
2015 Vol. 34 (15): 88-97 [
摘要
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98
液压弹射输弹过程分析与参数优化
>蒋清山，钱林方，邹权
为了提高弹丸的卡膛一致性，分析了弹射输弹过程中弹丸在不同位置的受力状况，结合流体动力学分析方法建立了弹射输弹强制段内的运动方程，得出了输弹过程中输弹力的变化规律和弹丸的运动规律。基于MSC.ADAMS平台建立弹射输弹过程的动力学仿真模型，对不同射角下的输弹过程进行分析计算，结合台架试验验证了模型的正确性。提出通过优化弹丸初始位姿参数的方法可以使弹丸在输弹过程中的运动更为平顺，减小弹丸速度的衰减。以某弹射输弹机为例，采用多岛遗传算法(Multi-Island-GA)对输弹机的初始位姿参数进行优化，优化结果验证了该方法的可行性。
2015 Vol. 34 (15): 98-102 [
摘要
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103
人字桥梁多维地震作用下振动台试验研究
>李青宁1，尹俊红1，闫磊1,程麦理1，廖鑫1,张瑞杰1，李桅2
按1/20的几何比例制作一典型人字曲线桥梁模型,进行了多维振动台试验，并针对试验模型建立数值分析模型，研究人字曲线桥梁在多维地震作用下的地震响应特点。结果表明，竖向地震分量对桥墩顶纵桥向加速度、主梁分支处两桥墩横桥向相对位移和墩底纵桥向弯矩基本无影响，结构响应与输入地震波的频谱特性和结构形式有关；单向激励下，墩顶纵桥向加速度、分支处桥墩横桥向相对位移和墩底纵桥向弯矩响应都为最大；双向和三向激励都使墩顶纵桥向加速度响应降低，且降低幅度随着墩与直梁正向角度的增加而增加；主梁与分支直梁应设置的初始间隙应大于主梁与分支曲梁。
2015 Vol. 34 (15): 103-108 [
摘要
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109
双喷嘴挡板伺服阀工作过程的数值模拟
>胡均平，李科军
为从理论上研究双喷嘴挡板伺服阀的工作性能，需对其建立较为精确的数学模型。针对电液伺服阀工作过程固有的机电液耦合特性，选择可统一处理多能域复杂系统的键合图法作为建模工具。根据衔铁、挡板组件和阀芯的运动规律，考虑喷嘴射流液动力等非线性因素，采用集中参数构建了系统的键合图模型，并推导出描述伺服阀工作过程内部能量供给、传递、转化和消耗的状态方程。结合某型伺服阀的相关参数，采用四阶Runge-Kutta法进行数值求解。数值模拟结果表明：伺服阀输入阶跃电流后，预测的负载流量阶跃响应的变化趋势能与试验结果较好吻合，并且模型能预测伺服阀系统内部状态变量的动态特性，为伺服阀结构参数优化研究和动态性能分析提供了理论依据。
2015 Vol. 34 (15): 109-114 [
摘要
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115
剪式齿轮传动机构非线性动力学特性研究
>何文运，张俊红，马梁
考虑齿侧间隙、时变啮合刚度和摩擦力等因素，建立7自由度剪式齿轮传动系统非线性动力学模型，采用Runge-Kutta法对转速、啮合齿隙、扭簧刚度、预紧力矩等对系统振动特性的影响进行了研究。结果表明，随着转速的升高系统逐渐进入混沌状态，中等转速区间系统的非线性动力学行为对转速的变化更为敏感；随着齿侧间隙的增大，混沌区间增大，混沌特性加强；扭簧刚度影响系统的非线性运动状态，但对冲击现象的影响较小，较小的扭簧刚度更有利于消除冲击现象；扭簧的预紧力矩影响系统啮合状态，最小预紧力矩的大小受负载力矩的影响且近似呈正比例关系。
2015 Vol. 34 (15): 115-121 [
摘要
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122
重装空投着陆缓冲稳定性分析
>唐晓慧1,2，钱林方1，汤建华1，徐飞3，万里3
将重装空投软着陆过程分解为两个阶段分别考虑:气囊压缩缓冲阶段以及货台与地面接触碰撞阶段。在第一阶段，基于热力学方程及能量守恒原理，建立了气囊的缓冲模型，分析其缓冲特性，并得到货台与地面接触前的速度及姿态；在第二阶段，基于刚体动力学和接触动力学的方法，建立了货台与地面的碰撞模型，通过对具有水平速度的货台与地面的接触碰撞分析，得到货台碰撞后的速度和转角。通过典型算例分析计算了重装空投的着陆稳定性，并与试验结果进行了对比。
2015 Vol. 34 (15): 122-126 [
摘要
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127
重物-桥吊耦合系统振动分析
>谢伟平，黄金，周家玲，何卫
考虑吊重的摆动，将重物-桥吊耦合系统简化为移动质量+吊重在简支梁上运动模型，基于Lagrange方程，推导了移动质量+吊重-简支梁耦合系统运动微分方程。采用Runge-Kutta积分法对微分方程组进行数值求解，分析了移动质量加速度、吊重质量所占比重、吊绳长度等因素对梁体振动响应的影响。数值计算结果表明：对于重物-桥吊耦合系统，若不考虑吊重摆动，采用移动质量过桥模型将会低估梁体振动响应，并且在移动质量与吊重质量之和一定的情况下，吊重质量所占比重越大，梁体的振动响应越大；移动质量加速度对梁体的振动影响不能忽略，尤其是对梁体的加速度响应影响很大。
2015 Vol. 34 (15): 127-132 [
摘要
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133
基于奇异值能量谱的Morlet小波尺度优化
>耿宇斌,赵学智
针对尺度对Morlet小波变换结果具有决定性影响的问题，提出一种奇异值能量谱方法，实现Morlet小波尺度的优化并提取故障特征。首先采用Shannon熵的方法优化Morlet小波中心频率与带宽参数，针对Shannon熵计算结果中无明确极小值点的情况，通过比较不同参数下的小波变换结果，得到了最优小波参数。然后，根据实际频率与尺度的对应关系，选择有效尺度范围进行连续Morlet小波变换。最后，将每一尺度下的小波系数进行奇异值分解并计算奇异值能量谱，通过选择能量谱峰值来确定最优尺度参数，实现对故障特征的提取。对仿真信号和实际轴承信号的分析表明，此方法克服了以往方法的缺点，在低信噪比时具有良好的故障特征提取效果。
2015 Vol. 34 (15): 133-139 [
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140
大面积双金属材料加筋板爆炸焊接试验及其结合界面研究
>段绵俊1，王耀华1，冉红2，马锐1，周景蓉3，江润莲1
大面积双金属材料加筋板，具有重要工程应用价值，但是难以用常规加工工艺生产,也难以采用爆炸焊接加工。本文以316L不锈钢面板和碳钢Q345R筋板为试验材料，提出一种新的凸台式装药模式，在装药形式、支承模板设计以及焊接参数等方面进行了深入研究和优化，运用爆炸焊接技术，成功制备了一种较大面积双金属材料加筋板；并对其进行了剪切强度测试、金相观测、扫描电镜和显微硬度测试，结果表明：焊接结合面为波状界面，结合区域的晶粒被拉长变细，显微硬度显著升高，界面结合强度超过母材中强度较低者。
2015 Vol. 34 (15): 140-144 [
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145
铁路桥梁摇轴支座铰轴横向移位病害处理
>姜兰潮1，曾建源1，祁翔恬2，张敬学2
铰接摇轴支座多用于跨度在20m～32m的铁路桥梁，近年发现一些支座在使用过程中出现病害，主要表现为活动支座的铰轴横向移位，并由此导致部分支座的部件在铰轴的横向顶推挤压下发生破坏而失去约束功能，为铁路桥梁的运营埋下安全隐患，需要对病害支座进行复位。本文对病害支座进行了数值计算和试验研究，通过车桥耦合计算得到横向力最大为160kN，通过支座仿真计算，发生横向移位需要139kN的横向作用力，现场实测铰轴复位需要190~210kN的水平力，既解释了病害发生的原因，也说明了铰轴复位的可能性。根据计算和试验结果开发了一套简单易行的铰轴大刚度横向自动复位装置，可根治铰轴横向移位病害，并且该装置在列车运营时即可安装，对铁路运营无影响。
2015 Vol. 34 (15): 145-149 [
摘要
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150
扣件刚度与阻尼对铁路箱梁车致振动噪声的影响研究
>张迅，苏斌，李小珍
为了探明扣件刚度和阻尼对箱梁结构噪声的影响，基于车-线-桥耦合振动理论和声学边界元理论，建立了箱梁结构噪声预测的混合有限元-边界元法，并进行现场试验验证。在此基础上，分析了扣件刚度与阻尼对32 m简支箱梁结构噪声的声场分布规律与频谱特性、轮轨相互作用力的影响规律。结果表明：混合有限元-边界元法能较好地预测箱梁结构噪声，结构噪声的峰值频段为40～80 Hz，噪声峰值频率主要受扣件刚度的影响；距地面1.2 m高，近轨侧10～40 m和40～100 m范围内的声压级衰减率为0.29 dB(Lin)/m和0.067 dB(Lin)/m；扣件刚度增加将显著降低梁侧声场的指向角，扣件刚度自10 MN/m增加到100 MN/m时，近轨侧30 m纵断面的声压级平均增加12.5 dB(Lin)，结构噪声和轮轨力的峰值频率均从30 Hz同步增大到67 Hz；扣件阻尼比对梁侧声场的指向性影响较小，扣件阻尼比从0.0625增加到0.5时，近轨侧30 m纵断面的声压级平均降低5.0 dB(Lin)，结构噪声和轮轨力的峰值频率均保持不变。
2015 Vol. 34 (15): 150-155 [
摘要
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156
Q235B钢板拉伸损伤试验的声发射特性
>张一辉1，张文斌2，许飞云2，张延兵1，江煜2
制作完整和焊接两种Q235B板材试样，利用声发射技术对其拉伸过程的损伤特性进行监测，根据获得的拉伸过程载荷时间历程曲线和材料损伤声发射信号，结合金属材料力学行为特性，对材料损伤声发射信号的幅度、振铃计数以及能量等参数进行分析，获得了材料塑性屈服、强化变形以及断裂等损伤阶段所表现出的声发射特性，通过对声发射信号撞击幅度和能量的统计分析，初步得到了不同损伤阶段所对应的声发射参数分布范围。对比分析完整和焊接两种试样损伤所表现出的不同声发射特性，结果表明声发射特性参数能够很好地描述焊接对材料力学特性的影响，并能以声发射参数“双峰”分布的形式从微观上反映焊接对试样屈服所造成的影响。实验结果为声发射技术应用于起重机结构状态监测提供了参考数据。
2015 Vol. 34 (15): 156-161 [
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162
非线性系统带集中质量悬臂梁易损件跌落冲击特性
>郝 蒙1，陈安军1,2
以三次非线性缓冲包装系统为研究对象，建立系统跌落冲击动力学方程；综合龙格-库塔和有限元法设计动力学方程的求解算法；探讨了集中质量和主体振动频率对易损件响应的影响。数值分析表明：系统跌落冲击过程，易损件最大位移和加速度响应均位于悬臂梁自由端，易损件与主体连接部内应力最大；易损件相对主体质量较小时，系统耦合作用对易损件响应影响不明显；随集中质量增加或主体振动频率向易损件第一阶固有频率接近时，易损件内应力响应、自由端相对位移响应幅值显著增大。对含弹性易损件产品系统包装设计中，连接部的内应力和易损件相对位移是关注的重要参数。研究结论可为带集中质量悬臂梁产品缓冲包装设计提供理论依据。
2015 Vol. 34 (15): 162-167 [
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168
不同流体加速度描述对输液曲管稳定性的影响
>胡育佳， 李海港
在自然坐标系中建立了具有任意初始构型可伸长输液曲管的数学模型并进行了数值模拟。为了便于处理边界条件，引入新的独立变量，采用微分求积法(DQM)和分块矩阵的方法求解输液曲管的固有频率。讨论了三种流体加速度表示方法对可伸输液管道稳定性的影响。研究发现，对复杂构型的输液曲管，三者的第一阶固有频率随着流速的增大，差别越来越显著；然而，对于规则构型的输液管道，结果却非常相近。
2015 Vol. 34 (15): 168-174 [
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175
基于风洞试验的大跨度钢桁梁悬索桥颤振性能研究
>王凯，廖海黎，李明水
目前研究大跨度桥梁颤振性能的主要手段是节段模型风洞试验，而如何利用试验结果对桥梁主梁断面进行优化还没有得到彻底解决。以某大跨度钢桁梁悬索桥为工程背景，给出了桥梁设计基准风速的计算方法和结果。进行1:48比例节段模型颤振振动试验，得出了主梁在各个攻角下的颤振临界风速。在最不利工况下，试验了下中央稳定板、上中央稳定板和水平稳定板对主梁颤振性能的影响，最后根据试验结果，在考虑安全、经济和美观等因素的条件下，选择最优气动方案，满足了桥梁抗风设计的要求。最后用1:100比例全桥气弹模型试验验证了节段模型试验结果的可靠性。同时总结了大跨钢桁梁悬索桥颤振折算风速值一般位于数值4左右的规律，为今后类似钢桁梁悬索桥的颤振性能研究提供了借鉴和参考。
2015 Vol. 34 (15): 175-180 [
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181
水下爆炸不同冲击环境下的舰载设备响应分析
>王军1，2,郭君1，杨棣1，姚熊亮1
为了研究不同冲击环境下的舰载设备的响应及激励力频率对设备响应的影响，对不同类型和重量设备的响应进行了数值仿真和理论分析。将舰载设备在冲击载荷作用下的受力模型简化为基础激励的多自由度系统，利用虚拟约束边界模态方法建立了不同冲击环境下多自由度系统响应的计算方法，通过系统的频响函数分析激励力频率对设备响应的影响。结果表明：冲击谱参数中谱位移和谱速度对设备响应影响较大，而谱加速度大幅变化对设备响应基本无影响；当激励力频率大于舰载设备中各主要子结构中最高的低阶自由界面模态截断频率的两倍时，可忽略激励力对设备响应的影响。分析结果可对舰载设备在冲击载荷作用下的响应分析及抗冲击评估提供参考。
2015 Vol. 34 (15): 181-187 [
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188
一种驱动桥齿轮传动系统动力学建模与分析方法
>周 驰1，丁炜琦2，桂良进1，范子杰1
为准确分析驱动桥齿轮传动系统的动力学特性，指导驱动桥产品的减振降噪设计，提出一种考虑箱体影响的驱动桥齿轮传动系统动力学建模与分析方法，基于经典的非线性轴承理论、有限元方法和模态综合方法，建立包含主减速器总成、差速器总成、轮毂总成和桥壳等部件的完整驱动桥系统动力学分析模型，对系统进行振动模态分析，计算在单位谐波齿轮传动误差激励下系统的动力学特性，研究驱动桥箱体对齿轮传动系统动力学特性的影响。以某后驱动桥准双曲面齿轮传动系统为例进行的动力学分析结果表明，箱体对驱动桥齿轮传动系统的动力学特性具有重要影响，在分析时必须予以准确考虑。
2015 Vol. 34 (15): 188-194 [
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195
两自由度含间隙弹性碰撞系统的颤碰运动分析
>朱喜锋 1,2,罗冠炜 2
利用数值仿真方法，对一类两自由度含间隙弹性碰撞系统的动力学特性做了深入研究，分析了系统周期运动及其参数存在区域，并揭示了系统的颤碰运动特性。首先，详细分析了激振频率和系统间隙等关键参数对系统周期运动及存在区域的影响。其次，在小间隙低频工况下，数值计算了系统p/1周期运动序列及其存在区域。最后，得出随着激振频率的递减，p/1运动的碰撞次数p因擦边分岔而逐一增加，当p/1运动的碰撞次数p足够大时，系统呈现出颤碰特性，总结了系统由1/1周期运动到颤碰运动的转迁规律。
2015 Vol. 34 (15): 195-200 [
摘要
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201
基于改进局部线性嵌入算法的故障特征提取方法
>胡峰，苏讯，刘伟，吴雨川，范良志
针对局部线性嵌入算法在故障特征提取中易受异常特征值、邻域大小和嵌入维数等因素影响的问题,对局部线性嵌入方法的重构权值估计模型、邻域大小和嵌入维数估计模型进行改进。用互相关熵取代欧式距离用于向量相似度测量，提出基于互相关熵的重构权值估计模型，并且采用拉格朗日展开式和拉格朗日乘子法进行模型简化降低计算复杂度，达到降低异常特征值对特征提取精度影响的目的。应用 准则建立邻域大小和嵌入维数的估计模型，实现参数的自动选取。将改进的局部线性嵌入方法应用于轴承故障特征提取，并与其它方法进行比较，结果表明推荐方法的特征提取精度更高。
2015 Vol. 34 (15): 201-204 [
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205
铁道罐车流固耦合纵向冲击振动特性实验研究
>张济民1 张琴1 周和超1 王开文2
考虑流固耦合作用下建立由铁道罐车组成的列车的纵向振动及冲击模型的方法仍然是该领域研究长期面临的挑战。为实现此目标，使用某原型车1：5缩比简化的铁道罐车车辆进行实验，基于随机减量技术和Morlet小波变换方法来研究空载、不同装载高度及装载不同介质时罐车流固耦合模型的纵向冲击及振动特性。随机减量技术用于获得罐车系统的纵向自由响应信号，然后使用Morlet小波变换方法分析自由振动信号，从而辨识出系统的纵向振动频率及阻尼比。
2015 Vol. 34 (15): 205-209 [
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