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2015年 34卷 17期
刊出日期：2015-09-15
论文
论文
1
基于磁流变装置的高速电主轴动态加载系统研究
>李培明，陈小安，合烨
为有效预测高速电主轴的寿命并评价其精度保持性，需要对高速状态下的电主轴进行动态加载测试。应用磁流变液对电主轴进行动态加载并进行加载性能测试。介绍该加载系统的构成与原理，并通过电磁仿真与实验，获取力矩—电流、力矩—时间变化规律，探讨高速下磁流变液的剪切模型，并对原始公式予以修正。理论计算与实验结果表明修正模型及分析流程具有一定精度，说明磁流变液的粘度和剪切屈服应力会随转速、电流的改变而变化，也验证该加载系统的正确性和可行性，为高速电主轴的动态加载性能研究提出了一种全新的方法。
2015 Vol. 34 (17): 1-5 [
摘要
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6
柔性立管涡激振动响应特性试验研究
>高云1,2, 任铁2, 付世晓2,熊友明1,赵勇3
本文针对柔性立管进行了试验研究，试验的目的是为了更深入地了解细长柔性立管在水中的涡激振动响应特性。试验在拖曳水池中完成，通过拖车拖动立管从而产生相对来流。通过测试得到的应变数据，基于模态叠加法，便可得到立管的位移响应等参数。试验中针对不同的流速进行了分析，系统地研究了立管的应变、特征频率、无量纲振幅比、锁定区域以及流体力系数等参数。研究结果表明：柔性立管随着流速的增加会出现多阶锁定现象；在高阶锁定区域，振动频率会出现跳跃现象；且随着锁定阶数的增加，幅值呈现下降趋势。
2015 Vol. 34 (17): 6-11 [
摘要
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266
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12
外附网架对高层建筑主体结构风荷载的影响
>全 涌1，涂楠坤2，严志威3，顾 明1，冯 远4
基于刚性模型的高频天平测力风洞试验，对一外附网架的超高层建筑的基底弯矩和扭矩特性进行了分析，详细讨论了复杂的周边建筑环境和外附网架对近似椭圆形截面目标建筑的整体气动力特性的影响。研究结果表明，复杂周边建筑对目标建筑的气动力均值的影响主要表现为遮挡效应，但在一定条件下可能放大目标建筑所受到的脉动气动力；建筑两侧面绕流区的外附网架所受切向气动力使建筑顺风向气动力均值及脉动值增大，增大的程度与阻挡气流绕流的外附网架面积大小相关；外附网架对建筑表面粗糙度的改变使建筑两侧气流的旋涡脱落强度削弱，导致横风向脉动气动力减小，但对横风向脉动气动力均值没有影响；周期性旋涡脱落引起的外附网架上的脉动风力将部分抵消主体结构上的涡激力脉动导致的结构气动扭矩脉动值，对气动扭矩均值没有明显影响。这些结论为高层建筑的设计提供了参考。
2015 Vol. 34 (17): 12-17 [
摘要
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18
基于材料性能退化模型的钢排架结构易损性分析
>郑山锁，代旷宇，韩超伟，陈飞，孙龙飞
钢材锈蚀是影响钢结构使用寿命的重要因素。为研究大气腐蚀对于钢材锈蚀的影响，本文对太原、攀枝花地区不同龄期的工业钢结构建筑进行了耐久性能实测与材料性能试验，内容包括钢材的锈蚀深度及其屈服强度、极限强度、伸长率、弹性模量等力学性能指标，对于实测与试验结果进行统计分析，提出了钢材的腐蚀模型及力学性能退化模型。为验证实测模型的可靠性，通过钢材腐蚀试验获得室内快速腐蚀情况下的钢材力学性能退化模型，并与实测模型进行对比分析。考虑到随着龄期增长钢材性能不断退化，借助于ABAQUS有限元分析软件平台，将钢材的腐蚀模型及力学性能退化模型引入到不同龄期钢排架结构的地震易损性分析中，获得了结构的失效概率随龄期变化的规律，并给出了相应的易损性曲线。研究成果可为基于数值建模分析获得多龄期钢结构地震易损性数据库提供理论支撑。
2015 Vol. 34 (17): 18-24 [
摘要
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25
耦合四圆柱涡激振动的力特性及水动能获取分析
>罗竹梅1， 张立翔2
涡激振动是一种常见的流固耦合现象，结构物振幅较大时，可利用涡激振动从海洋流中或河流中获取能量。论文通过流固双向耦合数值方法，模拟均匀来流下，弹性支撑刚性连接的耦合四圆柱在不同横向和流向间距比下的横向涡激振动。分析横向和流向间距比对该耦合结构涡激振动时的压力和升力特性及获取能量和能量密度的影响。结果表明：各种组合间距比下，上端两圆柱的升力系数均值CL与下端两圆柱的CL关于CL=0对称，压力系数幅值Ap关于θ =180o对称，但其升力系数均方根值却近似相等；获取的水动能及能量密度随着组合间距比的增加先增加，随后获取能量增加缓慢，而能量密度却不断减少，因此选择合理的横向和流向间距比可从单位水体的海洋流或河流中获取更多的水动能。
2015 Vol. 34 (17): 25-29 [
摘要
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30
避险车道网索吸能系统
>闫书明1，方磊2，马亮1，荆坤1
为弥补部分避险车道长度不足，提出避险车道网索吸能系统，采用低速功能试验验证了系统可行性，采用高速功能试验找出了结构薄弱之处，建立有限元仿真模型，对结构薄弱处影响因素进行了系统分析后，得到了网索吸能系统优化结构，并组织两次实车运行试验对优化结构进行了验证。发现网索吸能系统可有效输出阻尼力，将阻尼力控制在25kN可有效保证乘员安全性能，阻尼力和车辆质量对传力索输出力峰值影响不大，将缠绳滚筒直径控制在400mm以上、质量控制在130kg以下，同时将防护网设置在避险车道入口后30m处，可有效保证传力索不会破断，坡度为9.29的砾石避险车道安装了搅拌式阻尼器网索吸能系统后可在66.2m的距离内使驶入速度为104km/h的55t大货车停车，安装了刹车片式阻尼器网索吸能系统后可在62.5m距离内使驶入速度为101km/h的55t大货车停车。结果表明，合理设计和设置的网索吸能系统是一种有效的拦截刹车失灵车辆的设施。
2015 Vol. 34 (17): 30-37 [
摘要
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38
Alpha稳定分布噪声下基于L-DFT的LFM-BPSK复合调制信号参数估计
>金 艳 朱敏 姬红兵
针对现有的复合调制信号参数估计方法在Alpha稳定分布噪声中性能严重退化的问题，提出了一种基于L-DFT(L-filter-based DFT)的线性调频与相位编码(Linear frequency modulation and binary phase shift keying，LFM-BPSK)复合调制信号参数估计方法。该方法首先定义了L-DCFT(L-filter based Discrete chirp-Fourier transform)，平方倍频法消除编码调相后，采用L-DCFT估计信号的起始频率和调制斜率；分析了循环自相关函数中脉冲出现概率增大的问题，提出了基于改进L-DFT和循环统计量的码速率估计方法。仿真结果表明，基于L-DFT的参数估计方法能有效抑制脉冲噪声，在强脉冲噪声中具有良好的参数估计性能。
2015 Vol. 34 (17): 38-43 [
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44
基于多体动力学和有限元方法的三级跳运动人体膝关节冲击损伤分析研究
>刘同众1 朱林2,3 程曦2 彭双双2 戚银银2 秦义先3尹成龙2 章文峰2 朱德泉2
为了研究三级跳训练、竞赛对运动员膝关节冲击损伤影响程度，以1名健康男性运动员左膝关节为研究对象，利用膝部CT扫描和磁共振（MRI）相结合的方法，建立了包括股骨、胫骨、腓骨、髌骨以及膝部各主要软骨、韧带在内完整的三维膝关节立体模型；采用多体动力学(MDA)与有限元分析(FEA)相结合的方法，计算出三级跳起跑、跳跃、落地全过程运动员膝关节处冲击状态下的应力、应变及位移变化状况。计算显示：在三级跳运动过程中，膝关节胫骨外侧接触区域受到的载荷，发生的位移最大，并随着跳跃和落地的冲击程度增强而变大。这加剧了胫骨部位的磨损程度，因而易诱使运动员膝关节发生骨损伤，计算结果与国外相关文献相比较为一致。结果表明：借助有限元与多体动力学相结合的方法，能够较好地研究三级跳训练和竞赛过程中人体膝关节的冲击振动行为，为膝关节运动损伤开辟了一条新的研究方法，也为膝关节运动损伤的防治提供了一定的参考依据。
2015 Vol. 34 (17): 44-49 [
摘要
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50
基于模态声学贡献量的减速箱降噪技术研究
>王晋鹏1，常山1,2，刘更1，吴立言1，常乐浩1
以单级人字齿轮减速器箱体为研究对象，采用FEM/BEM方法计算了箱体的辐射噪声，分析了箱体振型对辐射噪声的影响。通过计算各阶模态的模态参与因子以及模态声学贡献量，确定了对箱体输入侧、输出侧场点上的辐射噪声贡献最大的模态阶数。依据模态声学贡献量分析结果，提出了肋板和阻振质量的合理布局方式。分析结果表明，箱体各面板的弯曲振型对辐射噪声的影响最明显；当声学贡献最大的模态确定后，在对应振型中各面板弯曲振型最明显的位置添加肋板或阻振质量，可明显降低面板同侧场点上的辐射噪声。
2015 Vol. 34 (17): 50-57 [
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58
端部起爆下空腔装药对离散杆驱动特性的影响研究
>魏继锋，魏锦
研究端部起爆下不同空腔直径装药的爆轰输出特性及对杆条驱动特性的影响。采用非线性动力学软件LS-DYNA，运用流固耦合算法，对不同空腔直径装药下离散杆的爆轰驱动过程进行数值模拟，分析空腔直径大小对爆轰产物压力分布、离散杆速度与微元速度分布以及离散杆变形的影响。仿真结果表明，随着空腔直径的增大，空腔内稀疏效应逐渐增强，使得爆轰输出压力沿轴向趋同；杆条速度随空腔直径的增大非线性减小，杆条微元速度梯度逐渐减小；空腔直径越大，杆条平直度越好，而杆条平直度与杆条速度呈反向变化规律，因此离散杆的最优作用效果要综合权衡飞散速度与平直度。
2015 Vol. 34 (17): 58-62 [
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63
压电微动平台的定位控制
>崔玉国, 朱耀祥, 马剑强, 方凡
为使压电微动平台定位速度快、定位精度高，采用复合控制方法来对其进行定位控制。基于保证模型精度并使精度在整个阈值区间变化尽量均匀的要求，来使阈值最优化，进而建立了压电微动平台的迟滞模型。基于所建平台迟滞模型，设计了其前馈控制器；为抑制平台的超调，在常规数字增量式PID中引入滤波器设计了其反馈控制器；将前馈控制与PID反馈控制相结合，设计了平台的复合控制器。实验结果表明：所建平台迟滞模型仅有7个算子，且均为有效算子，在16.3 μm的最大实测位移下，模型最大误差为0.208 μm；在复合控制作用下，平台达到5 μm目标值的响应时间为0.173 s，虽慢于前馈控制，但明显快于PID反馈控制；在最大位移为17.155 μm的参考输入作用下，若不考虑传感器噪声，平台的定位误差几乎为零。
2015 Vol. 34 (17): 63-68 [
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69
考虑地形条件影响的车桥耦合系统地震响应分析
>乔宏1,夏禾1，杜宪亭1，南勇1
本文研究局部地形条件对地震作用下车桥耦合系统动力响应的影响。依据粘弹性边界理论，利用ANSYS建立了可以考虑局部地形条件的三维场地模型，并通过将输入地震动转化为作用于人工边界上的等效荷载来实现波动输入，得到考虑地形影响之后的桥梁各支点地震动时程曲线。将地震激励以速度时程和位移时程形式作用到结构上，编制计算程序，进行多点地震激励作用下的车桥耦合分析。以列车通过总长480m的实际桥梁为算例，对考虑局部地形影响的车桥耦合系统地震响应进行了仿真分析。结果表明：考虑地形影响后，地震作用下桥梁和车辆的动力响应在峰值大小和峰值出现时间上均发生了改变，且其变化规律随桥梁所处的地形类型的不同而有所差别，说明进行车桥耦合系统地震响应分析时考虑局部地形影响的必要性。
2015 Vol. 34 (17): 69-76 [
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77
千万自由度量级有限元模态分析并行计算研究
>范宣华1 肖世富1 陈璞2
大规模有限元模态分析在一些重大装备研制过程中有迫切需求,对于实现装置系统级分析具有重要意义。本文基于隐式重启动Arnoldi、Krylov-Schur和Jacobi-Davidson三种主流算法和PANDA并行计算框架，构建了大规模模态分析并行计算体系；将并行求解体系应用于某光机主体结构，实现了其上千万自由度、数千核的模态分析并行计算；结合算例对三种主流算法的适应性和并行可扩展性进行了评估。研究结果表明，基于三种算法构建的并行求解体系均可在1小时内求解千万自由度量级的大规模模态分析问题,并行可扩展性非常优异。
2015 Vol. 34 (17): 77-82 [
摘要
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83
风电叶片两点疲劳加载系统振动耦合特性
>张磊安1,2,3，黄雪梅1，姚锦恺1
针对风电叶片单点疲劳加载方法驱动能力不足且试验周期较长的问题，设计一种新型两点疲劳加载测试系统。通过对加载系统进行合理简化，建立风电叶片两点疲劳加载振动系统的机电耦合数学模型。利用Matlab/Simulink软件建立加载系统的仿真模型，对加载系统的机电耦合过程进行仿真，得到不同电动机转速、不同初始相位差对加载系统机电耦合过程的基本影响规律。最后搭建了一套小型风电叶片两点疲劳加载试验系统，得到试验结果与仿真结果规律基本吻合，验证了数学模型和仿真模型的准确性。为后续两点疲劳加载试验的精确控制以及叶片的优化设计提供了理论依据。
2015 Vol. 34 (17): 83-87 [
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88
舰船全船冲击环境数值预报方法研究
>崔杰1，李烨2，陈莹玉2，周塞北1，宋红宝2
本文借助数值仿真的手段，采用通用有限元软件ABAQUS建立水下爆炸声固耦合方法，模拟水下非接触爆炸作用下舰船冲击响应特性，并通过实船实验数据进行对比，该方法可较好的模拟水下爆炸舰船的冲击环境。在此基础上，计算水下爆炸作用下全船纵向冲击谱值分布规律，总结并拟合出具备一定通用性的数学模型，可用于冲击环境的初步预报。同时得到了全船冲击环境沿垂向位置的分布情况，以及冲击环境随不同攻角条件下的变化规律。为舰船结构的抗冲击设计提供参考。
2015 Vol. 34 (17): 88-93 [
摘要
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94
附加自由阻尼梁高频响应的能量有限元方法模型
>孔祥杰1,2,陈花玲1,2，祝丹晖1,2，张文博1,2
能量有限元方法（EFEA）是一种预示结构高频响应的新方法。为了利用能量有限元方法准确的预示附加阻尼结构的高频响应，将复刚度法与能量有限元的相关理论相结合，同时对现有的能量有限元推导思路进行了大结构阻尼条件下的修正，推导了大阻尼工况下，附加自由阻尼梁结构高频振动响应的能量密度控制方程。同时，通过对阻尼处理交界面处能量转移关系的分析，建立了经过局部附加阻尼处理的梁结构高频响应的能量有限元模型。通过与各自工况下模态解析解的对比，所建立的能量有限元方法模型可以准确的预示大结构阻尼工况下附加阻尼梁的高频响应。
2015 Vol. 34 (17): 94-99 [
摘要
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100
小波SG-EEMD混合算法及混沌去噪应用研究
>位秀雷 林瑞霖 刘树勇 王强
混沌信号和噪声频谱部分甚至全部重叠，单一的去噪方法无法有效地从强干扰中提取有用信号，为此，提出了小波-SG-EEMD混合去噪算法。该算法将小波-SG作为EEMD的预滤波单元，有效降低白噪声和局部强干扰的影响，并结合EEMD抑制模式混叠的特性，可以有效地将混沌信号从复杂干扰中提取出来。利用Lorenz时间序列详述了混合滤波算法的实施过程，并将该方法用于两自由度混沌振动信号中。结果表明该方法切实可行，具有非常好的应用价值。
2015 Vol. 34 (17): 100-104 [
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105
风力机叶片的自由振动特性分析
>马静敏1, 任勇生2
基于综合考虑拉伸、弯曲和扭转等变形对翘曲影响的位移函数，使用扩展拉格朗日方程，建立风力发电机复合材料翼型截面叶片的自由振动微分方程，并应用伽辽金法求解三种翼型截面叶片的固有频率，进而比较它们的自由振动特性，分析复合材料的铺层角度、截面尺寸和旋转速度等对翼型叶片的自由振动特性的影响。同时综合应用大型通用有限元软件ANSYS， 三维造型软件Pro/E和前处理软件Hypermesh，计算叶片的固有频率与伽辽金法的求解结果进行对比，验证理论计算的正确性。
2015 Vol. 34 (17): 105-110 [
摘要
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111
土木工程结构全寿命期地震损失成本进展研究
>朱健 1,谭平 2，周福霖 2
近年来在西太平洋地区发生的一系列重大自然灾害如地震、飓风等给人类社会敲响了警钟，为了应对重大自然灾害的不利影响，世界各国政府都在研究或已经出台了防灾减灾保险法律如地震保险法加以应对，这应该说是防灾减灾研究的一个必然的趋势。而完善的地震保险政策的出台必须建立在工程结构全寿命期地震损失成本研究的基础上。由于我国目前工程结构全寿命期地震损失成本研究等基础应用研究的缺乏导致我国巨灾保险政策迟迟难以推出，基于此本文总结和回顾了工程结构全寿命期地震损失成本研究的理论内涵和研究现状，分析了以往工程结构地震易损性研究和全寿命期地震损失成本研究所面临的理论缺陷和应用局限，重点阐述了基于组合的地震易损性研究的理论优势、具体实施步骤和关键技术特点，最后展望了基于此建立我国工程结构全寿命期地震损失成本研究框架体系的重大意义。
2015 Vol. 34 (17): 111-119 [
摘要
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120
新型人字齿同步带噪声、振动试验研究
>郭建华1，2，姜洪源1，孟庆鑫2，李嘉博2
以螺旋角30°新型人字齿同步带和螺旋角0°直齿为研究对象，在相同实验条件下，对新型人字齿同步带传动进行噪声和振动实验研究。结果表明：(1)噪声与带横向振动同初张力、带的线密度、转速和产生的轴向力有关。 (2)新型人字齿不同于直齿同步带啮合冲击机理，比直齿同步带噪声低，最大降噪11 dB（A）。(3)新型人字齿比直齿同步带横向振动响应小，高速运行更平稳。(4)同国外螺旋角10°的斜齿和螺旋角20°的双螺旋齿同步带相比，新型人字齿同步带具有更好的降噪性能。
2015 Vol. 34 (17): 120-123 [
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124
压膜阻尼作用下微机械谐振器动力学分析
>张琪昌，周凡森，王炜
静电驱动微机械谐振器由于其高频率、低功耗和小型化被广泛应用于工作在空气中和液体中的化学传感器和生物物种传感器中。对于微机械谐振器，作为表面效应的空气阻尼以及三次非线性静电刚度会显著影响器件的动态响应特性。本文通过压膜阻尼理论，探究了双端固支梁在自由振动过程中由于环境压力引起的空气阻尼和三次非线性静电刚度对微梁的运动形态、谐振响应等性能参数的影响，发现了双极板微谐振器振动特性与环境压力以及立方非线性静电刚度的关系。结果表明：环境压力的增加会使微机械谐振器的共振频率增加，振动的幅值以及共振漂移的幅度减小。微机械谐振器在小位移振动时，通过对幅频曲线的分析发现，三次非线性静电刚度会使微机械谐振器表现出或软或硬的非线性特性且不可忽略。
2015 Vol. 34 (17): 124-130 [
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131
L型耦合板结构能量传递系数特性的研究
>江民圣1，牛军川1,2，郑建华1，隋富生3
采用功率流有限元等能量方法研究高铁车厢等大型耦合结构的振动传递特性时，能量传递系数是必须首先要解决的关键问题之一。文章将L型耦合板结构用两耦合的半无限板代替，同时考虑了结构中传递的弯曲波、面内的纵向波和剪切波，采用行波方法对耦合边界处的波型转换进行了研究，对各传递系数进行了求解。在此基础上，讨论了入射波的入射角、板厚、入射波激励频率（20rad/s~2e6rad/s）等对波型变换和能量传递系数的影响规律，结果表明板厚和频率对波型变换有着重要影响，同时板厚和激励频率的增加会使面内纵向波和剪切波的作用越来越大，不可忽略。
2015 Vol. 34 (17): 131-136 [
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137
时序回归支持向量机在卫星振动预测中的应用
>付忠广1, 曹宏芳1, 齐敏芳1
将支持向量机算法与时间序列原理相结合，可构造出基于时间序列的支持向量机模型。通过对大量遥感卫星振动数据进行分析，得出该卫星振动规律为有随机波动成分的简谐振动。应用时间序列的原理，动态更新模型训练集和预测集，构建基于时序回归的支持向量机在线预测模型。模型测试结果表明，这种方法可以比较准确有效的实现振动趋势的提前预测，为振动抑制措施的快速实现提供帮助。
2015 Vol. 34 (17): 137-141 [
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142
基于时变AR模型的非平稳非高斯随机过程的数值模拟
>李锦华1, 2 陈水生2 吴春鹏2 李建丰2
为了有效地模拟具有目标非平稳、非高斯特征的随机过程，本文提出了基于时变AR模型的非平稳非高斯随机过程的模拟方法。该方法首先需要建立实现非高斯与高斯随机过程之间相互转换的非线性平移关系，然而该非线性平移也会导致平移前后高斯与非高斯随机过程的功率谱发生变化。因此该方法还需要进一步建立平移前后高斯与非高斯随机过程的功率谱或相关函数的转换关系。然后，通过已建立的非线性平移，以及功率谱或相关函数的转换关系，可将非平稳非高斯随机过程的模拟转化成对非平稳高斯随机过程的模拟。而非平稳高斯随机过程可通过建立的时变AR模型进行有效的模拟。本文最后将具有目标非平稳、非高斯特征的脉动风速模拟作为数值算例，验证了该方法模拟非平稳非高斯随机过程的有效性。
2015 Vol. 34 (17): 142-146 [
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147
材料和结构参数对悬壁梁式压电振子机电耦合性能的影响
>林政,张永良
本文对材料和结构参数对压电和基板不等长的矩形截面悬臂梁式双晶压电振子机电耦合性能影响进行研究。由Hamilton原理推导了压电振子振动方程模型，并试验验证了模型的准确性。理论分析显示，当电路阻抗匹配时，转换效率最大，且当粘性阻尼系数相同时，最优转换效率随着机电耦合系数增大而增大。压电振子机电耦合系数和压电材料机电耦合因子成正比；随着压电与基板模量比增大，机电耦合系数增大；压电与基板密度比对机电耦合系数影响微弱；机电耦合系数随压电与基板长度比和厚度比都呈先增后减趋势，存在最优长度比和厚度比使机电耦合系数达到最大值。结构优化后的机电耦合系数随模量比的增加而增大；不同模量比和密度比条件下，最佳长度比变化较小，总体变化范围为0.6~0.7；模量比对最佳厚度比影响显著，随着模量比增大最佳厚度比减小。研究成果可用以指导压电振子的设计。
2015 Vol. 34 (17): 147-151 [
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152
鼓型消声器的声学性能计算与分析
>赵晓臣，柳贡民，张文平
鼓型消声器是由膨胀腔和张紧的轻膜片构成。理论和实验研究表明，在空气输运系统中使用鼓型消声器能够在低频区域内取得较佳的降噪效果。本文使用Green函数和Kirchhoff–Helmholtz积分来计算矩形管道中膜片的辐射声场，进一步计算得到膜片振动引起的、作用在膜片上的辐射声压和消声器的传递损失。对比验证表明，本文提出的解析法的计算结果和有限元仿真结果吻合良好。计算结果表明：通过简单地调节膜片的固有频率不能达到拓宽双腔并联鼓型消声器消声频带的目的；增大膜片和管道的距离将降低鼓型消声器的传递损失；将单腔鼓型消声器分为两个串联腔室后，可以通过长短腔室传递损失曲线的互补实现宽频降噪效果，并且每个膜片所需的优化张紧力下降，但是腔室分离之后低频消声效果将降低。
2015 Vol. 34 (17): 152-160 [
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161
车内噪声时域传递路径分析
>褚志刚1,2，熊 敏2，杨洋3，贺岩松2
与传统的频域传递路径分析相比，时域传递路径分析能够对噪声及其各路径贡献进行回放试听及进一步的声品质分析，能更直观、全面的理解和掌握噪声及其路径贡献特性。本文基于结构声的阻抗矩阵传递路径分析方法和空气声的替代源传递路径分析方法，给出了一种综合考虑结构声和空气声的车内噪声时域传递路径分析方法，并阐明了其实现流程。在此基础上，建立了某汽车发动机对车内副驾驶位置噪声的时域传递路径分析模型，分析了发动机悬置结构声传递路径和表面辐射空气声传递路径贡献。结果表明：在整个升降速过程中，该发动机的结构声对车内目标点的贡献显著大于空气声，右上悬置和左上悬置是其主要传递路径，且路径频率响应函数高是造成贡献量大的根本原因。为后续的噪声控制方案的制定指明了方向。
2015 Vol. 34 (17): 161-166 [
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167
超空泡航行体闭环控制动力学特性研究
>熊天红1 包伯成2
通过对超空泡航行体的动力学描述，采用分段线性滑行力函数拟合复杂非线性滑行力函数，构建了超空泡航行体闭环控制动力学模型，获得了以反馈控制增益为可变参数的四维混沌系统．利用相轨图、庞加莱映射、分岔图和Lyapunov指数等动力学分析工具，分析了不同反馈控制增益变化时系统复杂的动力学行为．结果表明，超空泡航行体闭环控制动力学行为依赖于各个闭环控制增益，随着这些参数的变化，系统存在分岔、混沌、周期窗、共存吸引子和不完全费根鲍姆树等奇异的非线性物理现象；合理选择反馈增益，能够实现超空泡航行体的稳定航行．研究结果将对超空泡航行体反馈控制器的设计具有重要的指导意义．
2015 Vol. 34 (17): 167-173 [
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174
航空发动机转子突加不平衡参数分析及LQR控制技术应用
>岳聪1，任兴民1，邓旺群2，杨永锋1
为分析航空发动机转子系统升速和正常工作时不平衡突变现象，推导了突变时刻动力参数的瞬时变化以及线性二次型调节器(LQR)在变速转子上的作用过程。通过有限元法和传递矩阵法建立动力涡轮转子瞬态响应分析模型并验证其有效性。研究了支承刚度变化和突变量变化对动力参数瞬时响应变化的影响以及基于主动控制技术下突加不平衡瞬时响应的变化过程。研究发现，支承刚度和不平衡量变化对瞬时突变的参数响应具有一定的影响变化规律，LQR能有效降低突变引起的不平衡瞬态响应。
2015 Vol. 34 (17): 174-179 [
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180
自振射流喷嘴腔内压力信号分析方法的研究
>徐平平1，2，柳靖1，马 飞1，汪晖1，蔡腾飞1，马琳1
喷嘴腔内流体的压力脉动与自振射流的特性密切相关，获取腔内压力信号并分析其构成对自振射流产生机理的研究具有重要意义。本文分别应用小波分析和希尔伯特-黄变换(HHT)对实测的腔内压力脉动信号进行了对比分析，讨论了两种方法在压力信号提取和时频分析的适用性。结果表明：两种方法都能对腔内信号进行分解与重构，并能很好地提取信号的主要特征信息；HHT不存在基函数的预先选择，且经验模式分解(EMD)得到的本征模函数(IMF)分量能反映原始信号的固有特性，具有实际的物理意义；HHT可得到信号的瞬时频率，更有利于对腔内的脉动信号进行实时地观测。相比于小波分析，HHT更适于自振射流压力脉动信号的分析与处理。
2015 Vol. 34 (17): 180-184 [
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185
一种基于重置协方差矩阵的波束形成优化方法
>郑恩明1，张恩宾2，陈亚2，孙长瑜1，陈新华1，余华兵1
低信噪比情况下，针对波束形成方位历程图显示效果较差问题，提出了一种重置协方差矩阵的波束形成前置预处理方法。该方法依据协方差矩阵中主对角线元素相比其他元素所含噪声能量差别较大、信号能量基本一样的特点，利用协方差矩阵主对角线邻近元素绝对值对主对角线元素进行重置，降低主对角元素所含噪声对方位历程图的影响，改善方位历程图显示效果。计算机数值仿真和海上实验数据处理结果表明，高信噪比情况下，该方法对方位历程图显示效果无影响；低信噪比情况下，该方法可以很好地改善方位历程图显示效果；该方法同样可以结合其他后置处理技术同时使用，进一步改善方位历程图显示效果。该方法可为改善方位历程图显示效果提供一个参考。
2015 Vol. 34 (17): 185-190 [
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191
基于磁链耦合分析的无轴承永磁同步电机通用数学模型
>朱熀秋，秦英，鞠金涛，李发宇
由于无轴承永磁同步电机内部有两套极对数不等的定子绕组（即转矩绕组与悬浮力绕组），所以电机气隙内存在着转矩绕组气隙磁场与悬浮力绕组气隙磁场两种极对数不等的磁场。对转矩绕组与悬浮力绕组之间的磁链耦合情况的分析，是建立精确数学模型的基础。本文通过应用机械/电气坐标系变换方法详细分析了不同极对数下转矩绕组与悬浮力绕组之间的磁链交链情况，并证明了当转矩绕组极对数PM=1，悬浮力绕组极对数PB=2(或PM=2，PB=1)时转矩绕组磁链ψM与悬浮力绕组磁链ψB之间相互耦合。当转矩绕组极对数PM与悬浮力绕组极对数PB均大于等于2且满足PB= PM±1时，转矩绕组磁链ψM与悬浮力绕组磁链ψB之间没有相互交链，该证明方法概念清晰、简单直观、便于理解。同时基于该证明结论建立了当转矩绕组极对数PM与悬浮力绕组极对数PB均大于等于2且满足PB= PM±1时的无轴承永磁同步电机的通用数学模型。本文所提出的通用数学模型为无轴承永磁同步电机仿真与实验研究提供了理论依据。
2015 Vol. 34 (17): 191-198 [
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圆形刚性承载板载荷作用下双参数地基上多层矩形板的动力响应
>张震东，马大为，何强，朱忠领
提出了一种考虑水平阻尼的双参数地基模型，推导了此地基模型上多层矩形板的中性面位置表达式，建立了水平动载荷与垂向动载荷联合作用下多层地基板内力平衡方程，并在此基础上给出了板的运动微分方程。采用级数分解和Laplace积分变换相结合的方法，求解了圆形刚性承载板载荷作用下多层地基板的挠度解析表达式。在MATLAB软件中编写计算程序，以三层地基板为例深入分析了水平阻尼系数、摩擦系数、运动方向对板动力响应的影响。研究表明，随着水平阻尼系数的增大，板的挠度逐步减小，摩擦系数和运动方向对载荷作用面圆心处的动力响应几乎没有影响，而对远离圆心处点的挠度影响较大。
2015 Vol. 34 (17): 199-206 [
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基于量子遗传算法优化RVM的滚动轴承智能故障诊断
>王波1,2 刘树林1 蒋超1 张宏利1
提出了基于量子遗传算法(QGA)优化相关向量机(RVM)核函数参数的方法，通过仿真比较了量子遗传算法与其它方法在核函数参数优化方面的性能，结果表明基于量子遗传算法优化出的算法性能优于其它方法的优化性能。将基于量子遗传算法优化的相关向量机(QGA-RVM)应用于滚动轴承的故障诊断；采用总体平均经验模态分解(EEMD)将滚动轴承故障信号自适应地分解成多个内禀模态函数(IMF)，将IMF能量作为故障特征输入到QGA-RVM进行最终的故障诊断。结果表明，该方法能够快速准确地诊断出滚动轴承故障，验证了该方法的有效性和稳定性；此外，通过与支持向量机(SVM)的对比分析，显示了RVM在智能故障诊断应用中的优越性。
2015 Vol. 34 (17): 207-212 [
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213
简谐激励下双调谐质量阻尼器基本特性研究
>倪铭,闫维明,许维炳,王瑾
借鉴TMD和MTMD各自的优缺点，结合土木工程结构减震装置的经济性和适用性，提出了一种双调谐质量阻尼器(DTMD)，建立了简谐激励作用下单自由度DTMD控制体系（DTMD-SDOF）的运动方程，推导了其动力反应放大系数，提出了针对DTMD的调优策略及优化评价函数，并通过相关算法获得DTMD-SDOF系统的参数优化程序，并利用该程序得到了DTMD的最优参数；具体分析了不同参数对DTMD共振峰值和调频宽度的影响，并对阻尼器阻尼参数或受控结构频率发生变化后DTMD的鲁棒性进行了评价；对DTMD与TMD、MTMD的有效性和鲁棒性进行了对比分析。理论与数值研究结果表明，DTMD的控制效果明显优于TMD和MTMD，并且对主结构频率的摄动拥有更佳的鲁棒性。事实证明，DTMD比TMD和MTMD更具工程适用性。
2015 Vol. 34 (17): 213-219 [
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220
孔底直线电机冲击器的冲击应力及疲劳仿真研究
>吴涛，姚爱国，王巍，郑志华，李勇波，何王勇
孔底直线电机冲击器具有效率高、易于井下控制的优点，可广泛应用各种地质条件。这种新型冲击器钻进中直线电机定子和动子之间是往复直线运动的，在长期碰撞作用后，应力波会造成直线电机冲击器和部分关键部位（如减震槽末端）的疲劳破坏。本文采用Pro/E软件对直线冲击电机进行三维建模，然后基于疲劳寿命预测的相关理论，利用ANSYS Workbench有限元分析软件，进行冲击应力和虚拟疲劳仿真分析，在较短的时间内获得电机冲击器的预测疲劳寿命、寿命安全系数及危险部位等信息。并根据仿真中问题，研究了采用特殊滑动轴承结构、增加薄壁壁厚，末端增加减震环的改进方法，有效的解决了冲击器疲劳强度和寿命问题。
2015 Vol. 34 (17): 220-224 [
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