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2015年 34卷 21期
刊出日期：2015-11-15
论文
论文
1
神经信息编码研究的现状与进展
>朱雅婷 王如彬 倪力 王梓印
神经信息编码的研究有助于了解神经系统的工作机制。实验与理论的综合发展不断丰富着编码模式的种类，因此对编码现状进行分析探究是十分重要的。本文将着重阐述感受器中的编码、发放率编码与时间编码、群编码、能量编码。试图比较不同层次编码的动力学特征与各自的优缺点，从而评估它们的适用系统，找出适用范围广泛的有效的编码和解码的方法。这将对了解大脑的内部工作机制和人工智能的应用前景具有不可估量的作用和巨大的影响。
2015 Vol. 34 (21): 1-9 [
摘要
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10
主轴-刀柄联结性能有限元接触分析
>蔡力钢，魏晓君，赵永胜，宋晓磊，杨靖
主轴-刀柄联接系统是机床中最薄弱的环节之一，其联结性能是影响切削加工稳定性的关键因素。基于接触理论，考虑结合面间的法向作用和切向作用，建立了主轴-刀柄联结性能分析模型。分析了不同转速下刀柄锥面与主轴孔锥面的接触分离情况、刀柄锥面承受的接触压力和刀柄锥面的应力分布情况，得出了转速对主轴-刀柄结合面联接性能的影响规律。低转速时其联接性能稳定，而高转速时刀柄锥面与主轴孔锥面发生明显分离，刀柄接触压力下降到静止时的一半，刀柄应力显著增大，此时已无法保证两锥面紧密接触，主轴-刀柄联接性能丧失。最后通过高转速下主轴-刀柄系统径向加载试验验证了有限元接触分析的有效性与可行性，从而为进一步分析主轴-刀柄连接性能打下基础。
2015 Vol. 34 (21): 10-14 [
摘要
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15
基于多重分形理论与神经网络的齿轮故障诊断
>褚青青1,肖涵1,吕勇1，杨志武1
针对齿轮故障振动信号具有多重分形特征，提出多重分形与神经网络相结合的机械故障诊断方法。采用多重分形理论计算出振动时间序列的多分形谱f(α)和广义分形维数D(q)，并将多分形谱能和广义分形维数谱能作为特征量，构成二维特征向量。将该特征向量作为概率神经网络的输入参量，对采自齿轮故障台的振动信号进行故障分类。作为对比，将关联维数作为特征量输入同样参数的概率神经网络并进行故障识别，结果表明，所提出的方法具有更高的识别率。
2015 Vol. 34 (21): 15-18 [
摘要
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19
基于随机减量法的非平稳激励下模态参数识别
>罗钧1，刘纲1,2，黄宗明1,2
针对现有结构模态参数识别方法平稳激励假定的不足，提出了一种非平稳激励下的结构模态参数识别方法。以白噪声调幅激励、调幅相关激励和频率幅值调制共三类非平稳随机激励为对象，采用演化谱理论推导了随机激励分段叠加后的均值和方差表达式，然后在此基础上对传统的随机减量法进行拓展，将非平稳激励下模态参数识别问题转化为结构自由振动曲线的模态参数识别，最后利用特征实现算法识别结构的模态参数。通过一个悬臂梁数值模型和两层实验室钢框架进行验证，识别结果表明运用本文算法可以准确识别出非平稳激励下系统的固有频率和振型，且固有频率的识别误差在2%以内，具有较高的识别精度。
2015 Vol. 34 (21): 19-24 [
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25
风荷载作用下复刚度阻尼TMD减振结构优化设计
>彭凌云1，康迎杰1，秦丽2，何浩祥1
利用复刚度阻尼进行减振的优化设计理论亟需发展。建立具有复刚度阻尼特征的调频质量阻尼器（TMD）减振结构的动力学方程，并基于定点理论提出了采用复刚度阻尼的TMD结构最优频率比和最优阻尼比确定方法。对具有复刚度阻尼特征的TMD减振结构在简谐激励和平稳随机激励下的稳态响应进行了分析。以主结构位移振幅最小为优化条件，推导TMD的阻尼和频率最优参数的理论公式。结果表明复刚度阻尼TMD的整体减振效果接近于粘滞阻尼减振结构，在相同质量比和一定频率范围内，复刚度阻尼比粘滞阻尼可能具有更好的减振效果。对Davenport风速谱下复刚度阻尼TMD减振结构的随机响应进行分析，结果表明TMD的减振效果要弱于白噪声作用下的结果，复刚度阻尼TMD减振效果稍逊于粘滞阻尼的情况，但二者结果较接近。在应用TMD减振技术时，采用复刚度阻尼是一种有益的选择方案。
2015 Vol. 34 (21): 25-30 [
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31
身管固有频率高效全局灵敏度分析
>陈光宋，钱林方，吉磊
为获得影响身管固有频率的关键参数，将身管固有频率写成其参数的混沌多项式形式，提出基于灵敏度的混沌多项式自适应展开，采用LASSO(Least Absolute Shrinkage and Selection Operator)自动选择重要项及其展开系数，根据混沌多项式的正交性直接由混沌多项式展开系数解析获得身管参数的全局灵敏度因子。算例1表明基于灵敏度的多项式自适应展开能够根据变量的重要性选择多项式的展开阶数，算例2通过一个标准模型验证提出方法的有效性和高效性。此外，身管算例表明对于低阶固有频率摇架前支点位置及对应的身管圆柱段直径和身管炮口处直径为核心关键参数。
2015 Vol. 34 (21): 31-36 [
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37
基于极值点概率密度和听觉模型的瞬态信号提取方法研究
>李允公1 张金萍2 戴丽1
零件间的碰撞会诱发瞬态振动信号成分，所以发现和提取瞬态信号有助于设备故障的识别。人类听觉系统对于突发声音具有本能的敏感性，因此，基于听觉系统的运行机制提出了一种瞬态信号提取方法。提出了信号极值点幅值概率密度曲线中存在小幅值局部波动这一含瞬态成分信号的重要特征，并结合频带连续性和起始同步性做为瞬态信号提取的线索。基于三种线索，首先对信号进行gammatone带通滤波、相位调整和极值点提取，继而计算各滤波信号极值点的幅值概率密度，并判断各滤波信号中是否存在瞬态成分，根据判断结果提取可能与瞬态成分有关的极值点，但因背景信号和干扰噪声的影响，所提取到的极值点会有一部分与瞬态成分无关，因此，将无关点分为四类并设计了相应的筛选方法。最终，利用筛选后所得极值点生成瞬态信号。数值仿真和实测数据验证的结果表明，所提方法对于瞬态信号提取具有良好的性能，且在干扰噪声和背景信号较强时也可实现较好的提取效果。
2015 Vol. 34 (21): 37-44 [
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45
一种基于自适应形态提升小波的车轮踏面擦伤识别新方法
>邓文豪1，金炜东1
结合列车轴箱与车轮振动关系以及轨道激扰对列车振动的影响，分析了通过周期性冲击响应提取车轮踏面擦伤的可行性；通过对高速列车轴箱振动模型的分析，提出采用改进的自适应形态提升小波（IAMGLW）对列车轴箱垂向振动信号分析的方法；实测轴箱垂向振动信号的分析结果证明了IAMGLW对分析高速列车轴箱振动信号的有效性。与自适应形态提升小波（AMGLW）相比，IAMGLW通过前置滤波以及对梯度阈值的改进使其能够有效地保留一定梯度范围内的冲击响应，滤除幅值较大的随机冲击且抗噪能力强。同时该算法只涉及加、减 和比较运算，计算简单、快速，可应用于车轮踏面擦伤的在线监测与诊断。
2015 Vol. 34 (21): 45-48 [
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49
基于近似惯性流形的非线性壁板热气动弹性响应降阶方法
>康伟1，唐杨1，徐敏1，张家忠2
基于近似惯性流形理论提出一种用于高温环境下的二维壁板热气动弹性响应分析的降阶方法。其主要思想是将壁板振动方程的解分解为高低阶模态之和，并利用近似惯性流形理论建立高低阶模态之间的耦合关系，用低阶模态来表示高阶模态的影响。通过与传统的伽辽金法比较，结果表明所提方法可以在不明显损失解的精度的前提下降低系统的自由度，提高计算效率。
2015 Vol. 34 (21): 49-53 [
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54
基于Fluent的节流阀油液空化流场数值分析
>李贝贝1，刘秀梅1,2，3，龙正1，贺杰1，李文华1
基于计算流体动力学方法，数值研究了节流阀开度变化对节流阀内油液压力场、速度场及空化区域的影响。流道内压力较大区域位于上流道，压力较小区域位于下流道。节流口处压力梯度随阀口开度减小呈增大趋势；液压油低流速区分布在上游槽底部、阀芯顶端及阀腔拐角处。随着阀口开度减小，在通流截面积和油液粘性阻力共同作用下，通过节流口处流体流速呈先增大后减小趋势；在上游阀座底部、阀芯顶端处、阀腔拐角附近存在三个回流区，该回流区面积随阀口开度减小而减小；由于节流口处气体体积分数较高，因此空化初始位置位于节流口阀座附近，下游空化区则是游离性气泡群造成的。此外，随着开度进一步减小，空化强度呈先增强后减弱趋势，空化区域也呈先扩大后缩小趋势。
2015 Vol. 34 (21): 54-58 [
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59
基于频域信号的稀疏编码在机械故障诊断中的应用
>朱会杰 1,2， 王新晴 1， 芮挺 1，李艳峰 1， 李立平3
提出了一种使用稀疏编码对机械频谱信号自学习并识别故障的方法。首先分别对每类频谱信号进行字典学习得到每类信号的字典，然后依次计算测试样本在各个类别的字典上的稀疏重构系数,利用稀疏重构系数与对应类别的字典重构测试样本。最后将重构残差作为识别依据，对机器状态进行判断。通过将振动信号从时域转化到频域，将复杂的移不变稀疏编码问题转化为普通的稀疏编码，并且得益于高效的K-SVD字典学习算法，计算效率得到了大幅提高。本文所提方案直接使用原始频谱信号作为训练集，不仅省去了特征提取过程，而且保留了更丰富的信息。经实验验证，本方案较基于时域的移不变稀疏编码具有更高的计算效率、准确率和稳定性。相对于常规诊断算法，除了有准确率的优势外，不易受负载变化的影响，所需人工干预较少。
2015 Vol. 34 (21): 59-64 [
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65
外爆荷载下Kiewitt 8型单层球面网壳的动力响应
>马加路1，2，支旭东1，2,范 峰1，2， Stewart G.3
为研究Kiewitt 8 型单层球面网壳在爆炸荷载下的动力响应，基于LS-DYNA建立了爆炸中考虑附属结构（檩托，檩条，铆钉和屋面板）影响的40 m单层球面网壳结构有限元模型。通过分析相同爆炸荷载下不同结构矢跨比，构件尺寸和材料属性等参数对结构响应的影响，得到了球面网壳的矢跨比、杆件截面、屋面板厚度及屋面活荷载等是影响结构动力响应的主要因素。在此基础上，通过讨论相同结构在不同爆炸作用下的结构破坏及倒塌情况，提出了单层球面网壳在外爆荷载下安全距离的计算方法，为更好地建立网壳结构的抗爆设计方法和安全评估理论提供了依据。
2015 Vol. 34 (21): 65-70 [
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71
基于能量谱的爆炸冲击波毁伤特性研究
>李丽萍1，孔德仁1，苏建军2，王芳1，商飞1
能量谱是评价爆炸冲击波的重要特征参量，大量实验发现爆炸冲击波在某频段内的能量谱值越高，对自振频率在相同频段内目标的毁伤效果越好。为研究爆炸冲击波的能量谱特性，设计了2组对比实验，分别测得同种炸药在不同爆心距及不同炸药在同种爆心距的爆炸冲击波压力信号。为准确提取爆炸冲击波信号中的能量谱，提出了一种基于小波包的改进HHT（希尔伯特-黄变换）能量谱提取方法。针对噪声对能量谱特征的影响，采用小波包对原始信号进行滤波，结合IMF（固有模态函数）分量与滤波后信号的相关系数，筛选出有效IMF分量，结果表明改近HHT方法提高了能量谱计算精度和速度。通过分析不同工况下爆炸冲击波能量谱发现，爆炸冲击波低频段能量随距离的增加衰减慢，毁伤范围大；高频段能量随距离的增加衰减快，毁伤效果较弱；同时，不同类型炸药的爆炸冲击波具有不同的能量分布，高频能量与低频能量可有明显差异，以上规律可为战斗部毁伤效能评估提供新的思路。
2015 Vol. 34 (21): 71-75 [
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76
齿轮箱振动信号的分数阶时频谱多重分形特征提取研究
>张云强，张培林，吴定海，李兵
针对齿轮箱振动信号的非线性和非平稳性，提出一种基于Q阶加权矩结构分割函数法的分数阶时频谱多重分形特征提取方法。首先构造时频分辨率较好的分数阶S变换技术获取齿轮箱振动信号的分数阶时频谱；然后针对分数阶时频谱的特点，设计出一种Q阶加权矩结构分割函数法，用于提取分数阶时频谱的多重分形特征参数。对5种状态的齿轮箱振动信号进行了分析和研究，结果表明齿轮箱振动信号的分数阶时频谱具有多重分形特性，Q阶加权矩结构分割函数法提取的多重分形特征参数能有效描述分数阶时频谱的多重分形特征。
2015 Vol. 34 (21): 76-81 [
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82
基于非线性海床刚度模型的钢悬链线立管动力响应分析
>白兴兰1,2， 黄维平3, 谢永和1，赵春慧1
基于P-y曲线模拟钢悬链线立管(SCR)-海床相互作用的力学行为，运用弹性地基梁模拟SCR流线段，研究海床刚度模型对SCR动力响应的影响。立管与海床的相互作用取决于土刚度、立管特性和沟槽的发展等诸多因素。现在的方法大多是将海床模拟为线性或非线性弹簧系统，而没有考虑土的塑性变形和吸力效应。运用P-y曲线模拟管-土相互作用过程，内容包括：(1)在浮体升沉运动和波浪载荷作用下，得到了管-土作用的荷载位移曲线、贯入深度和海床分布力的变化情况；(2)分析立管触地点的位移、弯矩、应力等动力响应特征，与线弹性海床模型进行了比较。研究表明，非线性海床土刚度模型较为准确地模拟了土的塑性变形和约束力对立管触地区动力响应的影响，弹性地基梁单元较好地模拟了立管的流线段，荷载位移曲线也体现了土吸力的产生和释放过程。
2015 Vol. 34 (21): 82-88 [
摘要
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89
人枪系统中人体握持主动力非破坏测量方法
>金鑫1，周克栋1，赫雷1，黄雪鹰2，张俊斌2
为获得连续射击时人体握持主动力参数，本文提出一种人体握持主动力的测量方法。该方法设计了基于仿生学及人机工程学的仿生握爪，以等效代替人手握持射击。仿生握爪能够在不破坏枪支的情况下获得连续射击时人枪作用力的等效力系，该力系经EMD分解可得显现的握持主动力分量。所得的握持主动力参数对研究射击精度影响因素等课题具有重要意义。实验结果表明，本文方法能准确反映连续射击时人枪系统力的作用。
2015 Vol. 34 (21): 89-92 [
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93
一种基于WMUWD的液压泵振动信号预处理方法
>孙健， 李洪儒，王卫国，许葆华
针对轴向柱塞液压泵故障引起的振动信号非线性强、故障信息湮灭在噪声干扰的问题，提出一种基于加权形态非抽样小波分解（WMUWD）的振动信号预处理方法。首先，在形态非抽样小波分解的一般框架下，提出WMUWD方法，利用特征能量因子表征形态非抽样各分解层近似信号对故障特征的贡献量，并以此为依据进行加权融合，以提高有用信息比重，便于特征提取；在此基础上，对WMUWD方法的初始参数设置进行了分析，给出了一套比较系统的优选组合方法；最后，利用仿真信号以及液压泵实测振动信号验证了该方法的有效性。
2015 Vol. 34 (21): 93-99 [
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100
成层式结构泡沫空心球分配层抗爆性能试验研究
>任新见,2 张庆明1 刘瑞朝2
分别采用黄沙和泡沫空心球为分配层制作不同的成层式工程结构模型，通过大比尺集团装药标准试验、对比试验和二次爆炸试验，考察了采用泡沫空心球作分配层时成层式结构的抗爆性能。试验结果表明，在相同的爆炸荷载作用下，分配层采用泡沫空心球时，成层式结构的防护层破坏比采用黄沙作分配层时严重，但分配层下方相同位置的压力前者远小于后者；相比传统成层式结构，新型成层式结构具有更好的防护效果。
2015 Vol. 34 (21): 100-104 [
摘要
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105
基于改进粒子群算法的Volterra模型参数辨识
>卫晓娟，丁旺才，李宁洲，周学舟
针对非线性系统Volterra泛函级数模型，结合混沌优化策略和种群多样性控制思想，提出了一种改进粒子群算法，并应用于Volterra模型参数的辨识，将非线性系统的辨识问题转化为高维参数空间上的优化问题。利用混沌序列增加初始种群的多样性，通过构建动态子群以进行协作寻优，且各子群采用不同的参数自适应调整策略，并定义算法收敛性测度以对精英粒子进行合理的混沌变异，避免了算法早熟收敛，提高了算法的寻优速度和寻优精度。仿真实验中，将该方法与基于标准粒子群算法、遗传算法、量子粒子群算法的Volterra模型参数辨识方法相比较，验证了该辨识方法的有效性和鲁棒性。
2015 Vol. 34 (21): 105-112 [
摘要
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113
兆瓦级风力发电机组传动系统动态特性研究
>罗勇水，周民强，陈棋，崔峰，刘伟江
基于集中参数质量法建立风力发电机组四质量块柔性传动模型，在综合考虑外部风载、齿轮副啮合刚度、啮合阻尼和综合啮合误差激励条件下建立齿轮箱内部各级齿轮副动力学方程。以1.5MW风力发电机组为计算对象，计算柔性传动系统固有频率和齿轮箱各级齿轮动态啮合力，通过雨流计数法对齿轮动态啮合力进行统计分析，结果显示动态啮合力具有很强的时变特性，此研究方法为齿轮和轴承设计、寿命预估建模提供依据。并对传动系统稳定性进行分析，结果显示传动系统一阶扭振频率与风轮面内一阶摆振频率偏差为7.5%，通过降低主轴重量约8.5%，提高了传动系统一阶扭转频率值5%，提高后的频率值与风轮面内一阶摆阵频率偏差达11.9%，大于规范推荐值10%，为风力发电机组传动系统设计和可靠性研究提供参考。
2015 Vol. 34 (21): 113-118 [
摘要
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119
风荷载作用下复刚度阻尼TMD减振结构优化设计
>彭凌云1，康迎杰1，秦丽2，何浩祥1
利用复刚度阻尼进行减振的优化设计理论亟需发展。建立具有复刚度阻尼特征的调频质量阻尼器（TMD）减振结构的动力学方程，并基于定点理论提出了采用复刚度阻尼的TMD结构最优频率比和最优阻尼比确定方法。对具有复刚度阻尼特征的TMD减振结构在简谐激励和平稳随机激励下的稳态响应进行了分析。以主结构位移振幅最小为优化条件，推导TMD的阻尼和频率最优参数的理论公式。结果表明复刚度阻尼TMD的整体减振效果接近于粘滞阻尼减振结构，在相同质量比和一定频率范围内，复刚度阻尼比粘滞阻尼可能具有更好的减振效果。对Davenport风速谱下复刚度阻尼TMD减振结构的随机响应进行分析，结果表明TMD的减振效果要弱于白噪声作用下的结果，复刚度阻尼TMD减振效果稍逊于粘滞阻尼的情况，但二者结果较接近。在应用TMD减振技术时，采用复刚度阻尼是一种有益的选择方案。
2015 Vol. 34 (21): 119-123 [
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124
液力减振器空程冲击过程的流固耦合仿真与分析
>舒红宇,罗霜1，汪明明 1，陈齐平2
液力减振器内部的振动及冲击是其噪声产生的原因，通过实验和理论分析发现，该振动与冲击主要表现为空程冲击。为揭示液力减振器油液与活塞之间的空程冲击的具体过程和机理，首先通过建立数学模型，计算得到了某一减振器在不同激励下的空程距离；然后采用ADINA软件建立了模拟该减振器空程冲击过程的气-液两相有限元模型，并进行了流固耦合动态仿真；最后分析了活塞杆加速度的时域和频域响应。研究结果显示：流通阀阀片打开瞬间，油液与活塞的空程冲击将使活塞杆产生显著的轴向振动；随着空程距离增大，活塞杆轴向振动越明显。仿真计算结果与减振器噪声实验结果相符，表明该模型理论及其计算方法可解释减振器噪声产生的原因，并为降噪提供参考。
2015 Vol. 34 (21): 124-128 [
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129
格构式钢柱抗侧向撞击性能的试验研究
>崔娟玲1，郭昭胜2，王蕊2
格构式钢柱常用见于重型工业厂房的排架柱或高大的独立支柱，此类构件使用环境复杂性，极易遭遇侧向撞击荷载作用。为探明格构式钢柱的抗侧向撞击性能，本文利用DHR9401落锤式冲击试验机完成了6根格构式钢柱侧向撞击试验。试验中利用动态应变仪记录了不同冲击能作用下格构式钢柱的冲击力时程曲线，并获得了其残余破坏形态和塑性变形量。结果表明：格构式钢柱在侧向撞击荷载的作用下表现出良好的延性性能和抗冲击性能，其残余变形主要包括整体侧向弯曲变形和撞击部位的局部屈曲变形；其残余变形的变化与冲击能的变化呈线性关系。
2015 Vol. 34 (21): 129-135 [
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136
湍流风场与地震激励联合作用下的风力机结构动力学响应
>杨阳1，李春1，2，缪维跑1，叶舟1，2，吴攀3
湍流风场与地震激励是影响风力机安全最主要的客观因素。为分析风力机在湍流风场及地震激励工况下结构动力学响应，以NREL实测数据为湍流风场数据源，结合相干湍流及地震激励，分别研究了多组工况下风轮、塔架和地基的动力学响应。结果表明：湍流风场对叶片载荷、叶尖位移和塔尖载荷影响较大，而地震激励影响可忽略不计；地震激励对地基载荷、地基位移和塔尖位移影响较大，而湍流风场影响可忽略不计；湍流风场与地震激励对塔基载荷均有一定影响，但后者影响更大，二者对风轮推力和功率影响均较大，且处于相同量级；相干湍流与地震激励对塔基载荷和塔尖位移影响相当，可达稳态风的2~15倍。
2015 Vol. 34 (21): 136-143 [
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144
新型双活塞磁流变阻尼器的理论分析与实验研究
>王 强1，陈照波1，Mehdi Ahmadian2，刘文涛1
针对空间柔性桁架结构振动半主动控制的需要，提出了一种重量轻、结构紧凑的双活塞磁流变阻尼器。基于磁流变液流变特性和流体动力学理论，通过分析阻尼器节流通道内的流场情况，建立了阻尼力与活塞速度之间的关系。给出了适用于阻尼器初始设计的简化阻尼力计算方法，准静态测试的结果验证了计算方法的正确性。针对动态测试实验结果中输出力在去程和回程的不对称问题，提出了一种改进的非对称双曲正切模型。结果表明，改进模型能够准确描述新型阻尼器的动力学特性，在去程和回程都有很高的建模精度。
2015 Vol. 34 (21): 144-149 [
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150
电-热-力载下BNNTs增强压电板的非线性动力响应
>杨金花 张鹏君
研究了电-热-力载荷作用下硼氮纳米管(BNNTs)增强压电板的非线性动力响应。运用板的非线性应变几何关系及考虑温度效应的压电理论，建立了BNNTs增强压电板的本构关系。通过变分推导出了结构的非线性动力控制方程。在空间上采用差分法离散，在时间上采用Newton-Newmark方法离散，整个问题采用迭代法进行求解。算例中，详细讨论了电压、温度、载荷、体积比以及外激励频率等因素对BNNTs增强压电板非线性动力响应的影响。
2015 Vol. 34 (21): 150-156 [
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157
基于模态方法的柴油机机体结构建模技术研究
>杜宪峰1,2，舒歌群2，卫海桥2，梁兴雨2
良好的建模技术已经成为影响柴油机计算模型精度与振动噪声仿真分析的技术关键。通过机体的计算模态和试验模态的相关性分析，对机体计算模型的合理性进行评价，并以特征灵敏度法作为结构动态特性修正的理论基础，确定结构模型动态特性的修正方向，从而建立高精度机体计算模型，同时，计算模型修改前后的模态置信度对比结果表明，基于试验与仿真模态的相关性分析在机体计算模型修改应用中是非常合理的。在此基础上，探讨并建立了机体计算模型的建模技术分析流程，有利于显著缩短柴油机新产品的研发周期。
2015 Vol. 34 (21): 157-161 [
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162
连接Maxwell模型的两相邻结构地震易损性分析
>吴巧云1,2，朱宏平2，陈楚龙2
对连接Maxwell模型的两相邻钢筋混凝土框架结构建立二维模型，考虑了梁柱单元及阻尼器单元在大震作用下的非线性行为，通过大量的增量动力分析（IDA），研究了Maxwell阻尼器优化参数理论表达式在结构经历初始弹性、屈服直至倒塌全过程的适用性，并基于IDA分析的结果，对结构未控和控制情况下的地震易损性曲线进行了比较分析，从性能评估的角度研究了Maxwell阻尼器对相邻结构在不同地震波及不同地震动强度水平下的控制效果。通过相邻结构在不同地震动强度水平下的顶层位移时程发现，Maxwell阻尼器在小震作用下对两结构顶层位移控制效果均较好，但是在大震作用下，仅对结构2有明显的控制效果；由控制和未控时的相邻结构的地震易损性曲线亦可看出，Maxwell阻尼器对结构2在各性能水平下的控制效果均优于结构1。最后，通过大量的参数化分析，基于相邻结构地震易损性最小原则提出了合适的阻尼器参数值。
2015 Vol. 34 (21): 162-169 [
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170
稳态工况下水电机组主轴摆度峰峰值计算方法研究
>张飞1，葛新峰2，潘罗平1，付婧3
对目前状态监测与现场试验中主轴摆度峰峰值计算的常用方法进行了综述，将计算方法分成两类：极值法和置信度法。通过实例分析指出稳态工况下极值法计算时存在结果不稳定，且结果依赖于滤波器选择的问题。研究采用置信度法计算峰峰值，实例分析表明置信度法结果优于极值法。在95%的置信度下，当计算周期数不小于6时，采用95%置信度法对原始数据及不同滤波器作用下的数据计算得到的峰峰值结果均收敛，置信度法下的峰峰值计算结果相容。
2015 Vol. 34 (21): 170-174 [
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基于二次相关加权阈值的滚动轴承声发射信号小波包降噪算法研究
>王之海，伍 星，柳小勤
针对滚动轴承疲劳损伤初期声发射信号微弱而易湮没于噪声中难以有效检测的问题，提出一种基于二次相关加权阈值的声发射信号小波包降噪算法。通过计算原始信号各小波包分解成分自相关函数与噪声自相关函数的互相关系数（二次相关），对“3 ”阈值加权得到小波包分层阈值，实现对声发射信号的降噪。仿真分析与实测声发射信号分析表明，该方法能够有效去除干扰噪声，凸显声发射冲击信号。
2015 Vol. 34 (21): 175-178 [
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悬臂叠层板状结构稳定性研究
>叶献辉1，范晨光2，蔡逢春1，张毅雄1
将管道理论引入叠层板状结构的流致振动研究，在势流理论下，基于输流管道的哈密顿原理，建立悬臂支承叠层板状结构的流致振动模型，用微分求积法对模型的运动方程进行离散，运用特征值分析与响应分析结合的方法，确定系统失稳的临界流速与形式，并研究不同参数对稳定性的影响。结果表明，悬臂叠层板发生颤振失稳，间隙,管/液质量比，间隙和流速非对称参数对颤振流速有一定的影响，但在本文研究参数范围内对系统失稳形式没有影响。
2015 Vol. 34 (21): 179-183 [
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184
连接界面不定性对于加筋板结构振动能量传递特性的影响分析
>纪琳 1， 黄震宇 2
导读:
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加筋板结构有着极为广泛的工程应用，准确预测振动能量（结构声）在加筋板中的传递特性是对于工程结构进行有效、合理声学设计的一个极为重要的环节。本文以板-筋-板组合系统为研究对象，将加强筋视为板件结构的中间连接件，通过仿真分析计算，研究了加筋板的参数不确定性对筋板组合系统的功率流传递特性影响。考虑到加强筋与所连接板件通常具有较大的动态特性差异，仿真模拟以中频混合分析法（Hybrid FE-SEA method）为主。研究表明：在长短波并存的中频域，加筋板中的结构声传递特性受加强筋刚度和边界条件变化的影响较大，而受其材料属性和连接自由度数量变化的影响较小。
2015 Vol. 34 (21): 184-187 [
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188
复式空心钢管混凝土柱抗爆性能及损伤研究
>崔 莹1,3， 赵均海2 张常光2 孙珊珊2 陈兵1
通过爆炸试验，对复式空心钢管混凝土柱抗爆性能及损伤程度进行研究，并结合所得试验数据进行数值模拟，分析并建立柱的损伤评估准则。结果表明：在折合距离为0.14m/kg1/3试验条件的爆炸荷载作用下，复式空心钢管混凝土柱迎爆面柱中发生了明显的塑性弯曲变形；柱迎爆面压力峰值柱中最高、柱底次之、柱顶最小，且爆炸冲击波对迎爆面柱中造成的破坏最为强烈、柱底次之、柱顶最小；柱端部节点强度与构件整体强度协调对提升复式空心钢管混凝土柱的抗爆性能尤为重要。最终建立了基于固端约束下复式空心钢管混凝土柱中挠度的超压—冲量（P-I）损伤准则及判定公式。
2015 Vol. 34 (21): 188-193 [
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简支梁桥形状记忆合金装置减震防落研究
>周海俊，徐希，刘海锋
进行了直径8mm的国产形状记忆合金棒材拉伸试验，由实验数据拟合得到其基本力学模型参数。以一座3跨简支梁桥为例，基于日本桥梁抗震规范设计形状记忆合金减震防落装置。采用ABAQUS有限元分析软件建立该简支梁桥有限元分析模型，进行地震响应动力时程分析。研究形状记忆合金防落装置初始间隙、装置长度对防落效果及桥墩内力的影响规律，且与传统的钢绞线防落装置进行了对比分析。研究结果表明减少形状记忆合金装置长度与初始间隙，碰撞现象和墩梁相对位移会减少，但墩底剪力会相应增加；形状记忆合金防落装置对碰撞与墩梁相对位移的控制效果优于钢绞线防落装置。
关键词：落桥；抗震；防落装置；形状记忆合金；简支梁桥
2015 Vol. 34 (21): 194-199 [
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200
等效源方法的适用性判定及源的优化布置
>魏应三1,2，王永生1，沈阳2，靳栓宝2，蒋国健3
采用等效源方法建立了辐射体表面法向振速到场点声压的传递函数，实现了声场的数值预报。以相对速度误差为评价指标，对等效源法的求解精度进行了先验判定，提出了以1/2速度误差限制线来确定等效源法适用的频率范围，进一步以声辐射效率为指标对声压计算结果的合理性进行后验判定。分别针对单个频率点、多个频率点对等效源的位置进行优化，结果表明存在最优等效声源位置以满足辐射体表面法向振速的最佳匹配。将等效源的优化方法应用于具有声反射面的脉动球源及锥-柱组合壳体的辐射声场预报，预报结果与解析解及边界元法计算结果吻合较好，说明等效源法在工程上应用是可行的。
2015 Vol. 34 (21): 200-204 [
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205
基于同步平均与倒频谱编辑的齿轮箱滚动轴承故障特征量提取
>代士超，郭瑜，伍星
在齿轮箱振动信号中，由于滚动轴承早期故障信号相对较弱，传统的齿轮箱滚动轴承故障诊断方法通常难以有效地提取轴承故障信息。为实现滚动轴承故障特征的准确提取，本文提出了一种基于同步平均和倒频谱编辑的齿轮箱滚动轴承故障分离诊断方法。所提方法首先利用时域同步平均实现齿轮成分增强，并通过倒频谱获得齿轮成分对应的倒频谱线准确位置，然后对原信号的倒频谱进行编辑实现对其中齿轮成分的或削弱以突出信号中的滚动轴承故障特征，提高齿轮箱滚动轴承故障诊断的准确性。仿真和试验结果验证了本方法的有效性。
2015 Vol. 34 (21): 205-209 [
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210
脉动水力压裂过程中煤层应力扰动特征的数值模拟分析
>陆沛青,李根生，黄中伟，田守嶒，沈忠厚，李小江
煤层脉动水力压裂是在煤层常规水力压裂与脉动注水基础上提出的一项新技术，但目前针对脉动压裂过程中地应力扰动特点的研究尚不充分。基于连续介质力学，采用交错网格有限差分，建立了脉动载荷下地应力响应数值模型，研究了脉动压裂过程中地层扰动应力的分布、有效扰动范围及不同地层力学参数对应力扰动的影响，发现脉动压裂引起的应力扰动具有以下特征：波及范围广、区域性应力集中，可产生会聚效应；可引起切应力使煤层产生拉伸损伤，形成远大于准静态压裂的有效应力扰动区；可利用煤岩的强压缩性产生更大范围的应力扰动与损伤区，提升压裂效果。本文成果可望为煤层脉动水力压裂增产机理研究提供参考和依据。
2015 Vol. 34 (21): 210-216 [
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