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2016年 35卷 4期
刊出日期：2016-02-15
论文
论文
1
飞机撞击特大型LNG储罐全过程仿真分析
>葛庆子1,2 翁大根2 张瑞甫2
采用数值模拟方法对飞机撞击特大型LNG储罐的全过程进行仿真分析。分析中采用LS-DYNA有限元程序，考虑罐体、储液与保温层间的相互问题，建立了F-15战斗机的SPH模型，对飞机材料的选择和参数确定进行了详细分析，并以Riera法为依据，对F-15战斗机SPH模型撞击刚体所产生的荷载进行了对比验证，对比结果证明了SPH模型的可靠性和实用性。分析结果表明：撞击角度越大，外罐所承受的撞击能量越大，相应的内罐破坏越小，因此垂直撞击为最不利撞击角度；撞击高度对整体工况计算结果影响不大，储罐在经受215m/s撞击速度撞击下均出现了严重破坏；112m/s撞击速度时内罐尚有安全余量，160m/s撞击速度时内罐撞击中心区域内材料已达到极限应变，因此可认为目前设计方法设计的储罐所能承受的最大撞击速度为160m/s。
2016 Vol. 35 (4): 1-7 [
摘要
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8
线性时变系统的状态空间模型递推辨识研究
>倪智宇1，吴志刚1,2
针对线性时变系统中状态空间模型的辨识问题，本文提出了一种新的模型参数矩阵的递推辨识格式。不同于常用的利用奇异值分解(SVD)或者最小二乘原理计算时变状态空间模型参数的方法，这种新的递推方法基于信号子空间投影原理，通过重新建立输入输出数据之间的关系，构建新的信号子空间矩阵，从而递推得到系统的时变状态空间模型参数。与现有的计算时变状态空间模型的方法相比，这种新的递推方法由于不需要进行SVD的计算，从而大幅的减少了计算时间。特别是当系统的阶次较高时，计算效率优势更为明显。在算例中将这种方法与经典的使用SVD的时变ERA(TV-ERA)方法从辨识结果和计算效率上进行了比较。仿真结果表明这种新的递推算法能有效辨识状态空间方程形式的线性时变系统的模型参数，和TV-ERA方法相比具有更高的计算效率。
2016 Vol. 35 (4): 8-14 [
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15
比例边界有限元模拟裂纹和夹杂动力相互作用
>施明光1,3，徐艳杰1，张楚汉1，刘钧玉2,4，
基于三角形背景网格，任意结构可用 （ ）边多边形比例边界有限元 （Polygon Scaled Boundary Finite Elements, PSBFE）自动离散。相对以往基于比例边界有限元（SBFEM）的应用，该多边形单元不但继承SBFEM半解析求解裂纹尖端奇异性的特性，而且在模拟复杂结构的网格生成和裂纹扩展上具有更高的通用性。本文首次用该单元模拟了动荷载下复合材料裂纹和夹杂相互作用。动荷载稳定裂纹情况下，PSBFE计算结果同现有文献吻合良好，在此基础上，本文结合基于拓扑的局部网格重剖分方法，模拟了动荷载下夹杂和扩展裂纹相互作用。结果表明，硬质夹杂和软质夹杂对结构的动力应力强度因子分别起到抑制和放大的作用。夹杂尺寸，夹杂大小也会在一定范围内影响动力应力强度因子，尺寸越大距离裂纹越近的夹杂影响越大。
2016 Vol. 35 (4): 15-21 [
摘要
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22
基于常时微动观测的钢筋混凝土建筑物振动特性及其地域差异
>那仁满都拉1，布仁1，宝音图2，秦福英1，川濑博2，松岛信一2，包玉海3，张建中4
文章以呼和浩特市区钢筋混凝土建筑物为研究对象, 实施常时微动观测，分析了建筑物的振动特性，以及通过把呼和浩特市与其他地区的观测数据进行比较研究，初步探索了钢筋混凝土建筑物振动特性的地域差异,并得出如下结论: ⑴建筑物的第一次共振周期与楼层数或高度存在正相关关系，而楼层相同时则与建筑年代呈反相关关系，且大多数建筑物具有短轴方向的共振周期与长轴方向相同或较之偏大等特征。⑵大多数建筑物与地基间有着一定的相互作用。⑶同样建筑比较而言，福冈市的建筑物共振周期最小，乌兰巴托市最大，呼和浩特市和台中市的建筑物共振周期因长、短轴方向差异而大小不同。
2016 Vol. 35 (4): 22-27 [
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28
时域响应中传感器附加质量影响消除
>尹 涛
导读:
null
本文提出了一种时域内的传感器附加质量影响消除方法。利用时域实测自由响应数据，通过特征系统实现算法进行模态参数识别，获得传感器附加质量影响情况下的模态参数。以实测模态参数为基准，采用信赖域和非线性最小二乘算法对考虑传感器附加质量的结构初始有限元模型参数进行识别与修正，并以修正后的有限元模型为基础预测传感器附加质量消除所引起的模态参数改变。基于振型叠加法原理建立时域内传感器附加质量影响消除的识别方程组，并结合有限元预测的模态参数改变反演传感器附加质量影响消除情况下的时域响应。通过对一个实验室两端夹支梁模型实测时域响应中传感器附加质量影响消除进行研究，对所提出的方法进行验证。
2016 Vol. 35 (4): 28-34 [
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35
多维动力加载条件下钢筋混凝土柱力学性能的研究
>王德斌1,范国玺2,张皓 3
本文通过钢筋混凝土柱在多维动力加载下的试验，研究了钢筋混凝土柱在不同加载速率下的动态力学性能。试验结果表明：加载速率的提高会有效的提高构件的承载能力；随加载速率的提高，构件的刚度退化、强度退化和损伤进程均有不同程度的增强；双向加载及变轴力加载受加载速率的影响更为显著；构件发生破坏的区域更加局部化；构件的延性和变形能力有所降低，在双向加载并伴随有轴力变化的加载条件下表现尤为明显。
2016 Vol. 35 (4): 35-41 [
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42
钢板混凝土复合梁在爆炸荷载作用下的损伤评估研究
>田志敏1,2，章峻豪1，江世永1
为满足钢板混凝土复合梁爆炸损伤评估的实际需要，完成了钢板混凝土复合梁与钢筋混凝土梁承载性能的比较试验，研究了两种梁的承载性能与破坏特点，获得了二者的抗力试验曲线、抗弯变形限值及抗力函数。基于钢板混凝土复合梁的等效单自由度运动方程，采用数值求解方法，得出了评估其在爆炸荷载作用下破坏状态的超压-冲量（P-I）等损伤曲线。研究结果表明：钢板混凝土复合梁的承载力、变形限值、临界超压以及临界冲量比钢筋混凝土梁的都要高，前者的抗爆性能更好。
2016 Vol. 35 (4): 42-48 [
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49
滑动轴承油膜失稳振动的二阶定向循环平稳性分析
>罗宏林，刘小峰，柏林
定义了二阶定向循环平稳统计量，提出了基于二阶定向循环平稳的信号分析方法。该方法将用于单通道实信号分析的二阶循环统计量扩展到复信号，并定义了正交双通道融合复信号的定向循环自相关、定向循环谱相关密度。为了验证该方法，利用转子试验台模拟滑动轴承旋转机械的油膜失稳故障以获取数据，分析结果表明该方法不仅能够提取系统在某一截面内的周期性振动特征，而且能够揭示转子在指定循环频率处的旋向。此外二阶定向循环谱相关密度在指定频率处的切片能显示更加丰富的转子频率耦合调制信息，试验结果验证了该方法的有效性。
2016 Vol. 35 (4): 49-55 [
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56
基于SPH方法对不同药型罩线性聚能射流形成及后效侵彻过程的模拟
>杨刚 傅奕轲 郑建民 胡德安
为了解决传统基于网格的数值方法在模拟线性聚能射流问题时因大变形而导致网格畸变使计算难以进行的问题，本文通过自编程实现的光滑粒子法（SPH）对不同药型罩线性聚能装药射流形成及其侵彻金属靶板的过程开展了数值模拟研究，所实现的算法可以为线性聚能射流数值模拟研究提供新途径。本文所开展的研究首先基于已有的线性聚能射流试验模型进行模拟分析，采用SPH方法有效实现了线性聚能射流的形成过程，数值模拟获得的射流头部速度与试验比对误差在10%以内。然后建立了装药质量、药型罩质量和装药横截面宽度相同的前提下不同药型罩线性聚能射流模型，数值模拟获得不同药型罩形成的射流特征以及侵彻金属靶板的开口宽度和侵彻深度随时间的变化规律。研究得到的不同药型罩线性聚能射流形成及后效侵彻规律可为线性聚能射流的设计提供参考。
2016 Vol. 35 (4): 56-61 [
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62
弧形三脚架减振效果及射击精度改善研究
>华洪良， 廖振强， 宋杰， 邱明， 肖俊波
为研究一种新型弧形三脚架结构对机枪振动抑制以及射击精度改善情况，基于ADAMS以及相关实验数据建立了准确的机枪系统刚柔耦合动力学模型。在其余条件一致的情况下，对比了不同枪架在射击过程中的膛口动力学响应。根据外弹道理论，以及弹头出膛口扰动，对射击100m距离弹头散布进行了计算。结果表明：膛口的振动主要体现在高低方向上(y轴)，在该方向上膛口位移、速度、射角峰值平均值分别降低了27.8%、25.8%、31.1%左右。弧形三脚架对应的弹头散布圆半径R100，R50分别改善了33.6%、23.2%。弧形三脚架结构可有效改善机枪系统射击精度。
2016 Vol. 35 (4): 62-66 [
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67
基于磁力等效原理的刚性磁悬浮转子系统高精度在线动平衡
>刘超 1,2,3,刘刚 1,2,3，盖玉欢 1,2,3
针对磁悬浮飞轮转子不平衡振动问题，提出了一种在线动平衡方法。其基于磁轴承控制作用力与转子不平衡离心力之间的等效原理，通过检测磁轴承的控制作用力解算转子不平衡校正质量。设计了零位移控制器，使转子绕几何轴旋转，此时磁轴承的控制作用力与控制电流呈线性关系，通过测量控制电流来准确获得磁轴承的控制作用力。该方法消除了传统方法由动力学模型过度简化带来的误差，尤其适用于强陀螺效应的扁平型刚性磁悬浮转子系统。实验验证了该方法的有效性，对提高磁悬浮转子系统的动平衡精度具有实际意义。
2016 Vol. 35 (4): 67-71 [
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72
高铁大跨桥梁设计地震作用与国内外主要抗震规范的比较研究
>倪永军，陆星吉，江辉，杨庆山，赵伯明，朱晞
本文选择了现行国内外主要抗震设计规范，对比了国内外主要抗震设计规范的场地类型划分的差异；考虑地震的重现期与结构的重要性系数等因素，对比分析了我国不同行业抗震规范与《铁路工程抗震设计规范》2009年修正版在多遇地震(小震)、设防烈度地震(中震)和罕遇地震(大震)下各规范反应谱平台取值以及反应谱曲线本身。研究表明我国高铁大跨桥梁在小震的设计取值偏高，中震取值与国内其它规范相当，而大震的取值则偏低。我国高铁大跨桥梁的设计地震作用与欧洲规范Eurocode 8 的对比研究表明，我国的小震(50年重现期)取值小于欧洲规范(90年重现期)、中震(475年重现期)取值也小于欧洲规范(475年重现期)的相应取值。与美国AASHTO规范和加州规范Caltrans(2013)对比研究表明，由于我国规范采用了1.5的重要性系数，小震取值(50年重现期)远高于美国规范的50年重现期的设计地震水平，而与其475年重现期地震水平相当；中震水平(475年重现期)的加速度反应谱平台值略低于Caltrans(975年重现期)，但是略高于AASHTO(1000年重现期)，我国反应谱曲线与Caltrans大致相当，但是高于AASHTO；对于大震(2475年重现期)，AASHTO(2475年重现期)的地震作用取值介于我国的7度 (0.1g) 设防与8度(0.2g)设防之间。总体来说，我国的高铁大跨桥梁的设计地震作用取值偏于保守。
2016 Vol. 35 (4): 72-80 [
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81
时滞位置反馈对一类静电微传感器的吸合不稳定的控制研究
>尚慧琳1，宋书峰1，文永蓬2
针对微结构在静电力作用下的吸合不稳定问题，考虑一类典型的单自由度静电驱动微传感器振动系统，将时滞位置反馈施加在系统的直流偏置电压上，研究引起微结构的动态吸合和吸合不稳定的系统参数条件，以及时滞反馈对吸合不稳定的抑制机理。运用Melnikov函数法得到时滞受控系统中引起结构吸合不稳定的交流电压的临界幅值。并基于时滞受控系统的安全域随控制参数的演变，定量上研究时滞反馈对吸合不稳定的控制。数值结果和理论分析均表明：在正的反馈增益系数和较小的时滞量下，时滞位置反馈能够有效地抑制静电驱动微结构的吸合不稳定现象。
2016 Vol. 35 (4): 81-86 [
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87
金属橡胶消极减振系统复杂响应特性研究
>李玉龙,白鸿柏,何忠波,路纯红
对金属橡胶非线性消极减振系统的复杂响应特性进行了研究，基于减振器的双折线本构关系对隔振器的迟滞恢复力进行了线性等效，推导了减振系统的状态方程；对减振器进行了动态加载实验，利用实验数据识别得到了减振器的实际物理参数；利用辨识得到的有量纲的物理参数对系统进行数值仿真，绘制了系统随激励幅值和频率变化的分岔图，确定了系统产生混沌振动的参数区间，分析了金属橡胶减振系统的单频输入多频甚至宽频输出的复杂响应特性，并通过振动实验进行了验证。
2016 Vol. 35 (4): 87-92 [
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93
充液贮箱液固耦合振动模态与阻尼比研究
>沈骥，张美艳，唐国安
对于液体运载火箭纵向振动的稳定性分析，在建立贮箱内液体的振动模型时，不仅需要考虑结构的弹性特性，还需要考虑液体晃动时的阻尼特性。由于模态阻尼比与一个振动周期内阻尼力做功、平均机械能及模态固有频率相关。因此可以先通过结构与液体的耦合振动分析确定其模态，进而分别计算液体与结构接触面、自由面以及液体内部阻尼力做功，同时计算平均机械能，从而得到模态阻尼比。在计算模态阻尼比时，对耦合振动的模态分析、液体内部流场计算均采用等效比拟的方法，为充分利用通用程序计算创造了条件。此方法不仅能够提高效率，同时也便于工程上的应用。
2016 Vol. 35 (4): 93-97 [
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98
基于图解法的三轴车辆操纵稳定性分析
>刘西侠，袁磊,刘维平
三轴车辆车身长、轴载大、行驶工况复杂，这使得三轴车辆的操纵稳定性相对较差。考虑轮胎侧偏角超过 后，轮胎呈现出较强的非线性特性，分别在线性域和非线性域内对车辆操纵稳定性进行分析。建立整车模型以及线性和非线性轮胎模型；在线性域内，基于根轨迹法研究某三轴车辆结构和状态参数对其操纵稳定性的影响；在非线性域内，基于相平面法分析三轴车辆操纵稳定性与其行驶工况的关系；最后，分析三轴全轮转向车辆的控制机理及其操纵稳定性，为三轴全轮转向车辆的设计和控制提供参考。
2016 Vol. 35 (4): 98-103 [
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104
面向振动响应特性的坐姿人体动力学模型
>张志飞1,2，胡正权2，徐中明1,2，贺岩松2，黄深荣2
为了能准确地模拟人体的振动响应特性，并减少模型的复杂程度，结合分析力学和人体各部位实际状况，建立了六自由度坐姿人体动力学模型。列出了该模型的运动微分方程，并推导出人体振动响应特性的计算公式，以试验数据为依据，以动态等效质量和座位处到头部传递函数为目标，运用多目标优化方法获得了模型参数。结果显示，六自由度模型能准确的拟合人体振动响应特性曲线。将该模型与经典的集中参数模型（ISO 5982（2001）模型）和复杂生物力学模型（Tae-Hyeong Kim的模型）进行对比分析，该模型能更好地拟合实验数据，其结构简单却能相对完整、准确地反映人体动态特性，可用于人体振动响应仿真分析。
2016 Vol. 35 (4): 104-109 [
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110
基于改进判别字典学习的故障诊断方法
>王维刚1, 2 刘占生1,
近年来，基于稀疏表示的分类技术在模式识别中取得一定的成功。该框架中，字典的学习和分类器的训练通常是两个独立的模块，降低了方法的识别精度。针对以上问题，提出了一种特征提取和模式识别相融合的改进判别字典学习模型，将重构误差项、稀疏编码判别项及分类误差项进行了整合，并用K奇异值分解算法对目标函数进行优化，实现了字典和分类器的同步学习。该方法先对原始信号进行经验模态分解，并从分解的本征模态函数中提取时、频特征，形成故障样本；然后将训练样本输入改进模型用K奇异值分解优化；最后用习得字典及分类器权重对测试样本进行识别。实验结果表明：该算法不但适用于小样本故障问题，而且鲁棒性和分类性能都明显高于其它算法。
2016 Vol. 35 (4): 110-114 [
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115
室内声场重现中的时域去卷积方法
>彭博，郑四发，廖祥凝，连小珉
为了在带反射边界的普通房间内重现声场，需要对原始声场信号进行去卷积处理，以获得扬声器驱动信号。本文建立了房间内声场重现的时域模型，在模型中采用长时长的去卷积网络，以获得高精度同时抑制了时域混叠效应，再针对卷积滤波的海量计算问题使用了快速滤波算法，提高了计算效率。汽车车内加速噪声的重现实验结果表明：本文所提出的时域模型可以高效准确地完成声压信号的去卷积化，实现普通房间内声场的定量重现。
2016 Vol. 35 (4): 115-120 [
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121
滑模极值搜索算法ABS控制及对汽车侧向稳定性补偿
>周兵1，李永辉1，袁希文1, 胡哓岚1，程逸然2
针对ABS控制时路面附着系数复杂多变以及最优滑移率难以准确估计的难点，提出一种基于滑模极值搜索算法的ABS控制，它根据“轮胎制动力-滑移率曲线”的单峰值特性，通过极值搜索算法不断的搜寻曲线的极值点，同时运用滑模变结构控制来快速逼近极值点。针对转弯制动耦合工况，通过引入方向盘转角对控制律进行修正，补偿车辆转弯时的侧向稳定性。在MATLAB/Simulink中建立了整车七自由度模型，对设计的控制器进行了仿真验证。结果表明：直线制动时，所设计的控制器可以快速搜寻到最大制动力和最优滑移率。转弯制动时，考虑了转向修正后制动滑移率有所减小而轮胎侧向力增大，但停车时间并未明显增加，提高了汽车的侧向稳定性；当路面条件改变时，控制器能够自适应路面附着系数的变化。
2016 Vol. 35 (4): 121-126 [
摘要
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127
基于噪声辅助多元经验模态分解和多尺度形态学的滚动轴承故障诊断方法
>武哲1，杨绍普2，任彬2，马新娜2，张建超1,2
为了从强噪背景中提取滚动轴承微弱故障特征，提出一种基于噪声辅助多元经验模态分解 (Noise Assisted Multivariate Empirical Mode Decomposition，NAMEMD)和数学形态学的滚动轴承故障诊断方法。NAMEMD是新提出的一种基于噪声辅助数据分析方法，其克服了集成经验模态分解的模态混淆和运算量大等问题。本文将NAMEMD与多尺度形态学相结合应用于滚动轴承故障诊断。该方法首先利用NAMEMD将多分量调频调幅故障信号自适应分解为一系列IMF分量；其次，选取能量高的IMF分量求和重构；最后利用多尺度形态学差值滤波器提取信号的故障特征频率。为了验证理论的正确性，进行了仿真试验和轴承故障试验，并与EEMD和包络解调进行了比较，结果表明本文方法在进一步降低模态混叠效应的同时，明显提高了运算速度，对滚动轴承外圈、内圈和滚子故障的检测精度更高，能够清晰地提取出故障信号的故障特征频率。
2016 Vol. 35 (4): 127-133 [
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134
质量比对圆柱涡激特性的影响研究
>谷家扬?，杨琛，朱新耀，吴介
采用有限体积法对不同质量比圆柱在限制流向及不限制流向下的涡激振动进行了研究。圆柱涡激振动系统简化为质量-弹簧-阻尼模型，引入雷诺平均应力模型求解不可压缩粘性Navier-Stokes方程，结合SST 湍流模型对限制流向和不限制流向下圆柱涡激振动进行了数值模拟。研究发现：限制流向和不限制流向时圆柱涡激振动横向振幅均出现了初始激励分支和下端分支, 不限制流向质量比2.0时还出现了超上端分支，其横向振幅最大值为1.05D，是限制流向工况的1.81倍，质量比越大两者相差越小；限制流向和不限制流向两种工况下圆柱涡激振动均发现频率锁定现象，但锁定区间不同；质量比大小对圆柱涡激振动锁定区间也有影响；最后对不同质量比下圆柱涡激振动轨迹进行了讨论分析。
2016 Vol. 35 (4): 134-140 [
摘要
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141
电磁力对双分裂导线舞动的影响
>周林抒1，严波1,2，赵洋1，张亮1
基于一种计算导线间电磁力的数值方法，利用ABAQUS软件的用户自定义子程序UEL，编写计算子导线间电磁力的单元，实现考虑电磁力的双分裂导线舞动数值模拟方法。利用算例验证了方法和程序的正确性，进而对不同档距覆冰双分裂导线在不同电流强度下的舞动过程进行数值模拟，分析电磁力对线路舞动特征的影响。结果表明，档距较小时电磁力对线路舞动影响很小；档距较大时，电磁力对舞动的影响明显，甚至可能造成两子导线的碰撞。因而，在研究较大档距线路舞动时，有必要考虑电磁力的影响。
2016 Vol. 35 (4): 141-147 [
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148
离心式压缩机转子故障识别的EEMD-PCA方法研究
>马再超1，温广瑞1,2，张恒辉1，廖与禾1
针对离心式压缩机转子系统振动小，振动信号具有非平稳、非线性和伴随噪声干扰的特点，提出一种总体平均经验模式分解(Ensemble Empirical mode decomposition, EEMD)联合主分量分析(Principal component analysis, PCA)的故障识别方法。该方法以相关分析结合傅立叶变换选择基本模式分量(intrinsic mode function, IMF)为基础，构造了波动变化性指标以定量识别EEMD的噪声幅值参数；进一步获取各运行状态的14种时域振动评价指标并构造标准化特征数据集后，采用PCA降维法得出不同类型故障的振动模式类别。通过对离心式压缩机转子典型故障的振动信号分析，其结果表明该方法能够在解除信号非平稳非线性干扰的基础上，快速独立地提取信号中的主要振动模式，制定表征不同故障类别的特征数据区域，从而有效提高了离心式压缩机的故障识别能力。
2016 Vol. 35 (4): 148-155 [
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156
两类船-桥碰撞力差异及桥梁结构响应分析
>张景峰，李小珍，肖林，吕慧敏
船桥碰撞是跨航道桥梁需考虑的重要问题。本文以美国AAHSTO规范推荐两类船舶为例，研究了驳船和散装货轮撞击桥梁后碰撞力、船艏刚度和碰撞能量的变化过程，讨论了导致两类船舶碰撞力、船艏刚度和碰撞能量变化差异的原因，分析了两类船桥碰撞桥梁结构的主要响应，并将本文动力模型计算响应与已有规范计算得到响应进行了对比。结果表明，两类船舶不同的船艏外形及内部构造会对碰撞力造成较大影响；同等吨位和碰撞速度下，驳船碰撞峰值荷载比散装货轮大，驳船碰撞的墩顶位移比散装货轮小，基底剪力和弯矩比散装货轮大，驳船与散装货轮作用下桥梁结构响应的动力反应系数存在较大差异；不同规范对于碰撞荷载规定差异较大，欧洲规范计算得到响应总体较大，中国公路规范荷载对于内河船舶撞击计算得到的响应最小，中国铁路规范计算得到的响应与其他规范海轮撞击响应进行对比最小。
2016 Vol. 35 (4): 156-161 [
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162
基于颗粒流离散元模型的弹丸侵彻细观混凝土数值模拟方法研究
>刘志林1，孙巍巍2，王晓鸣1
利用颗粒离散单元法，研究弹丸侵彻细观混凝土模型中弹丸受到介质的阻应力与侵彻速度的关系。采用蒙特卡罗法随机生成并投放混凝土骨料且骨料的粒径分布满足级配曲线。通过对混凝土颗粒离散元细观力学模型进行单轴压缩实验、巴西劈裂实验和双轴压缩实验的参数反演，确定细观模型参数，能使细观混凝土模型具有和一般混凝土等效的力学性能。分析了骨料、过渡层和砂浆三相材料各细观参数对混凝土单轴压缩应力应变关系影响以及锥形弹和平头弹弹丸直径对侵彻阻应力的影响。将颗粒离散元细观力学模型方法计算的弹丸阻应力与空腔膨胀理论计算模型相比较，表明计算离散元方法具有良好的精度和实用性。
2016 Vol. 35 (4): 162-169 [
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170
轴向超声振动辅助磨削的磨削力研究
>何玉辉，周 群，郎献军
假设未变形磨屑厚度服从瑞利分布，推导了切削变形力的计算表达式；根据磨粒与工件的相对运动，探讨了超声振动对摩擦力的影响，分析了超声磨削时磨粒在砂轮切线方向上的摩擦力变化规律。综合切削变形力和摩擦力的理论分析，建立了轴向超声振动辅助磨削中磨削力的预测模型。对比实验的研究结果表明：由实验得到的磨削参数和振动参数对磨削力的影响规律与理论分析相一致，且仿真计算结果与实验测量结果的变化规律一致，从而验证了磨削力模型的可行性。
2016 Vol. 35 (4): 170-176 [
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177
基于电涡流阻尼器的数控加工振动抑制
>杨毅青1,2，徐东东1,2
弱刚性零件在数控加工中极易发生变形、让刀等现象，对加工质量及效率构成严重影响。基于电涡流阻尼器利用导体在恒定磁场中运动或者利用时变电磁场在导体上产生电涡流阻尼力，提出并设计适用于弱刚性结构件数控加工振动抑制的电涡流阻尼器结构；结合理论建模，提出四种设计方案并对其减振性能进行测试和比较。模态实验表明，四种阻尼器方案均能较好的对工件振动进行抑制，频响函数幅值最低下降55%；模态参数辨识表明，电涡流阻尼器可使系统阻尼增加70.73%，而对其余动力学参数的影响较小。切削实验表明，该电涡流阻尼器可增加工件临界稳定切深171%，减少切削加工振动信号58%以及降低表面粗糙度89.7%。
2016 Vol. 35 (4): 177-181 [
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182
弹性地基上输流管道主参数共振的主动振动控制
>王忠民， 邹德志， 姜全友
研究了弹性地基上输送脉动流管道主参数共振的主动振动控制问题。在管道上、下两侧对称的粘贴一对陶瓷压电片，利用压电效应使压电片对管道施加控制力矩。对运动微分方程中由控制力矩产生的Dirac Delta函数对轴向坐标的一阶导数，利用Fourier级数进行展开，再采用微分求积法对控制微分方程和边界条件进行离散化处理，得到了时变系统的状态方程。以管道的横向振动变形和输入控制能量之和达到最小的最优控制原则，对简支输流脉动流管道的时变系统受控前后某些点的挠度响应进行了数值仿真。数值计算结果表明，采用的最优控制方案能有效地控制输送脉动流管道的主参数共振问题。
2016 Vol. 35 (4): 182-187 [
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基于残余力向量的高桩码头基桩损伤诊断研究
>张干1，孙熙平1，王倩2，张强1
对于有上部结构的髙桩码头基桩损伤诊断研究，目前国内外还没有提出一种实用可行的诊断方法。根据振动微分方程，推导出残余力向量的表达式，定义残余力向量绝对值作为损伤诊断指标。以一高桩码头排架为研究对象，在多种工况下，基于残余力向量法，模拟诊断排架基桩的损伤。数值模拟结果表明：以残余力向量绝对值作为诊断指标，对损伤较为敏感，只需结构的低阶模态，就可以准确快速地识别出结构的损伤，为髙桩码头基桩损伤诊断提供了一种新的思路。
2016 Vol. 35 (4): 188-192 [
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柱端铰型受控摇摆式钢筋混凝土框架抗震性能的振动台试验研究
>鲁亮1,? 江乐1 李鸿2 吕西林1
柱端铰型受控摇摆式钢筋混凝土框架结构，是经过特殊节点设计与结构控制理论相结合而形成的一种新型消能减震结构体系。通过对一个缩尺比1/3的三层三跨摇摆框架模型和一个同尺寸的常规钢筋混凝土模型进行模拟地震振动台对比试验，研究模型结构在不同水准地震作用下的动力特性、加速度响应、位移响应，分析结构的抗震性能。试验结果表明柱端铰型受控摇摆式钢筋混凝土框架集中耗能机制明确,地震作用后能自主复位，主体承重构件在大震下保持完好，是一种免损伤的新型结构体系。
2016 Vol. 35 (4): 193-198 [
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钢筋混凝土复合防护梁的抗撞性能研究
>杨润林1，聂婷2，白娜妮1
传统结构构件设计较少考虑碰撞效应，因此有可能因碰撞荷载而引起严重的冲击破坏。鉴于此，在前期提出的刚柔复合防护结构体系的基础上，针对钢筋混凝土复合防护梁的抗撞性能进行了分析研究。在数值模拟的过程中，分别考虑了无防护、刚性防护、柔性防护和刚柔复合防护四种不同的措施以及两端固支、两端铰支和一端固支一端铰支三种不同的梁端约束形式。通过观测钢筋混凝土梁的应变、位移、加速度和冲击力等参数，可评价相应的抗撞效果。数值结果表明，提议的复合防护体系效果最好，可以有效抑制受撞构件的冲击响应；同时，构件约束形式对抗撞性能的影响也是不容忽视的。
2016 Vol. 35 (4): 199-203 [
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204
基于波有限元法的流固耦合结构波传导问题
>倪广健，林杰威
本文采用波有限元方法研究流固耦合结构中的波传导问题。该方法以有限元法为基础，首先建立研究对象的有限元法模型，得到模型的动态刚度矩阵。通过对动态刚度矩阵的重新排列组合得到研究对象的传递矩阵，求解传递矩阵的特征值问题可以得到分别代表自由波传递的波数和波模。本研究首先分析独立流体结构和固体结构中的振动问题，并比较了采用波有限元法和理论方法求解得到的固体结构中波数分布情况，验证了模型的正确性。随后采用波有限元法分析流固耦合结构中的波传导问题。波有限元法的应用并不局限于本文所给出的均匀或周期性结构，还可将其应用于缓慢变化的非均匀结构。
2016 Vol. 35 (4): 204-209 [
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结合模态声学贡献量与板面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。
2016 Vol. 35 (4): 210-216 [
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人群简化模型与人行桥TMD参数设计研究
>孙昊，周叮，刘伟庆，李枝军
用两段连续弹性杆模拟静立人体，建立人群-人行桥-调谐质量阻尼器(TMD)振动系统。将静立人群简化建模为单个的广义人体，研究广义人体-人行桥-调谐质量阻尼器振动系统的动力特性及TMD参数设计。运用最小二乘原理确定广义人体的相关参数，通过与已有的实验数据对比，验证了将静立人群简化为广义人体模型的正确性。以均方根加速度作为人体舒适度的优化准则，分析了人行桥TMD的最优频率比和最优阻尼比。
2016 Vol. 35 (4): 217-223 [
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钢骨混凝土异形柱-钢梁节点抗震性能试验研究
>曾磊1，吴园园1，张地2，崔振坤1，龚倩倩1
为了研究钢骨混凝土异形柱-钢梁节点的抗震性能，进行了4个T形钢骨混凝土柱-钢梁节点和4个L形钢骨混凝土柱-钢梁节点的拟静力试验。试验考虑了混凝土强度等级、核心区配箍率和轴压比等参数的影响，对骨架曲线、承载力、核心区剪切变形、延性和耗能能力等抗震性能指标进行了分析。结果表明，在低周往复荷载作用下，钢骨混凝土异形柱-钢梁框架节点滞回曲线饱满，表现出良好的延性性能和耗能能力，典型破坏形态为节点核心区剪切斜压破坏和节点区焊缝失效破坏；高轴压力下节点具有较高的承载能力但延性性能降低；混凝土强度越高，节点承载能力越大，但延性性能越差；增大核心区配箍率对试件的延性和承载力有明显的提高，并能改善试件屈服后的耗能能力。
2016 Vol. 35 (4): 224-229 [
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基于分段多项式的局部特征尺度分解方法及应用
>吴占涛1，程军圣1，曾 鸣1，郑近德2
针对局部特征尺度分解(Local Characteristic-scale Decomposition,LCD)方法中两极值点连线在极值点处一阶微分不连续，引起分解精度降低问题，提出新非平稳信号分析方法-基于分段多项式的局部特征尺度分解(Piecewise Polynomial based Local Characteristic-scale Decomposition, PPLCD)。用分段多项式取代LCD中直线连接，且均值曲线插值点由相邻3个同类极值点构成的多项式计算产生。通过仿真信号将PPLCD与LCD对比，结果表明，PPLCD在提高分量正交性、精确性等具有一定优越性；由转子碰摩故障诊断表明该方法的有效性。
2016 Vol. 35 (4): 230-234 [
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考虑机床-磨削交互的工件表面形貌仿真
>冯 伟1,2，陈彬强1,2，蔡思捷1,2，姚 斌1,2，罗 琪1,2
磨削加工方法是保证加工表面质量的重要手段，机床结构与磨削过程之间存在的交互作用会对工件表面质量产生不利影响。以砂轮端面磨削加工过程为研究对象，在研究磨削工件表面形貌仿真方法的基础上，深入分析了机床结构与磨削过程之间交互作用对工件表面形貌的影响。首先基于砂轮表层磨粒的随机分布特性建立了虚拟砂轮形貌，然后通过对磨削过程中砂轮磨粒与工件几何干涉作用的分析，建立了磨粒运动轨迹方程和工件表面形貌方程。考虑砂轮变形对磨削过程的反向作用，建立了主轴-砂轮结构与磨削过程间的交互模型，采用耦合仿真的方法对机床-磨削交互过程进行了仿真，并考虑磨削过程中的交互作用提出了一种新的磨削工件表面形貌仿真模型，实验结果验证了所给算法的正确性和有效性，该方法为进一步优化磨削工艺参数提供了依据。
2016 Vol. 35 (4): 235-240 [
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