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2016年 35卷 7期
刊出日期：2016-03-25
论文
论文
1
模块面板式土工格栅加筋土挡墙动态特性试验研究
>王 贺 1,2，杨广庆 1，刘华北 3，吴连海 4，刘伟超 1，熊保林 1
为了研究模块面板式土工格栅加筋土挡墙在高速铁路列车荷载作用下的动力响应规律，分析其作用机理，结合室内模型试验进行了包括加筋土挡墙墙面变形、墙体加速度、动土压力、残余土压力及土工格栅拉伸应变等分布规律的研究。结果表明：墙面累积水平位移沿墙高呈单峰值分布，最大值位置靠近墙顶；挡墙内竖向加速度受频率影响较大，8 Hz时加速度出现大幅增长，加筋体内加速度沿墙高出现衰减；动土压力主要受荷载幅值及加载次数的影响，在加筋体内沿墙高逐渐衰减，垂直动土压力的衰减速率逐渐增加，水平动土压力的衰减速率逐渐减小；随加载次数的增加，残余土压力逐渐增大，沿墙高墙体中部的残余土压力稍大；筋材累积应变随加载次数的增加略微减小，沿筋长呈单峰值分布，峰值位置距墙脚水平距离从高到低逐渐减小。
2016 Vol. 35 (7): 1-9 [
摘要
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10
电液疲劳试验系统的变谐振控制技术研究
>贾文昂1,阮健1
随着激振频率的增加，电液疲劳试验机激振输出幅值急剧衰减，激振频率和激振输出幅值两者之间存在相互矛盾的关系，因此提出了利用谐振能量来提高激振输出幅值的方案。该方案通过改变阀控单出杆液压缸无杆腔容积的方法来改变系统的谐振频率，使得谐振频率与激振频率重合，在谐振点进行激振。在对液压动力机构的运动过程进行分析的基础上，建立系统的数学模型，运用四阶龙格库塔的数值方法对其进行求解，并对仿真结果进行理论分析；理论分析表明可以通过改变无杆腔容积来改变系统的谐振频率，且在谐振点处的激振输出幅值有较大幅度的提升；从负载流量曲线上看，由于谐振能量的输出使得在谐振点处的负载流量急剧降低。最后建立实验系统对以上仿真结果进行实验验证。实验结果表明：在谐振点出的激振输出幅值为饱和输出幅值的25%左右，负载流量反而减小了90%左右；通过改变无杆腔的容积能有效改变谐振频率，拓宽电液疲劳试验机应用范围。
2016 Vol. 35 (7): 10-14 [
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15
船舶-自升式海洋平台碰撞相似率研究
>刘昆1，包杰1，2，王自力1,，George Wang1,3
海洋平台作为海洋能源勘探开发的主要组成部分，是海洋油气探井、钻井、开采的主要作业基地。船舶碰撞致使平台结构损伤破坏一直是威胁海洋平台安全的主要因素之一，开展海洋平台碰撞性能研究，揭示平台结构在碰撞过程中的损伤变形机理，对提升平台安全性具有重要意义。评估平台结构耐撞性能最可靠的方法是实船碰撞试验，然而因其耗资巨大而不易开展。按一定相似关系进行比例模型试验成为现实条件下的首选。本文基于相似第二定理，运用量纲分析法推导船舶-自升式海洋平台碰撞过程中各物理量的相似关系，为平台碰撞模型试验的开展及试验参数的确定提供重要依据。结合有限元仿真技术，以平台典型的T型和K型管节点为研究对象，建立不同缩尺比下的简化碰撞模型，比较验证相似理论的可靠性。研究结果表明，缩尺模型在碰撞冲击载荷下的结构损伤变形、碰撞力和能量吸收等动态响应与实尺度模型结果一致性较好。本文研究成果可以为大型平台结构碰撞模型试验设计提供技术支撑。
2016 Vol. 35 (7): 15-22 [
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23
基于小波包变换和时变频率的结构地震损伤评估
>何浩祥1,2，陈奎1，闫维明1,2
基于频率变化的结构地震损伤评估方法具有机理明确和精度较高等特点，但传统信号分析方法在时频分辨率上不能同时满足精度要求，导致时变频率不能直接从响应信号中精确获取，影响频率法损伤评估的应用。依据时频边缘条件提出时频谱分析精度评价标准，通过对比不同的信号分析方法，确认具有特定基函数的小波包变换是获取精确时变功率谱的有效工具。提出基于小波包脊的时变频率提取方法，在此基础上依据结构频率的变化可计算结构时变损伤指标，并最终实现结构多维地震损伤评估。算例表明基于小波包变换和时变频率的结构地震损伤评估方法可以较准确地反映结构的整体损伤演变过程和最终损伤程度。应用该方法时仅需要结构的位移时程，在结构动力分析、抗震验算以及实际结构的震害评估中均具有良好的适用性。
2016 Vol. 35 (7): 23-30 [
摘要
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31
新型双足模型下结构动力响应分析
>王益鹤， 杨娜
基于考虑人体动力特性的新型双足模型，采用Lagrange方程建立了步行过程中人与结构相互作用系统运动方程。研究了人与结构各自的动力响应及其之间相互作用，并通过对比说明了新型双足模型反映的人体动力特性对结构振动的影响。结果表明：人与结构相互作用增大结构动力响应；行人经过结构各阶模态振型波峰时，结构各阶模态频率和阻尼比分别达到最小值和最大值。
2016 Vol. 35 (7): 31-38 [
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39
基于递归希尔伯特变换的振动信号解调和瞬时频率计算方法
>胡志祥,任伟新
精确地提取振动信号的瞬时幅值和瞬时频率对结构的参数识别和健康监测有重要作用。希尔伯特变换是一种常用的信号解调及瞬时频率计算方法，但在信号不满足Bedrosian乘积定理的条件时会造成较大误差。针对这一问题，提出了一种递归希尔伯特变换方法，用前一步希尔伯特变换计算出的纯调频信号作为新的信号，递归地使用希尔伯特变换以进行信号解调，理论分析表明递归希尔伯特变换能够快速地收敛。最后采用仿真信号对比了递归希尔伯特变换与单次希尔伯特变换、经验调幅调频分解及Teager能量算子法在信号解调及瞬时频率计算中的结果，结果表明了递归希尔伯特变换方法的实用性及精确性。
2016 Vol. 35 (7): 39-43 [
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44
三塔两跨悬索桥行波效应振动台试验及数值研究
>闫聚考1，2 李建中2 彭天波2 王军文3
为了研究行波效应对大跨多塔连跨悬索结构抗震性能的影响，以泰州长江公路大桥为背景，设计并制作1/40缩尺比例模型，进行了全桥振动台模型试验。采用中塔与主梁间弹性索连接的纵向约束结构体系，试验分别测试了不同视波速下行波效应对全桥位移响应的影响。振动台试验表明，考虑行波效应时，中塔顶位移、北塔梁纵向相对位移会有明显增大，最大增幅在50%以上；主桥梁与引桥梁纵向相对位移也会有明显增大，增大幅值在1倍以上。因此，仅考虑一致地震激励不能保证大跨度多塔悬索桥的结构安全。通过比较试验结果和数值计算结果可以发现，试验结果与有限元数值模拟结果较为接近、吻合较好。数值计算所采用的绝对位移法分析行波效应方法操作简单，力学概念清晰，可方便的应用到大跨度桥梁行波效应分析中。
2016 Vol. 35 (7): 44-48 [
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49
基于变形离散元法的重力坝地震开裂分析
>杨利福，常晓林，周 伟，程勇刚，马 刚
考虑脆性材料Ⅰ型和Ⅱ型复合断裂情况，基于渐进破坏理论建立了混凝土损伤破坏模型，提出一种损伤开裂模型与变形离散单元法耦合的分析方法。模拟了Koyna坝在强烈地震作用下的渐进破坏过程，通过与室内模型试验及其他方法所得结果的对比，验证了该方法的可靠性和正确性。研究表明：坝体初始裂缝是由地震拉应力集中所致，坝体开裂后，裂缝周围应力重新分布，但缝端仍存在拉应力集中现象，导致裂缝不断扩张；裂缝发展可分4个阶段；裂缝贯通后，坝头与底部剧烈错动，坝体动能减小，摩擦功急剧增加。
2016 Vol. 35 (7): 49-55 [
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56
基于在线测量的滚动直线导轨副精度保持性测试方法及试验研究
>姬中晴，欧屹，冯虎田，张云
针对滚动直线导轨副精度保持性检测要求，提出了一种基于激光位移传感器测距的滚动直线导轨副运动精度在线检测方法。根据相对运动定理，该方法将4个激光位移传感器在线测量的滑块相对导轨基准的距离变化量转化成导轨平行度和滑块偏转角的变化量。通过滚动直线导轨副精度保持性测试方法，在线测量滚动直线导轨副在实际运行过程中的精度损失量，并与滚动直线导轨副的离线数据对比，有效验证了测试原理的可行性。最后，从多方面进行了误差分析。
2016 Vol. 35 (7): 56-61 [
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62
超期服役大跨海港钢栈桥结构动力特性测试分析与安全评估
>刘红彪1,2，李宏男1
超期服役大跨海港钢栈桥结构动力特性方面的研究较少。采用现场测试与有限元数值模拟分析相结合的方式，对106m跨度的超期服役大跨海港钢栈桥结构的动力特性进行了系统研究，明确了不同激励方式对结构模态测试结果的影响程度，测试得到了超期服役的106m跨度的典型简支下承式抛物线型空腹钢桁架栈桥的动力特征参数，并根据三年的栈桥结构固有频率测试结果，基于结构固有频率变化对栈桥结构的安全状态进行了评估。试验与分析结果表明：初速度激励法、初位移激励法与脉动测试法测试得到的栈桥固有频率基本相同，因此，结构模态测试时，可根据现场的测试条件灵活选取三种激励测试方式，结果是一致的。现场实测得到的栈桥模态参数表明，栈桥结构的阻尼比不超过0.03，其竖向一阶固有频率在1.70Hz左右，竖向一阶振型具有一个振型节点，这是典型简支下承式抛物线型空腹钢桁架结构振动特性的特殊之处。根据三年的栈桥结构固有频率测试结果及变化规律，评估超期服役栈桥结构的安全状态是良好的，结论与现场外观检测的结果一致。以上工作和结论可为类似码头的简支下承式抛物线型空腹钢桁架栈桥的动力特性测试及结构安全检测评估提供一定的经验参考。
2016 Vol. 35 (7): 62-68 [
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69
载荷作用下EPS混凝土中弹性波传播特性研究
>徐松林，方春艳，周伟达，郑航，周李姜
应用EPS混凝土来模拟含缺陷的岩石材料。对EPS粒径分别为1、2和3mm的三种EPS混凝土试样进行了载荷作用下不同频率的弹性波传播实验研究。采用单一频率脉冲叠合的方法来精确确定材料的波速，结果表明：EPS混凝土的p波波速随载荷增加在试件的开始压密实阶段有较明显的增大趋势，当试件相对密实，波速增加不是很明显；s波波速随载荷增加有一定程度增加，但幅度比p波波速增加得小得多。应用一种相对波速的方法，即将波速与当前载荷下材料的声波速度进行对比，可以较好地分析波速与载荷和频率的关系。最后对波速与载荷和频率的关系进行了理论模拟分析。此研究对于应用弹性波进行材料和结构的无损检测等技术方面有很好的参考意义。
2016 Vol. 35 (7): 69-75 [
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76
基于复杂网络社团聚类的复合故障特征分离诊断方法
>陈安华 莫志军 蒋玲莉 潘阳
针对复合故障多种故障特征相互叠加彼此干扰，给全面准确诊断带来困难，提出了基于复杂网络社团聚类的复合故障特征分离诊断方法。该方法首先应用EMD将复合故障信号分解为若干个IMF分量，由于不同单一故障的特征会在不同频段得以体现，提取每个IMF分量的特征量，建立故障数据网络模型；然后将每个IMF分量视为网络中的社团，根据复杂网络社团结构的特性，进行同类社团合并，合并所得每个社团与单一故障相对应，最后对合并的信号进行分析，实现复合故障特征分离。本文以转子不平衡和轴承内圈、轴承内圈和滚动体复合故障特征分离与诊断为例，验证了该方法的可行性。
2016 Vol. 35 (7): 76-81 [
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82
基于行星滚柱丝杠副的机电作动器动态特性分析
>乔冠， 刘更， 马尚君， 佟瑞庭， 周勇
以舵回路系统中机电作动器为研究对象，考虑机电作动器的安装和舵面负载连接，建立了基于行星滚柱丝杠副的机电作动器数学模型。采用AMESim进行仿真对比分析，探讨了机电作动器中结构刚度、摩擦和间隙等非线性因素对系统动态性能的影响。结果表明：相比传动刚度，结构刚度中固定刚度的提高对于系统动态响应的改善作用更明显；行星滚柱丝杠副间隙量越大，系统的阶跃响应波动幅值越明显；在给定舵控指令下，机电作动器的仿真位移输出响应误差最大为1.8mm，相对误差为1.2%，从而较好的反映了模型的有效性，为功率电传机电作动器的进一步结构优化和控制提供了理论依据。
2016 Vol. 35 (7): 82-88 [
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89
基于自适应RBF模糊神经网络的旋转柔性铰接梁的振动控制
>邱志成，许燕飞
由柔性关节连接中心刚体和挠性附件的刚柔耦合系统广泛应用于卫星太阳能帆板、空间机器人等领域中，在调姿或者外部扰动带来振动时，将影响系统的稳定性和指向精度，对带有铰接结构的柔性梁的影响更甚。设计并建立了带有柔性关节（谐波齿轮）的旋转柔性铰接梁实验平台，进行了基于压电传感器测量信号的振动频响特性分析，分别采用PD控制和自适应RBF模糊神经网络控制算法，进行了基于电机驱动的位置设定点弯曲振动的主动控制研究。实验比较结果验证设计的自适应RBF模糊神经网络控制算法能够快速抑制振动。
2016 Vol. 35 (7): 89-95 [
摘要
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182
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96
基于数值-解析方法测量静压条件下阻尼材料动态力学参数
>陶 猛 江 坤
建立了一种测量静压条件下阻尼材料动态力学参数的数值-解析方法。首先，分别制作两种空腔半径不同的圆柱空腔覆盖层样品，测量两种样品在静压力下的复反射系数。其次，采用有限元法仿真静压力下的空腔结构变形，在此基础上同样采用有限元法计算复反射系数。以实测复反射系数和计算复反射系数建立二元非线性方程组，利用牛顿迭代法求解方程组可获得复弹性模量和复泊松比等黏弹性动态力学参数。对聚氨酯材料制作的样品进行了复反射系数测量，分析了静压力对聚氨酯材料动态力学参数的影响规律。最后，测量了某不同结构吸声覆盖层静压下的反射系数，并与采用实测材料参数计算的反射系数进行了比较，验证了该方法的正确性。
2016 Vol. 35 (7): 96-101 [
摘要
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102
最优应力波形下的冲击机械冲锤部件的反演设计及参数优化
>赵翼飞，白争锋，杨斌久
受空间环境下月壤采样机构能源供给的限制，本文立足于一般的冲击机械模型，假定岩土动态加载刚度一定的情况下分析比较了不同形式入射波形对岩土介质作功过程中能量传递效率情况；以实现最优指数应力波形为目标，基于一维波动力学理论及δ(t)函数法对冲锤部件的波阻抗进行反演设计，并使用正解计算和有限元仿真的方法验证反演设计的正确性；运用假设脱离法分析了冲锤与击杆之间的受力及运动状态，分析了冲锤几何外形无量纲参数影响下能量传递效率和冲锤冲击效率的变化规律并计算相关的最优参数。
2016 Vol. 35 (7): 102-109 [
摘要
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110
含间隙运动副机构的动力学特性研究
>王旭鹏1,2,刘更1,马尚君1
为了研究间隙运动副对机构动力学特性的影响，综合考虑转动副轴向尺寸、材料非线性系数以及碰撞过程能量损耗等因素，建立了一种改进的非线性接触碰撞力模型，同时提出了一种用于描述间隙处摩擦作用的修正的库伦摩擦模型。以曲柄滑块机构为研究对象，将上述接触碰撞力模型和摩擦力模型嵌入到系统动力学模型中，进行了动力学仿真分析，研究了不同间隙、驱动载荷及摩擦系数对机构动力学特性的影响，并将仿真结果与试验测试数据进行了对比分析。结果表明：基于文中改进的非线性接触碰撞力模型、修正的库伦摩擦力模型仿真计算结果，与实验结果吻合较好，能够准确、有效地描述含间隙运动副机构的动态特性。
2016 Vol. 35 (7): 110-115 [
摘要
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116
基于扭转强迫振动风洞试验的矩形截面高层建筑三维风荷载研究
>汤怀强，邹良浩， 梁枢果， 吴 鹏,王 磊
为了研究扭转振动对高层建筑三维气动力的影响，利用扭转强迫振动装置，通过多点测压风洞试验测试了三个矩形截面高层建筑模型在不同试验风速和不同扭转振幅情况的表面风压时程。进而讨论了结构顺风向、横风向和扭转向均方根风力系数及功率谱的变化规律，研究结果表明：结构顺风向、横风向和扭转向均方根风力系数均随着试验风速和扭转振幅的变化而变化；结构顺风向阻力系数随着扭转振动振幅的变化主要是由于结构顺风向气动力的变化引起，而其横风向和扭转向风力系数随着扭转振动的变化包含了气动力变化与结构气动弹性效应两部分。对于高层建筑来说，应考虑扭转振动引起的结构三维气动力的变化以及结构横风向和扭转向气弹效应。
2016 Vol. 35 (7): 116-123 [
摘要
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124
船-桥梁浮式钢套箱碰撞数值模拟中的流场处理方法对比研究
>潘晋1，张小强1，许明财2,3，任淑霞4
本文采用Ansys/Ls-dyna对1000吨级船舶与浮式桥梁钢套箱的碰撞过程进行了数值仿真，为了较精确地分析流场处理方法对于数值计算结果的影响，分别采用了流固耦合方法和附加质量系数法来模拟碰撞过程中流场的作用，并对比分析了两种方法下浮式钢套箱的碰撞力、撞深、竖向位移、内能变化等计算结果。研究结果表明，与采用附加质量系数法的结果相比，考虑流固耦合时防撞钢套箱的最大撞深较小而最大撞击力较大，且随着碰撞能量的增加，最大撞击力明显大于采用附加质量系数法的结果。因此对于桥梁的防撞钢套箱设计，常规附加质量系数法偏于危险，有必要用流固耦合方法来考虑流场的作用。另外，船体的撞击能量越大时，浮式钢套箱的竖向位移约束也越重要，可以通过设计浮式钢套箱的压载水，减小钢套箱在碰撞过程中的竖向位移，以提高其吸能效果。
2016 Vol. 35 (7): 124-129 [
摘要
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130
含2个S副间隙6—SPS机构奇异性分析
>赵德胜 吴荣军
6—SPS机构位姿矩阵采用四元数法描述，并把该矩阵和矢量坐标扩展为4维形式，推导出无间隙机构的运动方程，得到了机构运动的新型雅克比矩阵 和 ；在此基础上，利用连续接触模型得到了两个含间隙S副共连杆和异杆时机构的运动系数矩阵。分别把各个运动系数的行列式展开，得到含间隙机构第一类奇异和第二类奇异的轨迹方程，利用MATLAB得到了机构在给定位置时的第一类位姿奇异轨迹和第二类位姿奇异三维轨迹曲面。通过把两类含间隙机构奇异轨迹曲面的比较，发现机构间隙对第二类奇异的影响大于对第一类奇异的影响；在两类奇异轨迹中，当S副异杆时，机构间隙的影响均大于S副共连杆时的影响。以无间隙机构奇异轨迹曲面上奇异点作为参考点，通过含间隙机构奇异轨迹曲面上与参考点相对应奇异点的相互比较，发现存在一个关于参考点的奇异域。
2016 Vol. 35 (7): 130-137 [
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138
聚脲弹性体夹芯防爆罐抗爆性能研究
>宋彬1，黄正祥1，翟文2，祖旭东1，肖强强1，贾鑫1
应用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对三种防爆罐在1.2kgTNT爆炸载荷作用下的动态响应过程进行数值模拟。研究了无夹层、聚脲弹性体夹层和橡胶夹层防爆罐的抗爆性能。分析了不同夹层对防爆罐整体变形的影响，并分析了聚脲弹性体和橡胶夹层的吸能特性。通过聚脲弹性体夹层防爆罐在爆炸载荷作用下的变形试验研究，验证了数值计算结论的可靠性。结果表明，在相同爆炸载荷作用下，无论是在变形还是在能量吸收方面，聚脲弹性体夹层防爆罐都要优于无夹层防爆罐和橡胶夹层防爆罐；冲击波在聚脲弹性体传播过程中衰减幅度最大。
2016 Vol. 35 (7): 138-144 [
摘要
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145
调频型颗粒阻尼器参数优化方法及有效性评价
>闫维明1, 王瑾1, 贾洪2,许维炳3, 陈彦江1
基于调频型颗粒阻尼器(Tuned Particle Damper，简记为TPD)的简化线性分析模型-双调谐质量阻尼器(Doubly Tuned Mass Damper，简记为DTMD)模型建立了TPD的数值优化方法，对TPD的参数进行了分析和优化，建立了TPD的简化非线性分析模型及其参数计算方法，并利用该简化非线性分析模型对上述TPD数值优化方法进行了评价。理论和数值研究结果表明：与单TMD相比，TPD简化线性分析模型-DTMD的减震频带更宽，控制效果的鲁棒性更好；依据数值优化方法得到的TPD具有良好的减震控制效果；TPD简化非线性分析模型及其参数计算方法，可为颗粒阻尼器的应用提供一定的理论和数值分析指导。
2016 Vol. 35 (7): 145-151 [
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152
某型飞机颤振试飞中多种激励技术的综合应用与研究
>俱利锋 梁海州
文章首先对颤振试飞所用激励技术进行了简单介绍。进而对某型飞机颤振试飞所选激励技术的原理进行了详细分析，并通过对该型飞机颤振试飞不同激励技术激励效果的分析讨论，给出针对该型飞机，多种激励技术补充使用所得激励效果明显的结论。最后对其它飞机颤振试飞激励方法的选用给出有益建议。
2016 Vol. 35 (7): 152-155 [
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156
三维覆冰斜拉索风致振动驰振分析
>谭冬梅1，王凯丽1，瞿伟廉1，韩玲2，高远志1
斜拉索偏心覆冰后，气动外形不再稳定，在风的作用下，可能诱发驰振。大幅的驰振将威胁到拉索结构的安全，因此，有必要对覆冰拉索的驰振稳定性进行深入的研究。应用FLUENT中的SST k-ω模型对三维覆冰斜拉索的绕流场进行数值模拟，得到全攻角下的阻力系数、升力系数及驰振力系数，依此判定覆冰斜拉索是否发生驰振，并得到某大跨斜拉桥部分斜拉索的驰振临界风速。结果表明：经过三维模拟计算的覆冰拉索的部分驰振力系数小于零，并且驰振临界风速较小，斜拉索易发生覆冰驰振；与风洞试验和二维模拟数据比较，三维覆冰斜拉索模拟获得的气动力系数比二维更接近试验值。
2016 Vol. 35 (7): 156-160 [
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161
力-位移混合控制方法在大型多功能试验加载系统拟静力试验中的应用
>曾聪1,2,3, 许国山1,2, 张树伟1,2, 王涛1,2,4, 耿悦1,2, 吴斌1,2
为了满足结构试验试件尺寸越来越大、边界条件越来越复杂的需求，国内外多家高校和科研机构都开发了大型多功能试验加载系统。对试验系统的精确加载控制是保证试验顺利进行和取得准确试验结果的关键。本文首先介绍国内外现有的一些大型多功能试验加载系统，并针对哈尔滨工业大学结构与抗震试验中心的大型多功能试验加载系统压剪拟静力试验的竖向加载控制方法展开研究。提出应用力-位移混合控制方法实现竖向力加载控制，基于MTS控制系统给出具体实施方案，并通过试验对比传统力控制方法与基于力-位移混合控制方法的控制效果。研究结果表明：传统力控制方法虽然能很好实现稳定的竖向力，但是很难保证试件的压剪受力状态；而力-位移混合控制方法不但可以精确实现轴向力的加载控制，还能确保试件的压剪受力状态。基于力-位移的混合控制方法对于该类加载试验系统的竖向力加载控制具有通用性，在大比例尺柱、墙等试件的压剪试验中具有广阔的应用前景。
2016 Vol. 35 (7): 161-166 [
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167
多维地震激励下人字形桥梁地震模拟振动台试验研究
>闫磊，李青宁，尹俊红，韩春，程麦理
为研究人字形桥梁在地震作用下的动力响应，以某人字形桥梁为原型，制作了一座相似比为1/20的模型桥梁，采用El-centro波对其进行了不同地震烈度的多维激励地震模拟振动台试验和有限元分析。研究结果表明：随着地震烈度的增加，模型结构自振频率降低阻尼比增大；桥墩墩顶顺桥向加速度响应基本不受竖向地震分量影响；计算桥墩墩底应变响应时进行水平双向地震激励即可满足要求；梁体跨中竖向加速度响应，主梁和分支梁间的伸缩缝宽度取值，伸缩缝处的碰撞响应等均与地震波输入维度有关。因此，对于人字形桥梁在进行抗震设计时应针对不同的设计目的对其进行选择性的多维地震激励。
2016 Vol. 35 (7): 167-176 [
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177
碟式太阳能光热发电系统机架结构风振响应的时域分析
>颜健，彭佑多，易陈斐
针对大型碟式光热系统抗风运行的机架风致振动问题，以研制的25KW级碟式机架为对象，阐述了复杂机架结构的有限元建模方法，并通过静力承载和机构传动角的分析，指出了高度角驱动机构的不足并予以改进，进而对比分析了改进前后机架多高度角工况的自振特性。基于线性滤波AR法模拟得到25组工况的脉动风载荷(平均风速16.0m/s)，开展了改进机架的风振时域求解。分析了机架关键节点的位移响应均方根和峰值分布特征，并对典型工况的机架位移响应进行了频谱分析，给出了各工况机架关键节点的位移风振系数，为机架结构设计提供参考。结果表明，机架结构位移响应是以脉动载荷的强迫振动为主，并伴有多阶振型参与的共振响应。机架控制点的位移峰值和位移均方根的分布特征相似，且沿焦轴的响应分量均是占主导地位，机架振动主要为机架视日部分绕高度角轴线的旋转运动。
2016 Vol. 35 (7): 177-185 [
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基于流固耦合与多目标拓扑优化的低噪声塑料机油冷却器盖优化设计
>张俊红1,2，郭迁1，王健1，陈孔武1，马梁1,2
机油冷却器盖属于薄壁件，距离振动激励源较近，容易产生较大的振动噪声，且内腔冷却液的存在对机油冷却器盖的振动噪声有着很大的影响。为有效的对塑料机油冷却器盖的振动噪声进行仿真研究及优化，将流体冲击压力作为预应力的同时，结合塑料机油冷却器盖与内腔流体的流固耦合模型，采用流固耦合的方法对塑料机油冷却器盖的振动噪声水平进行了预测评估；根据预测结果，识别出对噪声贡献度较大的耦合模态频率；以降低塑料机油冷却器盖整体噪声为总目标，以提高各贡献度较大的耦合模态频率为子目标，利用加权指数法建立了多目标优化函数，对塑料机油冷却器盖结构进行了多目标拓扑优化。结果表明，优化后降噪效果明显，总声功率级降低了1.79 dB。
2016 Vol. 35 (7): 186-191 [
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全断面开挖爆破产生的自由面对振动频率的影响研究
>杨建华 1，卢文波 2，严鹏 2，姜清辉 1，周创兵 1
导读:
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通过对爆破试验中处于不同自由面条件下的炮孔爆破产生的振动信号进行频谱分析，并结合爆破振动数值模拟，研究了地下洞室全断面毫秒延迟爆破过程中产生的自由面对振动频率的影响机理及变化规律。结果表明：爆炸荷载产生的压应力波传播至自由面时发生反射，反射稀疏波与原应力波叠加致使远区荷载压力的上升时间和持续作用时间变短，造成荷载的频率变大，从而导致有自由面条件下其振动频率增大、高频振动能量占总能量的比重增加；爆源与自由面之间的距离越小，爆破振动频率越高；从振动频率的角度来看，较好的自由面条件可以减小爆破振动对结构的破坏。试验监测结果验证了分析结论的可靠性。
2016 Vol. 35 (7): 192-197 [
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一种圆锥形变幅杆弯曲振动固有频率的计算方法
>严日明1，刘德福1,2，陈涛1，佘亦曦1
提出了一种圆锥形变幅杆弯曲振动固有频率的计算方法。先忽略剪切变形和惯性矩作用，基于Euler-Bernoulli杆理论求解出固有频率初值，再计入二者的作用进行弯曲振动固有频率的修正。应用有限元分析法和模态实验测试对该方法进行了验证，理论结果与实验结果相吻合，误差在5%以内。基于该方法编写了程序，实现了弯曲振动变幅杆结构的主动设计。
2016 Vol. 35 (7): 198-204 [
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含有圆形夹杂的双相介质半空间对SH波的散射与地震动
>杨杰1,2， 齐辉2
采用复变函数和Green函数方法，对双相介质界面附近含有圆形弹性夹杂的无限半空间在稳态入射SH波作用下的地表运动问题进行研究。首先，利用“虚设点源”的方法构造所需Green函数，即在四分之一空间自由表面上任意一点作用点源函数时位移基本解答；其次，利用界面“契合”技术和“镜像”的思想建立含有无穷未知力系的第一类Fredholm积分方程组，通过有效截断方法求解该方程组；最后，建立地表位移幅值表达式并给出其分布的具体算例分析。结果显示：入射角度、入射波数和圆形夹杂到自由表面的距离以及双相介质界面的距离均对地表位移幅值有一定程度的影响。
2016 Vol. 35 (7): 205-208 [
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209
带有弹簧-质量-圆柱壳耦合结构自由振动分析
>胡 浩，李正良，于 伟
采用子结构导纳法研究了简支边界条件下带有多根弹簧-集中质量-圆柱壳耦合结构的自由振动。根据已有结果，通过求解多根弹簧等效刚度的推导思路，采用柔度法得到各子结构矩阵元素的柔度系数，进而求得集中质量带有多根弹簧的圆柱壳耦合结构自振频率及模态理论公式，并与已有文献结果作对比，证明了本文理论推导的正确性。应用本文理论方法进一步求解了集中质量带有三根弹簧圆柱壳耦合结构的自振频率及振型，并与建立的ANSYS有限元模型分析结果作对比，二者结果误差很小，可以忽略，再次验证本文理论的合理性及正确性。
2016 Vol. 35 (7): 209-213 [
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考虑桥面随机不平顺的桥梁动态响应研究
>张建波1,2，廖敬波1，唐光武1，徐文涛2
基于随机振动理论研究了桥面不平顺影响下，车桥耦合振动作用时的中小桥梁动态响应曲线。通过建立车桥耦合振动方程，基于虚拟激励法对重力引起的确定性激励和桥面不平顺引起的随机激励求解，得到了桥梁跨中挠度和应力响应的均值和标准差。运用 法则定义随机激励的确定值值域，分析了桥梁跨中位移和应力响应在不同车速和桥面不平顺等级作用下的特性，并讨论了动态响应曲线与准静态影响线的差异。结果表明：桥梁跨中挠度和应力标准差受车速和桥面不平顺等级变化的影响很大；桥梁动态响应值域范围很大，具有较强的随机性；相比准静态影响线，动态响应曲线更能体现车桥之间激励的耦合随机作用。
2016 Vol. 35 (7): 214-219 [
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220
两端一般支承裂纹管道的动力学特性
>包日东，梁峰
研究了两端一般支承输流管道在含有圆周非贯穿裂纹时的动力学特性。在梁模型横向弯曲振动模态函数中加入3次多项式来构造出含裂纹梁的模态函数，根据特征方程具体分析了弹性支承刚度、平均流速、裂纹圆周角、裂纹位置等对系统的固有频率特性和失稳临界流速的影响。数值计算结果表明，由于裂纹的存在，管道的固有频率和静态失稳和动态失稳临界流速将发生复杂的变化。
2016 Vol. 35 (7): 220-224 [
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成灌快铁线下桥式车站振动噪声实测与分析
>张迅，冉汶民，李小珍
以成灌快铁安德站为工程背景开展现场试验，实测了轨道梁、站台、候车大厅和办公室区域的振动加速度和声压，并对实测信号进行时域和频域分析。采用数值方法在频域内分析了轨道梁振动、桥墩动反力、站房振动和室内二次辐射噪声，并将计算结果与实测值进行对比。结果表明：当列车以速度190 km/h通过车站时，轨道梁振动的优势频段为40～80 Hz，竖向振动加速度峰值小于规范限值；办公室和候车大厅地面振动的优势频段为20～100 Hz，振级接近80 dB；站台处、办公室内和候车大厅内噪声的优势频段分别为300～2500 Hz、40～63 Hz和20～100 Hz，办公室内和候车大厅内的低频噪声远远超出身心舒适度限值；桥墩竖向动反力的优势频段为25～63 Hz，是引起办公室和候车大厅地面振动的主要原因；站房–土体耦合有限元模型和内部声辐射边界元模型可以较好地模拟站房振动及二次辐射噪声。
2016 Vol. 35 (7): 225-232 [
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呼吸性裂纹转子的瞬态振动特性分析
>刘 政，王建军
旋转机械转子轴萌生裂纹后，瞬态加速过程中转涡差角时变使裂纹周期性开合，系统发生不同于稳态情况的振动。本文基于中性轴法确定裂纹开合，数值计算了呼吸裂纹引起刚度时变的转子过临界转速的瞬态振动，分析了裂纹大小、方向角和重力对线性加速转子瞬态振动的影响，以及定功率加速瞬态过程中系统振动响应及稳定性。结果发现，瞬态条件下带呼吸裂纹转子系统亚谐波共振并不明显；裂纹越大，过临界转速时瞬态振幅越大；在临界转速附近裂纹瞬时张开会激起很大的振动；定功率加速过程下，若功率不足够提供转子顺利穿过临界转速，则会出现外界扭矩与瞬态振动的能量耦合，大裂纹还可能造成瞬态振动发展成混沌。
2016 Vol. 35 (7): 233-240 [
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