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2016年 35卷 22期
刊出日期：2016-11-15
论文
论文
1
三维瞬态风场下覆冰导线舞动响应研究
>楼文娟1，姜雄1，杨伦2
为研究三维瞬态风场下输电线路舞动响应特性，以覆冰四分裂导线为例，根据三维随机流场生成方法和脉动风速功率谱，逐点模拟覆冰分裂导线周边的脉动风速场，并运用考虑子导线扭转效应的分裂导线舞动非线性有限元法对新月形和D形覆冰输电线路在均匀流场、一维脉动风速场和三维瞬态风场下进行舞动分析，比较了三类流场下导线舞动响应的异同之处，在此基础上讨论风场湍流成分对舞动的影响机制。研究结果表明：三维瞬态风场的脉动特性使得导线在一个振动周期内吸收的能量不再保持恒定，造成舞动响应始终伴随有一定程度的随机振动，舞动幅值无法最终达到稳定状态；同时，风场瞬态效应能提高覆冰导线舞动最大振幅，特别是D形覆冰下能使其提高一倍以上。三维瞬态风场的脉动特性在输电线路设计过程中应引起足够的关注。
2016 Vol. 35 (22): 1-9 [
摘要
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10
含螺栓连接转子系统非线性振动特性研究
>刘卓乾1,2,3, 曹树谦1,2,3, 郭虎伦1,2,3，李利青1,2,3
针对航空发动机转子大量采用的螺栓法兰连接，建立了连接结构的力学模型，定性给出了两段转子在相对弯曲时连接部位弯矩的分段线性参数化模型。应用状态空间理论和数值计算方法对一个含螺栓连接的转子系统进行了数值模拟，研究其模态特性和稳态动力学响应。研究表明，分段线性变化连接刚度对中转速段尤其是二阶临界转速附近的模态和稳态动力学响应产生较大影响，而转子系统在低速段和高速段保持相对稳定的、可线性化的运动。分析了预紧力对转子运动特性的影响，发现预紧力对转子系统运动稳定性影响显著，在一定范围内增大预紧力会使系统不稳定加剧，但会缩短不稳定运动的区间范围。
2016 Vol. 35 (22): 10-16 [
摘要
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17
桁架式钢骨混凝土梁-钢骨混凝土柱梁柱组合构件抗震性能试验研究
>杨立军1，2, 邓志恒1, 冯 超1，陈 孔1
提出了一种由桁架式钢骨混凝土(SRC)梁和钢骨混凝土(SRC)柱组成的框架结构新的节点形式。为了研究这种新型梁柱组合构件的抗震性能，对8个桁架式钢骨混凝土梁-钢骨混凝土柱框架边节点进行了低周反复荷载试验。试验观察并记录了各节点试件的破坏形态，测得其梁端荷载-位移滞回曲线、节点剪切变形、骨架曲线和梁端荷载-转角滞回曲线。以试验结果为基础，对节点的延性、耗能性能、承载力及刚度退化等抗震耗能性能进行了分析，讨论了含钢率、轴压比及角钢腹杆尺寸对节点受力性能的影响。研究结果表明，这种新型桁架式钢骨混凝土框架节点具有良好的延性及耗能性能，为其工程应用提供了理论依据。
2016 Vol. 35 (22): 17-23 [
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24
电流变液静压导轨系统静动态特性研究
>胡均平1，刘成沛1，郭勇2，梁向京1
研究了一种以电流变液为润滑介质的静压导轨系统静动态特性。利用液阻网络理论，在分析电场强度与电流变液粘性关系，综合考虑关联参数的基础上，建立了电流变液静压导轨系统的CFD计算数值模型。根据摄动理论，利用Fluent动网格技术，研究了在不同工作变量下电流变液静压导轨的静动态特性。研究结果表明：电场强度、负载因素与初始压力比等工作变量均会对电流变液静压导轨系统性能带来影响；电场强度增强会使系统流量减小，阻尼系数增大，但不会对系统静刚度带来影响；改变切削力载荷频率，导轨系统会出现共振现象，增强电场强度可显著提高系统动刚度，抑制共振时的最大振幅。实验结果与仿真数值一致，为电流变液静压导轨的设计应用提供了理论参考依据。
2016 Vol. 35 (22): 24-30 [
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31
基于轨迹晶格与综合动力灵巧度的Delta机器人轨迹规划
>郑坤明1,2 张秋菊1,2
针对高速、柔性化Delta机器人轨迹规划中的精度与振动稳定性问题，提出一种基于轨迹晶格与综合动力灵巧度的轨迹规划方法。首先，根据前期的研究工作，建立了含关节间隙的Delta机器人系统完整弹性动力学模型；其次，定义了Delta机器人综合动力灵巧度，并基于此，提出了操作空间中微小晶格与轨迹晶格的概念；然后，以综合动力灵巧度为依据，考虑各种约束条件，在轨迹晶格中进行基于修正梯形模式的轨迹规划；最后，利用激光跟踪仪与动态信号采集设备，对提出的轨迹规划策略进行了实验分析，结果表明：所提出的轨迹规划策略能够精确、稳定地实现机器人的抓取与放置动作。
2016 Vol. 35 (22): 31-37 [
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38
基于EMD的振动信号去噪方法研究
>张大伟，马宏伟，曹现刚，李从会
煤矿机械在重载情况下运行，其振动信号往往具有非线性、不平稳等特性，其不仅带有大量设备运动状态的信息，同时也夹杂着大量的环境噪声，无法直接对其进行分析。而经验模式分解（EMD）在处理非线性、非平稳信号时具有一定优势，是一种自适应的信号处理方法。针对煤矿机械振动信号的特性，提出基于EMD的去噪方法，首先将振动信号进行EMD分解，得到各固有模态函数（IMF），然后计算各IMF与原始信号的相关系数，并将相关系统按照从小到大进行排序，通过相邻两个相关系数的差值最大，找到敏感IMF分量重构，实现非平稳信号的滤波，为机械设备后期故障诊断奠定了良好基础。并通过实验数据分析，验证了EMD方法对振动信号进行去噪的有效性及可行性。
2016 Vol. 35 (22): 38-40 [
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41
基于EEMD分形与二次型SPWV分布的爆破振动信号分析
>杨仁树1，付晓强1，张世平2,苏 洪1
通过EEMD(Ensemble Empirical Mode Decomposition)分解和分形盒维数组合算法，结合爆破振动信号统计自相似特性，提出了利用广义自相似性因子来识别爆破振动信号主分量的EEMD分形盒维数广义自相似性方法，并用机车运行振动信号对该方法的精确度进行了验证。将爆破振动原始信号和优势分量重组信号分别采用多重分形算法，定量描述了爆破振动信号在无标度区内的多重分形特征。并对比分析了原始信号和优势分量重组信号的Cohen类二次型SPWV(Smooth Pseudo Wigner-Ville)分布时频特性。结果表明：EEMD分形盒维数广义自相似性方法能够精确识别振动信号的主分量。EEMD优势分量重组多重分形与重组二次型SPWV分布相结合分析方法，可以深刻揭示爆破振动信号中包含的局部时频特性，更能有效改善模态混叠并消除交叉项干扰，提高信号时频聚集性。
2016 Vol. 35 (22): 41-47 [
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48
桅杆结构风振系数研究
>邓洪洲1,徐海江1，马星2
基于随机风振理论，推导了桅杆结构杆身和纤绳风振系数计算公式；结合高耸结构设计规范的修订，分析了原规范杆身风振系数计算公式存在的问题；基于新荷载规范的改动，给出了杆身风振系数计算方法，更新了纤绳风振系数计算参数表格；通过算例分析发现，杆身振型可按无风状态计算且计算杆身风振系数时可只考虑前四阶振型的贡献；时程分析结果表明，杆身各段取四点计算风振系数的方法精度较好，计算简便；由于新荷载规范提高了脉动风荷载的峰值因子和湍流度，纤绳风振系数增大约20%。
2016 Vol. 35 (22): 48-53 [
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54
基于流-固耦合算法的跨/超声速曲壁板气动弹性分析
>梅冠华 1，张家忠 2，康灿 1
采用流-固耦合算法研究了曲壁板在跨/超声速气流下的气动弹性特征。首先，给出了曲壁板的Von Kármán几何大变形运动方程，并对其进行了标准有限元离散。然后，简述了流动的控制方程、数值解法、动网格和流-固耦合方式。最后，对曲壁板的气动弹性响应进行了数值模拟和分析。结果表明弯曲造成壁板的初始气动载荷非零，使得其与平壁板的气动弹性特征大相径庭：稳定的曲壁板存在静气动弹性变形；马赫数为2时，曲壁板失稳后，其颤振负向峰值远大于正向峰值，且弯曲高度的增大会诱发混沌型的振动；马赫数为0.8和0.9时，曲壁板仅会发生正向变形；马赫数为1.2时，失稳后曲壁板的颤振中心偏向了负方向。所得结果为高速飞行器的壁板设计和颤振抑制提供了依据，所提算法可推广应用于其它气动弹性问题的数值分析。
2016 Vol. 35 (22): 54-60 [
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61
架空输电线非同期脱冰跳跃动张力实验研究
>王璋奇1 齐立忠1 王剑1 王得文2 陈原2 卢毅2
利用架空输电线脱冰跳跃实验系统，通过模型实验来研究架空线非同期脱冰跳跃的动张力特性。实验设计了从一端往另一端、从两端往档中以及从档中往两端等三种“开拉链”式非同期脱冰方式，研究3种“开拉链”式的非同期脱冰形式对导线动张力的影响，结果表明：在相同的脱冰速度下，从档中往两端的非同期脱冰方式将在导线中产生较大的动张力波动。针对从一端往另一端的“开拉链”式非同期脱冰，研究了脱冰速度对导线动张力的影响，结果表明：脱冰时间间隔为数十毫秒量级时，脱冰速度越快导线动张力的波动越剧烈；脱冰时间间隔为数百毫秒量级时，架空输电线脱冰跳跃动张力以近似斜直线的形式衰减，并相对平缓地过渡到该导线的静态张力水平。
2016 Vol. 35 (22): 61-65 [
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66
扬声器对Rijke型燃烧器热声不稳定控制效果的研究
>周昊 1,黄燕 1，丁芳 1，王恒栋 1，岑可法 1
扬声器布置在Rijke管型燃烧器入口和出口处，输出不同频率和声压级的声波可以对热声不稳定进行开环主动控制。试验发现在热声管燃料入口燃料管路布置扬声器是一种有效的热声不稳定主动控制方法，扬声器发出的声波可以使热声不稳定的压力振荡有所衰减，同时也会产生新的和声波同频的压力振荡；在某些工况下，和声波同频的压力振荡幅值甚至会高于热声不稳定的压力振荡幅值；在本文试验中，当扬声器声波频率为50 Hz、声压级为100 dB时，控制效果最好，达到38.55%。布置在热声管开口端的扬声器也是一种有效的热声不稳定主动控制方法，在本文试验中，当扬声器声波频率为300 Hz、声压级为115 dB时，控制效果最好，此时控制效果可达34.58%。
2016 Vol. 35 (22): 66-71 [
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72
非对称大惯量刚性磁悬浮高速转子陀螺效应自适应抑制方法研究
>沈易霏1,2，韩邦成1,2,郑世强1,2
针对磁悬浮分子泵中非对称大惯量刚性磁悬浮转子高速运行时出现的涡动模态失稳的问题，建立了非对称刚性转子的动力学模型，并提出了一种针对非对称转子的转速自适应的多通道单边滤波PIDC控制方法，在不同的转速段内自动切换反馈通道，通过优化预调参数对转子远离质心一端出现的涡动模态失稳的现象进行相位补偿，仿真结果表明，这种PIDC控制算法简单易用，可以有效解决高速下陀螺效应导致的转子一端进动和章动模态失稳的问题。通过实验验证了该方法的可靠性，分子泵样机平稳升速到21000r/min，样机达到了设计真空性能指标。
2016 Vol. 35 (22): 72-79 [
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80
螺旋线偏差对圆柱齿轮副振动的影响规律研究
>常乐浩1 贺朝霞1 刘更2
综合计入时变啮合刚度激励、误差激励和啮入冲击激励，建立了圆柱齿轮副弯扭轴耦合动力学模型，分析了不同形式螺旋线偏差对直齿轮副和斜齿轮副振动的影响规律。结果表明，螺旋线偏差对直齿轮副振动几乎不产生影响，但对斜齿轮副振动影响显著，其中中凹螺旋线齿轮的振动最大；负螺旋角偏差齿轮振动次之；在多数载荷情况下，正螺旋角偏差齿轮的振动要小于理想螺旋线齿轮；中凸螺旋线齿轮的振动最小。因此，螺旋线偏差在分析直齿轮副振动时可以忽略，但在分析斜齿轮副振动时则需要计入才更为合理。
2016 Vol. 35 (22): 80-85 [
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86
基于离散呼吸子理论的靶能量传递研究
>李海勤，孔宪仁,叶东，刘萌
导读:
null
研究了一个具有非线性能量阱的两自由度线性振子耦合系统，确定了其产生靶能量传递的条件和传递频率。建立了无量纲形式的振动方程，利用复变量—平均法推导了保守系统的慢变动力流和哈密顿函数。基于哈密顿力学和相空间中的离散呼吸子理论确定了系统产生靶能量传递的质量比条件和初值条件，并采用椭圆积分计算得到靶能量传递的频率。通过数值仿真验证了有阻尼系统中靶能量传递的不可逆性。
2016 Vol. 35 (22): 86-91 [
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92
水下复杂应力结构的固有频率研究
>杨念 1,陈炉云 1,易宏,刘勇 2
本文研究水下结构物的复杂应力状态对结构固有频率的影响，克服以往研究中只考虑整体均匀分布应力的局限性。水下结构因外部环境特殊常常处于复杂应力状态，复杂应力与流固耦合的共同作用使结构的固有频率求解变为一个耦合非线性特征值问题，以往求解流固耦合的方法不再适用于此类问题。有限元方法也能处理此类问题，但存在处理过程复杂、计算量大、不能明确说明结构应力与动力特性之间的本质物理联系等缺点。针对该问题本文用理论方法进行了分析，首先基于Flügge壳体理论、考虑流固耦合作用、利用特定模态之间的正交性建立复杂应力结构自由运动方程，然后采用多项式近似结合二次型矩阵线性化的方法对此类结构的固有频率进行求解。在数值算例中，计算了某水下圆柱壳的固有频率，并对比和分析了不同类型的复杂应力对于水下结构固有频率的影响特点。
2016 Vol. 35 (22): 92-100 [
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混凝土重力坝含孔口坝段在水下爆炸荷载作用下的毁伤特性
>赵小华，王高辉，卢文波，陈明，严鹏
为满足发电、泄洪、冲沙、灌溉等需求，坝体往往设有引水发电孔、泄洪中孔、溢流表孔、冲沙底孔等，而这些孔口的存在将显著影响坝体结构的整体抗爆性能。通过建立含孔口坝体、炸药、库水、空气和坝基全耦合模型，对比分析了挡水坝段、引水发电坝段、泄洪中孔坝段、冲沙底孔坝段在水下爆炸冲击荷载作用下的毁伤破坏过程、空间分布规律及毁伤特性，研究坝身孔口对混凝土重力坝动态响应、抗爆性能及毁伤发展过程的影响。结果表明：坝身孔口对大坝的抗爆安全性能具有重要的影响；当炸药起爆位置位于孔口附近时，将使大坝孔口部位产生严重的毁伤破坏。
2016 Vol. 35 (22): 101-107 [
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108
新型纵扭压电电机接触模型研究
>李冲1， 鹿存跃1， 马艺馨1， 黄卫清2
本文提出一种新型贴片式纵扭压电电机，包含定子，转子和预压力系统等。电机定子经过特殊的开槽处理形成多振子结构，振子由金属基体和粘贴在其外表面的压电陶瓷构成，益于简化电机结构。通过合理的参数调整，使定子的一阶纵振模态和二阶扭转模态频率尽可能相同，并且振子均工作在共振状态，提高了电机效率。为评估设计电机的整体性能，建立了定子和转子的有限元接触模型，并对电机的接触特性进行分析研究。通过接触静态和瞬态求解，得到空载情况下接触区的压力分布、接触状态及滑动距离等参数，同时得到电机的转速变化曲线和输出性能等。分析结果表明该纵扭电机为多面接触，接触压力不存在局部高度集中的情况，且接触区域存在滑动。最后，根据设计的电机参数，加工原理样机，对理论分析进行实验验证。
2016 Vol. 35 (22): 108-113 [
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114
基于数值试验的波浪载荷激励船舶振动响应研究
>唐宇航，陈志坚，张佳栋
即使未发生砰击振动和显著非线性波激振动，船体由较低频波浪诱导产生的振动响应中依然存在高频振动分量且高频振动衰减缓慢。从单自由度系统简谐激励振动理论入手，指出响应解析解中常被忽略的伴随自由振动项是导致高频振动的一个因素，在系统阻尼较小、自振频率较低时瞬态响应成分短时间内难以衰减，推导了位移、速度、加速度和内力响应中高频成分的占比规律。分析了波浪载荷作用于船体时 “时变、场变” 的性质，及船舶小阻尼系统的特点，认为伴随自由振动在波浪载荷激励振动响应预报领域中有重要地位，对比时域法和频域法在理论基础上的差异，发现了时域法在处理该问题时的优越性。通过对双体船进行数值仿真，结合海浪资料对该船16个航行工况的振动响应进行预报，结果表明各振动响应中均存在稳态高频分量且占比较高，得出了高频分量与频率比关系的规律性结论，为时域中波激振动的进一步研究提供了思路。
2016 Vol. 35 (22): 114-122 [
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123
基于UKF路面附着估计的电动助力转向控制策略
>周兵，宋义彤，范璐
考虑路面附着对驾驶员转向操纵的影响，设计了电动助力转向电流补偿控制策略。为了实时估计出路面附着系数，基于无迹卡尔曼滤波理论建立了路面附着系数观测器。在传统电动助力转向控制基础上，把路面附着和车速作为输入，设计了模糊控制器，得到控制补偿叠加电流，对传统电动助力转向进行修正。在MATLAB/Simulink中的仿真分析说明无迹卡尔曼滤波观测器能实时准确估计出路面附着系数，并且所设计的电动助力转向电流补偿控制策略能综合车辆行驶时的路面附着、车速和转向盘转角等信息，由助力执行电机产生适当的助力，使驾驶员获得良好的路感，提高车辆行驶稳定性和安全性。
2016 Vol. 35 (22): 123-128 [
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129
星载预应力可展开结构收拢状态的确定、分析与试验
>曹长明1，关富玲1, 徐彦2，黄河1
针对星载预应力可展开结构收拢状态缺乏明确的判定标准，且需满足运载火箭主动飞行段力学环境要求的难点，提出了整星“稳定”收拢状态的确定标准，并对其“稳定”收拢状态下结构的强度、刚度进行有限元分析和相关试验验证，为后续预应力可展开结构收拢状态的研究提供了借鉴。基于星载预应力可展开结构，通过试验研究了捆绳预紧力与收拢状态结构基频及平均熔断时间的关系并确定了捆绳预紧力；利用ANSYS对整星“稳定”收拢状态进行了有限元建模及强度、模态分析；通过振动台试验和锤击法测基频试验对比验证了有限元分析结果的合理性。
2016 Vol. 35 (22): 129-135 [
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136
不同导风装置对超大型冷却塔风压特性影响研究
>柯世堂 朱鹏
为研究不同导风装置对超大型冷却塔风压分布特性的影响，通过风洞试验对比研究了三种有导风装置和无导风装置的大型冷却塔表面风压分布特性，其中包括平均风压、脉动风压、峰值因子、以及极值风压等气动参数，提炼出不同导风装置对大型冷却塔整体和局部风压分布的影响规律，最后给出了不同导风装置下冷却塔极值风压的拟合公式。结果表明：三种导风装置均能有效减少塔筒中部负压极值区域的平均风压，同时也能有效减少塔筒迎风面中上部脉动风压的根方差，尤其以弧形导风板效果最好；不同导风装置均可有效减小塔筒中下部迎风面和负压极值区域的风压极值，尤其以弧形导风板效果最好；考虑不同导风装置下大型冷却塔迎风面、侧风面和背风面峰值因子取值分别为3.29、3.41和3.50。
2016 Vol. 35 (22): 136-141 [
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142
万向轴动不平衡检测的改进DTCWT-SVD方法
>何刘 1，林建辉 1，刘新厂1，黄衍1
针对经典小波和双树复小波(Dual-tree complex wavelet transform，DTCWT)频率泄露和混叠的根本缺陷，提出改进DTCWT算法，该算法解决了经典小波存在负频率以及经典小波和DTCWT滤波器频率不完全截止问题。将改进DTCWT算法和奇异值分解(Singular value decomposition, SVD)引入到万向轴动不平衡检测中，该方法的核心是：对万向节安装机座的振动信号进行改进DTCWT变换得到不同尺度的分解信号，对低频近似信号进行奇异值分解，以奇异值关键叠层作为奇异值的选择准则对信号进行重构，应用重构信号的傅里叶谱来检测高速列车万向轴的动不平衡。该方法在消除经典小波变换和DTCWT频率混叠的同时提高谱线清晰度，凸显故障特征。应用万向轴动不平衡试验数据对该方法进行试验验证，结果表明：改进DTCWT-SVD能够很好提取出万向轴动不平衡故障特征频率的基频、倍频，与经典小波、DTCWT、纯改进DTCWT相比，该方法在谱的清晰度和故障表征力上得到了显著提高。
2016 Vol. 35 (22): 142-151 [
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152
爆破振动舒适性评价方法研究现状及展望
>姚 强，杨兴国，李洪涛
爆破作业产生的地面振动将给临近建(构)筑物的振动舒适性产生不利影响，引起住户的抱怨、不满甚至投诉，影响爆破作业进行和社会和谐稳定。在分析爆破振动舒适性产生机理基础上，系统总结了爆破振动舒适性的影响因素、现有的评价指标和评价判据。目前国内外大多采用单一阈值指标评价爆破振动舒适性，不但没有考虑振动频率和持续时间等因素的影响，且未考虑人体和建筑物的振动特性，以及人群特点和环境因素等影响。针对传统评价方法的不足，提出了下一步将要研究的目标和方法，对于建立新的爆破振动舒适性评价方法和标准，减少因爆破施工引起的投诉和民事纠纷，具有重要意义。
2016 Vol. 35 (22): 152-160 [
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161
TC4钛合金动态力学性能及本构模型研究
>惠旭龙1 牟让科1 白春玉1 刘小川1 史同承2
为研究TC4钛合金的动态力学性能及本构模型，利用电子万能试验机、高速液压伺服试验机和分离式Hopkinson压杆(SHPB)装置，对其进行常温下准静态、中应变率和高应变率动态力学性能试验，得到不同应变率下的应力应变曲线，拟合得到Johnson-Cook 本构模型，并分析材料中应变率力学特性对本构模型参量的影响。结果表明：TC4钛合金在应变率10-4~103s-1范围内具有明显的应变率强化效应和一定的应变硬化效应，且应变率强化效应随应变的增大而减小，应变硬化效应随应变率的增大而减小；考虑材料中应变率力学特性可提高本构模型参量的准确性；通过数值方法和试验方法研究TC4钛合金平板撞击和高速拉伸过程的动态响应，两者结果具有很好的一致性，证明本文所得本构模型的准确性。
2016 Vol. 35 (22): 161-168 [
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169
特种起重机伸缩臂振动特性建模分析与试验
>杜文正，张金星，姚晓光，谢 政，马长林
为研究某新型特种起重机作业过程中伸缩臂带载伸展时的振动特性，将伸缩臂等效为固定支撑的阶梯式变截面悬臂梁和进行伸展运动的变长度悬臂梁。基于梁振动的微分方程与模态叠加理论建立了伸缩臂带载伸展时臂架振动的数学模型。采用Rayleigh-Ritz法，结合梁的边界条件得到了各级臂振动的固有频率和在等效冲击载荷作用下臂端的坐标响应，进而得到振动位移曲线。对理论结果分析可知，伸缩臂的自身臂架结构和伸展速度是影响臂节振动的主要因素，臂节刚度越小、伸展速度越快，臂架振动位移越大。依托改装后的HIAB-033T型起重臂为试验平台进行试验研究，试验结果与理论结果基本一致，验证了理论分析的正确性。
2016 Vol. 35 (22): 169-175 [
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176
共轭梯度最小二乘迭代正则化算法在冲击载荷识别中的应用
>卢立勤1,2，乔百杰1， 张兴武1， 陈雪峰1
结构动载荷识别反问题是典型的病态问题，需要应用正则方法克服其病态特性而获得稳定的解。与直接正则化算法Tikhonov方法相比，共轭梯度最小二乘 (Conjugate Gradient Least Squares, CGLS) 迭代算法在载荷识别反问题的正则化过程有无须对传递矩阵求逆、无须明确正则化参数的优点。本文提出共轭梯度最小二乘迭代正则化算法和启发式迭代收敛终止准则，用于三自由度仿真模型和壳结构试验模型的冲击载荷识别，并与经典的Landweber迭代正则化算法和直接正则化算法Tikhonov方法比较。仿真和实验结果表明：CGLS迭代正则化算法在识别精度、收敛速度、计算效率和抗噪性方面有明显优势。
2016 Vol. 35 (22): 176-182 [
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基于奇异值分解和变分模态分解的轴承故障特征提取
>赵洪山 1，郭双伟 1，高夺 1
为了有效提取轴承故障，提出了基于变分模态分解和奇异值分解降噪的故障特征提取方法。通过对故障信号进行变分模态分解，获得其本征模态函数。基于峭度指标，选择包含故障信息的本征模态函数进行信号重构。利用奇异值分解降噪技术对重构信号进行处理，提高信噪比。最后对降噪信号进行包络解调提取故障特征频率。与常见的故障特征提取方法相比，该方法能有效辨别滚动轴承的典型故障，突出故障特征，提高滚动轴承的故障诊断效果。
2016 Vol. 35 (22): 183-188 [
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189
SH波在0.71Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.29PbTiO3/金刚石界面的反射和透射
>孔艳平，刘金喜,聂国权
研究SH波分别从0.71Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.29PbTiO3(PMN-0.29PT)介质和金刚石介质倾斜入射时在双材料界面上的反射和透射规律。PMN-0.29PT单晶沿[011]c方向极化，宏观上呈正交各向异性性质，且材料主轴沿x3方向旋转切割，数值分析了SH波斜入射时在交界面处的反射、透射系数以及能量反射、透射系数随入射角的变化。结果显示：SH波从金刚石入射时，压电晶体的旋转切割角度对SH波的反射、透射系数和能量分配规律起到非常关键的作用；SH波从压电材料入射时，晶体的旋转切割角度越大，临界角越小，随着入射角的增大，切割角度对SH波反射系数的影响逐渐减小。这些结论可为PMN-PT单晶材料在传感器和频率控制等领域中的应用提供有价值的理论参考。
2016 Vol. 35 (22): 189-196 [
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基于ESO法的九宫板阻尼结构的优化设计方法
>刘双燕， 李玉龙， 邓琼， 徐一航
本文利用渐进结构拓扑优化方法(Evolution Structural Optimization，简称ESO), 以约束阻尼层质量为约束条件，以最大模态损耗因子为目标函数,编制了ESO法的可执行程序，并基于ABAQUS软件建模，开展了九宫板约束阻尼层的拓扑优化研究。发现随着约束阻尼层的删除率增大，结构模态损耗因子逐渐增至最大值后降低。而随着删除率的增大，结构单位质量阻尼性能逐渐增大，可见优化布局可以提高九宫板结构的抑振性能。为研究优化布局对结构应力分布的影响，模拟了多种振动工况下，优化前后九宫板结构的Mises应力分布云图及其最大应力，结果发现优化布局后九宫板结构Mises应力分布影响很小，且最大Mises应力值得到有效降低。并将该方法应用在一般复杂结构的优化设计，实现了较少阻尼性能损失达到减重的目的，具有重要的工程实用性。
2016 Vol. 35 (22): 197-203 [
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204
位移相关摩擦阻尼器基础隔震结构地震响应分析
>周强，姜文，刘肖
考虑了阻尼器中斜坡面反力对位移相关摩擦阻尼器输出力的贡献，从而完善了阻尼器的力学模型，并以一个典型的5层剪切型结构为例，评估了位移相关摩擦阻尼器对橡胶基础隔震结构抗震性能的影响。数值分析表明，位移相关摩擦阻尼器能减小常规地震作用下隔震层的位移响应，但是会增加隔震结构的底层剪力和顶层加速度；在近断层脉冲型地震波作用下，阻尼器能够显著降低隔震层位移，同时对上部结构的地震响应也有较好的抑制作用。此外，位移相关摩擦阻尼器的弹簧初始位移、弹簧刚度和楔块坡面角度这三个参数对隔震结构抗震性能的影响也进行了分析。
2016 Vol. 35 (22): 204-208 [
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格栅紊流风特性参数模拟规律研究
>白桦1，何晗欣2，刘健新1，赵国辉1，高亮3
为便于研究紊流风特性参数对不同结构风洞试验结果的影响，本文采用风洞试验方法，通过对不同形式的格栅形成的局部紊流风场参数进行测试，总结格栅条间距、格栅条宽度对风洞不同断面紊流强度、紊流积分尺度及脉动风功率谱的影响规律。研究结果表明：距离格栅3.5m处的横截面即可形成均匀性较好的局部紊流风场。格栅产生的紊流强度随风速变化不大。格栅越窄，紊流强度越低，数据的稳定性越好。紊流积分尺度与格栅间距大致相当。给出了依据格栅间距与格栅宽度估算紊流强度与紊流积分尺度的公式，便于局部紊流风场调试。
2016 Vol. 35 (22): 209-214 [
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215
玄武岩纤维包裹混凝土圆形柱的抗冲击性能研究
>李明钊1，张志刚1，葛涛1，谭万鹏1，郭家齐1，闫焕敏1
对C30、C40、C50三种强度等级的素混凝土及1~4层玄武岩纤维(BFRP)包裹试件进行了SHPB冲击试验，分析了试件在冲击作用下的破坏现象，研究了应变率和约束比对应力应变曲线的影响，得到了BFRP约束混凝土的动态强度拟合公式。试验结果表明：BFRP包裹试件的抗打击能力和变形能力较未包裹试件有较大提高，具有良好的吸能能力；随着包裹层数的增加和应变率提高，试件抗冲击强度和变形能力提高明显，应力应变曲线下降段的下降速度开始变缓，说明纤维在试件中所起的作用增强。
2016 Vol. 35 (22): 215-220 [
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221
碟簧对射流式冲击器密封影响研究
>吴冬宇，彭枧明，孙强，张鑫鑫，杨冬冬
以SC-86H高压高能射流式冲击器为研究对象，通过密封试验及ANSYS-LSDYNA有限元分析手段，研究了碟簧对用于端面密封的密封圈密封性能的影响。结果表明：在高压流体环境下，碰撞后碟簧变形会引起密封盖与射流元件密封配合面出现分离间隙，而较大的间隙张开量是导致密封圈失效的关键。间隙张开量与碟簧叠合数量负相关，当碟簧叠合数量为三片以下时，最大间隙张开量大于0.187mm，密封圈损毁失效；当碟簧叠合数量为四片时，最大间隙张开量为0.086mm，密封圈存在较高的失效风险；当碟簧叠合数量达到五片以上时，最大间隙张开量小于0.049mm,可保证密封圈密封长期有效。此外,随着碟簧数量增加，碟簧中最大应力下降，三片碟簧叠合可满足碟簧的应力强度最低要求，考虑到疲劳及密封，碟簧数量应选择五片以上。
2016 Vol. 35 (22): 221-225 [
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226
基于Kriging模型及NSGA-II算法的前围声学包优化
>吴宪1，王成1，邵建旺1，邓国明1
文中利用统计能量分析方法，首先建立了计算汽车前围板传递损失的统计能量分析模型，采用最优拉丁超立方方法生成了36个声学包方案的试验点，其中以覆盖率、堵件厚度、PU泡沫厚度及EVA面密度为设计变量和以前围子系统隔声量和声学包重量为优化目标，并计算了不同声学包方案下前围子系统的传递损失。然后依此建立Kriging近似模型并验证模型的可信度，采用NSGA-II算法进行以声学包隔声量及重量为目标的多目标优化，获得了Pareto最优解集。赋予声学包隔声性能及总重量一样的权重，得到了覆盖率、堵件厚度、PU泡沫厚度及EVA面密度的最优值，并任取三组试验点计算其传递损失和整车中的基于能量的隔声量和驾驶员头部的声压级，从而验证该结果的正确性。结果表明，该最优值能够使得声学包在隔声性能与重量之间取得最佳平衡。
2016 Vol. 35 (22): 226-231 [
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基于响应面方法的叶栅摆动装置有限元模型修正
>麻越垠 1,陈万华 1，2，王元兴 1，2，谢强 1，李远莉 1
为提高叶栅摆动装置模态分析与模态试验的相关性，使用响应面方法对有限元模型多个参数进行优化，实现模型修正。首先使用有限元模型进行模态分析，提取整体模态；其次，采用移动传感器方法对大型装配体进行整体模态试验，通过模态判据准则检验模态试验结果、模态参与因子确定主要整体模态；再次，基于有限元模型误差分析，确定对主要部件分别采用不同材料修正参数，通过中心复合试验设计确定样本空间，使用多目标响应面方法对样本进行回归分析，在回归分析的响应面内对待修正参数进行非线性约束优化，得到最优解；最后，使用修正参数重新进行模态分析实现模型确认，并进行动力学计算，与实际测试结果对比。结果表明，修正后的模态分析与模态试验结果相关性提高，前三阶整体模态频率误差均值由9.71%减小至0.73%，振型相关性由0.74提升至0.89。
2016 Vol. 35 (22): 232-236 [
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基于小波能量谱松动部件碰撞质量估计研究
> 谷俊 方力先 曾复 张卫 万鹏飞
机械设备中零件松动的碰撞质量估计一直是个困难问题，从而影响设备的故障诊断，尤其在核电站运行中的状态监测。针对目前算法误差大，估计一致性差的问题，本文在实验基础上，采用小波能量谱方法对不同冲击质量进行估计，并通过线性插值建立碰撞质量尺度峰值函数。实验结果表明，该方法估计误差小、一致性好和抗干扰能力强等特点，具有较好的工程实际应用价值。
2016 Vol. 35 (22): 237-242 [
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