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2017年 36卷 5期
刊出日期：2017-03-15
论文
论文
1
闭孔泡沫铝的动态压缩性能试验研究
>李忠献1,2，张茂轩1，师燕超1,2
为了研究闭孔泡沫铝动态压缩性能的应变率效应，采用改进的INSTRON高速动力加载系统，对不同应变率下闭孔泡沫铝试件进行动态压缩试验研究。首先利用正向试验和反向试验技术对不同厚度的闭孔泡沫铝试件在同一加载速率下的动态压缩性能进行了研究，得到了在一定速率下消除泡沫铝动态压缩试验中惯性效应的合理试件厚度。进一步开展了闭孔泡沫铝试件在不同加载速率下的高速压缩试验，研究了其动态压缩性能随应变率的变化规律。结果表明在高速压缩下，闭孔泡沫铝的应力-应变曲线与准静态条件相同，具有明显的弹性段、平台段及压实段的3阶段特征。闭孔泡沫铝的平台应力具有明显的应变率效应，而致密应变在不同的应变率下表现出了不同的变化趋势，初步解释为泡沫铝孔壁塑性变形机制的改变以及波动效应的相互影响。闭孔泡沫铝的吸能能力随应变率的增加而明显提升。
2017 Vol. 36 (5): 1-6 [
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7
径向动静压浮环轴承-转子系统稳定性分析
>郭 红1， 夏伯乾1， 孙一休1
以径向动静压浮环轴承-转子系统为研究对象，计入浮环质量和转子刚度建立了统一的动力学方程，用Routh-Hurwitz准则推导了单质量弹性对称系统的稳定性判据。用有限差分计算了某高速径向动静压浮环轴承的刚度系数和阻尼系数，在此基础上得到了不同浮环质量和转子刚度下动静压浮环轴承-转子系统的稳定性曲线。计算结果表明，浮环质量对系统稳定性影响不大，而随着转子刚度减小，系统失稳转速迅速降低。文章在高速浮环轴承-弹性转子稳定性整体建模和分析方面有较大的参考意义。
2017 Vol. 36 (5): 7-11 [
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12
共振频率可调式非线性压电振动能量收集器
>吴义鹏， 季宏丽，裘进浩，张浩
振动能量回收技术能够将环境中的机械振动能转换成电能，进而为微功耗装置供电，具有良好的应用前景。本文设计了一种利用压电材料的新型振动能量收集器，该机电耦合结构由一对非对称压电悬臂梁组成，悬臂梁末端固定有永磁体，利用永磁体产生的非线性力，实现了悬臂梁共振频率与外界激振频率的匹配调节。论文提出了该结构的理论模型，借助Matlab/Simulink数值分析软件对理论模型进行了仿真分析，并通过实验进行了验证。实验结果表明外界激励加速度幅值为3m/s2的时，结构即能实现较大频带范围内的频率匹配调节，频带范围不低于6.5Hz，最大回收功率不低于2mW。
2017 Vol. 36 (5): 12-16 [
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17
风电装备行星轮系过盈接触特性分析
>向 东，沈 岗，朱 戡，沈银华，蒋 李
风力发电对于保障我国能源安全具有重大意义，但我国风电装备发展中还存在巨大技术瓶颈，如何进一步提高装备可靠性及寿命是亟需解决问题。本文以行星轮系过盈配合面接触特性与微动磨损关系为切入点，首先针对NGW型行星轮受力分析，计算获取过盈配合接触分析的载荷边界条件；通过对比不同过盈量在无外载工况下的配合面压力值，理论计算与仿真分析结果的平均误差约为 ，验证了仿真的可信度；通过对比不同过盈量在无外载下的变形量，行星轮内孔面与轴承外圈变形占比分别为 和 ，定量描述了行星轮相较于轴承的变形程度，更易损伤；稳态载荷工况下，通过对比不同配合公差 和 下的最大微动滑移量可知， 公差带下最大微动量随载荷变化幅度较大，因此风电行星轮配合公差应选 更合适；非稳态载荷工况下，通过数值积分计算获取不同过盈量下的配合面打滑极限载荷，该极限值作为评定实际服役工况下出现剧烈“打滑现象”的准则，因此设计时应考虑该极限工况。
2017 Vol. 36 (5): 17-22 [
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23
温压炸药爆炸冲击波在坑道内的传播规律研究
>耿振刚1，李秀地1, 2，苗朝阳1, 2，方浩1
温压炸药爆炸冲击波对坑道内的人员和设备构成严重威胁。首先，在TNT爆炸试验数据验证的基础上，利用AUTODYN软件建立了炸药堵口爆炸的数值计算模型。其次，基于JWL-Miller能量释放模型计算原理，通过与TNT冲击波的对比，研究了某型温压炸药爆炸冲击波在坑道内的传播特性；通过与空旷地面爆炸冲击波的对比，研究了坑道对温压炸药爆炸冲击波的约束作用。研究结果表明：温压炸药具有更大的破坏威力，温压炸药的超压峰值和正相冲量平均为TNT的1.91倍和1.82倍，其超压和冲量等效TNT当量系数分别为1.94和2.21；坑道对温压炸药冲击波的约束作用明显，其超压峰值和正相冲量平均值分别为空旷地面上的13.55倍和15.21倍。
2017 Vol. 36 (5): 23-29 [
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30
车辆荷载作用下双层路基层间动应力响应试验研究
>曹海莹，朱毅，刘云飞，魏月岩
针对层状路基土的动力响应与稳定性评价问题，以某双层路基为工程背景，利用现场实测数据，揭示出硬、软土层界面处存在动应力突变现象，并给出了动应力突变系数；根据室内模型试验数据，以动应力突变系数为试验指标，采用极差分析法对主要影响因素进行了排序；借助动三轴试验获得硬、软土体的临界动应力，推导得出两种土体的动应力水平关联性系数，并提出一种评价路基长期稳定性的“概率区域”方法。研究表明：路基运营后期，硬、软土层压缩模量之比将取代硬壳层厚度，成为影响层间响应的首要因素；埋置较深的下卧软土层是控制路基稳定性的关键层。
2017 Vol. 36 (5): 30-36 [
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37
用圆孔内单边裂纹平台巴西圆盘和实验-数值-解析法确定砂岩的动态起裂和扩展韧度
>周妍1,2，张财贵1，王启智1,3
在I型（张开型）动态断裂实验中，利用大直径100 mm)分离式霍普金森压杆径向冲击圆孔内单边裂纹平台巴西圆盘试样。考虑了材料惯性效应和裂纹扩展速度对动态应力强度因子的影响，用实验-数值-解析法确定了高加载率和高裂纹扩展速度情况下，砂岩的动态起裂韧度和动态扩展韧度。首先由动态实验获取试样的动荷载历程，采用裂纹扩展计(crack propagation gauge-CPG)测定试样断裂时刻和裂纹扩展速度，获得裂纹扩展速度对应的普适函数值。然后将动荷载历程带入到有限元软件中进行动态数值模拟，求出静止裂纹的动态应力强度因子历程，再用普适函数值对其进行近似修正。最后根据试样的起裂时刻和穿过CPG中点的时刻，由相应的动态应力强度因子历程分别确定砂岩的动态起裂和动态扩展韧度，它们分别随动态加载率和裂纹扩展速度的提高而增加。
2017 Vol. 36 (5): 37-47 [
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48
基于Hoek-Brown准则的混凝土-岩石类靶侵彻模型
>曹扬悦也1，蒋志刚1，谭清华1，蒙朝美1
基于空腔膨胀理论建立工程模型是研究侵彻问题的常用方法。针对射弹侵彻岩石-混凝土类脆性材料半无限靶问题，基于靶体的弹性-裂纹-粉碎响应模式，粉碎区采用考虑围压的Hoek-Brown准则，得到了准静态球形空腔膨胀的空腔壁压力。在Forrestal两个阶段侵彻模型中，用所得空腔壁压力代替隧道侵彻阶段的侵彻阻力，得到刚性弹侵彻岩石-混凝土类脆性材料半无限靶的侵彻深度预估公式，与文献侵彻试验以及现有典型侵彻深度预估公式比较表明，本文预估公式适用范围更广，对于（超）高强混凝土和岩石材料靶的预测精度更高。
2017 Vol. 36 (5): 48-53 [
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54
圆柱形长杆超高速正碰撞薄板结构破碎效应
>汪庆桃，吴克刚，陈志阳
超高速碰撞多层板结构破碎效应研究对空间碎片防护及动能武器毁伤效应研究有着重要意义. 本文采用ANSYS/AUTODYN程序的SPH方法，对超高速碰撞碎片云的形成过程进行了数值模拟，某典型时刻一次及二次碎片云形貌的数值模拟结果与实验结果吻合较好，验证了计算方法和模型参数的正确性.在此基础上采用数值模拟方法，对钨合金、轧制均质装甲(Rolled Homogeneous Armor，简称RHA)及LY12铝三种材料的圆柱形弹体超高速碰撞薄板的破碎规律进行了研究，基于量纲分析方法得出了弹体破碎长度随弹靶材料特性、弹靶尺寸及初始撞击速度变化的关系式. 并研究了钨合金及RHA两种材料的长杆弹对八层RHA板结构的超高速碰撞效应.
2017 Vol. 36 (5): 54-60 [
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61
直线交变冲击机构磁电式速度传感装置分析
>丁问司 贾淑蒙 袁林燕
针对直线交变冲击机构高频、高速、难以检测的特点，提出了基于电磁感应原理的检测方法法，完成了对直线交变冲击机构的冲击特性检测。基于ANSYS Maxwell软件建立了检测系统电磁场仿真模型。通过仿真计算与试验结果的对比分析，验证了电磁感应检测方法的可行性以及电磁仿真模型的正确性。进一步，分析了气缸材料、线圈匝数、线圈柱面径向位置等不同参数对磁电式速度传感装置性能的影响。研究结论为方便、准确地测量气驱直线交变冲击机构冲击特性参数提供了有效依据。
2017 Vol. 36 (5): 61-66 [
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67
空沟对平面纵波隔离效果的理论解答
>徐 平
借助复变函数的保角变换法将有限长度的空沟映射变换为单位圆，根据空沟四周完全自由的边界条件，运用波动函数展开法得到了空沟对纵波(P波)和剪切波(SV波)隔离的理论解答。引入位移比值(屏障后某点由入射波波、散射波产生的总位移与入射波单独产生的位移之比)，以入射P波为例，计算了沟宽0.4m、沟长分别为3.0m、4.0m、5.0m和6.0m共4条空沟的位移比值，通过比较发现：随着空沟长度的增加，最佳隔振效果明显提高，区域明显增大；当空沟长度达到6.0m时，靠近空沟的区域的隔振效果超过了70%，隔振效果比较理想。最后对比了空沟和单排柱腔列的隔振效果，结果表明：由于单排柱腔列产生波的透射和绕射，而空沟仅产生波的绕射，6.0m长空沟的最佳隔振效果与8根半径1.0m的单排柱腔列相当，因此在场地和施工条件都允许的前提下，宜优先考虑空沟进行隔振。
2017 Vol. 36 (5): 67-71 [
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72
噪声参数最优ELMD与LS-SVM在轴承故障诊断中的应用与研究
>王建国，陈帅，张超
针对轴承振动信号的非平稳特征和现实中难以获得大量典型故障样本，提出基于噪声参数最优的总体局部均值分解(ensemble local mean decomposition, ELMD)与最小二乘支持向量机(least squares support vector machine, LS-SVM)相结合的轴承故障诊断方法。首先对轴承振动信号进行噪声参数最优ELMD分解并得到一系列窄带乘积函数(product function, PF)，然后计算各PF分量能量以构造能量特征向量，最后将高维能量特征向量作为最小二乘支持向量机的输入来识别轴承故障类型。通过对轴承故障振动信号分析，结果表明噪声参数最优ELMD方法能有效地抑制模态混叠，与LS-SVM结合可以准确地识别轴承的工作状态和故障类型。
2017 Vol. 36 (5): 72-78 [
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79
室内爆炸与火灾联合作用下约束钢柱损伤评估
>丁 阳1,2，陈 晔1，师燕超1,2
结构体系提供的约束刚度和附加质量会显著影响钢柱在爆炸下的动力响应，同时火灾下结构对热膨胀的约束会导致钢柱内产生附加轴力，受力特性与无约束柱明显不同。本文采用引入损伤的Johnson-Cock强度模型分析了约束钢柱在室内爆炸荷载作用下的损伤情况，建立了评估约束钢柱在爆炸与火灾联合作用下破坏情况的压力-冲量-时间曲面图及表达式。为了说明结构约束的影响，将计算结果与无约束钢柱在爆炸与火灾联合作用下的破坏时间进行对比，并进一步分析了超压时程曲线形状、约束刚度及钢柱几何尺寸对P-I-t曲面图的影响。结果表明，当爆炸荷载强度较小时，约束钢柱的破坏时间早于无约束钢柱，当爆炸荷载强度较大时，约束钢柱的破坏时间晚于无约束钢柱；超压时程曲线形状参数越大，约束钢柱在爆炸作用下越易破坏；约束刚度对钢柱在爆炸与火灾联合作用下的破坏时间基本无影响；当爆炸损伤较小时，钢柱壁厚对破坏时间影响很小，当爆炸损伤较大时，钢柱壁厚度越大，钢柱越易破坏，但在压力-冲量-时间空间中，仍为壁厚越小、柱高越高的钢柱越易破坏。
2017 Vol. 36 (5): 79-86 [
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87
基于双树复小波降噪和Katz分形维迹线融合的板类结构损伤检测
>白润波?1,2，徐宗美1，张建刚1
目前基于振动响应的板类结构损伤检测技术存在着噪声免疫力弱、对轻微损伤难以识别等困难。对此，本文提出一种对板振型进行双树复小波变换（DT-CWT）降噪和仿射变换预处理的Katz分形维迹线扫描融合的板结构损伤检测方法。该方法首先利用DT-CWT对原始实测板结构的振型信号进行降噪；然后将降噪后的振型沿板纵、横向离散分解为振型曲线；将分解后的振型曲线进行仿射变换，得到拉伸后的线型面图；对变换后的线型面图分别进行Katz分形维迹线扫描，得到沿板纵向和横向的分形维迹线曲面图，将二者取均值得到融合后的分形维迹线曲面图；此融合后的曲面图中的凸起预示了损伤的发生，凸起的位置、形状和尺寸反应了损伤所在的位置、形状和尺寸。通过两个模型试验证明了本文方法对板结构损伤识别的有效性；对比分析说明了对振型进行DT-CWT降噪和仿射变换预处理的重要性。
2017 Vol. 36 (5): 87-94 [
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95
横风下流线箱型桥-轨道交通车辆气动干扰风洞实验研究
>邹云峰1,2,3，何旭辉1,2，郭向荣1,2，何玮1,2，贺俊1,2
轨道交通车辆与桥梁间存在显著的气动干扰，但现有研究大多以流线型高铁车辆和钝体外形的简支梁桥为研究对象，且往往重点关注桥梁对车辆气动力大小的影响。本文以某流线箱型轨道专用桥和钝体外形的轨道交通车辆为背景，首先通过刚性节段模型测力试验，利用开发的车-桥系统气动力同步分离装置对不同风攻角、车桥组合方式下车辆和桥梁各自的气动力进行测试，分析横风下车桥间气动干扰对车辆、主梁和车桥系统所受总体气动力的影响规律；然后结合烟线法获得的车桥系统绕流场显示结果，揭示车桥间气动干扰机理。研究成果可为以后典型车桥组合工况下车、桥气动力经验公式的提出奠定基础，以及深入认识车桥间气动干扰机理提供参考。
2017 Vol. 36 (5): 95-101 [
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102
基于MFCC和SVM的车窗电机异常噪声辨识方法研究
>刘思思，谭建平，易子馗
为提高车窗电机异常噪声特征提取的有效性及分类识别的准确性，提出一种以优化的梅尔频率倒谱系数(Mel Frequency Cepstrum Coefficient, MFCC)为特征值，以支持向量机(Support Vector Machine，SVM)为噪声辨识模型的电机异常噪声辨识方法。在MFCC提取方法基础上，针对频谱泄漏，用Hanning自卷积窗代替Hanning窗，获得优化的MFCC，并将其作为特征值输入到SVM进行异常噪声辨识。为提高SVM判别准确率，采用人工蜂群算法实现SVM参数选择优化。实验结果表明，该方法能够有效判别电机是否存在异响，准确率达到91%。
2017 Vol. 36 (5): 102-107 [
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108
基于QGA优化广义S变换的滚动轴承故障特征提取
>王波1 刘树林2 张宏利2
考虑到实际工程环境中噪声对故障特征提取的影响，提出了基于量子遗传算法(QGA)优化广义S变换的滚动轴承故障特征提取方法。该方法以时频分布集中程度为评价标准，首先采用量子遗传算法自适应地选取广义S变换中最优窗口控制参数，然后提取信号变换后复时频矩阵的模向量作为滚动轴承故障特征向量。利用该方法提取的滚动轴承故障特征与其它故障特征进行故障识别对比研究，实验结果表明该方法能够更准确地提取出故障特征，验证了方法的优越性。此外，对不同噪声强度背景下的滚动轴承振动信号进行故障特征提取，诊断结果进一步显示所提方法具有良好的抗噪性和健壮性。
2017 Vol. 36 (5): 108-113 [
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114
基于EEMD的舰船辐射噪声特征提取方法研究
>李余兴，李亚安，陈晓
为了解决复杂海洋环境中水声信号的特征提取问题，提出了一种利用集合经验模态分解（EEMD）研究舰船辐射噪声特征提取的方法。对经验模态分解后的不同类别三类舰船辐射噪声信号各阶固有模态函数(IMF)中心频率可分性进行分析，并讨论了最强IMF中心频率特征参数。通过比较一定数量不同类别的舰船辐射噪声的最强IMF中心频率及高低频能量差特征参数发现，同类舰船的特征参数基本处于同一水平，不同类型的舰船存在一定差异。实验结果表明，采用EEMD的舰船辐射噪声信号的最强IMF中心频率作为特征参数相比高低频能量差特征参数对舰船具有较好的可分性。
2017 Vol. 36 (5): 114-119 [
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120
基于反馈控制的桥梁节段模型干风洞实验仿真
>邓智，宋汉文
在风场作用中，针对桥梁结构与风荷载耦合而表现出非自伴随动力系统的现象，本文提出了仅具有5个独立控制参数的桥梁节段主动控制模型来模拟含有8个颤振气动导数的节段风洞试验模型。该模型由刚体所受的分布力系可等效为集中力系原则出发，利用PID反馈控制技术所构造，其在数学力学模型方面与风洞试验模型完全一致。通过几何变换，干风洞实验测量的线位移信号可转换为角位移信号。同时，运用MIMO分析技术可简单而精确获取系统完备的频响函数矩阵，再采用基于复模态理论中左右特征向量的辨识算法识别控制参数。通过数值仿真，验证了主动控制模型的合理性，同时也显示了该模型在桥梁风振研究中的应用价值和推广意义。
2017 Vol. 36 (5): 120-126 [
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127
基于激光扫描法的铁路道砟级配对道床动力特性影响的离散元研究
>徐旸1,2，高亮1,2，蔡小培1,2，侯博文1,2，赵云哲1,2
铁路碎石道床的道砟级配对道床的力学性能具有显著的影响，本文采用三维激光扫描技术对道砟颗粒的形状特征进行了获取及分析，并提出了基于道砟外形重建结果的离散元颗粒数值模型构造方法；在此基础上建立了循环荷载道砟箱数值模型。以此研究在高速及重载线路条件下，道砟级配对散体道床动力沉降特性的影响规律，并从细观角度分析了道床的沉降机理。研究结果表明：不同运营条件下铁路碎石道床的沉降机理有所不同。道砟颗粒间的相互错动是引发重载铁路道床沉降主要原因。而对于高速铁路，道床沉降还会受到高频荷载作用下颗粒自身转动的影响。因此，建议在规范中针对不同的线路条件提出不同的道砟级配曲线要求。
2017 Vol. 36 (5): 127-133 [
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134
局域均值分解和小波阈值在大地电磁噪声压制中的应用
>李 晋1,2，彭 冲1，汤井田2，燕 欢1，蔡剑华3
大地电磁测深法是基于电磁感应原理，利用天然交变电磁场来研究地下岩层的电学性质及其分布特征。然而，天然电磁场频带范围宽、信号微弱，在实际测量中大地电磁信号极易受到各种电磁噪声干扰，严重影响了后续的电磁法反演解释水平。针对这一难题，文中将局域均值分解（LMD）的自适应性和小波分析的多分辨性相结合，提出基于局域均值分解和小波阈值的大地电磁噪声压制方法。首先，将含噪信号进行LMD分解得到若干阶乘积函数（PF）分量；然后，根据大地电磁信噪特征保留PF1分量，仅对其余各阶PF分量选取合适的小波阈值进行降噪处理；最后，叠加重构获得大地电磁有用信号。通过计算机模拟典型强干扰，研究不同小波函数、分解层数及阈值方式下算法的去噪性能，并将其应用于矿集区实测大地电磁数据处理。实验结果表明，本文所提方法能较好地提取出叠加在微弱大地电磁信号上的大尺度强干扰的轮廓特征，视电阻率曲线更为光滑、连续，低频段的大地电磁数据质量得到了明显改善。
2017 Vol. 36 (5): 134-141 [
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142
高速旋转柔性梁刚柔耦合动力学分析
>周兰伟1 陈国平2 孙东阳3
基于一次近似理论对绕纵轴高速旋转的柔性梁进行动力学分析，考虑了轴向与横向振动之间的耦合作用以及由偏心产生的离心力作用；采用Hamilton原理导出了旋转柔性梁在恒定转速下动力学方程，并采用假设模态法对所得动力学方程进行分析，得出恒定转速下柔性梁一次近似模型与零次近似模型动力学响应。二者对比表明柔性梁在低速旋转时刚柔耦合项影响较小，可以忽略，可采用零次近似模型；而在高速旋转时刚柔耦合项影响较大，不可以忽略，应采用一次近似模型以得到较为精确的结果。
2017 Vol. 36 (5): 142-146 [
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147
加肋圆柱壳结构的FE-BE算法网格尺度划分原则研究
>振卫1，周其斗，纪刚，孟庆昌，段嘉希
研究结构有限元耦合流体边界元算法(FE-BE算法)中结构湿表面的网格尺度划分原则具有十分重要的意义。以有限长加肋圆柱壳为研究对象，采用波数谱分析方法分离出结构主振型分量(携带能量最多的振动模式)。根据分析结果提出FE-BE算法中结构湿表面的网格尺度划分原则，并采用FE-BE算法验证了该原则的有效性。
2017 Vol. 36 (5): 147-150 [
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151
基于EMD的改进马田系统的滚动轴承故障诊断
>陈俊洵1，程龙生1，胡绍林2，余慧2
为了提高滚动轴承的可靠性、及时发现其潜在的故障，提出了一种基于改进马田系统（MMTS）的滚动轴承故障诊断方法。首先利用经验模态分解（EMD）方法对原振动信号进行分解，得到了多个本征模态分量（IMF）并计算基本模式分量的统计特征集。然后，在此基础上构建基准空间（马氏空间），针对马田系统在筛选特征变量时效果不佳、基准空间数据的差异性问题，引入粗糙集（RS）筛选有效特征变量改进马田系统,大幅降低特征向量的维数。最后，计算待诊断信号到基准空间的马氏距离，从而完成滚动轴承的故障诊断。利用滚动轴承振动数据对该模型进行了测试，结果表明，该模型与实际相符，可以准确、有效地识别滚动轴承的故障类型。
2017 Vol. 36 (5): 151-156 [
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基于视频测量的运行状态模态分析
>王彤，李俊坡，夏遵平
视频测量技术通过摄像机记录被测结构的振动过程，采用图像处理方法实现对结构上测点的多目标跟踪，具备全场非接触、测试过程简便、测量精度高等突出优点。论文基于摄像机成像模型，采用光束法平差提取出结构测点三维方向位移振动信息，每个测点等效于一个三轴“微位移传感器”，对多测点目标跟踪可视为多通道同步数据采集。首先对摄像机成像系统进行校准，依照结构形状特性分布测点，由结构静止时各测点的空间位置构建出测试结构的几何模型，然后进行视频采集和多目标跟踪获取各测点动态响应数据，采用运行状态模态分析方法，识别出被测结构的固有模态参数。论文基于视频测量实现了测试结构几何建模和信号采集，并与模态分析软件紧密结合，形成了完整的视频采集与分析系统，具备良好的空间域展现能力，特别适用于柔性低频结构的动态测试与分析。以轻质风扇叶片、若干树叶等结构为对象进行实验研究，验证了本文技术和方法的有效性。
2017 Vol. 36 (5): 157-163 [
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164
2N和N+1支撑三跨转子在三种联轴器下的振动特性实验研究
>胡航领，何立东，王晨阳
针对2N和N+1支撑转子轴系通过临界转速时振动过大的问题，搭建了2N（三跨六支撑）和N+1支撑（三跨四支撑）轴系实验台，模拟开机启动过程，试验研究两实验台轴系分别使用刚性、膜片和弹性联轴器时的振动特性。结果表明，N+1支撑方式可降低原2N支撑轴系对应的临界转速，且N+1支撑轴系各转轴的耦合更为强烈，容易激起相邻转轴的振动。使用刚性较小的联轴器时，2N 和N+1支撑轴系振动均趋于平稳，说明轴系的耦合减弱，如2N支撑轴系测点1使用弹性联轴器时相比于使用刚性联轴器时在临界转速附近振动幅值降幅达50%。
2017 Vol. 36 (5): 164-168 [
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169
汽车车内噪声主动控制系统扬声器与麦克风布放优化方法
>张频捷1,2，张立军1,2，孟德建1,2，何臻1,2
利用声固耦合边界元仿真方法与多目标遗传算法，实现了面向对象的车内噪声主动控制（ANC）系统扬声器麦克风布放方案的优化。首先基于自适应算法，推导了车内噪声主动控制系统降噪性能预测方法，并利用声固耦合边界元仿真方法，实现了面向对象的ANC系统降噪性能预测；在该仿真模型的基础上，建立对应的代理模型，以实现对系统降噪性能的快速预测；最后利用多目标遗传算法，获得系统关于扬声器麦克风数量与多个频率下降噪量的Pareto最优解集。该最优解集能定量描述ANC系统扬声器麦克风数量与降噪性能之间的关系，并为该系统与车辆的匹配提供依据。
2017 Vol. 36 (5): 169-175 [
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176
基于加速度测试及模糊模型的弹丸侵彻混凝土深度实时预测方法
>张冬梅,高世桥，刘海鹏，牛少华
为了对卵形弹垂直侵彻半无限厚混凝土目标的侵深进行实时预测，提出了一种基于实测加速度值及模糊模型的计算方法。该方法根据瞬时速度的不同将侵彻过程分成了高速侵彻、中速侵彻和低速侵彻三个阶段，并分别采用不同的模型对每个阶段的减加速度、速度和侵彻深度进行了描述。通过判断减加速度的计算误差，自动确定了高速侵彻阶段与中速侵彻阶段以及中速侵彻阶段与低速侵彻阶段的截点速度。同时，利用实测的全弹道加速度曲线，实时计算了侵彻过程的初始冲击速度。将实验后所测得的侵彻深度与模型预测的侵彻深度进行比较，结果表明该预测方法可以对侵彻深度进行准确地实时计算。
2017 Vol. 36 (5): 176-181 [
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182
连续梁桥横向抗震挡块简化分析方法研究
>赵伊博,徐秀丽,李雪红,李枝军,刘伟庆
地震作用下，经过合理设计的挡块对桥梁上部结构具有很好的限位作用。《公路桥梁抗震设计细则》仅在构造措施中要求设置挡块，但未明确其具体设计方法。为简化挡块设计过程，提高计算效率，文中首先对连续梁桥计算模型的简化方法进行研究，并通过简化模型的动力特性与有限元模型对比，验证了其简化的合理性；对简化分析中需考虑的参与振型进行了研究，结果表明，规则桥梁仅需考虑横向平动振型就
可基本满足工程精度要求；相较于美国规范和日本规范的计算方法，简化方法基本介于两者之间说明了计算结果的可靠性，且由于考虑了结构自身动力特性的影响，计算的挡块地震力随着墩高的增大而减小，计算结果更为合理。
2017 Vol. 36 (5): 182-186 [
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砂轮划片机模态测试中的传感器测点优化研究
>孙红春 胥勇
针对砂轮划片机这类复杂设备振动模态测试中测试时间长、传感器数目难以确定和测点难以定位的问题，提出了结合有效独立法、QR分解法及模态验证准则、香农扩展定理对砂轮划片机主系统进行测点优化的方法。采用锤击模态测试方法对某一型号的砂轮划片机测点优化前后的模态进行了测试，识别出划片机主系统的振型和模态参数，比较测点优化前后的测试结果，表明测点优化的模态测试实现了将有限个传感器布置在关键的测点位置上并获取最接近真实信息的目的，缩短了测试时间，提高了测试精度，为复杂设备的振动模态测试提供了参考。
2017 Vol. 36 (5): 187-191 [
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192
往复振荡对活塞冷却油腔内纳米流体传热及流动特性的影响
>张亮1,白敏丽2
内燃机工作过程中，燃烧产生的部分热能传给活塞。当活塞功率密度超过0.3kW/cm2时，必须采用冷却油腔进行冷却。为揭示纳米流体在冷却油腔内的传热及流动特性，对不同种类纳米流体在随活塞冷却油腔同步往复振荡状态下的传热和流动特性进行了对流换热和可视化实验。研究发现：最优传热充液率为53.4%；往复振荡频率、颗粒的水力半径与活塞冷却油腔内的对流换热系数成正比；转子转动角度在180°-270°范围时，工作流体混合效果最佳；纳米流体的流动紊乱度在整个往复振荡周期内均好于纯净水。
2017 Vol. 36 (5): 192-198 [
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近断层地震动作用下大跨度曲线刚构桥台阵试验研究
>李晰，贾宏宇，李倩
为了研究近断层地震动对大跨度曲线刚构桥抗震性能的影响，以某一大跨度曲线刚构桥为原型，设计制作1/40缩尺比例模型，选取同一地震中的近断层地震动记录和远场地震动记录，利用多子台积木式模拟振动台台阵系统，完成了横向、纵向、横向+纵向一致输入及行波输入的对比试验。研究结果表明：近断层地震动中所含的速度脉冲会对曲线刚构桥的动力响应产生显著影响，并且行波效应会进一步提升其对结构响应的放大作用；近断层效应的放大作用对刚度较大的结构或者结构某一个方向更为明显，而行波效应对结构的影响主要取决于由多点激励所激发的高阶反对称模态；与直线桥相比较，曲率半径会增大曲线梁桥的水平刚度，从而使近断层效应和行波效应对曲线桥的动力响应产生更不利的影响。因此，在靠近断层的区域遭受同样的地震作用，曲线梁桥将产生更为严重的破坏，建议在抗震设计中应特别注意处于断层附近的曲线桥结构。
2017 Vol. 36 (5): 199-207 [
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208
基于立方体STEWART的微振动主动控制分析与实验
>王超新1,2 刘兴天3 张志谊1,2
本文采用立方体结构隔振平台，它具有各向同性以及轴向运动解耦等特点。对立方体Stewart平台分别进行运动学和动力学分析，获得杆长与平台姿态的雅克比矩阵，揭示平台振动传递特性。采用压电叠堆为主动控制单元，设计立方体Stewart主动隔振平台，并通过实验测定平台主动杆在5 Hz-120 Hz频带内的输出特性，通过实测数据修正理论分析得到的雅克比矩阵。结合Fx-LMS主动控制算法，对基础干扰进行主动抑制，实验结果表明，在5 Hz-120 Hz范围内，对于单频干扰，平台可实现30 dB抑制效果。
2017 Vol. 36 (5): 208-213 [
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214
不同曲率情况下的液压管道流固耦合特性仿真研究
>周知进1,2，何星2，戴哲冰2
管道布局影响流体流动特性与管道应力分布。利用有限元方法对不同曲率情况下管道的流固耦合特性进行了分析，研究了流固耦合作用对不同曲率管道位置等效应力的影响。研究结果表明：流体对弯曲管道在弯曲壁面产生额外的作用力导致管道发生变形，且角度的改变会导致两端进出口位置应力发生较大的波动；管道曲率变化对弯管在弯曲附近位置应力影响较大，随着弯曲角度的增加管道弯曲处应力先减小后增大再减小，而内侧和两侧的应力改变幅度不同；管道曲率半径的改变会影响管道的受力分布。通过分析得出管道布局按R30（R/d=1.5）相比其他管道的模型布局更为合理的结论。
2017 Vol. 36 (5): 214-220 [
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221
核电站特种气密防火门在风致飞射物冲击作用下安全性能研究
>张文娜，钱江
采用LS-DYNA程序分析研究了某型核电站气密防火门在龙卷风及其飞射物冲击荷载联合作用下的动力响应。计算给出了气密防火门在F4级龙卷风及风致飞射物作用下的冲击力曲线、结构变形和耗能情况，分析了冲击过程的能量耗散机制，考察了冲击位置对防火门响应性态的影响，指出了门体抗飞射物冲击设计和安全检验的关键问题，发现飞射物撞击位置不同对防火门的耗能机制和冲击力曲线有一定的影响。
2017 Vol. 36 (5): 221-226 [
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煤粒冲击粉碎临界速度的数值实验分析
>李艳焕1，邵良杉1，徐振亮2
基于弹性碰撞动力学模型（Hamilton变分原理），应用显式算法有限元程序LS-DYNA对煤粒冲击刚性靶板粉碎进行了数值模拟研究，得到了煤粒冲击粉碎的临界速度在10m/s左右，证明了煤粒在低速冲击粉碎过程中存在压力释放效应，继而拓宽了显式动力有限元程序LS-DYNA分析弹塑性材料冲击粉碎问题的应用领域。数值模拟结果对于认识煤粒及其他物料冲击粉碎机理、研制高效粉碎设备具有较好的指导意义和参考价值。
2017 Vol. 36 (5): 227-230 [
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231
基于JADE-ICA的滚动轴承多故障信号盲源分离
>席剑辉 崔健驰 蒋丽英
本文研究一种基于源信号高阶统计信息的矩阵联合近似对角化独立元分析(JADE-ICA)方法，并将其应用于滚动轴承故障声发射(AE)信号的盲源分离。滚动轴承的声发射源信号一般具有衰减性和准周期性，多组信号间还具有时差性，信号被多个传感器接收。通过最大程度的联合近似对角化，可以使源信号与分离信号有效的一一对应，克服非线性和时差的影响；通过高阶统计的高斯噪声不敏感性可以有效抑制随机观测噪声对分离结果的影响。选用相关系数、二次残差、性能指数和频谱特征构成系列时频域评价指标对分离结果进行较为全面的验证。仿真结果证明了本文方法的可行性和有效性。
2017 Vol. 36 (5): 231-237 [
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238
施加水平磁场下电磁声发射与裂纹指向特征分析
>蔡智超 1,刘素贞 2,张闯 2,张严伟 2,杨庆新 2,3
声发射检测方法对金属构件进行健康检测的关键问题：通过合适的载荷使得构件产生声发射信号。现阶段大部分声发射检测均采用接触式离线加载，本文声发射检测采用可在线检测的非接触式电磁加载。文章首先从电致位错、自由电子运动理论出发，在微观层面探究电磁声发射的机理特征；其次研究静磁场与涡流分布作用下电磁声发射特征差异；基于声发射信号的非平稳特征，利用希尔伯特黄变换方法分析电磁声发射特征。通过改变水平磁场激励方向，实现本征模态函数的能量比值、互相关系数、特征本征模态函数时频图与裂纹指向特征之间的关系联立。
2017 Vol. 36 (5): 238-245 [
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