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2017年 36卷 14期
刊出日期：2017-07-15
论文
论文
1
基于在线神经网络算法的混合试验方法
>王 涛1,2，翟绪恒2，孟丽岩2，王 贞3
混合试验是一种将数值模拟与物理试验相结合的新兴结构抗震试验方法，得到了相关研究者们的广泛关注。如何模拟具有强非线性的数值子结构仍是混合试验亟待解决的问题。本文在传统的离线神经网络基础上提出一种在线学习的神经网络算法，并应用于混合试验中来在线预测数值子结构恢复力。在线学习算法仅利用当前步的系统输入和观测样本，采用递推形式更新每一步的权值和阈值。针对两个自由度非线性结构，分别进行了基于在线学习和离线学习神经网络的混合试验数值仿真。研究表明：与离线学习神经网络算法相比，在线学习神经网络算法具有更好的自适应性，能够有效提高恢复力预测精度和计算效率；基于在线学习神经网络算法的结构混合试验方法可以提高混合试验结果精度。
2017 Vol. 36 (14): 1-8 [
摘要
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9
浮力筒自由涡激运动的模型试验研究
>康 庄 1,李 平 1
本文对外径150mm，长700mm垂直放置的浮力筒模型开展了自由涡激运动试验研究，测量了浮力筒在不同试验工况下六个自由度的运动参数，并着重对浮力筒顺流向、横向和艏摇运动的运动特性进行了分析。试验中发现，当约化速度较小时浮力筒主要发生顺流向运动而横向和艏摇运动较小且不规则；当约化速度增大到一定程度后，顺流向运动频率是横向运动频率的2倍，此时艏摇运动出现了两个主要运动频率，其中较大的艏摇运动频率等于横向运动频率，因此认为横向运动和艏摇运动的激励力来源相同，即二者存在耦合作用，而且浮力筒的运动轨迹呈现明显的“8”字形。试验中还发现，浮力筒涡激运动的平均拖曳力系数比圆柱绕流的阻力系数增大了约100%。
2017 Vol. 36 (14): 9-18 [
摘要
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19
两激振器同一旋转轴线振动系统的自同步理论
>陈晓哲1,2，窦景欣1，孔祥希1，闻邦椿1
对两激振器同一旋转轴线振动系统的自同步理论进行了研究。采用拉格朗日方法建立振动系统的运动微分方程。应用小参数平均法获得两激振器的无量纲耦合方程，进而将该类振动系统的同步问题简化为小参数无量纲耦合方程零解的存在性与稳定性问题。由无量纲耦合方程零解存在的条件得出了两激振器实现同步运动的同步性条件，并根据Routh-Hurwitz判据得到了两激振器同步运动的稳定性条件。分析振动系统选择运动特性可知，在远共振的情况下当激振器的旋转中心距离质心的距离大于机体的当量回转半径时，振动系统实现相位差为0度的空间圆周运动；反之，振动系统实现相位差为180度的空间圆锥运动。最后通过试验验证了理论分析的正确性。
2017 Vol. 36 (14): 19-25 [
摘要
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26
旋转叶片-机匣碰摩振动响应分析
>马辉1,2,孙祺1,太兴宇3,郝玉明3，闻邦椿1
以航空发动机压气机叶片为研究对象，基于ANSYS有限元软件，考虑离心刚化、旋转软化以及科氏力对叶片的影响，采用变厚度壳单元建立了旋转叶片的有限元模型。假定圆盘与机匣存在静态不对中，叶片由于离心力的作用产生径向伸长，从而使叶尖与机匣内壁发生碰摩。根据叶尖处每个节点径向位移与间隙之间的位置关系，对不同转速下叶片-机匣碰摩过程进行数值仿真。研究结果表明，对于扭形叶片，叶尖只有部分节点与机匣发生碰摩；碰摩结束后，叶片振动响应以低阶动频形式进行衰减，连续的周期碰摩产生的倍频成分在与之接近的动频处会出现幅值放大现象。研究结果可为叶片结构设计及叶片-机匣碰摩故障诊断提供理论依据。
2017 Vol. 36 (14): 26-32 [
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33
低功耗机械振动无线传感器网络节点结构设计
>曾超1，汤宝平1，肖鑫1, 陈天毅2
针对目前机械振动无线传感器网络节点能耗高的问题，提出一种低功耗节点硬件结构设计方法。采用低功耗、高灵敏度MEMS加速度传感器采集机械振动信号，简化电源及调理电路；采用通带可调的开关电容低通滤波器，实现低功耗动态抗混叠滤波；在充分考虑存储速度的前提下，采用低读写电流的外部Flash存储芯片实现连续、高速数字信号流的存储；采用片上系统级芯片作为整体控制核心，集采集、存储、无线传输于一体，在保证机械振动信号采集性能的同时，极大的减小节点体积与功耗。对比实验结果表明基于该低功耗硬件结构的机械振动无线传感器网络节点具有较低的功耗水平。
2017 Vol. 36 (14): 33-37 [
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38
基于小波总能量相对变化的结构损伤识别
>项贻强1,2，郏亚坤1
桥梁结构损伤伴随着服役期的增加而逐渐加深，寻找合适的损伤识别方法则是桥梁工作者必须面对的问题。本文通过对测点处动态响应信号进行离散小波变换，并计算各测点处的小波总能量，以结构未损伤状态为基准，提出了一种基于小波总能量相对变化的损伤识别方法，并以一两端固支梁为例，进行了损伤识别应用及有限元模型验证，结果表明：提出的损伤识别指标能够准确判断损伤的存在和定位损伤，且对损伤程度具有敏感性，对噪音污染、小波种类和分解尺度数有鲁棒性，并能够根据加速度、速度和位移信号的分析处理进行损伤判定，可用于桥梁结构的损伤识别。
2017 Vol. 36 (14): 38-44 [
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45
基于螺旋型耳蜗的数值分析
>陈懿强 1,姚文娟 1
利用Patran建立包括前庭阶、鼓阶、基底膜、圆窗、卵圆窗在内的三维空间螺旋耳蜗模型。结合Nastran对基底膜进行频率响应分析，得到基底膜位移响应与耳蜗内压力（包括前庭阶与鼓阶处的压力），计算结果与相关实验吻合，验证了模型的正确性。基于空间螺旋模型研究了流体黏度对于耳蜗阻抗的影响以及正向、逆向激励对于基底膜12mm处沿横向位移幅值的影响。结果表明，由于流体黏度的存在增大了耳蜗的阻抗。同时，当频率较高时，在正，逆不同激励作用下，相对于简化的直腔耳蜗模型，螺旋基底膜的曲率对基底膜沿横向的幅值影响较大，从侧面反应出螺旋耳蜗结构本身的曲率对基底膜感音域的扩大作用。
2017 Vol. 36 (14): 45-51 [
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FSWT_SVD模型在岩体微震信号特征提取中的应用
>尚雪义1 李夕兵1 彭 康2,3 王泽伟1 翁 磊1
针对岩体破裂信号与爆破振动信号难以识别的问题，本文采用傅里叶变换(FT)得到其频谱分布，并确定划分为6个频带提取信号特征。借助频率切片小波变换(FSWT)将信号按上述频带切片并重构，再利用奇异值分解(SVD)得到上述频带重构信号所组成矩阵的奇异值 ，从而实现岩体微震信号的特征提取。进而对用沙坝矿120个岩体破裂和120个爆破振动信号展开FSWT_SVD分析，最后利用BP神经网络对奇异值矩阵进行分类训练和预测。结果表明：(1) 岩体破裂信号与爆破振动信号的奇异值 相差最大， 、 、 和 相差较大，而 差异不明显，且当 作为单一奇异值法识别分界值时效果最优，准确率达到了86.67%；(2) BP神经网络法分类识别结果较LR法、Bayes法和Fisher法优，SVD提取特征识别效果较能量比和相关系数优，FSWT重构矩阵提取的特征信息优于DWT重构矩阵提取的特征信息，且基于FSWT_SVD的BP法分类识别准确率达到了91%。综上知，基于FSWT_SVD的BP神经网络模型为岩体破裂与爆破信号特征提取和模式识别提供了一种新方法。
2017 Vol. 36 (14): 52-60 [
摘要
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61
一种聚类优化的传感器布置方法研究
>张恒， 李世其， 刘世平， 张哲， 王跃
复杂结构试验/理论振型的匹配是模态参数型修正过程的重要内容。以测量并获取用于模态参数识别的最佳信息为目标，实现布置在结构上有限数量的传感器能有效避免信息冗余，提出了一种聚类优化的传感器布置方法。根据结构模态中各自由度振型的动力相似性，应用k-means聚类算法对自由度进行自动集结并分类。采用有效独立法分别从各聚类自由度中搜索出模态分辨率最高的传感器位置作为实际的测量位置。最后通过一个悬臂梁、一个悬臂薄板的数值分析和一个旋转滤光轮组件的模态测试试验对该优化布置方法进行验证。分析结果表明，这种方法能有效选出独立敏感性测点，并且具有较高的搜索效率。
2017 Vol. 36 (14): 61-65 [
摘要
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66
橡胶弹性元件低温刚度预测
>丁智平1，穆龙海1，卜继玲2，黄友剑2，曾家兴1
进行温度为20℃, 0℃, -10℃, -20℃, -30℃ -40 ℃的橡胶试样单轴拉伸试验，研究不同应变水平下橡胶材料本构曲线的割线模量随温度变化的规律。定义橡胶试样在低温下本构曲线的割线模量与常温下的割线模量之比为橡胶材料的温度因子，将其表示为多项式函数的形式，并利用橡胶试样拉伸实验数据拟合得到不同应变水平下的温度因子。对锥形橡胶弹簧进行常温下的刚度仿真，通过温度因子对锥形簧常温下的刚度进行修正，预测其在低温下的刚度，并进行锥形簧产品在常温和低温下的刚度台架试验，结果表明环境温度高于-20℃时，预测刚度误差小于8%，满足工程使用要求，但是当环境温度低于-30℃时预测刚度误差较大。
2017 Vol. 36 (14): 66-70 [
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71
双转子系统动静碰摩动力学研究与基于振动加速度的实验验证
>王南飞1， 蒋东翔1， 韩特1,2，徐洪志1
基于航空发动机动静碰摩故障的特点，建立双转子系统动静碰摩的动力学模型。模型中充分考虑机匣与轮盘碰撞时的弹性变形、接触渗透及弹性阻尼支撑，应用Hertz接触理论和库伦模型，建立干摩擦情况下双转子系统动静碰摩故障时的运动微分方程。运用四阶经典Runge-Kutta法进行求解，得到碰摩故障下双转子系统的动力学响应。因为实际的航空发动机转子的振动位移不易获取，多是测得轴承座或者机匣的振动加速度，本文为了提取碰摩状态下轴承座振动加速度特征，建立双转子系统试验台，进行动静碰摩实验，从轴承座测量振动加速度，通过频谱分析和包络谱分析方法，分析了轴承座振动加速度信号中的碰摩特征。结果表明双转子系统动静碰摩时，可将两个激励源的倍频和组合频率成分作为航空发动机动静碰摩故障的典型特征。而且当两个振源的频率值相互接近到20%的时候，双转子系统拍振信号强度较大。动力学仿真和实验取得了很好的一致性，验证了所提出的双转子系统碰摩模型的正确有效性。
2017 Vol. 36 (14): 71-76 [
摘要
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76
多失效模式下多状态伺服转塔刀架系统频率可靠性分析
>刘晨曦1， 陈南2
根据频率响应函数特性曲线的连续性，传统频率可靠性分析中仅将共振区与非共振区二分化值得商榷。本文提出了多失效模式下多状态频率可靠性分析方法，综合考虑影响系统固有频率各结构参数的随机性、激励频率的随机性，应用Monte Carlo仿真估计出系统频率可用度，并根据相关性分析识别各结构随机参数对系统频率可靠性的影响。将该方法用于基于多体系统传递矩阵法所建立的伺服转塔刀架系统动力学模型中，研究了其频率可用度以及与系统状态最为相关的结构参数，所得分析结果为系统优化设计提供了依据。
2017 Vol. 36 (14): 76-84 [
摘要
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85
箱体柔性对齿轮传动系统动态特性的影响分析
>任亚峰1，常山2，刘更1，吴立言1
分别建立了齿轮、轴、轴承及箱体的阻抗模型，并采用阻抗综合法建立了“齿轮-轴-轴承-箱体”耦合动力学模型，实现了传动系统与箱体的耦合。以单级斜齿轮减速器为对象，计算了“齿轮-轴-轴承-箱体”耦合系统的固有频率，以及耦合系统在轮齿时变啮合刚度激励下的齿轮动态啮合力及轴承动态支反力，并与不耦合箱体的情况进行了对比。结果表明：耦合箱体后，系统的固有频率降低了；箱体柔性对轴承动态支反力的影响要大于对齿轮动态啮合力的影响；考虑箱体柔性后，系统的振动可能减小，也可能加剧，取决于系统的工作转速。
2017 Vol. 36 (14): 85-91 [
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92
基于稀疏带宽模态分解的变转速滚动轴承故障诊断
>潘海洋1，郑近德1,2，童宝宏1，张良安1,2
针对以往信号处理方法的存在缺陷，提出了一种新的非平稳信号分析方法—稀疏带宽模态分解（Sparse bandwidth mode decomposition，简称SBMD）.该方法将信号分解转化为约束变分问题，自适应地将信号分解为若干个IMF分量之和。另外，在变转速工况下，滚动轴承故障振动信号中含丰富的状态信息，将SBMD、阶次追踪分析和包络谱相结合应用于变转速工况条件下的滚动轴承故障诊断问题。实验分析结果表明，采用SBMD阶次包络谱方法可以及时有效的诊断变转速工况下的滚动轴承故障诊断问题。
2017 Vol. 36 (14): 92-97 [
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98
推进轴系参数优化对水下结构声振特性影响研究
>李海峰1,2，何其伟1,2，俞翔1,2，朱石坚1,2
在修正Timoshenko梁基础上，采用传递矩阵法推导了水下结构推进轴系简化模型的传递矩阵，实现各轴承位置处振动功率流的求解。以各轴承位置处传递功率流作为优化目标，选择三组不同的优化方案，取艉轴前后轴承刚度、推力轴承刚度以及轴承间距为优化变量对推进轴系参数进行优化。利用三维水弹性力学理论和三维水弹性声学分析软件，计算分析不同优化结果下水下结构的声源级曲线。结果表明：以艉轴后轴承、艉轴前轴承和推力轴承各处传递功率流最小为优化目标的优化方案最有利于减小水下结构的声辐射。
2017 Vol. 36 (14): 98-103 [
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104
基于正则化核最大边界投影维数约简的滚动轴承故障诊断
>赵孝礼,赵荣珍,孙业北,何敬举
针对旋转机械故障诊断中故障样本获取困难的现状，提出一种基于正则化核最大边界投影（Regularized Kernel Maximum Margin Projection, RKMMP）维数约简的滚动轴承故障诊断方法。该方法首先利用RKMMP对小样本、少标记信息的混合故障样本集进行训练降维，然后将降维后的低维敏感特征子集输入到核极限学习机（ Kernel Extreme Learning Machine, KLEM）分类器中进行故障识别。上述方法的特点是所提出的RKMMP能充分利用少量标记样本信息与大量无标记样本的故障信息，避免过学习的缺陷，同时通过添加正则化项克服小样本问题。滚动轴承故障模拟实验表明：该方法结合了RKMMP在维数约简和KLEM在模式识别上的优势，在一定程度上能提升故障诊断的泛化能力与识别精度。该研究可为解决好故障诊断中样本获取困难的问题，提供理论参考依据。
2017 Vol. 36 (14): 104-110 [
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111
邻域自适应增量式PCA-LPP在齿轮箱故障诊断中的应用
>邓士杰， 唐力伟， 张晓涛
针对流形学习算法的增量处理问题，提出一种邻域自适应增量式PCA-LPP流形学习算法，阐述了算法的基本原理以及增量样本处理方法。对新增样本的引入，首先根据已有样本对协方差矩阵和相似矩阵进行增量更新，而后结合已有样本降维结果对新增样本降维结果进行估计，最后采用子空间迭代法实现新旧样本降维结果的更新。采用齿轮箱故障信号特征向量对邻域自适应增量式PCA-LPP流形学习算法进行检验，结果表明，邻域自适应增量式PCA-LPP流形学习算法降维后特征具有良好的故障分类识别效果。
2017 Vol. 36 (14): 111-115 [
摘要
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116
基于动力学共线刚度的空间隔振平台结构参数优化
>张永亮1，郭百巍2
针对空间隔振平台的参数优化设计问题，引入一个新的评价指标—动力学共线刚度。空间隔振平台上下平台的半径和相邻铰接点所对应的圆心角被选为设计变量，以最小动力学共线刚度的最大化为目标函数，以在指定的带宽内动力学共线刚度满足工程设计要求为约束条件，建立参数优化问题的模型，并以遗传算法为优化工具进行数值求解。仿真结果表明，经参数优化后的空间隔振平台满足工程设计指标要求。
2017 Vol. 36 (14): 116-120 [
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121
可调谐局域共振梁带隙模型改进
>陈圣兵 1,王刚 2
局域共振声子晶体具有弹性波带隙特性，可用于结构振动与噪声控制。通过引入压电分流阵列也可以在基体结构形成弹性波带隙，尤其是谐振分流电路可以产生局域共振带隙。而且，通过调节分流电路参数可以方便地改变其局域共振带隙特性。本文研究了含压电分流阵列的局域共振梁带隙计算建模方法，指出了传统带隙模型的不足，并提出了改进模型。利用传递矩阵法计算了传统模型和改进模型弯曲波传播常数，比较了两种模型对带隙预测的差异，发现传统模型在局域共振带隙内形成了较大误差，利用改进模型可以大大提高局域共振带隙的预测精度。
2017 Vol. 36 (14): 121-125 [
摘要
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126
混凝土受酸腐蚀后的动力学性能弱化及微观结构研究
>聂良学1, 2，许金余1, 3，王宏伟4，刘志群1，罗鑫5
为探究混凝土受酸腐蚀后的动力学性能弱化机理，对受酸溶液浸泡腐蚀60 d后混凝土试件的动态强度及能量展开研究，并结合扫描电镜（SEM）深入分析了动力学性能的弱化机理。试验结果表明：试件浸泡腐蚀60 d后，其动态抗压强度和冲击韧性均随应变率的升高具有较强的率敏感性，且整体上二者均下降明显；试件内部结构受到破坏，孔隙增多，水化反应产生的晶体、凝胶及诸多未参与水化反应颗粒散乱分布，毫无规律。酸性环境对混凝土的腐蚀效果十分显著，极大地弱化了混凝土的动态力学性能。
2017 Vol. 36 (14): 126-132 [
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133
流固耦合的多层搅拌反应器振动特性研究
>胡效东，王灏，王世飞，张景坡，曾庆良
针对某型号搅拌反应器搅拌主轴因振动断裂的问题，基于流固耦合理论，采用CFD和FEM相结合的单向耦合稳态的数值模拟以及经验公式计算方法。在考虑流场作用的条件下分析多种方法得出搅拌器的临界转速结果。分析主轴断裂的原因及影响搅拌器的固有频率的流体因素，并对主轴结构进行改进。得出结论：主轴驱动电机转速大于主轴的最低设计转速是主轴产生振动断裂的主要原因；搅拌介质的流体力和阻尼作用对搅拌器的固有频率均有影响；可以将主轴适当加粗以提高其临界转速，从而远离共振范围并有效解决振动问题；采用流固耦合的方法能够考虑搅拌器转动、流体载荷和搅拌桨叶的影响。其计算结果比经验公式更接近实际情况。
2017 Vol. 36 (14): 133-137 [
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138
整星减冲击装置设计及试验研究
>严鲁涛,李红，丁洋，王有杰， 杨志鹏
减冲击装置可以有效降低基础对有效载荷的冲击，在航天领域内的有效载荷及箭体分离过程中应用广泛。建立了减冲击装置数学模型，设计优化了结构尺寸，并制作了减冲击环样机。在响应板式爆炸冲击台上开展了冲击试验，并对冲击数据进行了冲击响应谱分析。结果表明，所设计的减冲击装置满足指标要求，而且大幅衰减了冲击幅值。此外，讨论了阻尼层对结构动力学特性及减冲击特性的影响。减冲击环结构适用于航空航天冲击环境，也适用于各类导弹仪器舱的整体冲击隔离，具有广阔的应用前景。
2017 Vol. 36 (14): 138-141 [
摘要
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142
基于功率流的瞬态响应分析及能量波的可视化研究
>向 玲，郑水清，高雪媛
以钢球和钢块的碰撞作为模型，基于有限元的功率流理论研究了碰撞的瞬态响应。对瞬态响应实现了钢球和钢块碰撞功率流云图及矢量图的可视化，并绘制出了碰撞瞬态响应的时间历程功率流云图及功率流矢量图，从而快速而准确地获得结构体能量在传递过程中任一时刻的大小和方向。提出了弹性体内部能量波的概念，并通过与经典的应力波分析比较说明：基于能量波的功率流云图比应力云图更明显的显示出碰撞过程中的无旋波和等容波，即能量波比应力波更能表现出结构内部的波动性。最后分析了钢球和钢块碰撞时的接触力及碰撞过程中的能量守恒。
2017 Vol. 36 (14): 142-146 [
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147
机器人加工系统及其切削颤振问题研究进展
>王战玺，张晓宇，李飞飞，张顺琦，秦现生
采用工业机器人加工系统来实现航空、航天等领域的装配现场加工，是非常有效的技术途径。由于机器人加工系统的整体刚度过低，在实际加工过程中较易自激产生颤振现象，造成加工失效甚至断刀现象，是当前机器人加工系统应用研究需要解决的技术难题。本文通过对国内外先进机器人加工系统的研究综述，重点分析机器人加工系统的主要特点及切削颤振问题，以机器人加工系统的刚度模型和动力学模型为理论基础，以期进一步揭示机器人加工系统切削颤振机理，为提高机器人加工系统的加工精度和动静态性能而设计出更适合的切削颤振主动抑制技术，并对有待进一步解决的问题以及未来的研究方向进行了讨论与展望。
2017 Vol. 36 (14): 147-155 [
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156
桩-土水平弹簧系数对桥梁地震反应影响的参数分析
>高昊 1,王君杰1， 苏俊省1， 宋彦臣1
集中参数法是目前土木工程抗震计算中考虑桩土地震相互作用的实用方法。从有限元方法的角度来看，集中参数方法将地层半无限空间模型化为一个无几何尺度的抽象的力学单元，这里称其为宏单元，其计算模型的选用和参数确定直接影响计算结果的精度。针对不同的地震动输入和工程中各种常见的土层，基于考虑土体非线性的Boulanger宏单元， m法和Mindlin解等三种桩—土水平弹簧模型，进行了详尽的参数分析工作，旨在说明对桥梁地震反应影响很大的桩-土水平弹簧系数的取值问题。
2017 Vol. 36 (14): 156-167 [
摘要
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155
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168
高速球轴承热稳定性研究
>丁洪福1，王风涛1，景敏卿1，李友胜2，王永3
基于球轴承拟静力学模型，考虑润滑油流变特性、热源和结构尺寸随温度的时变特性，利用热网格法建立了高速球轴承瞬态热计算模型，通过求解热平衡方程得到轴承瞬态变化特性，研究了工况参数对轴承生热量、温度和热诱导载荷的影响规律，为高速球轴承润滑参数选取、结构优化、热失效机理和故障分析提供了理论依据。结果表明：内圈转速和轴向载荷的变化均对轴承的热平衡温度和热诱导载荷有显著影响；适当降低润滑油的粘度、增大空气的对流系数有利于减小轴承热诱导载荷；同时还可以看出本文预测结果和文献测试结果吻合较好。
2017 Vol. 36 (14): 168-173 [
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174
近爆荷载作用下固支水背方板的变形挠度研究
>李思宇 1 李晓彬 1 赵鹏铎 2
将水背板在近爆荷载下的响应过程分为3个阶段，基于动量守恒原理，在一定简化条件的基础上推导了近爆荷载作用下固支水背方板的挠度近似计算方法。通过数值仿真方法，研究了板后液体对变形挠度的影响，结果表明，板后液体的存在减小了板的最大挠度，使板的变形呈现明显的局部效应。进一步对水背板在不同装药形状和爆距下的变形响应进行了仿真分析，将近似计算结果和仿真值进行了比较，结果在爆距较小的情况下，两者吻合较好。
2017 Vol. 36 (14): 174-177 [
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178
基于多弦模型的轨道短波不平顺测量研究
>殷华1,2，朱洪涛1，王志勇1，吴维军1，金哲民1
弦测是目前铁道工务中对钢轨不平顺检查广泛使用的一种手段，但理论上的缺陷制约了其对较短波长的响应。在分析中点弦测法频域特性的基础上，提出了多弦测量理论及数据补偿方法。根据不平顺波段的不同找到合适的弦长组合避免了幅值增益为零；利用傅里叶变换在频域对测量结果进行补偿可得到原始值。数据仿真及实际线路测试结果表明,该方法能够准确的计算出轨道短波不平顺幅度，适合工程中的应用。
2017 Vol. 36 (14): 178-182 [
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183
弹塑性索和粘滞阻尼器系统用于斜拉桥横向减震分析
>游瀚，管仲国
本文旨在研究弹塑性索对与粘滞阻尼器组合减震系统用于大跨度斜拉桥横向抗震设计作用。依据Caltrans规范构建了弹塑性索对的非线性本构关系，基于永宁黄河大桥弹性索对与粘滞阻尼器组合减震系统设计，通过调增地震波幅值，使弹性索进入塑性状态并分析结构响应。研究结果表明：容许拉索进入塑性可以显著增加其变形能力，进而提高整个结构应对强震作用的能力；与塔梁固定的常规体系相比，引入弹塑性索与粘滞阻尼器组合体系可以大幅降低主塔塔底弯矩及主梁加速度响应；与理想弹性索对工况相比，采用弹塑性索对虽然会导致较大的主梁残余位移，但对于控制最大索力和改善主梁加速度响应效果明显，同时塔梁、墩梁最大相对位移和塔底弯矩基本不变。
2017 Vol. 36 (14): 183-188 [
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感应电机定子参激弹性振动分析
>夏 营1，王世宇1,2，孙文嘉1
针对感应电机定子在旋转磁拉力的作用下所产生的参激弹性振动问题，采用能量法建立机、电、磁多场耦联动力学模型。利用伽辽金离散得到了常微分形式的动力学模型，并应用多尺度法揭示了重要基本参数与稳定性之间的映射关系，还给出了解析形式的不稳定边界。研究结果表明，该边界与定子支撑刚度、柔度、相电流和线圈节距等机、电、磁参数有关。采用Floquét理论计算了不稳定域，并应用龙格-库塔方法求解响应，验证了解析结果的正确性。该研究结果为参数的合理选择提供了理论借鉴。
2017 Vol. 36 (14): 189-193 [
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194
多轴向与单轴向随机激励下结构动力学响应对比研究
>贺光宗1,2,陈怀海2,孙建勇3
为了分析结构在多轴向与单轴向振动环境下疲劳失效行为存在的差异，从理论分析、数值仿真以及试验研究三个方面，对典型结构开展了多轴向与单轴向随机振动环境下动力学响应对比研究。研究结果表明：多轴向振动环境能够同时激发结构不同方向的模态振型，在三个轴向互不相关的振动环境下，结构的动力学响应为各个方向单轴向振动时引起的动力学响应的叠加；若各轴向载荷间存在相关性，则其相关性对结构动力学响应存在明显影响，且影响是有规律的。对以上结论产生的原因进行了分析研究，为两种工况下结构振动疲劳失效行为的研究奠定了基础。
2017 Vol. 36 (14): 194-201 [
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202
大攻角下分离双钢箱梁间距对涡振特性的影响
>刘小兵1,2 张海东1 刘庆宽1,2
以某座分离双钢箱梁桥为背景，开展了一系列的节段模型风洞试验，首先分析了-5°~+5°间7个不同风攻角下单箱梁的涡振特性，然后详细研究了+5°风攻角下分离双箱梁在16个不同间距（双箱梁的净间距D与单箱梁宽B之比D/B的变化范围为0.025~4.0）时的涡振特性，并将结果与单箱梁的结果进行了对比。研究发现，间距对上游箱梁和下游箱梁涡振特性的影响均可大致分为4个区间。
2017 Vol. 36 (14): 202-207 [
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208
基于磁致伸缩作动器的拉索主动控制时滞补偿研究
>孙洪鑫，李建强，王修勇，方聪
拉索的大幅振动给斜拉桥安全运营带来威胁，采用磁致伸缩作动器施加轴向控制力抑制拉索横向振动是一种可行的方法，由于控制系统时滞的存在，会影响拉索控制效果和结构的稳定性。本文建立了磁致伸缩作动器动力学模型和拉索-磁致伸缩作动器面内控制系统方程，提出了基于移相法的拉索控制时滞补偿理论和拉索非线性控制系统的线性化方法，通过仿真分析得到了拉索振动控制时滞补偿效果。研究表明，在拉索-磁致伸缩作动器时滞控制系统中，移相法能够取得良好的时滞补偿效果，接近无时滞最优控制减振率。
2017 Vol. 36 (14): 208-215 [
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反应加速度法和反应位移法精度随结构埋深变化的研究
>董正方1，蔡宝占1，姚毅超2，李凤丽1，朱红云1
从理论方程上，看不出反应加速度法和反应位移法的精度会随地下结构埋深而变化，因此为确定其精度，设定不同场地条件下、不同埋深的城市轨道交通箱型地下结构为基准模型，使用反应加速度法、反应位移法、修正的反应位移法和时间历程法计算基准模型的结构内力，评价前三种方法随埋深变化的精度。结果表明：前三种方法的精度会受到场地类型、土层厚度和结构埋深的影响；若以时间历程法为基准，反应位移法的精度要低于反应加速度法和修正的反应位移法；反应加速度法和修正反应位移法的精度受埋深影响较小，反应位移法在埋深较小时精度尚可。
2017 Vol. 36 (14): 216-220 [
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基于张紧装置的高速电梯提升系统振动控制
>包继虎1 张鹏2 朱昌明2 朱明2 金丽琼1 谢鸿玺1
考虑提升系统横向和纵向的耦合作用，应用广义Hamliton原理建立了带有张紧补偿钢丝绳的高速电梯提升系统振动控制方程，并以高速电梯提升系统为例对模型进行了数值仿真分析，结果表明：张紧装置的增加能有效抑制提升系统振动，一方面从理论上分析和解释了具有张紧装置的补偿钢丝绳可以大大减小提升系统振动的原因，另一方面说明选择张紧装置抑制提升系统的振动是合理的，研究工作为下一步高速电梯提升系统振动控制器的实际应用提供了具有建设性的方法及其思路。
2017 Vol. 36 (14): 221-226 [
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基于材料强度既有统计参数的梁桥地震易损性简化分析方法
>张云1，3 谭平2 黄佳栋1，2 黎力韬1
为了研究简化的地震易损性方法在桥梁中的应用，通过寻求材料不确定性的统计规律，达到简化易损性分析的目的，本文提出了两种易损性简化分析方法。针对我国实际工程中应用最为广泛的某梁式桥梁，采用拉丁超立方抽样来进行结构材料不确定性组合，对桥梁的三维有限元模型，选用了10条天然地震动，利用结构主要材料既有的统计规律，对比研究了两种易损性简化分析与常规基于位移的地震易损性分析方法的计算结果。研究结果表明：采用简化分析方法一得到的桥梁结构地震需求超过其性能水平的超越概率要小于常规基于位移的地震易损性分析方法的计算结果，其结果偏于不安全，而且有一定的误差；采用简化方法二绘制的易损性曲线比简化方法一绘制的易损性曲线更接近常规方法的，其误差更小，其分析结果偏于安全。采用本文的简化分析方法之二，将大幅减少分析样本数量，在实际工程中可以用来对桥梁结构地震破坏状态概率进行近似估计。
2017 Vol. 36 (14): 227-233 [
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234
钢丝绳芯橡胶输送带本构模型参数辨识与变化规律分析
>陈洪月1,2,3,张坤1，李恩东1
橡胶输送带模型参数辨识是研究大型带式输送机动态特性的关键问题。首先采用粘弹性动力学理论和傅里叶级数拟合方法推导并建立了橡胶输送带标准固体模型的参数辨识方程，并通过实验对辨识方程进行了验证；然后对不同加载条件下实验数据的辨识结果进行了二次多项式拟合，分别获得了加载位移幅值、频率对输送带本构模型参数的影响规律，结果表明：随着加载幅值的增大，粘性系数具有先减小后增大的变化规律，弹性模量E1小幅度增大、E2大幅度增大趋势，随着加载频率的增大，粘性系数、弹性模量E1、E2均逐渐减小；最后，通过实验对拟合公式的准确度进行了验证。
2017 Vol. 36 (14): 234-238 [
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同步器同步过程对变速器动力学特性的影响分析
>贺敬良1,2，任忠伦1，秦龙泉1，陈勇1,2，林慕义1,2
为了改善某载货汽车变速器换挡同步阶段的换挡质量及该变速器的动力学特性，综合考虑了加载状态变速器中各零部件引起的系统叠加变形。基于多体动力学理论，建立了该变速器动力学分析模型。在此基础上量化计算了影响变速器动力学特性的相关参数，并提出了改善变速器动力学特性的措施及方法。研究结果表明，变速器的换挡质量及动力学特性得到明显改善，为改善变速器动力学特性提供了借鉴。
2017 Vol. 36 (14): 239-244 [
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