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2018年 37卷 7期
刊出日期：2018-03-15
论文
论文
1
孔压增长下双曲线模型参数研究
>孙锐1，李晓飞2，陈龙伟1，袁晓铭1, 李 波2
采用双曲线模型描述可液化土层动力本构关系的关键是给出循环荷载作用下饱和砂土循环最大剪切模量和循环极限剪应力。针对不同相对密度的几种砂土，通过新型高精度动三轴仪均等固结不同等幅循环应力作用下的液化试验，研究孔隙水压力对饱和砂土循环最大剪切模量和循环极限剪应力的影响模式和规律，提出了考虑孔压增长下的砂土循环最大剪切模量和极限剪应力的具有不同精度的计算公式。主要结果为：孔压增长对饱和砂土循环最大剪切模量和极限剪应力影响明显，循环最大剪切模量比和极限剪应力随孔压比的上升不断降低；孔压增长下饱和砂土循环最大剪切模量和孔压比的关系可表达成与砂土类型及相对密度无关的统一线性关系式，孔压比等于循环最大剪切模量的相对减小量；孔压增长下饱和砂土循环极限剪应力和孔压比的关系，精确要求下可表达成与砂土类型及相对密度相关二次曲线关系；简化考虑下可以表达为与砂土类型及相对密度无关的统一的线性关系式，孔压比等于循环极限剪应力的相对减小量；孔压增长下饱和砂土循环最大剪切模量并不服从Hardin初始最大剪切模量计算公式，若以此计算将导致液化过程中循环最大剪切模量估计过高，特别是在孔压比为0.6-0.8的敏感区间内，循环最大剪切模量会被高估约80%-140%。
2018 Vol. 37 (7): 1-7 [
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8
同步坐标系下异步感应电机外转子弹性振动分析
>王世宇1,2，夏 营1，孙文嘉1，王尧尧3
针对旋转磁载荷造成的外转子异步感应电机的弹性振动问题，通过建立与旋转磁载荷转速一致的同步坐标系消除了参数时变性的影响，采用Hamilton原理建立了外转子时不变横向振动动力学模型，并运用经典振动理论分析了基本机电参数对系统稳定性的影响，还给出了解析形式的不稳定边界。采用坐标变换建立了惯性坐标系下外转子的参激动力学模型，应用Floquét理论计算了系统的发散和颤振不稳定域，并利用Runge-Kutta方法求解响应，结果表明两种动力学模型的结果一致，验证了磁场同步坐标系建模方法及动力稳定性计算结果的正确性。
2018 Vol. 37 (7): 8-12 [
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13
基于直曲组集算法的复杂液压管路固有频率分析
>韩涛，刘伟，张子骏，赵通来，刘永寿
航空管路系统布局形式复杂多变，如“L”形管路、“U”形管路、“Z”形管路等，这些管路布局中均包含“直管—曲管”这一典型管道基本元件。对此，文中提出“直管—曲管”组集(直曲组集)算法，实现复杂管路的高效建模和模态分析。分别从直管单元与曲管单元的三维振动控制方程出发，基于频散关系，推导了管道单元自由振动的离散模式和动力刚度矩阵。然后在全局坐标系下实现直曲组集，建立了管路系统动力刚度矩阵和特征方程。最后，对所提算法进行了验证，并采用该法分析了管路布局对“Z”形管固有频率的影响规律，建立了经验公式。通过试验发现，公式与试验结果基本相符，对比误差在5%以内，说明在误差许可范围内，所拟公式可用于“Z”形管设计。
2018 Vol. 37 (7): 13-22 [
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23
基于协整理论的环境温湿度效应下连续梁桥频率修正方法
>何浩祥1,2，张小福1，王小兵1
环境温度和湿度效应及其变化导致工程结构的模态参数有明显的波动和时变特性。目前关于温度对桥梁频率影响和相关量化统计方法不能完全反映多环境因素综合作用下的结构动力性能和时变频率特性。利用协整理论能够量化多个非平稳序列之间长期均衡关系的能力，对自然环境下三跨混凝土桥梁模型的长期监测及数据分析，建立了基于协整理论的“温度—湿度—频率”长期均衡模型，研究了温度和湿度对结构频率的综合影响。结果表明该模型具有较好的拟合精度和预测能力，能充分反应环境温度和湿度对结构频率影响的本质特征。基于该协整模型，进一步提出了考虑多环境因素影响的桥梁频率修正模型，有效剔除环境温度和湿度对频率的影响，准确展现结构内因引起的动态特性改变，为桥梁损伤诊断和安全评估提供有效信息。
2018 Vol. 37 (7): 23-31 [
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32
随机风场模拟的连续本征正交分解-随机函数方法
>刘章军1,2，刘增辉1,2
在时-空随机场的连续本征正交分解(POD)基础上，通过引入正交随机变量集的随机函数表达形式，提出了时-空随机场模拟的连续本征正交分解-随机函数方法。基于互功率谱密度函数的连续POD方法将时-空随机场表达为有限个本征模态的叠加，实现了对原时-空随机场的高效降阶处理。正交随机变量集的随机函数表达，实现了仅用两个基本随机变量即可在二阶统计意义上对原时-空随机场的精确描述。与传统的POD方法相比，本文方法所需的基本随机变量最少，且生成的脉动风速代表性时程可构成一个完备的概率集。最后，以Kaimal脉动风速谱为例，进行了水平向随机风场的模拟分析，验证了本文方法的高效精确性。
2018 Vol. 37 (7): 32-37 [
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38
时滞振动控制系统部分极点配置问题的多步法
>徐佳佳， 刘皞
对时滞单输入振动控制系统的部分极点配置问题作了分析和探讨，提出了求解时滞多输入振动控制系统部分极点配置问题的多步法，将不“想要”的特征值配置到给定特征值，其余特征对保持不变，这种方法很容易编程实现而且不需要利用动柔度矩阵或求解Sylvester方程。最后，数值实验的结果表明多步法是有效的。
2018 Vol. 37 (7): 38-42 [
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43
滚动轴承内外圈损伤对双盘转子响应特性影响分析
>黄亚明 1，2,曹树谦 1,2,3
针对滚动轴承支承下的双盘转子系统，考虑由于滚动轴承刚度变化而产生的VC (Varying compliance) 振动，利用Lagrange方程建立了双盘转子—轴承系统动力学模型。在此基础上，考虑滚动轴承外圈、内圈局域损伤的典型故障，运用数值积分方法，分别研究了系统轴承外圈、内圈局域损伤对系统动力学特性的影响。结果表明：轴承内外圈损伤会对双盘转子系统的动力学特性产生较大的影响，特别是在低转速阶段，轴承内外滚道出现损伤故障都会使其振动信号增大，且损伤的宽度越大增大得越明显；外滚道的损伤会对轴承游隙的非线性因素产生干扰，而内滚道的损伤则会增强这一因素的作用。
2018 Vol. 37 (7): 43-51 [
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52
任意分支管路流固耦合振动计算方法
>李帅军1,李华峰1，王小峰1，柳贡民2
基于分支结合部的力平衡及流体连续条件，建立了分支管道的传递矩阵通用表达式；基于吸收传递矩阵的思想，推导了含有任意分支的输流管道计算方法，并通过实验验证了该方法的正确性。通过多种分支角度和位置的计算分析，研究了分支管件对管道流固耦合振动特性的影响，发现分支管角度及位置的变化对管内流体压力波的影响大于其对管道结构振动的影响，分支角度的变化对管道结构振动和管内流体压力脉动的影响具有一定的选择性，而分支位置的变化对管道的影响较为复杂。
2018 Vol. 37 (7): 52-55 [
摘要
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56
基于等效静态载荷法的汽车前端结构抗撞性尺寸和形貌优化
>陆善彬1,蒋伟波2，左文杰1,3
为了减少在低速正碰下汽车的维修成本以及实现汽车前端结构的轻量化，采用等效静态载荷方法对汽车前端结构的尺寸和形状进行了抗撞性优化设计，以整个结构质量最小为优化的目标函数，以前部结构主要部件的厚度尺寸以及节点坐标形貌为设计变量，以侵入量以及加强筋的冲压工艺要求为约束进行了碰撞优化设计。等效静态载荷方法将非线性瞬态碰撞优化问题转化为多工况线性静态优化问题，数值算例证明等效静态载荷法可高效地求解碰撞优化问题，并得到高精度的最优解。
2018 Vol. 37 (7): 56-61 [
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62
π型断面超高斜拉桥涡振减振措施风洞试验研究
>李欢1,2，何旭辉1,2，王汉封1,2，刘梦婷1，彭思1,2
π型主梁断面涡激共振是影响其在大跨度桥梁中广泛使用的重要因素之一。以某大跨度超高三塔斜拉桥为工程背景，采用节段模型测试了施工状态主梁涡振性能，试验发现在设计风速范围内主梁存在明显的竖向涡激共振现象，且在规范规定的阻尼比范围内涡振振幅均大于规范限值。为抑制主梁涡振，设计了隔流板和下稳定板等气动减振措施。结果表明：一定宽度的隔流板虽然能降低主梁涡激共振振幅，但其减振效果有限；两道一定长度的下稳定板能较好的抑制主梁涡激共振，且满足颤振稳定性要求。最后，结合数值模拟的方法对涡振发生及减振机理进行了初步探讨。
2018 Vol. 37 (7): 62-68 [
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69
基于大涡模拟超大直筒-锥段型钢结构冷却塔极值风压研究
>王浩 柯世堂
以国内拟建的首座超大直筒-锥段型钢结构冷却塔（189m）为例，通过大涡模拟方法获得其表面三维气动力时程和周边流场分布形态，并与国内外实测及风洞试验结果对比验证了数值模拟结果的有效性。在此基础上，基于三种典型风压极值算法（峰值因子法、改进峰值因子法和Sadek-Simiu法）对比分析了此类钢结构冷却塔表面峰值因子和风压极值的分布规律，并基于非线性最小二乘法分别给出了直筒和锥段部分的风压极值一维/二维拟合公式及取值建议。研究表明：直筒-锥段型钢结构冷却塔负压极值区和分离区附近风荷载呈现明显的非高斯特性，基于高斯分布假定的峰值因子法计算得出的极值风压数值偏小；锥段和直筒段背风面极值风压均大于规范取值，锥段迎风面和侧风面极值风压与水工规范极值接近，而直筒段迎风面和侧风面极值风压与荷载规范极值接近；本文提出的风压极值拟合公式可以包络直筒和锥段的实际风压极值，最大误差控制在10%以内。本文研究结论可为此类钢结构冷却塔风荷载设计取值提供参考。
2018 Vol. 37 (7): 69-76 [
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77
钢管混凝土斜交网格筒结构抗震性能研究
>史庆轩，王峰，桑丹，吴超锋，王朋
采用PERFORM-3D对钢管混凝土斜交网格筒结构进行静力弹塑性和动力弹塑性时程分析，分析了该结构的屈服路径、侧向位移及层间位移角、剪力滞后效应、斜柱损伤及损伤分布模式。结果表明：钢管混凝土斜交网格筒结构传力途径明确，具有较大的抗侧刚度和较好的空间工作性能，且主次节点可以有效地平衡各斜柱内力差，使节点层变形小于其它非节点层；斜交网格筒结构的剪力滞比沿楼层高度由正剪力滞比转变为负剪力滞比，且随着结构的塑性发展，结构首次出现负剪力滞后的位置有所下降；不同类型地震波及不同加速度幅值对斜柱层损伤值影响较大，而对斜柱层损分布模式影响较小。
2018 Vol. 37 (7): 77-84 [
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85
光滑圆柱风噪声的风洞试验研究
>沈国辉1, 张扬1, 余世策1, 朱敏捷2, 郑朝阳2
针对光滑圆柱在不同风速时的风噪声问题，建造了用于杆系结构风噪声试验的声学风洞，进行了11种直径圆柱在4种风速下的风洞试验，分析了圆柱风噪声的频谱特征和卓越频率，探讨了累计卓越声压级和卓越频带宽度等随风速和雷诺数的变化规律。结果表明：圆柱风噪声的卓越频率随着风速的增大呈线性增加，随直径的增加呈反比例降低；在试验雷诺数范围（3e3~1e5）内由卓越频率反算的斯特罗哈数在0.20附近，并随着雷诺数增加呈缓慢减小趋势；圆柱的累计卓越声压级随着雷诺数的增大而增大，在雷诺数较小（小于3e4）时离散较大，在较大雷诺数时离散减小。
2018 Vol. 37 (7): 85-90 [
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91
基于信息融合技术的结构损伤检测方法
>井立 1，2,杨智春 1，张甲奇 2
在结构损伤检测领域，不同的损伤检测方法对结构的损伤敏感程度不同，为了提高结构损伤检测的准确率，本文将信息融合技术应用在结构损伤检测当中。利用加权平均法、简单投票法和D-S证据理论在不同层次进行信息融合，得到结构的损伤状态。通过蜂窝夹层复合材料梁损伤检测实验对验证本文方法的可行性和有效性，结果表明本文提出的方法可以准确的判断出结构是否发生损伤以及损伤的位置。
2018 Vol. 37 (7): 91-95 [
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96
薄壁正弦波纹管在轴向载荷作用下的理论研究
>郝文乾,谢佳苗，赵翔，王峰会
研究了薄壁正弦波纹管在轴向载荷作用下的力学行为。通过引入偏心因子和振幅因子并考虑材料的应变强化效应，根据能量守恒理论和塑性铰理论建立正弦波纹管的塑性屈曲理论模型，得到了压溃过程中的塑性弯曲耗散能、拉伸耗散能、压溃力的理论表达式。分析结果表明：理论分析与实验结果和数值模拟结果相吻合；平均压溃力与有效压缩距离因子和振幅因子有关；正则化压溃力随着波纹管的波长、振幅的增加而减小，但是随着振幅因子的增加而增加。
2018 Vol. 37 (7): 96-101 [
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102
动载下CRTSII型无砟轨道-简支梁桥变形试验研究
>戴公连1,2，王蒙1，刘文硕1,2
为了研究动载下CRTSⅡ型无砟轨道简支梁桥的变形特征，以现场试验为依托，测试了CRH380A-001型列车以速度240~350km/h通过纵连板式无砟轨道32m简支梁桥时梁轨系统的结构变形。通过现场采集和数据分析，得到了桥梁结构的竖横向绝对位移、水平折角及梁端转角，轨道结构的竖横向相对位移和墩梁纵横向相对位移，研究了桥梁的共振速度及动力系数。结果表明：动载下梁体竖向跨挠比最小值为54000，水平跨挠比最小值为150000，远大于规范规定最小限值；梁体梁端转角最大值为0.077‰，水平折角最大值为0.119‰，满足规范限值；实测CRTSⅡ型无砟轨道32m简支梁桥存在二阶竖向共振速度306km/h及三阶横向共振速度312km/h，分别与理论共振速度309km/h和315km/h相吻合；在共振速度附近实测动力系数大于规范规定取值1.084，且最大值达1.18。
2018 Vol. 37 (7): 102-108 [
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109
基于神经网络建模的机床滑动结合面动态特性参数识别
>朱坚民，周亚南，何丹丹，郑洲洋
针对机床滑动结合面动态特性参数难以准确确定的问题，以结合面的刚度参数、阻尼参数为优化变量，建立滑动结合面动态特性参数的神经网络模型，结合神经网络模型的计算结果与机床整机实验模态的分析结果，采用布谷鸟优化算法对结合面的刚度与阻尼参数进行优化识别。以自行设计制造的机床滑动结合面实验台上工作台与床身间的滑动导轨结合面为实例进行了建模、实验、参数识别等分析，分析结果表明：本文方法是可行的、有效的，参数识别精度高于已有文献研究。
2018 Vol. 37 (7): 109-115 [
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116
钝体分离式双箱梁涡振优化措施研究
>李永乐，陈科宇，汪斌，孙浩
随着桥梁跨径不断增大，桥梁结构的抗风性能越来越关键。分体箱梁具有优越的颤振稳定性，故在桥梁建设中具有广阔的应用前景，但其涡振现象较为明显。目前针对分离式双箱梁断面的涡振优化研究较多，但都是以流线型较好或高宽比较小的箱梁为研究对象，对钝体断面的研究较少。本文以某钝体分离式双箱梁桥为研究对象，通过风洞试验研究了导流板、分流板、风嘴等不同气动优化措施对主梁断面涡振性能的影响，并确定出优化性能最佳的措施。研究结果表明：风嘴措施对钝体分离式双箱梁的竖向涡振以及扭转涡振均具有较好的抑制效果；且风嘴角度越小，抑振效果越好。
2018 Vol. 37 (7): 116-122 [
摘要
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123
圆弧齿线圆柱齿轮啮合接触冲击研究
>马登秋1,3，魏永峭2,3，叶振环1，侯 力3，罗 岚3
本文以圆弧齿线圆柱齿轮为研究对象,为了获得圆弧齿线圆柱齿轮的啮合接触冲击特性，基于接触动力学相关理论和齿轮传动物理模型，提出了圆弧齿线圆柱齿轮传动啮合接触冲击的假说，并建立齿轮啮合接触冲击模型。给出可以解决冲击碰撞问题的有限元分析方法，通过圆弧齿线圆柱齿轮齿面数学模型建立精确三维数字样机，进而建立啮合接触冲击显示动态有限元模型，研究冲击速度、冲击位置与冲击应力、冲击合力以及冲击时间的关系。研究表明冲击速度和冲击位置的变化对冲击应力、冲击合力和冲击时间均产生了一定的影响。研究结果为圆弧齿线圆柱齿轮的动态设计和工业应用提供了理论基础。
2018 Vol. 37 (7): 123-131 [
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132
沪通长江大桥引桥车桥耦合振动研究
>张骞1，高芒芒2，马莉2，宣言2，李红梅2
沪通长江大桥引桥采用连续布置的48m简支梁桥，当列车以200-250km/h通过时，其变形曲线相当于连续多个波长、幅值一定的激励，其激振频率在1Hz附近，与车体自振频相当，容易引起车体共振。为保证48m简支梁桥的动力性能满足要求，对不同车型以不同速度通过该桥的安全性和舒适性进行分析。研究结果表明：就桥梁而言，除SS8牵引双层客车在200km/h时跨中横向加速度超限值大约7％外，其余工况跨中横向、垂向加速度均低于规范限值，基本满足要求；就车辆而言，各工况下安全性和舒适度均满足要求，因此，48m简支梁能满足客车120～250km/h范围内安全舒适运行。此外，车桥系统动力性能满足要求时所采用的轨道不平顺样本特征与我国160km/h级的轨道不平顺管理值相当，综合考虑分析结果和我国线路运营维护水平，建议采用160km/h级的轨道不平顺管理值作为该桥的不平顺管理标准。
2018 Vol. 37 (7): 132-138 [
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139
半主动液压减振器动态特性建模与试验研究
>朱茂桃,唐伟1，王道勇2，叶必军3，上官文斌2
开发了一种具有阻尼切换功能的两级阻尼半主动液压减振器，利用MTS831对其动态特性进行了测试分析。基于流-固耦合有限元方法对该减振器的动态特性进行了建模与分析。计算结果表明，减振器阻尼力试验值与计算值偏差小于15%，为此验证了模型的正确性。分析了减振器油液的粘度、阻尼孔的直径等参数对减振器性能的影响。本文的试验方法与建模方法，可用于半主动液压减振器的开发与研究。
2018 Vol. 37 (7): 139-145 [
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146
表面粗糙度对导线风荷载及涡激振动的影响
>晏致涛1,2王灵芝2刘军2,游溢2,3，孙毅1
输电导线的截面形状对导线的气动力特性有重要影响，其风压占整个输电线路风压的50%~70%。采用基于RANS的 湍流模型，对真实粗糙截面和光滑截面导线的气动特性及横向涡激振动进行数值分析，并和试验进行了对比。利用ICEM对流体计算域进行结构化网格划分，采用动网格和滑移网格模型，将计算结构响应的Newmark-β通过UDF代码嵌入FLUENT软件，建立2D圆柱横流向涡激振动的计算模型。通过改变折减风速和雷诺数，研究均匀来流高雷诺数下输电导线的气动力和振动特性。结果表明，考虑导线表面粗糙度后，固定导线的气动力以及斯托劳哈尔数有所降低；导线涡激振动的“锁定”区的范围变广，振动幅值变大；当折减风速为5.766时，粗糙截面涡激振动的峰值振幅达到0.9D；导线的气动力以及涡脱模式也出现较大变化，即导线表面粗糙度对导线的气动特性影响较大。
2018 Vol. 37 (7): 146-151 [
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152
计及附加质量的热镀锌线沉没辊装置液固耦合振动瞬态响应分析
>王兴东1，刘灿灿1，李友荣1，汪磊川2
浸没于锌液中的沉没辊振动会严重影响带钢的镀层质量，迫切需要开展这类液固耦合振动问题的研究。基于附加质量的理论方法，建立了考虑流场作用的瞬态响应数学模型；进行了在线振动实验研究，结合结构的干湿模态分析结果，确定了附加质量；针对沉没辊结构特征，修正了数学模型的质量矩阵，建立了考虑流场作用的瞬态响应数值分析模型。瞬态模拟计算结果发现模型三个方向的主振频率与实测数据接近，验证了提出的计及附加质量液固耦合振动瞬态响应分析方法的有效性；基于该模型，得到了轴瓦与轴颈接触面等关键区域的瞬态响应。
2018 Vol. 37 (7): 152-156 [
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157
基于小波偏相干分析的车内噪声源识别
>黄海波1,李人宪1，丁渭平1，杨明亮1,陈志军2
为了对复杂多相关声场下的汽车车内噪声源进行准确、快速地识别，提出了一种基于小波偏相干分析的噪声源识别方法。该方法通过连续复小波变换与时频偏相干分析获取声源测点与接收点噪声的时频偏相干函数与瞬时相位关系，并通过模拟信号加以说明。利用该方法对车内异常噪声进行声源识别，并基于分析结果对车内噪声水平加以改善。结果表明：车内异常噪声源于发动机激励前副车架，从而导致副车架与车身连接点的结构振动噪声所致，进而对连接点橡胶衬套进行优化设计。改进后，通过道路试验主观评价并结合声品质分析得知车内噪声水平改善效果明显，进一步验证了本文提出的噪声源识别方法的有效性。
2018 Vol. 37 (7): 157-163 [
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164
基于HHT地震动分量分离的长周期地震动界定方法
>赵晨晓1，李英民1,2,，谭潜1
长周期分量是地震动长周期特性的决定性成分，能反映长周期地震动的基本特性。基于HHT方法，提取加速度反应谱平均周期 的IMF及残余分量重构并进行基线校正作为该地震动的长周期分量；通过长周期分量与原地震动的相关性分析及其在超高层建筑的结构响应中的影响验证了其界定长周期地震动的合理性。提出了基于长周期分量特性的界定指标LPGI，当 时的地震动为长周期地震动；提出用长周期分量的归一化Hilbert累积能量曲线从5%增长至95%所经历的时间 来表征长周期地震动的脉冲特性，从而区分远场类和谐长周期地震动和近断层脉冲性地震动这两类特殊长周期地震动。为长周期地震动的区分提供了较好的方法与参数指标。
2018 Vol. 37 (7): 164-171 [
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172
单向碳纤维复合材料锥管轴向吸能特性研究
>宋凯，王振，朱国华，成艾国
为了提升复合材料锥形圆管的吸能效力，使复合材料吸能构件在工程应用中达到最佳吸能效果，研究了复合材料锥形圆管的结构优化，探索了不同锥度（α）与层数（N）的比值（α/N）对比吸能（SEA）和初始峰值载荷（Pinitial）的影响，发现随着α/N值的增大，比吸能（SEA）和初始峰值载荷（Pinitial）均减小；当α/N超过0.54时，锥管在压溃过程中不再发生内外分层。根据优化结果试制复合材料锥管，试验结果表明：优化后的锥管，SEA 从67.9 J/g增加到了78.50 J/g，提高了15.6%；Pinitial从52.3KN减少到了25.2KN，降低了51.8%；质量从55.3g减少到了42.9g，减轻了22.4%。
2018 Vol. 37 (7): 172-178 [
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179
振动信号包络线的稀疏重构最优化算法研究与应用
>于岩君，叶庆卫，陆志华，周宇
经验模态分解是处理非线性、非平稳信号的有效方法，其核心关键是包络线的提取。针对目前提出的包络拟合算法所存在的端点效应、拟合误差大、抗噪性低等问题，在文献[9]的基础上，提出一种基于稀疏复原最优化算法提取信号包络线的方法。首先利用外罚函数将包络线稀疏优化模型的凹问题转换为凸二次规划问题；其次采用混合变异粒子群算法对改变稀疏基频带宽度的变化因子 进行全局寻优，利用最优变化因子构建适合包络线变化趋势的最佳稀疏基，然后将采集信号的所有极值点作为稀疏重构过程中的观测值，利用最佳稀疏基与观测值建立稀疏重构模型，使用内点法对该模型进行处理，最终自适应地得到了全局最优的包络线信号。结果表明，该方法可以有效抑制端点飞翼问题，粒子群算法的引入可以自适应地匹配最优的稀疏基映射带宽，在拟合精度和抗噪声等性能方面获得了比文献[9]更好的效果，有效提高了包络线拟合精度和抗噪性。
2018 Vol. 37 (7): 179-185 [
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186
基于离散元法的散体道床与基床表层耦合变形机理研究
>高 亮 1，殷 浩 1，徐 旸 1，杨国涛 1,2
基于真实道砟颗粒外形，采用离散元法建立了能真实模拟道砟颗粒间、道床与轨排之间、道床与基床表层之间耦合作用机理的轨枕-道床-基床表层精细化耦合模型。基于验证后的模型，对高速运营条件下轨道结构受力特性、弹性和塑性变形机理以及轨道沉降中道床和路基沉降所占比例进行深入研究。结果表明：轨道内接触力呈锥台状向下传递，在锥台形状断层处以斜面形式向斜下方延伸；存在道砟与基床表层碎石相互入侵现象，轨道沉降中道床沉降所占比例为83.9%~86.8%；轨道垂向弹性和塑性变形量、轨道沉降中道床沉降所占比例均会随着行车速度、列车轴重的增大而非线性增加。
2018 Vol. 37 (7): 186-192 [
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基于IMS聚类算法的柴油发动机故障诊断方法研究
>李晓博1 江志农1 张沛2 钱迪2 薛继旭2 郑会2 张进杰1
将IMS聚类算法引入柴油发动机故障诊断中，首先对柴油机各工况振动信号进行特征提取，之后对提取的信号特征进行选择。最后建立IMS聚类算法模型，将提取到的特征量作为该模型的输入参数，实现发动机故障的智能诊断。实验研究在一台V6涡轮增压柴油发动机上进行，以获取训练和验证IMS聚类算法模型的数据。经过数据验证，该模型对于故障的判断全部正确。当前的研究为柴油发动机故障的诊断提出了一个新的检测途径。
2018 Vol. 37 (7): 193-198 [
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199
考虑强度退化的车辆主动轮可靠性灵敏度分析
>刘 喆 1，陶凤和2，贾长治2，牟鹏博 3
主动轮是履带车辆底盘系统的重要传动部件，其强度具有一定的不确定性，且在实际运行过程中其强度是随时间逐渐退化的，采用Gamma随机过程描述机械零部件的强度退化过程，运用基于随机摄动法和四阶矩理论的可靠性数值分析法，讨论了机械系统零部件随机参数在非正态分布时的灵敏度分析问题，运用矩阵微分法推导了机械零部件随机变量均值和方差的灵敏度计算公式，进而以履带车辆的主动轮为例，运用所提方法进行计算验证，计算结果表明该方法可以有效解决机械零部件强度退化时可靠性的灵敏度分析问题。研究成果可以推广到相关机械可靠性优化设计领域，具有十分重要的实用意义。
2018 Vol. 37 (7): 199-203 [
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204
双腔室空气弹簧橡胶膜片刚度的研究
>张泽华1,2 尹文生 1,2
针对双腔室空气弹簧缺少精确的橡胶膜片理论模型的问题，本文提出一种橡胶膜片刚度模型的理论建模方法。该方法将橡胶膜片依据几何形状特征划分成多个部分，把不规则橡胶膜片的整体建模转化成多个规则形状建模的问题。利用复合材料力学理论得到每个部分的各向异性材料的弹性模量和刚度，最后基于橡胶膜片各部分的刚度关系推导出膜片整体刚度模型。在搭建的实验平台上对所提理论模型进行验证，结果表明，所提建模方法得到的模型与实验结果吻合度很高，为双腔室空气弹簧的正向设计提供了理论依据。
2018 Vol. 37 (7): 204-210 [
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211
远场长周期地震动频谱特征周期与强度指标研究
>王博1，刘伯权1，吴涛1，代慧娟2
目前尚未有针对远场长周期地震动的频谱特征周期表征参数与抗震分析用强度指标。选择40条远场长周期地震动，采用MATLAB编制程序，分别计算对应于每条地震动的12种代表性频谱特征周期参数与20种强度指标。基于远场长周期地震动频谱特征周期的平均值及变异系数计算结果，分析各周期参数的特性，并通过计算远场长周期地震动的20种强度指标与以周期和延性系数为变化参数的400个弹塑性单自由度体系5种最大地震响应（最大加速度、最大速度、最大位移、最大输入能、最大滞回耗能）间的相关系数，分析各强度指标与地震响应间的相关性。结果表明：不同周期参数所反映的地震动频谱特性不同，稳定性亦存在较大差异，分析建议以Hilbert边际谱平均周期Tmh作为远场长周期地震动的频谱特征周期表征参数；远场长周期地震动强度指标与最大地震响应的相关性和强度指标的类型、自振周期以及延性系数均有关系，其中，PGV与PGD在各周期范围内均与最大地震响应具有较好的相关性，且相关性随自振周期的增大而增强，建议作为远场长周期地震动抗震分析用强度指标。
2018 Vol. 37 (7): 211-219 [
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桥梁结构振动试验相似模型的设计及校验
> 汪振国 雷晓燕 罗锟 曾少辉
以32m简支箱梁桥为原型，以10:1为几何缩尺比，设计制作了简支箱梁桥模型，并依据弹性力相似律推导了原型桥与模型桥间的相似关系，在以桥梁结构振动为研究目的的情况下，通过有限元数值分析以及试验研究两种方式，探讨了该相似关系在原型桥与模型桥间是否适用。研究结果表明：有限元数值分析得到的原型桥与模型桥间各物理量比尺与理论推导各物理量比尺基本吻合；桥梁相似模型实测数据与有限元数值分析数据存在差异，但整体上大致吻合；依据弹性力相似律推导的相似关系在原型桥与模型桥间适用，但对于复杂桥梁结构模型还需做进一步的验证。
2018 Vol. 37 (7): 220-226 [
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227
基于波传播方法和多元分析的正交各向异性圆柱壳振动特性研究
>汪志强，李学斌，黄利华
采用Flügge经典薄壳理论和波传播方法讨论了正交各向异性圆柱壳的自由振动问题。波传播法利用梁边界简化对应圆柱壳的边界条件，自由振动问题转换为求解关于圆频率的6次方程。通过参数化求解过程，获得了一定范围下正交各向异性圆柱壳自由振动的解空间。针对该空间应用多元统计方法讨论了圆柱壳的几何参数、材料特性参数对于频率的影响，分析了这些参数和频率的关联程度。基于方差分析讨论这些因素对频率的影响重要程度，并采用自组织映射技术研究了解空间的特性。本文给出的方法具有一般性，能够考虑正交各向异性圆柱壳在复杂边界和受外力的情况。
2018 Vol. 37 (7): 227-232 [
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233
土结相互作用对罐液体系动力特性的影响研究
>张如林1，邸庆霜2，程旭东1，管友海1
基于拉格朗日方法建立考虑流固耦合效应的模态方程，利用ANSYS软件建立包含土层自由场地、桩基承台场地模型，刚性地基空罐、满罐、以及考虑土结相互作用的空罐和满罐等六个数值模型，得到工程场地的自振频率以及土体对罐体系统动力特性的影响。研究了各种模型自振频率和振型参与系数随阶数的分布情况。结果表明，桩基承台的存在使得场地第一阶振动频率有所增大。罐内液体的晃动频率不受土结相互作用的影响。考虑土结相互作用之后，出现了液体对流晃动频率、土-罐-液整体振动频率和罐液耦联振动频率等低、中、高三个振动频率，且前两阶频率罐液耦联振动频率有所减小，也更为密集。应考虑土结相互作用的影响，否则将会高估罐液耦联振动频率。最后运用子结构理论对考虑土结相互作用引起动力特性变化进行了解释，并给出了动力计算中考虑土结相互作用时罐液体系瑞利阻尼系数的选取建议。研究结论可为考虑土结相互作用储罐的地震响应分析提供参考。
2018 Vol. 37 (7): 233-239 [
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240
惯质系数对车辆ISD悬架系统频率特性的影响研究
>杨晓峰1，杜 毅1，刘雁玲1，胡健滨1，刘昌宁1，徐旭2
本文研究了惯质系数的变化对ISD（Inerter-Spring-Damper）悬架系统偏频与主频的影响及其作用规律。基于惯容器、弹簧和阻尼3个元件的排列组合和被动机械元件工作特点，列出10种可行的车辆ISD悬架。依据它们的无阻尼阻抗，将它们分类为4种类型的无阻尼悬架。对其中3类含惯容器的悬架进行深入分析，发现惯容器质量阻抗的引入和新型机械网络拓扑特性的影响，使得不同类型的悬架系统具有显著的偏频和主频的个数差异。仿真结果表明：提高惯质系数可有效降低各类悬架偏频与主频，使得主频脱离垂直方向人体最敏感的频率范围。同时可以发现随惯质系数的增大，惯质系数对偏频和主频的影响程度不断减小。
2018 Vol. 37 (7): 240-246 [
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247
新型长方体形囊式空气弹簧垂向动态特性研究
>徐国敏1,2,,周炜1,2，何琳1,2，帅长庚1,2
空气弹簧是一种刚度可变，同时固有频率基本不随载荷变化的非线性隔振元件．在狭长空间中，长方体形空气弹簧比回转体空气弹簧具有更高的空间利用率．在现有回转体空气弹簧动态特性理论研究基础上，考虑了系统振动频率对多变指数与垂向动态特性的影响，建立了空气弹簧非线性刚度模型，推广了垂向刚度计算公式，并提出概念绝热频率阈值．设计了一种新型长方体形囊式空气弹簧并进行了试验研究，结果与理论预测符合良好．同时通过与商用空气弹簧的动态特性对比，展现了本设计承载能力大、空间适用性高的优点．
2018 Vol. 37 (7): 247-253 [
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254
内前围隔音垫隔声性能研究
>罗竹辉?，贺才春，罗仡科，周熙盛，颜猛，郭福林
发动机噪声是汽车主要噪声源，内前围隔音垫是发动机噪声向乘员舱传递路径中最重要的声学零部件。参照混响室-消声室法隔声测试原理，在LMS Virtual.lab中建立EVA+PU形式的内前围隔音垫平面件隔声性能仿真分析计算模型，仿真分析计算结果与实验测试结果在315Hz~2000Hz频率范围内相差0.5~2dB，总体满足工程要求。利用仿真分析方法和模型，对12种内前围隔音垫隔声结构的隔声量进行了计算，并计算了隔声效率，结果显示EVA厚度选取2.5mm，PU材料密度选取50kg/m3时，隔声效率最大，可作为内前围隔音垫隔声结构的设计方案，内前围零件隔声量实验测试结果验证了这一结论。
2018 Vol. 37 (7): 254-258 [
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259
基于Mindlin理论的功率超声纵弯谐振变幅器设计理论与实验研究
>付俊帆1，秦慧斌1，吕明2
多种材料的阶梯环盘负载与变幅杆共同组成了功率超声纵弯谐振变幅器，在超声加工、超声处理等领域有着广泛应用。为了快速准确地对纵弯谐振变幅器进行设计，提出了一种基于Mindlin理论的变幅器设计方法。基于Mindlin理论求出了中厚环盘单元的位移、转角、弯矩和剪力的解析表达式。然后通过振动单元间的连续条件和边界条件，建立了纵弯谐振变幅器的振动模型与频率方程。基于该振动模型，利用Matlab/GUI开发了纵弯谐振变幅器尺寸设计软件。通过理论计算设计了纵弯谐振变幅器，并进行了有限元模态分析、阻抗分析试验和超声谐振试验。仿真与试验的结果证明，基于Mindlin理论的纵弯谐振变幅器设计方法所设计的纵弯谐振变幅器的谐振频率与设计频率相符合，具有较好的设计精度，可为变幅器设计提供参考。
2018 Vol. 37 (7): 259-266 [
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