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2018年 37卷 8期
刊出日期：2018-03-28
论文
论文
1
基于EMD和能量算子的模态参数识别在行星齿轮箱中的应用
>李康强,冯志鹏
针对行星齿轮箱模态试验下多自由度、低频、密频的模态参数识别问题，提出一种将经验模式分解（empirical mode decomposition, EMD）与能量算子（energy operator, EO）相结合的模态参数识别方法。为了定阶模态和满足能量算子对单分量的要求，首先采用EMD方法将振动信号分解成多个固有模式函数(intrinsic mode function, IMF)。而后对各个IMF利用高阶能量算子估算频率，计算各IMF与原信号的相关性并根据频率判断阶次及去除虚假分量。由于阻尼比本质就是反映了能量衰减，而能量算子能够追踪系统能量，结合二者提出半周期能量算子法估算模态阻尼比。分析了仿真信号和模态试验信号，并与传统方法进行对比分析，实验结果表明，该方法能有效提取行星齿轮箱各阶次的模态参数，验证了方法的有效性与可行性。
2018 Vol. 37 (8): 1-8 [
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9
梁柱退化和剪力比对自定心BRB双重体系抗震性能的影响
>谢钦，周臻，孔祥羽，孟少平
自定心屈曲约束支撑(SC-BRB)双重体系由抗弯框架和SC-BRB框架组成。分别采用考虑梁柱退化和不考虑梁柱退化两种建模方式建立不同剪力比(抗弯框架部分承担剪力与设计基底剪力之比)的SC-BRB双重体系的分析模型，并通过非线性静力分析和动力时程分析研究了梁柱退化和剪力比对SC-BRB双重体系抗震性能的影响，结果表明：考虑梁柱退化会减小结构的基底剪力，减弱相邻楼层侧向刚度突变的影响，并可能改变最大层间位移角沿结构高度的分布，但会引起结构残余变形的增大；而剪力比的增大会提高梁柱退化的影响，并使结构整体的旗帜形滞回特征减弱，但能有效减小地震时结构的最大层间位移角和变形集中效应。
2018 Vol. 37 (8): 9-16 [
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17
圆柱形破片侵彻纤维增强复合材料三明治板的弹道极限模型
>郑折1，李晓彬2，霍契机3
本文分析了圆柱形破片侵彻纤维增强复合材料三明治板的过程，基于能量守恒定律分别对圆柱形破片侵彻面板、复合材料夹层和背板三个阶段中消耗的能量进行了理论推导，建立了圆柱形破片侵彻纤维增强复合材料三明治板的计算模型，并得到了剩余速度的计算公式，令剩余速度等于零，即可得到弹道极限。将计算模型得出的结果与试验结果进行了对比，验证了计算模型的可行性与有效性。本文的计算模型可以为钢／纤维增强复合材料／钢复合装甲结构的抗侵彻设计提供指导。
2018 Vol. 37 (8): 17-21 [
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22
基于多层混合滤噪的轴承早期弱故障特征提取方法
>吕靖香 余建波
为了提取受强背景噪声干扰的信号中的弱故障特征，提出一种基于局部均值分解的多层混合滤噪方法(Local mean decomposition- Multilayer hybrid de-noising, LMD-MHD)。针对LMD分解所得的乘积函数(Product function，PF)分量可能存在虚假分量的问题，提出一种多指标综合决策方法，结合各指标在不同故障阶段的量化能力，筛选出合理的有效PF分量。将小波阈值滤噪设为奇异值分解(Singular value decomposition，SVD)的前置处理单元，使保留的较大奇异值以特征信息贡献为主，减少干扰成分，并采用信号快速傅里叶变换结果中主频率个数来确定奇异值重构阶数。轴承早期故障振动信号的试验结果表明，该方法能够可有效滤除随机噪声和脉冲干扰，提取强背景噪声下的早期弱故障特征，提高轴承故障诊断的准确性。
2018 Vol. 37 (8): 22-27 [
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28
兰州地铁下穿黄河砂卵石地层中盾构刀具破岩的数值计算
>杨成1，赖远明1，2，王旭1，高建强2，魏周斌3
针对兰州地铁首次盾构下穿黄河砂卵石地层，选用线弹性模型和扩展的线性Drucker-Prager塑性模型模拟卵石材料的本构关系，建立盾构刀具在砂卵石地层的破岩的数值计算模型，分析了刮刀切削速度为0.6m/s、0.8m/s、1.0m/s、1.2m/s；切削深度为6mm、9mm、12mm、15mm、18mm；切刀间距为12cm、16cm、20cm、24cm；刀具前角为10°、15°、20°、25°的情况下对砂卵石地层的破岩效果，得到：刮刀前角为20°时卵石的等效应力发生突增提供破岩应力，效果最好；另外分析了滚刀间距分别为8cm、12cm、16cm、20cm、25cm、30cm、36cm时的破岩效果，得到滚刀间距取12cm~16cm之间时破岩效果最佳。
2018 Vol. 37 (8): 28-33 [
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34
台风“布拉万”远端风场阵风特性分析
>王小松1 郭增伟1 袁航1 赵 林2
基于安装于西堠门大桥上的风速仪收集到的台风“布拉万”远端风场风速资料，分析了“布拉万”过境时桥址处平均风速、风向和紊流特性的变化，重点探讨了不同计算时距条件下阵风因子的分布概型及其均值、极值的变化规律，研究结果表明：台风“布拉万”远端风场紊流强度和阵风因子随平均风速的增大而减小，高风速下顺风向紊流强度为0.2360.18，大于桥梁抗风规范建议值，且横风向和竖向风速相对脉动强度均比桥梁抗风规范值小；台风“布拉万”远端风场顺风向、横风向和竖向的阵风因子均服从广义极值分布，随着计算时距的增大其分布概型逐渐由极值III型转变为极值II型，且95%保证率条件下顺风向阵风因子与建筑结构抗风规范取值一致；台风“布拉万”远端风场阵风因子随阵风计算时距的变换规律可以用对数高斯函数加以描述。
2018 Vol. 37 (8): 34-41 [
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42
声压法与声强法的隔声测量不确定度的对比研究
>蔡阳生1，2，赵越喆2
本文利用计算隔声单值量及其测量不确定度的方法，根据ISO 12999-1以及GB/T 31004.1-2014给出的标准偏差,分别计算声压法和声强法在普通频率范围（100～5000Hz）以及低频扩展范围（50～5000Hz）的测量不确定度。结果表明声强法在普通频率范围的不确定度小于声压法，在低频扩展范围时会更显著小于声压法，这体现了声强法有更好的低频段测量鲁棒性，与前人的实验对比研究结果一致。最后对比了两个隔声构件的不确定度，结果显示构件的低频隔声性能较差会产生较大的不确定度。
2018 Vol. 37 (8): 42-46 [
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47
考虑横向曲率的超弹性铰链纯弯曲非线性力学建模与实验
>杨慧1, 王岩2, 刘荣强3
超弹性铰链依靠自身大挠度弹性折叠存储的弹性势能实现弹性展开，在卫星天线、太阳翼和空间探测任务中具有重要应用价值。基于Calladine壳体理论和冯卡门薄板大挠度理论，提出了纯弯曲状态下各项同性材料超弹性铰链的总应变能解析模型。该模型综合纵向拉伸、纵向弯曲和横向弯曲曲率的影响，并利用最小势能原理推导出非线性弯曲力矩。通过数值研究分析几何参数对峰值力矩的影响，搭建实验平台验证解析模型的准确性。加工12种不同曲率半径、厚度和中心角的镍钛合金超弹性铰链样件，通过实验测量出每个样件在同向和反向弯曲准静态折叠时的峰值力矩，验证了理论模型的准备性。该研究可以用来分析和测试其它类似薄壁超弹性铰链在纯弯曲状态下的峰值力矩，对于设计超弹性铰链具有重大意义。
2018 Vol. 37 (8): 47-53 [
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54
带隔板矩形贮箱俯仰晃动研究
>应磊1，周叮1，房忠洁2
本文研究了带刚性隔板的矩形贮箱在水平与俯仰激励下的晃动响应。引入人工界面，将复杂流体域划分成若干个边界简单子域。基于叠加原理，采用分离变量法求解各个子域自由晃动的速度势函数。将水平激励下的速度势函数分解为脉冲速度势与对流速度势，利用模态叠加法得到对流速度势。将脉冲速度势与对流速度势代入自由液面波动方程，得到含有广义坐标的动力响应方程。通过使产生的动水剪力与动水弯矩相等，建立水平激励下的等效力学模型。利用等效力学模型，近似考虑贮箱在俯仰激励下的动力响应。将利用Newmark β法计算得到的数值结果与有限元结果进行了比较，显示很好的一致性，并对隔板长度、高度、充液高宽比等参数进行分析。
2018 Vol. 37 (8): 54-59 [
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60
不同载荷激励对非道路高压共轨柴油机振动与噪声的影响研究
>杨永忠12，毕玉华1，张宁2，向熔1，申立中1，唐明超2，吴礼民1
非道路柴油机工作条件恶劣，对整机振动与噪声性能提出更高的要求。以某非道路高压共轨柴油机为研究对象，建立了整机多体动力学模型，通过机体与曲轴模态测试，验证了整机有限元模型以及多体动力学模型的准确性；通过建立阀系动力学模型、活塞动力学模型以及轴系动力学模型，计算获得阀系载荷、活塞敲击载荷以及主轴承载荷等主要激振力；在此基础上，研究了不同激励对整机的振动与噪声的影响。研究结果表明：随着载荷激励的施加，发动机表面振动速度级也相应的增加；加载阀系载荷后，发动机在高频区域振动速度级小幅增加，阀系载荷对整机500Hz、1000Hz频段的振动速度级影响较大；加载活塞侧击力后，活塞的二阶运动激励对于特征点的中高频振动影响较大；随着载荷激励的增加，各部件的表面辐射声功率级基本呈增加趋势，低转速下各方案影响差异大，中高转速下各方案影响差异变小，阀系载荷的加载对气缸盖罩振动速度级影响较大，活塞侧击力是各主要壳体件怠速机械噪声的主要影响因素。
2018 Vol. 37 (8): 60-67 [
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68
剃齿啮合的接触特性分析及中凹误差形成机理研究
>蔡安江1，刘磊1，李玲1，张华1，杨选文2，郑涛3
探索剃齿过程中接触特性对齿形中凹误差的影响规律，对研究中凹误差形成机理具有重要的理论和实际意义。基于弹塑性理论和齿面承载接触分析技术(loaded tooth contact analysis,LTCA)，构建力学模型分析不同载荷条件下剃齿啮合接触特性，阐述了中凹误差形成机理。应用有限元法明确了不同载荷条件下的齿面接触应力及齿廓弹塑性变形区域的划分，并与剃齿试验相比较。结果表明：随着载荷的增加齿廓上塑性变形区域随之非线性增大；齿根部位较之齿顶所受的应力和变形量更大，峰值出现在节圆附近的中部位置，该区域最易出现塑性变形，同时随着剃齿低周啮合，塑性变形量不断累积，齿形误差复映，最终会在齿廓上出现明显的中凹误差现象；有限元仿真的接触应力和弹塑性区域划分结果可靠，试验验证理论分析及研究结论正确。
2018 Vol. 37 (8): 68-74 [
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75
刚性弹体对素混凝土厚靶侵彻响应的LDPM数值模拟研究
>冯君1,2, 李文彬 2,, 徐磊 3, 陈宇 2, 陈曦 4
基于一种新的细观离散元模型Lattice Discrete Particle Model(LDPM)，本研究建立了刚性弹侵彻素混凝土厚靶的数值仿真模型。对LDPM基本假设和细观模型构建简单介绍，结合三轴压缩响应曲线，对23MPa强度素混凝土进行LDPM参数标定。通过对比弹体减速度和侵彻深度试验值，验证本文数值模型对于混凝土厚靶侵彻问题的适用性。LDPM模拟弹体恒定速度侵彻混凝土厚靶，获得侵彻行程中侵彻阻力变化曲线，结合Forrestal阻力公式得到靶体静态阻应力。仿真结果表明，尖卵形弹头不同CRH值以及侵彻速度对靶体静态阻应力基本没有影响；弹径为最大骨料直径3倍、6倍和8倍的弹体受到靶体静态阻应力分别为260MPa、175MPa和163MPa。该结果对混凝土侵彻缩比实验研究具有重要的实际工程意义。
2018 Vol. 37 (8): 75-81 [
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82
板结构声振响应随机能量流分析的试验验证
>游进, 侯向阳
之前关于随机能量流分析(REFA)的研究大多基于不同方法的模型仿真，本文则通过对单板和L型耦合板进行随机激励下的响应测试，对REFA的有效性进行研究。由于内损耗因子(ILF)是准确进行REFA数值分析的重要输入条件，本文亦提出了基于RFFA的ILF测试原理，并与经典SEA法的测试原理进行比较，基于单板试验获取了结构的ILF，并对两种方法的测试结果进行对比。L型耦合板试验则得到随机力的实测输入功率谱，将其与ILF测试值代入耦合板的REFA有限元数值模型，并考虑弯曲波与两种面内波的耦合，得到耦合板的响应预测值。L型耦合板弯曲响应的预测值与实测结果在整个试验频段上均较为吻合，表明REFA具有很好的预测精度。
2018 Vol. 37 (8): 82-86 [
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87
基于典型谱相关峭度图的滚动轴承故障诊断方法
>刘文朋，刘永强，杨绍普，顾晓辉
针对工程实际中滚动轴承发生故障的类型具有典型性和故障冲击信号具有周期性的特点，提出了一种典型谱相关峭度图算法。该算法在借鉴典型谱峭度图算法区间划分的思想基础上，将相关峭度指标代替峭度指标，不但避免了宽频带解调引入的噪声干扰，而且充分利用了典型故障冲击的周期性信息，并通过优化谱相关峭度值，快速定位典型故障冲击信号所在的频率区间，并将该算法应用于最优解调频带的确定。通过对仿真信号和轮对轴承实验信号的分析表明，该算法无论在准确性还是在稳定性方面均表现出了极大的优越性，能够有效的自适应定位共振频带。
2018 Vol. 37 (8): 87-92 [
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93
变阻尼式TMD对小雁塔减震控制研究
>赵祥，刘忠华，王社良，杨涛，展猛
本文以传统TMD为基础，设计并制作了一种新型变阻尼式TMD；利用流体力学理论，推导了该阻尼器的等效阻尼系数，建立了变阻尼式TMD体系的MATLAB/Simulink仿真模型，并对一缩尺比例为1/10的小雁塔模型结构进行了仿真分析，通过振动台试验结果与仿真分析值的验证对比后，进一步将该方法应用于小雁塔原型结构的减震分析。结果表明：小雁塔模型结构仿真分析值与试验值大致吻合，验证了该仿真分析方法的可靠性；针对小雁塔原型结构，变阻尼式TMD能够显著地降低结构地震响应，而且结构本身响应越大，控制效果越好；当结构本身响应较小时，由于变阻尼的作用，也能取得较好的控制效果。
2018 Vol. 37 (8): 93-98 [
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99
考虑土-桥台-上部结构相互作用的曲线桥抗震性能研究
>焦驰宇1,3，鲁子明1,2，龙佩恒2,，时晓鹏1,2,侯苏伟2.4
文章首先对国内外历次地震中桥台震害进行了梳理。其次介绍了简化桥台模型、弹簧桥台模型、弹性梁单元桥台模型等几种针对城市桥梁桥台的典型数值模拟方法；然后，以某立交G匝道曲线梁桥梁为工程背景，建立考虑土-桥台-上部结构相互作用的不同精细化程度的数值模型，开展人工地震动条件下的非线性动力时程反应分析，对比分析不同数值模型的计算误差；在此基础上选取合理数值模型，对桥梁曲率半径进行变参数研究，探讨墩底内力、墩梁相对位移以及台梁相对位移的变化规律。研究发现：提高土-桥台-上部结构相互作用的模拟精细化程度可以更准确地反映桥梁边墩的地震响应，特别是弹性梁单元桥台模型可综合考虑桥台的动力响应，值得推荐；考虑土-桥台-上部结构相互作用条件下，曲率半径越小，各桥墩横向内力及位移差异越明显，建议在进行曲线桥梁抗震设计中应予以重视。
2018 Vol. 37 (8): 99-106 [
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107
冲击作用下静止裂纹与运动裂纹相互作用的试验研究
>杨仁树1，苏 洪1，龚 悦2，邱 鹏1，付晓强1，张士春1
为了研究静止裂纹与运动裂纹相互作用机制，采用数字激光动焦散系统进行了含不同长度预制裂纹的冲击试验。试验结果表明：竖向主裂纹起裂时的应力强度因子和起裂时间均随水平主裂纹长度增加逐渐减小，水平主裂纹长度越长竖向主裂纹更易起裂；竖向主裂纹朝水平主裂纹扩展阶段，其翼裂纹的应力强度因子均值和扩展速度峰值、均值均随着水平主裂纹长度增加而降低；翼裂纹与水平主裂纹汇聚后，在水平主裂纹停滞的时间和水平主裂纹起裂时的应力强度因子均随着水平主裂纹长度增加呈现先减小后增大趋势。
2018 Vol. 37 (8): 107-112 [
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113
基于希尔伯特黄变换的高压输气管道爆裂振动信号时频特性分析
>吴建源1,2，龙源2，纪冲2，李兴华2，马华源2，程良玉2
为研究高压输气管道的爆裂冲击振动危害效应，本文对大口径X90管道实施了全尺寸爆破试验研究。试验测试了裂纹扩展速度、管内气体压力变化和地表的振动速度，并对结果进行了分析，揭示了管道爆裂地震波的形成机理及传播规律。在处理数据过程中，运用希尔伯特-黄变换(HHT)技术对振动信号进行了分析，准确获取了信号的时间-频率-能量分布特征。同时，验证了HHT方法在揭示隐含在数据中的物理意义方面具有的优越性能，适用于分析动态非平稳振动信号。
2018 Vol. 37 (8): 113-119 [
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120
电动汽车混沌振动信号的小波神经网络预测
>牛治东1， 吴光强1，2
对某款电动汽车进行了实车试验，研究电动汽车的混沌动力学特性，并建立了小波神经网络预测模型对混沌时间序列进行预测。首先，在中等比利时路面上对电动汽车进行实车试验，得到右前轮心垂向和电池底部中心垂向的振动加速度信号。其次，对采集到的信号进行时频分析，计算得到三维相图和庞加莱截面，利用互信息法计算时间延迟，Cao法计算嵌入维，并利用Wolf方法计算得到最大李雅普诺夫指数，发现振动加速度信号存在混沌运动。最后，利用小波神经网络对右前轮心垂向的混沌时间序列进行预测，表明利用小波神经网络对混沌时间序列进行预测能取得较好的预测效果。
2018 Vol. 37 (8): 120-124 [
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125
云顶风电场风机倒塌对埋地管道的冲击影响
>黄栋1,2，赵宇1,2，陈宇龙3，唐俊峰1,2
针对中缅管道工程中面临的风机倒塌砸管的安全性问题，在总结风机倒塌的四种常见失效模式的基础上归纳三种工况，利用侵彻力计算公式，对风机倒塌的冲击力和冲击深度进行估算，并结合管道应变设计理论分析了冲击载荷作用下管道的应力应变等参数的变化规律，给出了安全性评价的结果。结果表明：仅风机倒塌冲击时，管道椭圆度变化较大，管道不被破坏，但难以保证管道正常运行；当风机和叶片或者叶片单独破坏时，下侵力较大，管道直接剪断。因此，建议适当加强管道上方叶片的连接强度，以防管道叶片破坏剪断中缅天然气管道事件发生。
2018 Vol. 37 (8): 125-131 [
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132
部分柱顶滑移钢筋混凝土框剪结构的地震扭转反应分析
>吕文龙1, 2，吴 波, 1
通过大量算例分析，揭示了部分柱顶滑移框剪结构因偶然偏心引发的地震扭转效应，以及结构周期比和长宽比对该效应的影响规律，并与常规框剪结构进行了对比，提出了相应的设计建议。研究表明：（1）考虑偶然偏心时，部分柱顶滑移框剪结构的弹性扭转反应略小于常规框剪结构，且结构周期比和长宽比对前者的影响规律与后者几乎相同；（2）随着结构周期比的增加，大震作用下部分柱顶滑移框剪结构的顶层最大水平位移增大幅度总体呈现出上升的趋势，但多数情况下小于常规框剪结构，且上升幅度相比小震时减小；（3）随着结构长宽比的增加，大震作用下部分柱顶滑移框剪结构的顶层最大水平位移增大幅度总体呈现出而先增后降的趋势，且当长宽比在1~2之间变化时上升明显。
2018 Vol. 37 (8): 132-140 [
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141
发动机起停时动力总成悬置系统的设计方法研究
>王道勇1，赵学智1，上官文斌1,2，叶必军2
在对发动机起停时激励源分析的基础上,提出了起停时动力总成悬置系统的动态响应评价指标和计算方法。考虑增加悬置系统的阻尼可以减小发动机启停时的振动，本文设计并制造了一款半主动阻尼拉杆，其特点是：当发动机起动时，半主动阻尼拉杆给悬置系统提供很大的阻尼，而当发动机正常工作时，半主动阻尼拉杆提供小阻尼，隔离发动机的高频振动。分析了不同的发动机的启动扭矩对动力总成振动的影响。在较大的启动扭矩激励下，对比了添加半主动阻尼拉杆后，通电和不通电时动力总成的纵向加速度，冲击度，悬置动态支反力和VDV四个指标的变化。研究表明添加半主动阻尼拉杆可以很大程度改善汽车起停时的振动，达到节油的目的。
2018 Vol. 37 (8): 141-145 [
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146
液力惯容器特性研究
>王乐,毛明，雷强顺，陈轶杰,张旭
阐述了外置螺旋管式液力惯容器的基本结构及工作原理。考虑了液力惯容器的摩擦、流动压力损失、活塞惯性和流体的惯性，建立液力惯容器数学模型，并对该模型进行简化，同时对液力惯容器进行了摩擦力等准静态和动态力学特性试验，通过对其力学特性试验与仿真对比分析、阻尼力与惯性力量化关系分析，验证了螺旋管式液力惯容器数学模型的正确性，揭示了在较高频率激励下，液力惯容器可以等效为一个阻尼器与一个惯容器的并联结构，为后续研究液力惯容器特性参数影响规律以及在悬架中的应用奠定了基础。
2018 Vol. 37 (8): 146-152 [
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153
脉冲风洞天平短时振荡测力数据稳态值提取的优化识别方法
>王锋，武龙，吴东升，乐嘉陵
针对脉冲型风洞有效试验时间短、测力天平输出为大幅振荡信号的问题，提出了一种从振荡信号中提取稳态值的方法。忽略风洞启动段的数据，只取来流稳定段上的天平测力信号，将其看作是因受恒定载荷作用而处于非零稳态位置的多自由度系统由未知初始位移和速度引起的自由振动响应，用参数化的自由振动模型拟合测量输出，通过求解优化问题辨识出未知参数，其中就包含了所求的天平稳态输出值。用几个算例对方法进行了检验。
2018 Vol. 37 (8): 153-157 [
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基于多目标拓扑优化的复合低屈服点钢阻尼器减震性能分析
>何浩祥1,2，王小兵1，张小福1
鉴于传统低屈服点钢板阻尼器屈服点较高且不能调控的缺点，提出了由低屈服点钢板和普通钢板组合的复合低屈服点钢板阻尼器。提出包括边缘镂空、内部镂空和椭圆镂空等三种钢板阻尼器的新型镂空形式，并将“最大刚度”和“满应力状态”同时作为优化目标，通过交替优化方法对不同镂空形状进行拓扑优化，获得最优形状。对不同形式的复合钢板阻尼器进行有限元数值计算，计算结果表明内部优化模型阻尼器和边缘优化模型阻尼器初始刚度较大、滞回曲线饱满且无应力集中现象。对不同材料配比的两种优化模型阻尼器进行了数值模拟，验证本文提出的复合钢板阻尼器的屈服点具备可调性。对装有两种优化模型阻尼器的框架整体抗震减震能力进行了仿真分析，结果表明边缘优化模型阻尼器耗能能力更优越，适合应用。
2018 Vol. 37 (8): 158-166 [
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167
摊铺机振捣机构多重相位对动力学特性影响
>殷超1,张建润1,石统蒙1,孙志刚2
路面摊铺的初步压实主要依靠摊铺机的振捣机构来完成，机构内的相位关系对整个振捣器的动力学特性有重大影响。针对某款摊铺机，基于刚体的假设建立了振捣机构横截面上两个自由度的动力学模型，并根据研究机型的参数仿真计算了不同主副振捣相位差、基础段相位差、加长段相位差与振捣机构总成惯性力的规律，分析了这三种相位差对振捣机构产生整体能量的影响，优化了相位参数的选择；并提出薄膜压力传感器测量熨平板对地压力的方法，进一步通过熨平板对地压力横向分布特性，实验验证相位优化的可行性。结果表明，主副振捣相位差为90°、加长段相位差为180°时，振捣机构输入熨平板箱体的总能量最小，熨平板对地压力横向分布具有更好地均匀性。研究相位差与动力学特性关系，在设计振捣机构方面具有参考价值。
2018 Vol. 37 (8): 167-171 [
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172
低气压CO2环境下基于光纤法珀振动传感器的超声声速测试与分析
>张景川1，杨晓宁1，王晶1，崔寒茵2，李超2
为了分析超声传感技术在火星大气环境下应用的可行性，提出了一种低气压CO2环境下基于光纤法珀振动传感器的超声声速测试方法，搭建了一套低气压气体超声声速测量试验系统，可实现不同成分（空气、CO2）气体压力从600Pa~1MPa分阶段可调，并基于光纤法珀振动传感器开展了不同气体组分、不同压力、不同距离下中心频率分别为21,25,34与40kHz的高精度声速测量试验，通过理论计算与试验结果表明：膜片式光纤法珀振动传感器在600PaCO2气体中仍然可以接收到超声信号，在气体温、湿度不变条件下，超声传播速度与压力、频率无关，与气体成分有关；在15 环境下，各频率超声信号在600Pa~1MPa气体压力范围内，测量平均声速在CO2环境下为268.79m/s，低于空气环境的336.18m/s；获得了15 ，600PaCO2气体试验条件下，超声传播速度约为271.51m/s。
2018 Vol. 37 (8): 172-179 [
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剪切破坏型钢筋混凝土柱的抗剪承载力分析模型
>余波, 吴然立,陈冰,陶伯雄
针对传统模型无法考虑轴压比影响和需要引入经验位移延性修正系数所存在的缺陷，研究建立了剪切破坏型钢筋混凝土（RC）柱的改进抗剪承载力分析模型。首先结合变角桁架-拱模型的变形协调条件和考虑轴压力影响的临界斜裂缝倾角模型，建立了能够综合考虑轴压比影响和桁架-拱模型变形协调条件的改进抗剪承载力分析模型，然后分析了轴压比对剪切破坏型RC柱抗剪承载力的影响机理，从而有效克服了传统模型无法考虑轴压比影响和需要引入经验位移延性修正系数所存在的缺陷，最后通过与试验数据和国内外现有模型的对比分析，验证了该模型的有效性和适用性。
2018 Vol. 37 (8): 180-189 [
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190
宽频压电振动俘能器的研究现状综述
>徐振龙 1， 单小彪 2，谢涛 2
随着便携式电子设备、微机电系统（MEMS）和无线传感器网络的广泛应用，化学电池供能的弊端日益显现。压电振动俘能器可以将环境中的振动能转换成电能，实现低功耗微电子产品的无线供能或能量自给。在实际应用中，为了增强俘能器的环境适应能力，提高其俘能效率，宽频压电俘能技术成为当前的研究热点。首先介绍了压电振动俘能器的工作原理、常用压电材料和工作模式，然后综述了宽频压电俘能技术的国内外研究现状，分析了当前研究中存在的问题和不足，最后提出了未来可能的研究方向。压电振动俘能技术为低功耗微电子产品提供了一种稳定、安全、长久的新供能方式，具有良好的应用前景。
2018 Vol. 37 (8): 190-199 [
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温度力对无缝线路钢轨振动及传递特性的影响分析
>赵振航 李成辉 耿浩 付娜
为研究温度力作用下无缝线路钢轨的振动及传递特性，基于有限元方法，建立钢轨实体模型，分别对钢轨施加垂向和横向0~2000Hz简谐荷载，从频域角度分析不同温度力下钢轨的垂向和横向振动及传递特性。研究结果表明，随着钢轨温度的升高，钢轨垂向共振和pinned-pinned共振频率及振幅均有所减小；小于钢轨共振频率（300Hz）的范围内，钢轨垂向振动衰减最快，钢轨振动频率越高，沿线路方向传递越远；不论温升还是温降都会减缓钢轨垂向共振的衰减；随着钢轨温度的升高，钢轨横向共振频率有所减小，振幅有所增大；与垂向振动传递相比，温度力作用对钢轨横向振动传递影响较小，仅对横向弯曲共振频率（135Hz）以下频段的振动传递影响较大。
2018 Vol. 37 (8): 200-205 [
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206
地铁隔振措施对钢轨声功率特性影响测试分析
>盛曦，赵才友，王平，柯文华，李成辉
当列车通过浮置板轨道和减振型扣件轨道等减振区段时，车内噪声较大，影响乘客的舒适性。滚动噪声是车内噪声的重要组成部分，而钢轨声功率反映了钢轨滚动噪声能量的大小。为了研究地铁隔振措施对钢轨声功率特性的影响，对不同隔振措施下钢轨垂向振动沿纵向的轨道衰减率和钢轨加速度导纳进行了测试，计算分析了单位简谐点激励下的钢轨垂向振动相对声功率级。结果表明所测隔振措施通过降低轨道垂向刚度，改变了钢轨垂向振动的加速度导纳幅值和轨道衰减率。钢弹簧浮置板道床和减振垫浮置板道床提高了三分之一倍频程中心频率200Hz以下的轨道衰减率，而GJ-III型减振扣件长枕整体道床的衰减率在中心频率2500Hz以下小于非减振型扣件长枕整体道床。钢轨在受到单位简谐点激励作用时，浮置板道床的钢轨声功率在200Hz以下明显增大，而GJ-III型减振扣件长枕整体道床的钢轨声功率在500Hz以下明显增大。
2018 Vol. 37 (8): 206-212 [
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213
具有运动速度的印刷纸板的稳定性分析
>武吉梅1.2，邵明月1，王 砚3，武秋敏2，朱礼彬2
以陕西北人PRC250烟包专用机组式凹版印刷机印刷承印物-克重为250g/m2的纸板为研究对象，基于运动薄板理论，将具有一定厚度并具有一定抗弯刚度的印刷纸板简化成薄板模型，对具有运动速度的印刷纸板的稳定性进行研究。建立了纸板的动力学模型，通过能量法及变分原理建立了运动纸板的横向振动微分方程。采用伽辽金无网格法对振动微分方程进行离散，得到其复特征值方程。通过数值计算，分析讨论了不同边界条件对运动印刷纸板的动力稳定区域的影响，确定了PRC250烟包专用机组式凹印机上满足对边简支对边自由边界条件的印刷纸板，其发散失稳的临界速度为23.9m/s。这一结论为印刷设备稳定工作区间的确定和结构优化提供了理论依据。
2018 Vol. 37 (8): 213-217 [
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基于粒子群算法的重型车辆悬架路面友好性非线性优化
>王陆峰
针对重型车辆悬架系统的非线性优化问题，提出了采用粒子群算法进行悬架系统优化设计方法。本文以四分之一汽车模型为研究对象，以车轮最大动载荷最小化为目标，以非簧载质量的固有频率为约束条件，建立了改善被动悬架系统性能的优化模型。通过粒子群算法求解该优化问题，以少量的迭代次数得到了性能优良的悬架参数，如悬架刚度和悬架阻尼。对本文设计的悬架系统进行时域和频域性能分析，并详细讨论了本文方法与遗传算法优化的本质区别，结果表明，粒子群算法可以快速地得到一个较好的优化结果，这为设计人员后续的修改设计提供重要参数，同时为解决含有非线性问题的新型悬架系统优化设计提供了一种新的可行方法。
2018 Vol. 37 (8): 218-224 [
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225
弹性边界径向功能梯度压电环板面内振动
>胡统号，沈纪苹，姚林泉
基于二维线弹性体理论，推导了弹性边界径向功能梯度压电（FGPM）环板面内自由振动的控制微分方程，利用微分求积法(DQM)将控制微分方程和边界条件离散化，得到求解频率的特征方程。假设材料的物性参数按幂函数形式变化，通过数值求解得到了径向FGPM环板面内自由振动的无量纲频率。考虑了弹性边界和电学开路组合边界条件下径向FGPM环板的梯度指数p、内外径比η、弹性边界的弹性刚度k和压电效应对无量纲频率的影响，最后研究了径向FGPM环板模态特性。
2018 Vol. 37 (8): 225-237 [
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238
颗粒物质流变学行为和材料参数对颗粒阻尼器能量耗散的影响
>苏凡，张航，尹忠俊
颗粒阻尼技术（NOPD），作为一种简单有效的振动控制手段被广泛应用于各种场合。本文基于离散单元法仿真，结合NOPD中颗粒系统的运动状态对阻尼效果进行分析，探究不同振动条件对阻尼性能的影响，从细观尺度阐述颗粒系统的能量耗散机理。并通过正交试验，考察颗粒的密度、剪切模量、恢复系数、静摩擦系数、滚动摩擦系数等材料参数对损耗因子的影响。研究结果表明，颗粒系统表现出不同运动状态时的流变学行为及细观结构导致了阻尼效果的变化，颗粒系统在浮力对流状态时表现出最优的阻尼效果。不同的颗粒材料参数在不同颗粒系统运动状态条件下对系统阻尼的影响程度不同。
2018 Vol. 37 (8): 238-244 [
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基于自适应MPCA的翻车机液压系统状态监测与故障诊断
>张立杰1,2，鄂东辰1,2
由于翻车机液压系统故障频发，工况复杂多变，对其进行状态监测与故障诊断具有重要的实际意义。根据翻车机工作过程具有间歇性和时变性的特点，采用自适应多向主成分分析(MPCA)对其进行状态监测与故障诊断。应用加权递归算法自适应更新协方差矩阵，并通过权值调整新数据对最终模型参数的影响。针对Q贡献率不能反映各过程变量偏离正常范围的程度，导致故障定位不准。设计了主成分(t)贡献率进行故障定位，其直接揭示了过程变量的变化程度。根据翻车机在线监测系统的运行情况证明自适应MPCA方法可以准确及时的发现故障，基于t贡献率的故障定位方法准确率可以达到90%。
2018 Vol. 37 (8): 245-250 [
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251
苹果运输包装振动损伤预测方法的研究
>李光，王子蕊，宋海燕
提出一种苹果运输包装振动损伤的预测方法，通过苹果在缓冲衬垫上的接触面积与所受载荷之间的关系预测苹果在振动情况下所承受的应力值，并判断是否达到苹果损伤的临界应力值。选用一定质量和果径的苹果，在不同密度与不同厚度的EPE衬垫上进行压缩实验，得到了苹果在不同EPE衬垫下的接触面积与衬垫相对变形量曲线（S ̅-∆X曲线）以及载荷与衬垫相对变形量曲线（F ̅-∆X曲线），并得到了相应的拟合方程，其拟合度均大于95%。在求得加载在苹果上的瞬时载荷值F后，通过F ̅-∆X曲线便可求出瞬时载荷值对应的材料相对变形量ΔX，以ΔX为索引，再通过S ̅-∆X曲线，便可得到相应的理论接触面积S，从而求出对应的理论应力值F/S，与苹果损伤的临界应力值对比，即可判断苹果是否发生振动损伤。该方法为苹果的运输包装设计提供参考。
2018 Vol. 37 (8): 251-256 [
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257
良态风场与台风风场下输电塔线体系气弹模型风洞试验
>邓洪洲，段成荫，徐海江
基于文献资料确定了工程所在地区的良态风场和台风风场参数。采用离散刚度法制作了五塔四线输电塔线体系气弹模型，开展了紊流场中多种风速、多个风向角下单塔及塔线体系气弹模型风洞试验。比较了良态风场和台风风场下单塔及塔线体系的风振响应和风振系数。研究结果表明：台风风场下单塔及塔线体系的位移均值和加速度根方差均大于良态风场，试验风速为7m/s时位移差值分别为20%（单塔）和30%（塔线体系）左右，加速度根方差的差值分别为50%（单塔）和100%（塔线体系）左右；台风风场下输电塔的风振系数比良态风场下大7%以上。因此台风区输电线路设计要注意台风风场的高湍流特性对风振响应和风荷载的放大作用。
2018 Vol. 37 (8): 257-262 [
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