首页          期刊介绍          编委会          投稿指南          期刊订阅          广告合作          联系我们          English
  在线办公系统  
  期刊在线阅读  
当期目录
最新录用
过刊浏览
高级检索
全文下载排行
摘要点击排行
Email Alert
  友情链接  
更多....  
访问总数:
当前在线:
文章快速检索  
  高级检索
2018年 37卷 11期
刊出日期:2018-05-15
论文
 
       论文
1 复合载荷作用下火箭输送管动力特性试验与数值研究
>韩文龙,张明明,卫国,胡彦平,王帅
新型运载火箭多采用低温推进剂,增压输送系统作为火箭动力源头,其稳定性至关重要,因此新型增压输送管路的动力特性研究尤为关键。本文根据输送管路在箭上的实际安装状态,设计了大尺寸输送管路综合应力试验系统,此系统除传统的振动、控制系统之外,还包括低温液体加载系统、压力加载平衡系统、管路极限位移补偿系统、管路变形失稳防护系统。借助以上试验系统本文分析了管路结构在常温常压、充压、液氮充压状态下的管路结构的固有特性。依据试验分析结果建立并修正了管路有限元模型,结合试验对管路在箭上所经受的复合环境应力进行了仿真和试验研究,并对管路各部位动响应结果进行了分析。对不同类型的空间管路设计有着很强的指导意义。
2018 Vol. 37 (11): 1-4 [摘要] ( 314 ) HTML (1 KB)  PDF (1145 KB)  ( 319 )
5 与荷载同步变化的时间步自动调整方法
>李 彬1, 唐小微1
为了提高计算效率,针对结构动力时程分析中由时间步长引起的误差,建立了时间步长与相对误差之间的关系式,实现了满足目标误差限的时间步自动调整,丰富了时间自适应理论。通过与解析解的对比,验证了该方法在提高计算效率方面的有效性。在局部,荷载变化越快,对应的自适应时间步长越小;荷载变化越慢,对应的自适应时间步长越大。该方法可以有效解决在冲击荷载、振动荷载、爆炸荷载或地震荷载的动力数值计算中,因时间步长的设置不当导致计算结果发散甚至计算中断的问题。
2018 Vol. 37 (11): 5-11 [摘要] ( 184 ) HTML (1 KB)  PDF (780 KB)  ( 108 )
8 近邻概率距离在旋转机械故障集分类中的应用方法
>李霁蒲,赵荣珍
针对多种故障类型的特征属性相互交叉导致故障难以辨识的问题,提出一种考虑相邻点之间成为近邻点概率的新度量函数。将新提出的近邻概率距离(Nearby Probability Distance)应用于局部保持投影算法(Locality Preserving Projection,LPP)与K-近邻(K-Nearest Neighbor, KNN)分类器中,提出基于近邻概率距离的局部保持投影算法(Nearby Probability Distance Locality Preserving Projection,NPDLPP)与基于近邻概率距离的K-近邻(Nearby Probability Distance K-Nearest Neighbor,NPDKNN)分类器。首先通过时域、频域特征提取方法,将振动信号转化为高维特征数据集,然后通过NPDLPP将高维数据集降维到低维空间,最后将降维得到的低维敏感特征集输入到NPDKNN中进行模式识别。用一个双跨度转子系统的振动信号集合进行验证,证明了本文提出的降维算法效果明显,它能够达到各个故障类型更好分离。研究表明,本研究新提出的近邻概率距离较传统的欧式距离测度更能最小化类内散度,最大化类间分离度。
2018 Vol. 37 (11): 8-54 [摘要] ( 162 ) HTML (1 KB)  PDF (945 KB)  ( 141 )
12 弹性圆环在刚壁上的撞击回弹
>李凤云1,吴志鹏1,郑宇轩1,周风华1,余同希1,2
薄壁圆环作为一种典型结构单元,即使在完全弹性情况下,其撞击刚壁后的恢复系数(COR)也显著小于1。针对不同工况下完全弹性圆环正撞击刚壁的过程进行数值分析,结果显示其恢复系数主要集中在0.76~0.8之间,个别工况下甚至更小。将完全弹性薄壁圆环等效成曲梁并进行微元分析,结合平衡方程和几何方程求解得到圆环在不同振动模态下的振型、频率等振动信息。结合数值模拟结果,分析指出在一定的材料参数和碰撞速度范围内,完全弹性薄壁圆环在撞击刚壁回弹过程中以一阶平动和二阶自由振动模态为主,恢复系数近似为一定值。
2018 Vol. 37 (11): 12-17 [摘要] ( 231 ) HTML (1 KB)  PDF (891 KB)  ( 157 )
18 基于频响函数法的固定结合部参数辨识研究
>田丰庆,朱坚民,李孝茹,李尧
针对频响函数法在辨识固定结合部参数时由于实验噪声引起的不适定问题,提出对结合部模型中各参数单独分析、单独辨识的方法。利用频响函数法建立固定结合部模型,辨识模型参数时先通过遗传算法寻优得到的结合部参数作为初值,仅改变其中某一参数的大小对整体结构进行模态分析,确定该参数在每一阶模态处的灵敏度。在最灵敏的模态处辨识该参数,以此类推辨识出所有结合部参数。仿真与实验结果表明,采用该方法辨识的结合部参数所预测的整体结构的频响函数曲线与实验测试的频响函数曲线的一致性较好,结合部参数辨识结果具有较高的精度。
2018 Vol. 37 (11): 18-26 [摘要] ( 190 ) HTML (1 KB)  PDF (849 KB)  ( 153 )
27 机电液系统多参量耦合机理及动能刚度分析方法
>赵松1 谷立臣1,2 杨彬1
针对机电液系统运行过程中对性能可靠性分析及其评价方法的迫切需求,分析了机电液系统多能域参量在负载工况和动力源联合作用下的耦合机理,在建立机、电、液各子系统内部耦合效应作用链的基础上,提出机电液系统动能刚度分析方法,揭示了多源变参量作用下系统动能刚度的变化规律。以典型机电液系统——变转速泵控马达系统为研究对象,建立了其数学模型,分析了系统多能域参量对其运行状态的影响机制,阐明了动能刚度的物理意义以及对机电液系统运行性能评价的重要意义;通过机电液系统多源信号的变化率特征计算运行过程中的动能刚度角,并以此衡量动能刚度大小。在此基础上,研究动能刚度的变化规律。理论分析与实验验证均表明:动能刚度是机电液系统内部多参量的耦合效应,随多能量域参量变化;根据激励源不同,动能刚度分为正向刚度与逆向刚度,可以分别作为系统抵抗动力源变化和负载工况扰动性能的评价指标参数;在线检测并控制系统动能刚度的“刚-柔”匹配过程可以有效保障机电液系统运行性能的可靠性。
2018 Vol. 37 (11): 27-33 [摘要] ( 216 ) HTML (1 KB)  PDF (786 KB)  ( 196 )
34 上覆非饱和层的饱和地基稳态响应分析
>胡安峰1,2李怡君1,2贾玉帅3
基于多孔弹性饱和介质及多孔弹性非饱和介质的动力控制方程,研究了上覆非饱和层的饱和半空间成层地基在竖向谐振荷载作用下的稳态响应问题。通过引入位移函数,并利用Cauchy-Reimann条件,分别求得了Fourier变换域内饱和土与非饱和土的位移、应力和孔压的一般解。结合不同的边界条件和连续条件,经过Fourier逆变换,得到竖向简谐荷载作用下成层土的稳态响应积分表达式。当将上覆非饱和层饱和半空间分别退化为均质饱和弹性半空间及上覆弹性层饱和半空间时,本文结果与已有结果均吻合得较好。通过数值算例分析,着重研究了上覆非饱和土层的饱和度、厚度以及地表透气透水条件对动力响应的影响。
2018 Vol. 37 (11): 34-41 [摘要] ( 166 ) HTML (1 KB)  PDF (1284 KB)  ( 99 )
42 入式传感器的齿轮裂纹故障诊断
>宁少慧[1],韩振南[2],武学峰[1],王志坚[3]
针对传统的齿轮箱体振动信号的故障诊断,提出了一种新的测试方法,即把传感器直接安装在齿轮箱体内的齿轮体上,缩短了振动信号的传递路径,有效降低了振动信号在传递过程中幅值衰减,能诊断出齿轮传动系统的早期故障。为验证该方法的有效性,对齿根2mm裂纹的故障齿轮传动系统进行了动力学仿真和实验验证,结果发现从齿轮体上的振动信号中能成功诊断出齿轮裂纹的早期故障,而箱体上的振动信号则不能体现故障特征。这充分说明了振动信号在经过复杂的传递路径后导致幅值衰减和频率成分丢失,微弱的故障信息被削弱。这为齿轮箱的早期微弱故障的诊断提供了一种有效的方法。
2018 Vol. 37 (11): 42-47 [摘要] ( 195 ) HTML (1 KB)  PDF (1196 KB)  ( 116 )
55 一种非线性能量阱的构建及瞬态特征分析
>刘海平1,2,王耀兵1,2
使用单根欧拉梁作为非线性刚度元件,建立其边界固支条件下的理论模型。考虑线性刚度对单根欧拉梁输出刚度影响几乎可忽略,可有效构建一种近似纯立方刚度的非线性能量阱。以抑制星载设备在主动发射段来自运载火箭瞬态载荷的影响,建立结构板-星载设备-非线性能量阱系统动力学模型。利用所建模型进行仿真计算,并根据振动吸收和系统中各部分能量传递特征研究非线性能量阱的工作性能。研究结果表明,采用单根欧拉梁成功构建可在工程中应用的非线性能量阱,且给出了发生靶能量传递的初始条件。
2018 Vol. 37 (11): 55-60 [摘要] ( 208 ) HTML (1 KB)  PDF (2527 KB)  ( 156 )
61 钢-木组合柱抗侧力性能试验研究及有限元分析
>赵东拂1,2,3,王磊1,孟颖1
提出一种抗侧力钢-木组合柱结构形式,以弯折钢筋结合木肢柱及横梁抵抗水平侧向力。通过变换钢筋的弯折形式,对三组钢-木组合柱足尺试件进行拟静力试验,观察其试验现象和破坏形态,研究荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、延性系数、刚度退化及耗能能力等抗震指标。结果表明:三组试件的滞回曲线均呈较为饱满的弓形。钢-木组合柱破坏时的等效粘滞阻尼系数为0.152~0.175,说明钢-木组合柱具有良好的耗能能力,满足一般建筑结构的抗震需求,其中ZHZA组的耗能能力最好。采用ABAQUS软件对三组模型进行水平低周反复荷载作用下的有限元分析,其结果与试验结果吻合良好。
2018 Vol. 37 (11): 61-70 [摘要] ( 181 ) HTML (1 KB)  PDF (2471 KB)  ( 329 )
71 新型聚焦反共振式主减隔振系统性能分析
>沈安澜,刘续兴,陈静,张鹏杰
为降低直升机向机体传递的旋翼动载荷,提出了一种新型聚焦反共振式主减隔振装置。通过建立聚焦反共振式主减隔振系统参数模型,分析了聚焦反共振式主减隔振系统的载荷传递特性,讨论了弹簧板刚度、惯性质量等关键参数对主减模态频率以及隔振效率的影响。为了验证该模型及后续进一步研究,按照某型机主减接口加工了一套聚焦反共振式主减隔振装置同时进行了地面试验,计算结果与试验结果吻合。经试验结果表明,加装聚焦反共振式主减隔振装置对垂向、航向和侧向三向激励的隔振效率均达到了80%,为新研直升机以及现役直升机减隔振需求提供一条新的途径。
2018 Vol. 37 (11): 71-79 [摘要] ( 316 ) HTML (1 KB)  PDF (2151 KB)  ( 150 )
80 仿古建筑钢框架结构拟动力试验及静力推覆分析
>薛建阳1,戚亮杰1,葛鸿鹏2,刘祖强1
为研究仿古建筑钢框架结构的抗震性能,以位于抗震设防烈度8度区的某仿古建筑钢框架结构为原型,按1:2缩尺比例制作了试验模型,并对其进行了拟动力试验。输入地震动加速度峰值分别相当于8度多遇、8度设防和8、9度罕遇地震的El Centro波、汶川波和兰州波,实测了框架的位移反应、加速度反应和应变分布。研究了结构在地震波作用下的受力特点、滞回性能、耗能性能、加速度和位移时程曲线以及承载力与刚度退化规律等,并对结构进行了静力弹塑性推覆分析。研究结果表明:滞回曲线未出现明显的捏拢现象,结构耗能随着输入地震波幅值的增大而显著增加。在9度罕遇地震波作用下,中柱异型节点处的拱构件底部及正厅边柱斗构件屈服,骨架曲线仍未进入下降段,整体结构的承载力较高。在地震波作用下,本文研究类型的仿古建筑钢框架结构的层间位移角能满足我国现行抗震规范的要求,具有良好的抗震性能。
2018 Vol. 37 (11): 80-88 [摘要] ( 205 ) HTML (1 KB)  PDF (2426 KB)  ( 103 )
89 基于LFSS和改进BBA的滚动轴承在线性能退化评估特征选择方法
>程军圣,黄文艺,杨宇
在滚动轴承性能退化评估中,不同工况会影响振动信号特征对故障程度的敏感性,在早期有限样本中选择适用于状态评估的有效特征是实现在线评估轴承性能退化程度的关键。本文首先提出一种基于均方根的早期有限样本判定方法Limited Feature Select Sample(LFSS),其次提出一种针对性能退化评估特征选择的改进Binary Bat Algorithm(BBA)算法—Feedback Seeking Binary Bat Algorithm(FSBBA),将其应用于滚动轴承早期有限样本中进行故障特征选择,克服了原始BBA容易陷入局部寻优的缺点。论文基于LFSS与FSBBA算法,构建了滚动轴承在线状态评估模型,并将其运用于两例滚动轴承全寿命数据特征选择,性能退化评估指标分析结果表明了所提出方法的有效性。

2018 Vol. 37 (11): 89-94 [摘要] ( 149 ) HTML (1 KB)  PDF (1520 KB)  ( 185 )
95 管片衬砌结构在接触爆炸荷载作用下的毁伤特性分析
>赵跃堂,寇伟晓,储 程,胡 康
根据相对于结构的装药起爆位置,可将爆炸分为空爆和接触爆炸,本文研究管片衬砌结构的抗内部接触爆炸能力。由于管片衬砌的拼装特点,分析认为接头区和单段完整管片接触爆炸的响应可能显著不同。对此,首先对埋置于土中的全比例钢筋混凝土管片衬砌进行了不同装药位置的接触爆炸试验。试验结果表明,装药在管片接头区时管片的破坏范围和程度要明显大于装药在管片中心区域。为进一步分析试验结果,利用LS-DYNA软件进行了有限元模拟分析计算,数值模拟结果验证了试验现象,并通过参数分析研究了管片接头特征对衬砌结构破坏效应影响的规律性。
2018 Vol. 37 (11): 95-100 [摘要] ( 173 ) HTML (1 KB)  PDF (1932 KB)  ( 51 )
101 双螺母预紧滚珠丝杠副摩擦力矩与接触刚度波动关系研究
>汪远远,祖莉,黄金宝,周长光,欧屹,冯虎田
目前,滚珠丝杠副刚性的一次测量只能测得一个位置处刚度,需进行多次测量才能获得有效行程内的刚度波动情况,且每次测量需要拆卸和调整测量装置,耗时耗力。由于滚珠丝杠副摩擦力矩测量是空载扭矩,在测量行程中,螺旋升角和接触角是基本没有什么变化,同时在刚性测量中,轴向载荷的加载对螺旋升角和接触角的影响非常小,可以简单、快速获得双螺母预紧滚珠丝杠副不同位置处接触刚度值波动情况,对双螺母预紧滚珠丝杠副的滚珠进行动力学分析,建立预紧力与接触刚度的关系式,结合滚珠丝杠副预紧力与摩擦力矩平衡方程,建立关于摩擦力矩的接触刚度数学模型。使用滚珠丝杠副摩擦力矩试验台对两种不同型号的双螺母预紧滚珠丝杠副进行摩擦力矩测量;在滚珠丝杠副静刚度试验台上对以上两件滚珠丝杠副进行静刚度测量。试验结果表明:当双螺母预紧滚珠丝杠副的轴向载荷不大于2^(3⁄2)倍预紧力时,双螺母预紧滚珠丝杠副的接触刚度与摩擦力矩的三分之一次方成正比;可通过测量双螺母预紧滚珠丝杠副行程内的摩擦力矩来反映不同位置处接触刚度的波动情况。
2018 Vol. 37 (11): 101-106 [摘要] ( 183 ) HTML (1 KB)  PDF (1375 KB)  ( 70 )
107 狗骨式钢结构梁柱节点的冲击荷载试验研究和有限元分析
>王海涛1, 张素清1, 霍静思1,2
设计采用FEMA标准过焊孔构造的2个削弱型狗骨式全焊连接的钢结构梁柱节点试件,对试件施加落锤冲击荷载来模拟结构的动态倒塌效应,考察狗骨式节点削弱程度对钢框架梁柱节点抗冲击性能的影响。通过试验获得节点试件的破坏形态及其冲击荷载和位移时程曲线,分析试件冲击过程动态响应规律以及节点动态转角和耗能能力。试验结果表明:节点试件的主要破坏形态是钢梁塑性铰截面上翼缘屈服的面外变形和腹板扭曲变形;2个节点试件均具有良好的抗冲击转动能力,其最大转角均远远超过FEMA350标准抗震设计的转角限值(=0.077rad)要求;削弱型狗骨式全焊连接节点相对普通全焊接节点的耗能能力和延性均明显提高。采用ABAQUS软件建立了狗骨式梁柱节点子结构的有限元分析模型,通过分析狗骨式梁柱节点在冲击作用下内力发展规律可知,狗骨式节点设计有助于构件向悬链线效应转换。
2018 Vol. 37 (11): 107-114 [摘要] ( 208 ) HTML (1 KB)  PDF (2037 KB)  ( 113 )
115 风电齿轮箱在随机风载下的疲劳损伤计算模型
>向东 1,蒋李 1,沈银华 1,韦尧中 1
疲劳寿命是风电齿轮箱一个非常重要的性能,本文在风机整体分析、齿轮箱动力学分析和齿轮疲劳损伤分析的基础上提出了风电齿轮箱在随机风载下的疲劳损伤计算模型,其中风机整体分析用于获取齿轮箱在随机风载下的输入扭矩和输出转速,齿轮箱动力学分析是根据输入扭矩和输出转速计算各个齿轮之间的动态啮合力以及转速,齿轮疲劳损伤分析是将齿轮动态啮合力转化为弯曲和接触应力载荷块,依据线性损伤累计理论计算各齿轮的弯曲和接触疲劳损伤。在讨论部分,本文利用提出的疲劳损伤计算模型计算了在平均风速为11.5m/s和18m/s,湍流密度为14%的风况下,各齿轮的弯曲疲劳和接触疲劳损伤,找到了各级齿轮中最危险的齿轮,对风电齿轮箱排错具有指导意义。
2018 Vol. 37 (11): 115-123 [摘要] ( 171 ) HTML (1 KB)  PDF (2404 KB)  ( 140 )
124 轮轨黏着下计及齿轮啮合特性的机车驱动系统主共振
>王燕1,刘建新2,李淼3,李奕璠1,蔡久凤1
本文针对机车驱动系统的振动问题,考虑了内部齿轮啮合的静传递误差、时变啮合刚度和齿侧间隙,建立了内部齿轮啮合动态激励和外部轮轨黏着力激励共同作用下机车驱动系统的动力学模型及方程,采用多尺度法进行求解,获得了系统主共振的频率响应方程,并开展实例研究,仿真分析了系统参数变化对频率响应曲线的影响以及轮轨黏着力变化对驱动系统主共振时域响应的影响。研究结果表明:轮轨黏着力的动态变化值会影响系统主共振发生的频率和幅值;系统的非线性特性使得主共振的频响曲线产生多值情况,误差速度项激励的系数F3、误差谐波项的幅值er、一次谐波刚度的比值ke1的减小或系统阻尼的增大有利于减小多值区域的产生,同时,F3、er、ke1的减小对振幅有一定的抑制作用。此外,主共振时(不计齿轮啮合阻尼),在无量纲时间[2000~2500]范围内,当静平衡位置处蠕滑率s0=0.012,考虑轮轨黏着力的动态变化时位移的最大值较轮轨黏着力为恒值时减小了约35.35%;当s0=0.035,考虑轮轨黏着力的动态变化时位移的最大值较轮轨黏着力为恒值时增大了约115.55%;且两种情况下,考虑轮轨黏着力的动态变化与否对系统振动的相轨迹和频谱图具有巨大影响。
2018 Vol. 37 (11): 124-129 [摘要] ( 162 ) HTML (1 KB)  PDF (874 KB)  ( 43 )
130 静电成形薄膜反射面设计
>秦东宾,杜敬利,谷永振,姜文明,张逸群
为制作高精度的静电成形薄膜反射面,首先利用遗传算法与梯度法的两级优化方法对各电极进行布局优化;基于优化思想在给定电压、索拉力和理想膜面的情况下,求解初始膜面的形状参数,获得无应力初始膜面;对无应力初始膜面进行裁剪分析,利用等效力学的方法进行曲面展平,得到平面裁剪片;基于有限元思想将平面裁剪片拼接得到初始膜面状态,施加静电力和索拉力后,得到理论上的拼接反射面最终成形状态。基于上述理论设计0.55m静电成形薄膜反射面天线模型,基于Digimetric软件建立摄像测量系统,对薄膜反射面模型进行形面精度测量,通过反复的测量和形面调整,膜面精度达到0.13mm,验证了高精度制作的可实现性。
2018 Vol. 37 (11): 130-135 [摘要] ( 146 ) HTML (1 KB)  PDF (1204 KB)  ( 68 )
136 基于HVD降噪和多频段频谱叠加的圆柱滚子轴承故障诊断
>邓四二1,2,4,张言伟1,王恒迪1,张继涛3,张文虎4
针对圆柱滚子轴承早期故障难以检测的问题,本文提出了一种基于HVD(hilbert vibration decomposition)分解降噪、多频段局部最优频带叠加的滚动轴承故障诊断方法。该方法首先对振动信号HVD分解提取含丰富故障信息的分量,然后对不同频域范围频谱的分析提取多个局部最优频段,并计算局部最优频段经过包络解调后的频谱,最后将子带频谱叠加凸出其中微弱故障信息。将该方法应用于圆柱滚子轴承故障检测中,并与快速峭度图分析结果进行了对比,验证了本文所提方法的有效性。
2018 Vol. 37 (11): 136-144 [摘要] ( 160 ) HTML (1 KB)  PDF (1578 KB)  ( 186 )
145 基于指数应变能密度的弦支穹顶结构失效准则研究
>张明1, 田始轩2, 刘占辉1, 周广春3,4, 陈志伟1
针对弦支穹顶结构缺少失效判断准则问题,本文基于结构整体指数应变能密度对弦支穹顶结构在地震作用下的受力状态进行了分析,提出了弦支穹顶结构的失效判定准则。首先,给出了弦支穹顶结构的指数应变能密度和值(Id)的计算公式,并定性地推导了Id随加速度幅值(A)增加能够发生突变的机理,从而奠定了判断结构失效的理论基础。然后,应用ANSYS有限元通用程序对9个不同构造的弦支穹顶结构分别在三向简谐波和TAFT地震波作用下的特征响应进行了全荷载域动力时程分析,并实时提取出各级动荷载幅值下结构全部单元的应变能密度。进而,构建了弦支穹顶结构的Id-A关系模型,并通过分析结构的不同受力状态证实了Id-A曲线上拐点的存在。据此拐点,本文提出了基于指数应变能密度的弦支穹顶结构的失效荷载判定准则。最后,基于分析所选弦支穹结构动力失效时刻的最大节点位移等动力响应特征,证明了所提出的失效准则的合理性。本文所提出的弦支穹顶结构失效判断准则及其分析方法,将对完善空间网格结构的设计理论及工程实践具有重要的参考价值。
2018 Vol. 37 (11): 145-152 [摘要] ( 127 ) HTML (1 KB)  PDF (1224 KB)  ( 112 )
153 金属材料在冲击荷载下局部变形的数值模拟及分析
>陈小翠1,杜成斌1,江守燕1
高应变率载荷作用下金属材料的变形集中于很窄的区域内,即剪切变形局部化。局部化变形带内产生严重的塑性变形,削弱材料的承载能力,甚至导致材料断裂破坏。本文基于有限元分析软件FEAP(Finite Element Analysis Program),采用混合有限元方法,用Fortran语言编译适用于金属材料在高应变率下的剪切局部化问题的新单元。计算过程中采用与应变、应变率及温度相关的塑性本构关系来描述剪切带现象,同时在能量平衡方程中考虑剪切带形成过程中的热传导作用。本文同时考虑显式算法与隐式算法的时间离散方法,并将两种算法的结果进行对比。结果表明,虽然剪切带形成过程很短,一般为微秒量级,但剪切带形成过程中的热扩散项与塑性变形产生的热能量级相同,有效地缓解剪切带模拟的网格敏感性。对于金属材料热塑性剪切带问题,为了满足计算精度要求,显式算法需要的时间步太小,计算成本比隐式迭代高很多。而基于该单元采用隐式算法模拟热塑性剪切带问题迭代收敛稳定,计算精度高,且因为考虑了热传导作用,网格敏感性小。
2018 Vol. 37 (11): 153-159 [摘要] ( 216 ) HTML (1 KB)  PDF (1430 KB)  ( 165 )
160 气囊隔振器囊体帘线等效平衡缠绕角理论与试验研究
>金 著1,2,何 琳1,2,赵应龙1,2
针对气囊隔振器囊体帘线理论平衡缠绕角计算结果复杂,难以指导实际生产过程中气囊囊体帘线铺设的问题,本文对气囊隔振器的基本理论、囊体帘线平衡缠绕角理论和帘线等效平衡缠绕角理论进行了阐释和研究,通过算例分析,给出算例气囊隔振器的性能参数理论值、帘线理论缠绕角度以及囊体帘线等效平衡缠绕角的计算和选取方法,并进行了有限元仿真验证。对按等效平衡缠绕角缠绕帘线的气囊隔振器样机开展承载试验和静、动态特性试验,试验结果表明,样机主要参数的测试值与理论计算值十分吻合,证明了证明了等效平衡缠绕角理论的正确性和工程上的可行性。本文研究结论表明,气囊隔振器囊体帘线等效平衡缠绕角理论对于气囊隔振器的研制具有重要的指导意义和实用价值。
2018 Vol. 37 (11): 160-165 [摘要] ( 149 ) HTML (1 KB)  PDF (1400 KB)  ( 42 )
166 多点复杂载荷作用下结构振动仿真与试验研究
>谢志勇 周其斗 潘雨村
多点复杂载荷激励作用下舰船等结构的振动响应问题是进行声辐射问题求解的前提。以安装于基座面板上的激振电机作为激振源,振源与基座面板通过力传感器进行多点连接,分别使用力传感器和加速度计测量激振电机运转时输入至结构的激振力和安装点处的加速度值。采用MATLAB和LabVIEW两种编程语言混合编程,考虑相位差的影响,结合有限元法获取的传递函数,对多点激励下的振动响应进行仿真和试验研究。并探讨了结构在力型输入和加速度型输入条件下,多点激振的振动响应求解方法,试验研究的结果验证了多点激振时传递函数理论计算结果的正确性。对比研究结果表明采用力型输入所得结果与实验结果符合最好,且影响加速度型作为输入条件求解振动响应精度的因素多,并非参与运算的通道越多所得结果越好。
2018 Vol. 37 (11): 166-174 [摘要] ( 188 ) HTML (1 KB)  PDF (2169 KB)  ( 231 )
175 轨道交通单排非连续隔振屏障隔振效果模型试验研究
>刘晶磊1,2,冯桂帅1,王建华3,侯恩品1,赵敏1
为了研究轨道交通隔振屏障中的非连续隔振屏障的隔振效果,通过进行隔振井(空井、PVC空井)及混凝土桩(实心桩、空心桩)的室内模型试验,以地表振动加速度级为评价指标,对上述非连续隔振屏障的隔振效果给出了评价,进一步对空心混凝土桩的隔振效果进行了分析。结果表明:(1)高频振动波衰减迅速,中低频振动波是引起土体振动的主要原因;(2)混凝土桩隔振性能优于隔振井,具体隔振效果比较为:混凝土桩空心混凝土桩空井PVC空井;(3)对于空心混凝土桩,桩体的空心率越大,隔振性能相对越差;桩体外截面为圆形的空心混凝土桩的隔振效果大于方形;截面内部形状对隔振效果影响较小;空心混凝土桩内填充松散橡胶颗粒、泡沫等阻尼材料无法进一步提高空心桩隔振性能;若填充原场土,填土密度对其隔振性能没有影响。
2018 Vol. 37 (11): 175-182 [摘要] ( 175 ) HTML (1 KB)  PDF (1816 KB)  ( 127 )
183 考虑粗糙度的倾斜式双滚柱包络环面蜗杆传动弹流润滑分析
>李金宽,柳在鑫,张 翠,朱 焱
为了研究倾斜式双滚柱包络环面蜗杆传动共轭齿对在啮合传动过程中考虑粗糙度的润滑性特性,根据该传动副的啮合理论,在弹性流体动力润滑理论基础上,基于牛顿流体弹流润滑模型建立了传动副的线接触简化模型和数学模型,考虑共轭齿面粗糙度对弹流润滑的影响,利用多重网格技术进行了数值求解,得出一个共轭齿对从啮入到啮出不同啮合时刻的油膜厚度和油膜压力,并据此分析了滚柱半径、喉径系数、滚柱偏距、倾斜角对弹流润滑特性的影响。结果表明粗糙度的存在会造成传动副的油膜压力和油膜厚度产生波动,使最大油膜压力峰值增大,最小油膜厚度减小,因此粗糙度对该传动副的润滑是不利的。滚柱半径、滚柱偏距和倾斜角过大,喉径系数过小时,越不利于动压油膜的形成,对传动副的润滑越不利,要保持该传动副具有良好的润滑性能,滚柱半径、滚柱偏距和倾斜角不要过大,喉径系数不要过小。
2018 Vol. 37 (11): 183-188 [摘要] ( 126 ) HTML (1 KB)  PDF (1352 KB)  ( 110 )
189 不同密度人群行走作用下结构竖向振动响应分析
>陈海浪,宋志刚,张帅
行人密度的增加会引起步行速度、步行力的基频和一阶分量降低,从而导致结构振动响应随人数增长的规律发生改变。针对该问题,本文考虑了不同人群密度下步行速度的变化,引入已有经验关系获得相应步行速度下的步频,进一步结合相关试验结果确定相应的步行力频谱参数,在此基础上导出人员密度影响系数的计算表达式。结果表明:在人群密度不超过0.3人/m2时,结构振动响应按人数平方根倍关系增长;在人群密度超过0.3人/m2后,增长倍数按步行力频率与结构频率比的大小,可划分为非共振区和诱发共振区,在非共振区,增长倍数低于人数的平方根倍,在诱发共振区,步频改变可能诱发共振,从而导致增长倍数高于人数的平方根倍。
2018 Vol. 37 (11): 189-194 [摘要] ( 143 ) HTML (1 KB)  PDF (800 KB)  ( 96 )
195 爆破振动与塌落触地振动特点及传播规律试验研究
>季杉,谢伟平,王礼
基于某大型高架桥爆破工程,制作了1:1足尺单柱模型和单跨桥梁模型,利用单柱爆破试验研究爆炸引起的振动特点及其传播规律;利用单跨梁体爆破试验研究爆炸物塌落触地引起的振动特点及其传播规律。基于试验结果的分析表明:(1)振动响应随着距离的增加而显著衰减;(2)不同位置处的振动影响程度取决于爆破距离;(3)倒塌触地振动引起的主频率接近一般结构前几阶频率,可能引起周围结构较大的动力响应。因此,在实际爆破工程中应优先考虑塌落触地振动。试验研究成果可为国内今后类似爆破工程的设计与实施提供参考。
2018 Vol. 37 (11): 195-201 [摘要] ( 190 ) HTML (1 KB)  PDF (1246 KB)  ( 115 )
202 基于两种接触模型的柔性体间多次微碰撞问题研究
>王检耀1,刘铸永1,洪嘉振 1
由于柔性体的弹性振动,柔性结构间的一次宏观碰撞过程中,可能发生多次“接触-分离-接触”的微碰撞过程。多次碰撞行为往往会对结构造成各种形式的损害。为了能正确预测任意形状柔性体的多次微碰撞过程,基于三维实体有限元模型,分别采用罚函数法和附加约束法的接触模型,对一柔性杆撞击两端固支梁的问题进行研究,并分析了接触刚度、网格尺寸等参数对两种方法仿真结果的影响。数值结果表明,在罚函数法中,只有通过多次试算得到合适的接触刚度及网格尺寸,才能准确预测出多次微碰撞过程的碰撞次数、碰撞力峰值及碰撞持续时间,而附加约束方法无需选取接触刚度并且对网格尺寸的依赖性较小。
2018 Vol. 37 (11): 202-206 [摘要] ( 196 ) HTML (1 KB)  PDF (860 KB)  ( 67 )
207 海上浮式集装箱起重机的小车位置跟踪和吊重消摆控制研究
>孙友刚1,2,董达善1,强海燕1,2,滕媛媛1
浮式集装箱起重机(OCC)是新型的海上吊运系统,能够对锚泊在深海的大型集装箱运输船进行装卸作业,来解决港口拥堵和大型船舶因港口水浅无法靠岸过驳等问题。但是由于受海上风浪干扰影响,所吊运的载荷会产生复杂的非线性动力学响应,严重影响作业效率,甚至引发安全事故。针对此问题,本文推导船体横摇和升沉运动下OCC系统负载吊运过程的摆振动力学模型,并设计吊运轨迹跟踪的非线性控制器,来同时实现海浪干扰和起重小车运动耦合下OCC系统的位置跟踪和负载的消摆控制。采用Lyapunov方法严格证明了控制器的稳定性。最后,比较仿真和实验结果验证所提方法的有效性。通过此方法能抑制海浪激励对集装箱吊运轨迹的影响,确保OCC系统安全高效运行。
2018 Vol. 37 (11): 207-215 [摘要] ( 211 ) HTML (1 KB)  PDF (1852 KB)  ( 87 )
216 高温环境下纤维增强复合材料等效参数预测
>陈素芳1,谭志勇2,姜东3,4,董萼良1,费庆国4
为提高复合材料热结构动力学建模与动态特性分析效率,从复合材料等效性能物理意义出发,建立了弹性性能与热膨胀系数预测方法:在细观有限元模型基础上,分别施加周期性位移边界条件与温度边界条件,然后根据均匀化方法获得等效力学性能。以复合材料梁、板结构为对象开展仿真研究,通过等效前精细化模型和等效后均质模型热模态分析结果比较,验证预测方法的有效性。此外,研究了不同类型单胞、不同纤维排布方式对复合材料宏观弹性常数、热膨胀系数的影响,结果表明:不同纤维排布方式下,正方形排布纤维束预测结果比六边形排布纤维束预测精度高;同一纤维排布方式下,整个单胞的等效预测精度较缩减后的代表性体积单元(RVE)精度高。
2018 Vol. 37 (11): 216-224 [摘要] ( 122 ) HTML (1 KB)  PDF (2255 KB)  ( 109 )
225 共振梁法测量材料阻尼适用性的理论与试验研究
>屈忠鹏 盛美萍
基于复刚度法,建立了计入基底层阻尼的理论模型,得到了共振梁法经典公式误差的理论表达式。通过数值仿真分析了主要影响因素对误差的影响规律,并分别使用钢和有机玻璃基底,测量了聚氨酯橡胶的损耗因子,对分析结果进行了试验验证。理论与试验结果的一致性表明:共振梁法测量材料阻尼时,经典公式忽略了基底层阻尼,可能导致较大误差。阻尼层与基底层损耗因子比、模量比和厚度比越小,忽略基底层阻尼导致的误差越大。其中模量比和厚度比的影响又可由复合梁与基底梁的弯曲刚度比反映,并且弯曲刚度比越小,误差越大。对于钢基底,当阻尼层损耗因子大于0.1,且复合梁与基底梁的弯曲刚度比大于1.1时,基底层阻尼可以忽略;对于有机玻璃基底,基底层阻尼一般不能忽略。
2018 Vol. 37 (11): 225-229 [摘要] ( 102 ) HTML (1 KB)  PDF (721 KB)  ( 134 )
230 基于MIMU的输电线路振动分析
>杨金显,杨闯1,李双磊2,蒋志涛1,王鹏飞1
为了对输电线路振动进行有效阻尼控制,提出了一种惯性测量参数的时间序列分段模式的输电线路振动分析方法。首先设计一种MIMU测量节点,采用一定长度的弹性杆进行信号物理放大和防磁干扰,并对采集的输电线路振动信息进行AR-Kalman滤波处理;然后把处理过的数据分为不同数据段,静止时数据作为基准段,把后采集的数据段与基准段进行变异分析,计算变异度,预测输电线路振动幅度;对相邻两段数据进行相似度量,计算相似度,预测输电线路振动频率,分析振动趋势;最后设计了振动台、转台和输电线路模拟实验,采集不同振动幅度及频率的MIMU信号,通过幅度、频率及趋势的综合分析,获取本地区输电线路振动特性,实验结果表明,处理数据结果能够反映输电线路振动变化规律,说明输电线路振动分析方法是有效的,可为输电线路的振动阻尼控制器设计提供参数。 
2018 Vol. 37 (11): 230-236 [摘要] ( 159 ) HTML (1 KB)  PDF (1332 KB)  ( 70 )
237 结构温度与悬索桥主梁挠度的关联性分析
>李明1,钟继卫1,2,严凤3
温度是桥梁的重要环境荷载,主梁挠度是悬索桥整体响应的一项重要指标,主梁挠度和结构局部温度间为高度非线性关系。两者的功率谱表明挠度长期趋势主要受温度影响,利用EMD方法可将挠度温度效应从挠度时程中分离出来。温度上升与下降阶段的挠度温度效应的比较结果显示,挠度温度效应不仅与局部位置的当前温度有关,还与这些位置的温度历程有关。以结构温度为输入、挠度温度效应为输出,建立支持向量回归模型(SVR model),计入温度历程影响的模型比只考虑当前温度的模型能更好地描述结构局部温度与挠度温度效应间的非线性关系,该模型精度较高、泛化性能较好。利用温度历程和SVR模型可方便地计算挠度温度效应,该方法具有一定的工程应用价值。
2018 Vol. 37 (11): 237-245 [摘要] ( 229 ) HTML (1 KB)  PDF (1551 KB)  ( 247 )
246 基于动态时间弯曲的轨道波形匹配方法
>朱洪涛,李姗,肖勇,魏晖
轨道平直度测量仪(简称平直尺)是轨道短波检测项目中非常重要的检测工具。由于平直尺测量范围有限,为了分析轨道短波的变化规律,需对所测波形进行匹配处理。首先对所测数据进行坐标转换,将待匹配数据统一在同一坐标系。传统匹配算法只能对坐标系内的曲线进行刚性的变换和匹配,无法解决不同坐标系下曲线的动态匹配问题。基于此提出了动态时间弯曲算法(DTW),通过对时间轴的弯曲和变形,找到最短弯曲路径,以及待匹配曲线间的单点对应关系,通过计算最短弯曲路径可衡量匹配的好坏。本文利用平直尺对标准铁轨进行实际测量,并将传统算法中常用的基于区域的匹配算法同动态时间弯曲法进行对比。实验结果表明,利用动态时间弯曲法可实现短波的动态匹配,匹配精度比传统匹配算法提高约10倍,匹配误差较小,稳定性较好。
2018 Vol. 37 (11): 246-251 [摘要] ( 143 ) HTML (1 KB)  PDF (834 KB)  ( 42 )
252 考虑井壁摩擦随机性的钻柱动力学模型
>田家林1,2, 杨应林1,杨琳1,吴志鑫1,申彤1,李蕾1
针对新型油气资的实际情况,为研究更为复杂地层工作环境下的钻柱动力学特性,文章进行井壁摩擦随机性及其对钻柱动力学的影响研究。首先结合井下实际情况,进行井壁摩擦行为描述,研究构建井壁随机场的步骤与方法。然后基于页岩气工程背景,进行水平井钻柱动力学模型分析,给出模型中各力的求解表达式,以及动力学模型的离散方法。同时,根据实验测试确定算例基本参数,将不同方法得到的结果进行对比分析,验证研究方法的准确性,然后对关键参数特性进行定量分析。文章研究成果可为新型油气资源开采条件下的钻柱动力学研究提供参考,也可为井下安全生产、提速增效方法与工具研究提供理论依据,对指导现场生产具有实际意义。
2018 Vol. 37 (11): 252-258 [摘要] ( 197 ) HTML (1 KB)  PDF (1008 KB)  ( 144 )
259 基于应变振型的振动时效激振频率的确定方法与实验研究
>顾邦平1,3,胡雄1,杨振生1,赖金涛2,3,潘龙3

为了获得较为理想的振动时效效果,提出基于应变振型的振动时效激振频率的确定方法。采用ANSYS有限元软件,对构件进行数值模态分析,通过分析应变振型和残余应力的分布规律,确定了基于应变振型的振动时效激振频率的确定方法和步骤,并在此基础上进行了振动时效的实验研究,验证该方法的提出对振动时效效果改善的有效性。结果表明:对于激振频率的选择应以构件表面的残余应力分布为依据,共振应变函数 为准则;通过该方法合理选择振动时效的激振频率,能够获得较为理想的振动时效效果。基于应变振型的振动时效激振频率的确定方法的提出,为振动时效激振频率的确定提供了技术思路,改善了振动时效的效果,具有一定的工程应用价值。

2018 Vol. 37 (11): 259-264 [摘要] ( 223 ) HTML (1 KB)  PDF (2135 KB)  ( 107 )
265 基于冲击回波的原木内部空洞位置检测方法研究
>梁臣1,冯海林2,方益明2,李剑2
为了沿原木轴向快速检测内部空洞位置,提出一种基于原木应力波信号分解的冲击回波法。首先对原木内部采集的应力波信号进行集合经验模态(EEMD)分解,然后基于时域特征和分量相关系数相结合的方法找出对空洞敏感的固有模态函数(IMF)分量,最后对该固有模态函数进行傅里叶变换,根据频域特征实现原木内部空洞径向缺陷定位。实验结果表明,该方法能够较准确的对原木内部空洞进行定位。
2018 Vol. 37 (11): 265-272 [摘要] ( 201 ) HTML (1 KB)  PDF (1112 KB)  ( 104 )
273 双正交小波基构造法及其在爆破振动信号分析中的应用
>凌同华1,刘浩然1,张 亮1,谷淡平1,吴联迎2
对爆破震动信号进行小波分析时主要依赖于MATLAB自带小波工具箱,分析过程中小波基的选择或构造存在盲目性、局限性以及实用效率低等问题。本文根据改进的小波构造方法和爆破振动子信号特点,提出了爆破振动信号分析用双正交小波基构造法(BWBV法),并构造出新的小波基(MB4.2小波基),将MB4.2小波基用于模拟信号和实测信号微差延期时间分析,并将其分析结果与Db5小波、模式自适应小波的分析结果进行比较。结果表明,BWBV法具有良好的应用效果,与Db5小波和模式自适应小波相比,BWBV法构造的MB4.2小波基在微差延期时间识别方面具有更优的准确性、稳定性和分辨率,能有效提高爆破振动信号的小波分析效果;与模式自适应小波构造法相比,BWBV法无需视不同的微差爆破信号而重新构造小波基,能有效提高爆破振动信号的小波分析效率。
2018 Vol. 37 (11): 273-280 [摘要] ( 204 ) HTML (1 KB)  PDF (1026 KB)  ( 145 )
版权所有 © 2015《振动与冲击》杂志社
沪交ICP备20101001
地址:上海市华山路1954号上海交通大学, 邮编:200030, 电话:021-62821366 网址: http://jvs.sjtu.edu.cn E-mail: jvs@sjtu.edu.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发 技术支持:support@magtech.com.cn