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2018年 37卷 12期刊出日期：2018-05-28



论文

论文

	1	基于Pareto排序遗传算法的改进型扩张室压力脉动衰减器多目标优化
		>杨帆，邓斌，王国志，吴文海
		针对传统扩张室式压力脉动衰减器低、高频脉动衰减明显的不足，提出了两种改进结构。在衰减器外形尺寸不变的的前提下，以最大化其回冲频率和固有频率处的滤波性能为目标，利用实数编码的标准遗传算法与Pareto排序的遗传算法分别对这两种改进结构进行参数优化，并结合一维平面波理论计算了其插入损失。在运用遗传算法进行优化的过程中，对影响优化的算法主要驱动算子、Pareto最优解、Pareto前沿的选取进行了讨论。结果表明，二维判据空间取得Pareto最优时，得到滤波器的各个结构参数非劣解，优化后的改进型扩张室式压力脉动衰减器在基频及其一次谐频处具有最优的滤波性能。
		2018 Vol. 37 (12): 1-8 [摘要] ( 268 ) HTML (1 KB) PDF (1994 KB) ( 232 )

	9	多传感器下基于遗传算法的钻头与套管间距离研究
		>刘刚 1,李祎宸 1，刘闯 2，杨帆 3，穆文军 1，王锴 1
		为确保海上丛式井组钻井作业的安全，在造斜前必须实时监测钻头与邻井套管的距离。基于钻头振动波的特征，提出了一种基于多传感器计算钻头与套管间距离的理论模型。该模型将4个传感器布置在邻井风险段的环空套管内壁，同步接收钻进时的振动信号，通过分析钻头与传感器组的空间位置关系，推导得到钻头距邻井套管距离的计算公式，且确定了振动波的衰减系数。设计开展了模型验证实验，采集到振动波在弱胶结地层中传播的振动信号，基于遗传算法对信号数据进行处理，优化采集数据，增加模型的容错率。实验结果表明，该模型可以有效预测钻头与邻井套管的距离，提高防碰监测中井间距离的预测精度。
		2018 Vol. 37 (12): 9-16 [摘要] ( 227 ) HTML (1 KB) PDF (1865 KB) ( 137 )

	17	考虑应变依赖性的硬涂层圆柱壳振动特性有限元分析
		>张月，孙伟
		硬涂层材料的应变依赖性使分析硬涂层圆柱壳的振动特性成为一项具有挑战性的研究任务。本文提出通过自编有限元程序来解决考虑应变依赖性的硬涂层圆柱壳振动特性计算问题。首先，在用多项式表征硬涂层材料应变依赖性的前提下，研发出一种4节点36自由度的复合单元来描述硬涂层圆柱壳结构，并确定了该单元的质量、刚度矩阵以及基础激励作用下的单元所受的载荷向量。接着，在确定等效应变的基础上，提出了利用Newton-Raphson法求解硬涂层圆柱壳非线性振动响应及共振频率的计算流程。最后，以NiCoCrAlY+YSZ硬涂层圆柱壳为对象进行了实例研究，对其线性和非线性振动特性进行求解，其中将线性计算结果与ANSYS求解结果进行了比对以初步说明研发程序的合理性。而硬涂层圆柱壳的非线性计算结果显示：随着激励幅度的增加，硬涂层圆柱壳显示软式非线性特点。
		2018 Vol. 37 (12): 17-22 [摘要] ( 194 ) HTML (1 KB) PDF (1361 KB) ( 174 )

	23	基于样本协方差矩阵谱分离特性的波达方向估计方法
		>郭拓，王英民，张立琛
		小快拍条件下利用样本协方差矩阵代替统计协方差矩阵会带来较大误差，导致传统DOA估计算法不能准确估计目标方位。通过分析发现在不同阵元数与快拍数之比情况下，不管相干源还是独立源，样本协方差矩阵都具有明显的谱分离特性，在此基础上提出了采用小快拍的主特征空间目标波达方向估计方法，该方法利用导向向量与噪声子空间正交，且与信号子空间平行的特性，使用导向向量与主特征空间相乘再取反余弦构造出目标DOA估计幅度。仿真与水池试验中阵元数与样本数之比为1时依然可以准确将多个目标分辨出；海试数据验证中，阵元数与样本数之比也同样为1时，2个相邻目标可以正确分辨出，而MUSIC算法则有伪目标出现。
		2018 Vol. 37 (12): 23-28 [摘要] ( 144 ) HTML (1 KB) PDF (1422 KB) ( 109 )

	29	基于Infogram的共振解调方法在滚动轴承故障特征提取中的应用
		>夏均忠1，于明奇1，黄财2，汪治安1，吕麒鹏1
		带通滤波器参数（中心频率和带宽）设置是共振解调的关键，针对快速峭度图找寻的中心频率偏大、带宽过宽的问题，应用Infogram（信息图）确定带通滤波器参数。研究分析了信息图的概念及特点；通过构建脉冲噪声干扰和故障脉冲高重复率两种仿真信号，对信息图和快速峭度图进行了分析对比，信息图对共振频带的优选效果强于快速峭度图；将信息图应用到轴承内圈、滚动体故障振动信号共振解调中，可得到故障特征频率及其谐波、转频、边频带等轴承故障特征参数，故障特征明显、故障信息较为丰富。
		2018 Vol. 37 (12): 29-34 [摘要] ( 267 ) HTML (1 KB) PDF (1580 KB) ( 176 )

	35	引信小型气流激振压电发电机实验研究
		>邹华杰1,2，张波1，陈荷娟2，张江华1,王泽平1
		针对引信小型物理电源体积与功率矛盾问题，课题组提出了小型气流激振压电发电机结构方案。本文建立了测量小型气流激振压电发电机输出特性的实验系统，对原理样机进行了吹风实验研究，测量了发电机的激振力、输出电压，并分析了其振动频率、输出功率以及能量转换效率。实验数据表明，在所研究的气流速度范围内，激振力曲线呈正弦波形，幅值随入流速度的增大而线性增大，频率较高且稳定，约6 kHz，频率变化在9%以内；压电换能器工作在线性段，输出电压值与激振力幅值成正比，频率一致，符合振动压电发电机的能量转换原理；在负载匹配的情况下（R=3 kΩ），最高能输出85.3 mW的电能，且发电机的转换效率为1.2‰。其输出特性可满足在小口径及低功耗引信的应用。它具有结构简单、体积小、振动频率高且无活动部件等特点，具有作进一步研究的价值。
		2018 Vol. 37 (12): 35-40 [摘要] ( 232 ) HTML (1 KB) PDF (2066 KB) ( 61 )

	41	水泥砂浆的平板撞击实验与高压状态方程研究
		>高飞1,2，王明洋1,2，张先锋1，熊玮1，邹慧辉2，文祝1,2
		采用火药发射枪加载技术和PVDF应力测试技术，对强度约40 MPa含初始孔隙的水泥砂浆在平板撞击条件下的冲击特性进行了实验研究与分析。基于PVDF传感器实测的水泥砂浆试样的原始时间-电压波形，换算得到相应的时间-应力波形。结果表明：不同位置处的应力在迅速上升至波峰后均随时间衰减，冲击波峰值随传播距离而衰减，冲击速度越高衰减效应越明显，呈现出明显的粘弹性特性和耗散特性。从细观结构分析表明材料内部的微损伤缺陷是造成冲击波衰减的物理本质。再从冲击绝热数据出发，拟合了D-u与 P-ρ Hugoniot关系，估算了砂浆的Hugoniot弹性极限，初始弹性波速及密实材料波速，对材料的冲击压缩特性采用P-α状态方程和Mie-Grüneisen型多项式状态方程分段描述，并给出了模型参数。
		2018 Vol. 37 (12): 41-47 [摘要] ( 227 ) HTML (1 KB) PDF (1355 KB) ( 86 )

	48	地震动作用下三层框架模型倒塌的平行双目视觉监测
		>单宝华1, 2, 3，王海1，袁文厅1，左占宣1，李爽1, 2, 3
		在试验室或实际工程中，当传统接触式传感器随着结构或模型的失效破坏而损坏时，会导致结构大变形全程动态测量的失败。为解决此问题，本文基于平行双目立体视觉模型，结合数字图像相关方法及大范围有效匹配算法（ELAS）实现结构三维变形全程动态测量。基于上述原理，本文选用MATLAB平台编译立体视觉三维变形测量软件，并使用集成的立体视觉测量系统完成不同加速度峰值El Centro地震动作用下三层框架模型的振动台试验。试验结果表明，在小变形阶段，本文方法测得的位移时程曲线与位移计数据吻合较好，充分证明本文方法的有效性；在结构倒塌阶段，位移计移走，本文方法独立测得三层框架模型倒塌的全程位移曲线，验证本文方法用于结构倒塌全程监测的可行性。
		2018 Vol. 37 (12): 48-52 [摘要] ( 159 ) HTML (1 KB) PDF (1442 KB) ( 89 )

	53	超高层建筑涡激振动不稳定现象分析
		>王磊1,2，蔺新艳1，梁枢果2，闫安志1，邹良浩2
		为了研究方截面超高层建筑涡激振动不稳定现象的特点及原因，进行了多自由度气弹模型风洞试验，对模型表面风压和模型顶部涡振位移进行了同步测量。定性分析了模型表面风压和涡振位移响应的瞬时频率及瞬时相位关系。结果表明，在共振临界风速下，涡振位移幅值并不稳定，涡振位移时程曲线表现为间歇性的“葫芦波”。并且，模型表面风压频率和模型风振频率并不是一个恒定的值，二者时程的相位差一直处于波动状态，即没有构成一方“俘获”另一方的“锁定”现象。说明超高层建筑实际共振并不是理想的稳定共振，瞬时风压频率和位移频率的动态差异是涡激振动不稳定现象的直接原因。
		2018 Vol. 37 (12): 53-59 [摘要] ( 246 ) HTML (1 KB) PDF (2895 KB) ( 126 )

	60	危岩聚集体破坏振动方程研究
		>陈洪凯1,2 吴亚华2 王圣娟2
		针对高陡岩石边坡表面危岩聚集体破坏易于出现激振链式崩落的实际情况，将危岩聚集体竖向裂隙未贯通部分概化为棱柱体，采用波动理论方法推导建立了危岩破坏激振波作用下危岩聚集体破坏振动力学模型，运用特征法求解得到了危岩聚集体质点振动方程、位移方程、应力方程及振动速度方程。通过室内模型试验对理论模型进行了验证，误差仅为6.12%。研究成果对于深入开展群发性危岩破坏机理研究有积极意义。
		2018 Vol. 37 (12): 60-66 [摘要] ( 145 ) HTML (1 KB) PDF (1239 KB) ( 211 )

	67	基于小波相关性的简支梁桥损伤评估方法
		>闫宇智1，战家旺1，张楠1，夏禾1，李明1，胡所亭2
		以移动荷载作用下桥梁位移响应的小波相关性构造目标函数，减少待识别参数，提出了一种基于有限元模型修正理论的简支梁桥损伤分步评估方法，并采用该方法对一简支钢梁数值模型的损伤进行识别。识别结果表明：所提方法仅需布置一个位移测点即可对不同位置和程度的损伤进行定量识别，迭代效率高；移动荷载速度、大小和测点位置对损伤的定量识别效果影响较小，且具有较强的抗噪能力；在实际桥梁测试中，采用桥梁损伤边界逼近识别方法可以实现对损伤位置的逐步逼近和损伤程度的精细化识别。
		2018 Vol. 37 (12): 67-74 [摘要] ( 181 ) HTML (1 KB) PDF (1390 KB) ( 119 )

	75	基于细观结构表征的编织-嵌槽型金属橡胶本构模型
		>李拓，白鸿柏，路纯红，曹凤利
		通过对编织-嵌槽型金属橡胶的细观结构进行简化，将其等效成了线圈以串并联形式连接而成的组合系统。依据刚度-变形曲线的特点，将构件的压缩变形过程分为了线性阶段、非线性阶段及高次非线性阶段，建立了对应的本构模型。该模型包含了丝径、弹性模量、丝材密度等基本工艺参数，从理论上解释了编织-嵌槽型金属橡胶力学特性的物理本质。通过试验数据与理论计算结果的对比对模型进行了验证，结果表明该模型能够较好地表征编织-嵌槽型金属橡胶的力学行为。为材料力学特性的进一步研究以及指导材料的设计提供了理论依据。
		2018 Vol. 37 (12): 75-82 [摘要] ( 144 ) HTML (1 KB) PDF (1355 KB) ( 155 )

	83	高温后高强混凝土单轴受压疲劳过程中细微观试验研究
		>赵东拂1,2,3,4，贾朋贺1,2，刘慧璇1,2，高海静1,2,刘禹辰1,2
		利用超声、显微硬度检测、汞压力测孔等综合手段，对高温后高强混凝土单轴受压疲劳过程中的细微观结构进行了试验研究。通过测定声时和波幅、显微硬度、孔径分布、累积进汞量等参数，对比分析了高温后高强混凝土疲劳过程中细微观结构的变化规律。建立了高温后高强混凝土疲劳残余应变与声时、显微硬度之间的关系模型，并进一步揭示了高温作用与疲劳循环荷载综合工况下高强混凝土内部细微观结构的动态演化过程及损伤机理。研究表明，随着疲劳循环次数的增加，高温后高强混凝土的声时整体呈不断增大的趋势，而波幅与显微硬度呈减小的趋势；最可几孔径与总孔隙体积显著增大，孔径大于50nm的有害孔和多害孔的数量明显增多，各参数的变化幅度整体呈快-慢-快的三阶段变化规律；在相同温度工况下，高强混凝土单轴受压疲劳过程中低应力水平在达到相同寿命比时造成的疲劳损伤要较高应力水平造成的损伤大。研究结果为遭受火灾或经其他高温历程的混凝土结构的无损检测、疲劳损伤分析及结构评估提供参考。
		2018 Vol. 37 (12): 83-88 [摘要] ( 110 ) HTML (1 KB) PDF (896 KB) ( 363 )

	89	土木工程结构保性能PID协调分散控制研究
		>潘兆东1,谭平2，周福霖1,2
		针对大型土木工程结构提出一种协调分散控制策略。该策略在分散化控制基础上，通过设置一个不受子系统影响的高层协调系统来加强各子控制器对结构的控制能力。首先，基于线性矩阵不等式方法和PID控制理论,推导了能够保证协调系统渐进稳定及系统性能上届最小的最优保性能PID协调控制器。在此基础上，结合极值控制原理，以结构控制效果整体最优为目标设计各子控制器，进而得到协调分散控制系统的反馈控制律。同时利用模拟退火算法对各子控制器进行优化设计。对ASCE 9层Benchmark模型分别进行集中控制、全维分散控制、部分分散控制和协调分散控制优化设计及仿真分析。结果表明，不同地震激励下，协调分散控制较集中控制与分散控制能更好地抑制结构的振动响应，协调控制器与子控制器协同控制下能保障各子系统作动器均处于最大功效工作状态。
		2018 Vol. 37 (12): 89-95 [摘要] ( 128 ) HTML (1 KB) PDF (1179 KB) ( 101 )

	96	车辆激励下大跨径桥梁人非系统振动特性
		>马如进1，崔传杰1，胡晓红1，胡腾2
		为研究城市桥梁车致振动引起的下挂人非系统振动响应，本文基于车桥耦合振动理论，提出了车辆荷载激励下的人非系统的振动响应分析方法，并以某大跨矮塔斜拉桥为例进行了不同车速及路面粗糙度下的最大加速度响应参数敏感性分析，提出了人非系统振动响应的控制措施。研究表明，同一车速和路面粗糙度条件下，人非系统存在明显的局部振动放大效应，其最大加速度响应远大于主梁最大加速度响应，且加速度响应随路面粗糙度的增加而增加，但最大加速度与车速之间不存在明显关系。通过增大挑梁刚度、桥面板刚度和人非系统整体刚度，都能有效控制主跨处人非系统的局部振动，但单独增大桥面板刚度难以起到控制边跨局部振动的作用。进一步通过频域分析发现由中跨到边跨，人非系统的车致振动响应呈现逐渐受高阶振型控制的趋势。
		2018 Vol. 37 (12): 96-101 [摘要] ( 218 ) HTML (1 KB) PDF (1362 KB) ( 123 )

	102	大型电厂型钢混凝土框排架混合结构汽机主厂房动力特性研究
		>杜宁军1，白国良2，赵金全2，赵欣刚2
		适用于核电厂常规岛汽机主厂房的型钢混凝土框排架混合结构是一种新型主厂房结构体系。由于工艺的要求，其在结构布置、荷载大小与分布等方面与传统火电厂“三列式”主厂房有较大差异。因此，对该种结构体系电厂汽机主厂房的动力特性进行研究，可以作为后续确定模型结构抗震性能拟动力试验加载比的依据，同时也是解决工程共振、结构抗震计算、判断建筑结构累积损伤的基础。首先，以某1400MW电厂型钢混凝土框排架混合结构汽机主厂房为原型结构，选取含有汽机跨、除氧间两跨三榀子结构，按照1/7缩尺比制作试验模型，并通过锤击法获得模型结构的周期、振型、阻尼比等；其次，动力特性实测开始之前，采用ABAQUS建立了试验结构的有限元模型，预估了模型结构的动力特性参数，试验后通过对比表明：有限元计算结果与试验实测结果吻合，验证了有限元计算方法与动力特性试验的正确性；最后，建立了12榀原型结构的有限元模型，进行了模态分析，验证了模型结构与原型结构相似关系的正确性，研究了整体结构的动力特性以及结构基本周期与阻尼的变化规律。相关研究结果可为型钢混凝土框排架混合结构汽机主厂房的推广应用提供基础。
		2018 Vol. 37 (12): 102-108 [摘要] ( 169 ) HTML (1 KB) PDF (1470 KB) ( 129 )

	109	乘性双态噪声和周期调制简谐噪声激励下的线性过阻尼谐振子的随机共振
		>张路 1,钟苏川 2
		本文针对乘性双态噪声和加性周期调制简谐噪声联合作用的线性过阻尼振子，利用Shapiro-Loginov公式推导了系统响应的一阶矩以及稳态响应振幅的解析表达式，得出了稳态幅值关于各种噪声参数出现随机共振的条件。研究表明在一定条件下，系统稳态响应振幅关于各种噪声参数具有非单调依赖关系,即出现了随机共振现象。特别地，简谐噪声和普通白噪声相比，不仅具有传统的刻画指标--噪声强度参数，还具有另外两个新的指标参数，即阻尼参数和频率参数，而通过对这两种参数的调节可以有效控制系统稳态响应振幅的随机共振现象，有助于增强系统对外部周期信号的响应程度，从而提高系统对微弱周期信号检测的灵敏度和实现对周期信号的频率估计。
		2018 Vol. 37 (12): 109-115 [摘要] ( 171 ) HTML (1 KB) PDF (1179 KB) ( 86 )

	116	实模态跳跃现象的原因及影响分析
		>张淼 1，于澜 1，鞠伟 2
		模态密集能够反映模态的快速甚至剧烈变化的现象，同时也反映了动力系统对某个设计参数是非常敏感的，因此模态密集与跳跃的重要性应予以足够的关注。首先根据实模态的一阶灵敏度理论，分析了影响实模态一阶灵敏度的变化的重要因素，排除了实频率的弯转与实模态一阶灵敏度的关系。其次通过一个实频率密集结构和一个实频率重复结构，展示了实模态跳跃现象的发生，揭示了实模态跳跃现象产生的原因，提出了实模态不可导的概念及判定方法。最后在这两个结构中分别施加了简谐激励，通过计算稳态响应研究了实模态跳跃及重、密频现象对结构振动分析的影响。
		2018 Vol. 37 (12): 116-122 [摘要] ( 183 ) HTML (1 KB) PDF (1315 KB) ( 117 )

	123	近场与远场长周期地震动对高层结构作用机理比较分析
		>王博1，代慧娟2，吴涛1，刘伯权1
		以远场类谐和地震动、近断层向前方向性地震动与近断层滑冲型地震动三类长周期地震动为研究对象，首先在分析长周期地震动最大瞬时输入能与SDOF体系最大位移响应相关性的基础上，提出瞬时输入能比的概念，对比分析探讨不同类型长周期地震动作用下结构的破坏模式；然后，基于Hilbert-Huang变换，以某12层RC框架结构为例，分析长周期地震动作用下控制结构弹塑性地震响应的IMF分量，并对不同类型长周期地震动的瞬时能量曲线及累积能量曲线进行对比分析，在此基础上提出有效长周期地震动、有效峰值及能量梯度的概念，分别从频域与时域角度分析长周期地震动对高层结构的作用机理。结果表明：长周期地震动的有效峰值显著大于普通地震动，揭示了长周期地震动作用下高层结构的地震响应大于普通地震动的内在机理；能量梯度对比分析表明不同类型长周期地震动的能量释放特征差异显著，揭示了远场类谐和地震动的脉冲循环作用机理及近断层向前方向性地震动与近断层滑冲型地震动的脉冲冲击作用机理，其中，前者易使结构发生累积损伤破坏，后者易使结构发生首次超越破坏。
		2018 Vol. 37 (12): 123-130 [摘要] ( 220 ) HTML (1 KB) PDF (1529 KB) ( 92 )

	131	冲击荷载作用下胶结充填体的力学特性研究
		>朱鹏瑞1,2宋卫东1,2徐琳慧1,2汪杰1,2万飞1,2
		嗣后充填采矿法二步矿柱回采时，胶结充填体不可避免地受到爆破扰动。动载作用下胶结充填体的力学特性如何，直接关系到矿山的生产安全。借助SHPB(分离式霍布金森压杆)实验技术，进行高应变率下的分级尾砂胶结充填体SHPB动载单轴冲击试验，得到其不同应变率条件下的应力-应变曲线，分析了其破坏过程机理。试验结果表明: (1)平均应变率较小时，充填体动态强度增强因子为1左右；随着应变率上升，动载抗压强度变大，动态强度增强因子随之增大；当应变率达到80~100s-1时，其动态强度增强因子为2左右，最大甚至超过3，体现了显著的应变率相关性；(2)一定范围内，充填体动载抗压强度随浓度、配比的增大而相应的增大；(3)通过对不同应变率下分级尾砂胶结充填体破坏形态的对比归纳，维持其宏观稳定的最高应变率为50s-1。最后利用ANSYS/LS-DYNA模拟充填体SHPB单轴冲击过程，其应力-应变曲线、充填体破坏特征与试验相互吻合，验证了结论的正确性。
		2018 Vol. 37 (12): 131-137 [摘要] ( 173 ) HTML (1 KB) PDF (1795 KB) ( 347 )

	138	环肋椭圆柱壳自由振动分析的一种解析法
		>方敏1，朱翔1,2，李天匀1,2,胡晓芳3
		提出了求解环肋椭圆柱壳自由振动的一种解析法。基于Flügge壳体理论建立了环肋椭圆柱壳的自由振动方程，采用“刚度均摊”法将环肋纳入方程，将位移沿壳体轴向和周向展开成双Fourier级数形式，将椭圆截面的变曲率沿壳体周向展开成单Fourier级数形式，使得变系数的偏微分方程组转变成常系数的线性方程组，进而求得环肋椭圆柱壳的自由振动固有频率。为了验证方法的准确性，将环肋椭圆柱壳退化成环肋圆柱壳和不加肋的椭圆柱光壳，两个退化模型的计算结果与已有参考文献吻合良好。同时也与有限元法进行对比直接验证了本文求解方法的准确性，并给出了方法的适用范围。随后详细讨论了椭圆度、环肋间距和环肋高度对环肋椭圆柱壳自由振动的影响。
		2018 Vol. 37 (12): 138-146 [摘要] ( 137 ) HTML (1 KB) PDF (1403 KB) ( 261 )

	147	一种基于激光超声的薄层金属材料厚度检测方法研究
		>刘永强，杨世锡，甘春标
		针对传统超声测厚法声波频率低、衰减大，难以检测薄层材料厚度的问题，提出一种基于激光超声的薄层材料厚度检测新方法。该方法所用激光超声波中心频率高、衰减小，可实现声波的非接触式激发与接收，厚度检测精度高。提出一种超声回波信号特征量提取方法，能精确获取声波在薄层材料内传播时间，进一步减小了厚度检测误差。搭建实验系统对不同厚度铝合金试样块进行检测，实验结果验证了所提方法的可行性。
		2018 Vol. 37 (12): 147-152 [摘要] ( 140 ) HTML (1 KB) PDF (1260 KB) ( 273 )

	153	弹性波传播到声发射传感器的声压透射系数研究
		>张建超1,2，杨绍普2，郝如江2，顾晓辉2
		研究固体中弹性波在媒介分界面的透射规律，以提高声发射检测的精度与效率。首先，基于声学理论推导出了三种典型耦合状态的声压透射系数计算公式，明确了各参数对透射系数的影响；然后，搭建了声发射波透射实验研究平台，分别对上述典型状态下的声压透射理论计算系数进行验证；最后，基于建立的声压透射系数计算方法分析了耦合层的声阻抗、厚度值以及耦合层材料的内外位置等对声压透射系数的影响。研究结果表明，理论计算结果与实验检测结果吻合较好，建立的声压透射系数计算公式有助于指导声发射传感器增强对弹性波的拾取。
		2018 Vol. 37 (12): 153-158 [摘要] ( 132 ) HTML (1 KB) PDF (1443 KB) ( 137 )

	159	基于Bayesian证据推断与信息增益的参数化有限元修正模型选择
		>尹涛王祥宇周越
		在概率论和信息论框架下，建立一种基于Bayesian证据推断与马尔科夫链蒙特卡洛（MCMC）方法的有限元参数化修正模型选择分析方法，以解决有限元模型修正中的待定模型参数选择问题。引入信息增益（Information divergence）指标，定量表征有限元模型修正过程中需要从测量数据中提取用于修正待定模型参数的信息量多少，以惩罚有限元模型待修正参数的复杂程度，能过权衡有限元参数化模型复杂度与其相应信息论表述的复杂度，获得满足模型与实测数据吻合度要求且待定参数相对简单的有限元参数化修正模型，有效避免由于待修正参数过多而导致的模型过拟合问题。通过对某两层螺栓连接钢框架有限元模型半刚性连接刚度参数修正的数值仿真与模型实验研究，对本文方法进行验证。
		2018 Vol. 37 (12): 159-166 [摘要] ( 165 ) HTML (1 KB) PDF (1705 KB) ( 33 )

	167	磁场中旋转运动圆板磁弹性超谐-组合共振
		>胡宇达1,2，秦晓北1,2
		针对磁场中的旋转运动导电圆板，基于弹性理论和电磁原理，给出旋转圆板的动能、应变能和电磁力表达式。应用Hamilton原理，推得了几何非线性下圆板的磁弹性横向振动方程。针对横向磁场中双频外载作用下圆板的轴对称振动问题进行分析，利用辽金积分法得到夹支约束下旋转板的无量纲化振动微分方程。应用多尺度法求解非线性方程，得到超谐-组合联合共振下系统的幅频响应方程，并对稳态解的稳定性进行分析，得出稳定解的判定条件。通过算例，给出了旋转运动圆板共振幅值随频率参数、磁场及力幅的变化规律曲线图，分析了转速、磁场等参量对共振稳态解的影响；通过分析所绘制动相平面图上奇点附近相轨迹的变化趋向，进一步阐明了稳态解的多值性和稳定性。
		2018 Vol. 37 (12): 167-173 [摘要] ( 136 ) HTML (1 KB) PDF (1943 KB) ( 146 )

	174	圆孔缺陷对爆生裂纹扩展行为影响的试验研究
		>杨仁树1,2,左进京1,方士正1,陈帅志1,王煦1
		采用数字激光动态焦散线实验系统，研究爆炸荷载作用下空孔缺陷对裂纹扩展行为的作用关系，以及裂纹扩展行为的规律。结果表明：在爆炸载荷作用下，空孔缺陷能够促使预制裂纹起裂并扩展，且空孔对爆生裂纹扩展方向有明显的导向作用；当爆生裂纹向空孔扩展时，空孔对爆生裂纹扩展行为有促进作用，使爆生裂纹与空孔贯通时速度和应力强度因子值增大；次生裂纹扩展速度和裂尖动态应力强度因子值都小于爆生裂纹相应值，且次生裂纹扩展初始阶段速度最大，裂纹的起裂韧度在0.8~1.1MN/m3/2之间；随着空孔直径的增大，次生裂纹扩展长度先增大后减小，说明存在一个最优的空孔尺寸，使次生裂纹扩展距离最大，对裂纹扩展的促进作用最为显著。
		2018 Vol. 37 (12): 174-178 [摘要] ( 128 ) HTML (1 KB) PDF (1306 KB) ( 139 )

	179	基于实测载荷谱和仿真载荷谱的底盘疲劳分析及对比
		>荣兵肖攀周建文
		由于实测载荷谱存在应用范围小，且需要改制骡车进行试验采集，成本较高的特点，从而促进了基于虚拟路面的仿真载荷谱获取技术的发展，仿真载荷谱既即不受骡车限制，且成本也低。本文以实测载荷谱为基准，验证了基于3D虚拟路面的仿真载荷谱的精确性和实用性。首先建立某试验场共振路2的3D虚拟路面和某车型整车多体动力学模型，获得仿真载荷谱。其次将六分力传感器实测的载荷谱与仿真载荷谱进行时域、频域和损伤的对比，验证了仿真载荷谱的精确性。最后对底盘部件疲劳仿真分析下的损伤进行对比，发现两种载荷谱下的疲劳损伤分布趋势完全一致，摆臂与转向节的最大损伤比值分别为1.79和2.43，验证了3D虚拟路面和整车多体动力学模型构建方法的正确性，以及基于3D虚拟路面提取的疲劳载荷谱的工程实用性。
		2018 Vol. 37 (12): 179-186 [摘要] ( 165 ) HTML (1 KB) PDF (2334 KB) ( 190 )

	187	悬臂微梁固有频率和模态的尺寸效应
		>谢新吉1,刘占芳1,2,3,杜丘美1
		采用经典弹性力学预测悬臂微梁的基频远低于测量的结果，广义弹性力学由于计及了连续的旋转变形及相应的偶应力，完善了变形的度量，适用于分析结构动力学特性的尺寸效应。从虚功原理出发建立了广义弹性体的有限元动力学方程，对悬臂微梁的固有频率和模态进行了数值分析。结果表明，微梁的固有频率是否存在尺寸效应与对应的模态有关。微梁的弯曲和扭转模态由于包含了旋转变形，对应的固有频率较之经典弹性力学有显著提高，而拉压模态不涉及旋转变形，其固有频率没有明显变化。
		2018 Vol. 37 (12): 187-192 [摘要] ( 166 ) HTML (1 KB) PDF (709 KB) ( 109 )

	193	基于弯扭组合的江海直达船舶波激振动模型试验研究
		>王一雯，吴卫国，刘正国，林熙，郭国虎
		对于江海直达船此类大开口宽扁船的极限强度与疲劳分析中，垂向与扭转方向波激振动影响不容忽视。由于此类船舶既在长江河道航行又在沿海海况内航行，海况变化范围较大，船体梁的自振频率与遭遇频率及其倍频极易重合从而导致共振。而目前该领域国内外开展的波激振动垂向弯矩方面的研究较多，大开口船舶扭转振动却并未有太多的进展，处于斜浪下的大开口船弯扭组合波激振动试验研究极为缺乏。本文在考虑流体特性与结构动力特性相似情况下开展了一系列分段梁模型的波浪载荷试验研究。通过一类U型测量梁对垂向与扭转刚度进行模拟满足固有频率特性相似，分析了不同航速对高低频成分的影响。探究江海直达船压载装载条件下的高低频垂向波浪载荷响应以及扭转波激振动响应特性，对理论计算以及规范修正提供参考依据。
		2018 Vol. 37 (12): 193-200 [摘要] ( 134 ) HTML (1 KB) PDF (1970 KB) ( 56 )

	201	基于振动特征的滚珠丝杠副预紧力丧失诊断研究
		>王志荣，王禹林，陈超宇，周长光，欧屹，冯虎田
		滚珠丝杠副预紧力丧失将导致机床进给精度及加工质量受到显著影响，实时监测滚珠丝杠副预紧力的变化并对其健康状态作出诊断具有重大意义。本文提出了一种将EMD（Empirical Mode Decomposition）与MSE（Multi-scale Entropy）相结合的信号处理方法进行预紧力丧失的故障诊断。设计了一种新型双螺母预紧力调节装置，用于采集不同预紧力水平下的螺母振动信号，通过EMD分解得到振动信号第一特征频率附近的IMF（Intrinsic Mode Function）分量，接着计算该IMF多个尺度下的熵值，最后分别以多尺度熵值与第一特征频率为特征向量建立BP神经网络进行预紧力丧失的诊断。诊断结果表明：以多尺度熵作为故障诊断特征向量时，神经网络的诊断正确率相比后者提高了50%。研究结果可用于基于振动特征的滚珠丝杠副预紧力丧失的故障诊断，对于促进滚珠丝杠副健康状态监测方法的发展具有重大意义。
		2018 Vol. 37 (12): 201-206 [摘要] ( 196 ) HTML (1 KB) PDF (1442 KB) ( 155 )

	207	基于动态时间归整距的地震动特性分析及合成精度评价
		>何浩祥，解鑫，王文涛
		动态时间规整(DTW)算法能够准确而细致地计算不同信号的相似程度，因此可以将其用于波形比较和相似度评价。为了克服传统地震动波形比较和特性评价方法的不足，提出基于DTW距的地震动波形辨识及地震动特性分析方法。通过对大量地震波进行统计分析，获得考虑幅值、时差、噪信比及时差与噪声综合效应的DTW距变化规律，证明可将DTW距作为波形精细化评价标准。论证DTW距与向量范数在本质上等效，在地震动分析中DTW距与信号的等效幅值和能量密切相关。通过对台阵地震动数据进行分析，验证了DTW距的物理内涵，结果同时表明DTW距分布情况能够较准确地反映区域内地震动时间-空间变化效应。通过统计分析确定DTW距的参考范围，并以此作为人工合成多点地震动的精度评价标准，得到能够获得更真实特性人工地震动的合成方案。将DTW距的变化规律作为依据，可实现具有空间变化效应的人工地震动的合成精度评价、优化组合及遴选。
		2018 Vol. 37 (12): 207-215 [摘要] ( 134 ) HTML (1 KB) PDF (2096 KB) ( 178 )

	216	角振动测量方法的研究
		>刘爱东1，于梅1，何闻2
		中国计量科学研究院研制出频率范围0.0005Hz～1200Hz高精度角振动基准装置，低频角振动装置最大角位移300°，中频角振动装置最大角位移60°，角加速度范围从0.04 rad/s2到2000 rad/s2。装置实现了衍射式外差激光干涉仪测量方法，以及圆光栅和双光束外差激光干涉仪差动测量。角加速度复灵敏度测量不确定度（k=2）：参考点优于0.5%，0.5°，通频带优于1.0%,1°。
		2018 Vol. 37 (12): 216-219 [摘要] ( 228 ) HTML (1 KB) PDF (1162 KB) ( 161 )

	220	一种组合型质量阻尼器的振动台试验研究
		>鲁正，王贤林，何任飞，于昌辉，程健
		基于液体调谐和颗粒碰撞协同减振的原理，提出一种组合型质量阻尼器，并对其开展振动台试验的初步研究，对比考察某单自由度结构不附加、附加组合型质量阻尼器、附加传统质量阻尼器和附加传统液体阻尼器在三种不同地震波激励下的动力响应，验证组合型质量阻尼器的减振工作性能。试验研究表明：无论是从峰值加速度衰减率，还是均方根加速度衰减率来看，新型组合型质量阻尼器的减振性能基本优于传统质量阻尼器；传统阻尼器的减震效果更易受激励地震波特性的影响；组合型质量阻尼器在全频带内均有减震效果，低频内减震效果更佳；且其减震效果对地震波幅值变化不敏感，系统鲁棒性较好。
		2018 Vol. 37 (12): 220-225 [摘要] ( 151 ) HTML (1 KB) PDF (1168 KB) ( 135 )

	226	随机转速波动下水轮机调节系统动力稳定性
		>许贝贝，陈帝伊，张浩，李欢欢
		随着风力发电并网容量的迅速增加，电网随机波动性逐渐增强。电网随机波动过大必然会破坏水电机组运行的稳定性。为了深入研究随机转速波动下水力发电机组稳定性，考虑电网随机波速扰动影响，建立了新水轮机调节系统随机动力学模型。基于多项式逼近法，将系统随机动力学模型转化为其等价确定性系统，通过数值实验研究出随机系统与原系统动力行为相似性和区别性，探究了不同随机强度下调速器参数变化时系统动力行为的演化过程，初步揭示了随随机强度变化时水力发电机组参数稳定域的变化特征和规律，为水电站系统稳定运行提供理论依据。
		2018 Vol. 37 (12): 226-231 [摘要] ( 194 ) HTML (1 KB) PDF (942 KB) ( 122 )

	232	初应力条件下超临界CO2气爆致裂规律模拟研究
		>孙可明，辛利伟，吴迪，王金彧
		考虑到超临界CO2气爆技术应用环境多受到初始地应力作用，利用自主研发的超临界CO2气爆发生装置，在电液伺服三轴加载平台上进行了初应力条件下超临界CO2气爆混凝土试件实验，得到了气爆冲击压力时程曲线和不同载荷工况下试件的破坏形貌。利用JWL状态方程拟合气爆冲击压力时程曲线确定的参数计算气爆过程中超临界CO2的相变过程，创新性的通过开发程序将材料拉伸和压缩硬化引入Johnson-Cook模型，联合使用SPH和FEM对不同初应力条件下超临界CO2气爆致裂过程进行了模拟计算，实验和数值模拟一致表明：超临界CO2气爆后试件形成粉碎区和裂隙区，粉碎区是由气爆冲击波将气爆孔附近介质压碎形成的，初应力对粉碎区的形状和范围影响不大；裂隙区主要是由爆生气体的气楔作用形成的，且主裂隙方向与最大初始压应力方向一致，初应力对垂直于自身方向裂隙的扩展具有抑制作用；随着初始压应力的增大，相同爆破条件下裂隙生成条数和裂隙扩展的总长度都降低。计算结果与实验结果的一致性表明改进后的JC模型适用于超临界CO2气爆的模拟。
		2018 Vol. 37 (12): 232-238 [摘要] ( 168 ) HTML (1 KB) PDF (1597 KB) ( 55 )

	239	趋势项误差的低频极限特征理论模型与处理方法研究
		>王乾勋1,2 闫明1,2 杜志鹏2 张玮2 李营2
		针对冲击信号中趋势项误差造成的冲击谱低频失真问题，建立了趋势项误差的低频极限特征理论模型，解释了趋势项产生冲击谱低频失真的原因。据此设计一种基于指数衰减的趋势项误差消除方法。对含趋势项误差的实船水下爆炸冲击信号进行了处理，结果表明，此方法对冲击谱低频修正效果明显，在0.1Hz-10Hz滚降率提高近38dB/octave，且对不包含趋势项误差的中高频段的冲击谱影响较小，可以用于舰艇水下爆炸冲击加速度信号趋势项误差的修正。
		2018 Vol. 37 (12): 239-243 [摘要] ( 154 ) HTML (1 KB) PDF (1386 KB) ( 60 )

	244	基于非光滑表面雨挡的汽车风振噪声动态计算分析与优化
		>宗轶琦1 谷正气2.3 罗泽敏4 江财茂4 张启东2
		汽车侧窗风振噪声与侧窗开度是密不可分的，在现有针对汽车侧窗风振噪声数值研究中，都仅限于固定开度的仿真计算，很难准确找出最大风振噪声对应的侧窗开度。采用非结构网格弹性变形与局部重构网格相结合的动网格技术计算简易车厢的风振噪声，仿真计算结果与传统方法计算结果吻合良好。在此基础上，运用该方法实现了实车侧窗连续开度的风振噪声计算，通过与传统方法和实车道路试验进行对比，进一步验证了该数值计算方法的正确性。结果表明该数值模拟方法突破了以往固定开度风振噪声研究的局限，更真实地模拟侧窗连续开启这一动态过程。通过该方法准确找出了最大风振噪声对应的侧窗开度，并对该开度下的风振噪声特性进行了分析。在对风振噪声计算与特性分析基础上，通过建立汽车左后侧窗非光滑表面雨挡模型，运用多岛遗传算法，对其结构参数进行了多目标优化，取得了较为理想的降噪效果。结果表明附加上雨挡装置后，乘员舱后部漩涡明显减少，流速与流量降低，使得回流至前排座椅的涡速也同步下降，同时雨挡装置将左后窗表面一部分层流转化成为湍流，直接影响了该区域附近的湍流能量与强度，间接降低了驾驶员耳旁的声压级，有雨挡装置相较无雨挡装置，驾驶员耳旁监测点的噪声值从129dB降至123.82dB，降低约5dB，幅度达到4%。
		2018 Vol. 37 (12): 244-251 [摘要] ( 143 ) HTML (1 KB) PDF (1938 KB) ( 32 )

	252	正交异性薄膜非线性振动分析
		>何泽青1,2,张冬辉1,2,宋林1,2,栗颖思2,王生2
		根据大挠度理论建立了正交异性薄膜的非线性动力学方程并对其展开分析。首先根据薄膜动力学特性建立薄膜振动问题的控制方程组；其次根据物理和边界条件对方程组进行简化和解算，得出其线性解析解和非线性解析解。再次，利用伽辽金算法得出薄膜非线性振动频率的近似解。最后，通过算例分析验证了近似解的准确性和精度，并对其误差进行了分析。分析结果表明近似解结构简单，且具有较高的精度和较大的适用范围，能够为膜结构工程设计提供理论计算依据。
		2018 Vol. 37 (12): 252-259 [摘要] ( 149 ) HTML (1 KB) PDF (1040 KB) ( 73 )

	260	磁流变纳米复合材料减振器的磁路分析
		>胡志坚，夏雷雷，孙立志
		为解决磁流变纳米复合材料减振器磁路设计问题，研究了磁流变纳米复合材料减振器磁路计算方法，并对磁流变纳米复合材料减振器的结构进行改善，利用ANSYS软件对改善后磁流变纳米复合材料减振器磁路进行了仿真分析，仿真结果与理论相结合，验证磁路计算及结构改善的正确性。改善后磁流变纳米复合材料处磁场强度最先达到饱和状态，对磁流变纳米复合材料减振器磁路的设计及优化提供了有效的思路和方法。
		2018 Vol. 37 (12): 260-264 [摘要] ( 118 ) HTML (1 KB) PDF (914 KB) ( 59 )

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