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2019年 38卷 14期刊出日期：2019-07-15



论文

论文

	1	载流导线间轴向运动导电梁的参数-主共振
		>胡宇达1,2，张明冉1,2
		研究轴向运动导电梁在载流导线产生的周期变化磁场中的参数-主共振问题。给出载流导线间导电梁处的磁感应强度、梁的应变能、动能及所受电磁力表达式，推得轴向运动导电梁的磁弹性横向振动微分方程。应用伽辽金积分法，得到导电梁无量纲化的非线性参数-主共振微分方程。利用多尺度法求解方程，得到系统关于非线性参数-主共振联合方程的近似解析解。通过计算，得到了轴向运动导电梁共振幅值随调谐参数变化的幅频图，共振系统的动相平面轨迹图，以及在变化调谐参数下的时程图和相图。结果表明，相关参数的改变对系统的共振幅值及稳定性影响明显。
		2019 Vol. 38 (14): 1-10 [摘要] ( 294 ) HTML (1 KB) PDF (3084 KB) ( 109 )

	11	半主动控制弹簧-电磁铁隔离器的隔冲性能研究
		>曾泽璀1,2，张磊1,2，张春辉2，闫明1
		针对恒力缓冲装置有效隔冲距离短、受系统阻尼影响大的缺点，提出一种新型半主动控制弹簧-电磁铁（SSEM）隔离器。其主要控制原理：通过不同控制方法来调节磁力大小和方向来适应特定冲击环境。首先，根据SSEM隔离器控制原理，建立SSEM隔离器非线性运动微分方程，然后使用参数展开法求解方程获得近似解析解，并且解析结果与四阶龙格库塔方法的数值求解结果基本一致；最后与恒力缓冲装置的隔冲性能进行对比。研究结果表明，SSEM隔离器的冲击隔离性能优于被动恒力缓冲装置，前者不仅最优缓冲系数优于后者，而且其能够在冲击作用下能够快速恢复到初始平衡位置。
		2019 Vol. 38 (14): 11-17 [摘要] ( 298 ) HTML (1 KB) PDF (1415 KB) ( 148 )

	18	折返式可控弹支干摩擦阻尼器设计及减振试验研究
		>宋明波 1,廖明夫 2，王四季 2
		设计了一种将折反式鼠笼与压电陶瓷结合应用的可控弹支干摩擦阻尼器，并进行了减振试验研究。首先介绍了弹支干摩擦阻尼器对转子系统的减振机理；在此基础上设计了一种全新的折返式可控弹支干摩擦阻尼器，该阻尼器使用压电陶瓷为作动机构，尺寸小、结构紧凑、可以方便施加控制；最后将所设计的阻尼器安装于转子试验台对其减振效果进行了试验验证，试验中首次实测了动、静摩擦片压紧力。结果表明，折返式可控弹支干摩擦阻尼器对转子系统的振动具有很好的抑制作用，转子经过临界转速时的振动峰值减小70%以上，实测最佳压紧力为35N~50N。
		2019 Vol. 38 (14): 18-22 [摘要] ( 290 ) HTML (1 KB) PDF (1798 KB) ( 69 )

	23	支座嵌固式与可拆卸式防撞柱撞击试验研究
		>王银1，杜咏1，J.Y. Richard Liew1, 2, 王彤云2
		防撞柱主要用于建筑物防恐体系中，有效降低大型机动车对建筑物和密集人群安全的冲撞伤害。本文设计了一种支座可拆卸式钢管混凝土防撞柱，并与支座嵌固式钢管混凝土防撞柱的撞击性能进行了试验对比。分别对7根支座嵌固式和6根支座可拆卸式防撞柱进行了水平撞击试验，获得了防撞柱撞击动态视频、撞击力—时程曲线和侧向位移—时程曲线。基于试验结果，对比分析了水平冲击荷载作用下的不同柱脚支座类型防撞柱的运动过程和抗冲击性能，以及抗侧移刚度对防撞柱抗冲击性能的影响。结果表明，相同撞击速度和抗侧移刚度条件下，支座可拆卸式防撞柱抗冲击性能优于嵌固式防撞柱。
		2019 Vol. 38 (14): 23-32 [摘要] ( 176 ) HTML (1 KB) PDF (4502 KB) ( 62 )

	33	可调频液压式动力反共振隔振器动力学分析及优化设计
		>范德礼 1,吴文敏 1，董兴建 2，彭志科 2
		对直升机主减安装结构进行隔振设计的目的在于阻断叶率旋翼桨毂力向机体传递，从而降低机体振动水平。针对上述主减隔振问题，提出了一种反共振频率可调的液压式动力反共振隔振器，基于拉格朗日方程建立其动力学模型。动力学分析表明：通过调节空气弹簧的刚度可调节反共振频率。进一步地，保持反共振频率不变，采用遗传算法优化设计隔振器的结构参数，可得到更宽的隔振频带，且隔振器质量更轻。
		2019 Vol. 38 (14): 33-36 [摘要] ( 256 ) HTML (1 KB) PDF (901 KB) ( 108 )

	37	带有双侧刚性约束的两自由度振动系统的动力学分析
		>侍玉青1,2, 杜三山2, 尹凤伟1, 吕小红1, 罗冠炜2
		研究了带有双侧刚性约束的两自由度受迫振动系统的动力学特性，推导了对称刚性约束振动系统对称型n-1-1振动的解析式及其Poincaré截面不动点的扰动映射，确定了不动点扰动映射的Jacobi矩阵，讨论了对称型n-1-1振动的不稳定性与局部分岔。基于多参数、多目标协同仿真分析揭示了振动系统低频域内基本周期冲击振动群、非完整颤振冲击振动、完整颤振冲击振动的特征及形成过程，探讨了相邻基本周期冲击振动相互转迁的不可逆性及其伴随的系列奇异点、迟滞转迁域和舌形转迁域的发生机理，发现了舌形转迁域内亚谐冲击振动的模式类型及特征规律。分析了带有非对称刚性约束的受迫振动系统在不同间隙阈值条件下周期、亚谐冲击振动的模式类型及发生区域，对比分析了带有对称和非对称刚性约束振动系统低频域内周期、亚谐冲击振动的模式类型、分布规律和分岔特征的异同性。
		2019 Vol. 38 (14): 37-47 [摘要] ( 260 ) HTML (1 KB) PDF (2548 KB) ( 89 )

	48	考虑冲击力的球轴承外圈剥落缺陷双冲击现象动力学建模
		>罗茂林，郭瑜，伍星
		轴承故障动力学建模是探究剥落激发的双冲击现象与剥落区大小间内在联系的理论基础。基于Hertz接触理论，以外圈滚道表面存在剥落的球轴承为研究对象；对滚动体与剥落区接触的全过程进行内在分析，获得由剥落产生的时变位移激励函数，给出了包含剥落区长度与滚动体直径间比值的冲击力求解公式，并将之引入到动力学模型中，建立了考虑冲击力的球轴承外圈剥落双冲击现象动力学模型。运用Runge-Kutta数值积分法求解动力学方程，通过仿真信号与混合陶瓷球轴承外圈故障实测信号对比。结果表明，所建立的考虑冲击力的动力学模型能够有效地预测球轴承故障信号双冲击时间间隔和轴承故障特征频率。
		2019 Vol. 38 (14): 48-54 [摘要] ( 279 ) HTML (1 KB) PDF (1597 KB) ( 186 )

	55	层状盐穴难溶夹层爆破效应数值模拟研究
		>潘越1，李二兵1，尤业超2，濮仕坤1，段建立1，谭跃虎1
		难溶夹层控制爆破可消除层状盐穴建腔隐患、加强建腔速度。为研究层状盐穴难溶夹层爆破效应，采用带围压的分离式Hopkinson压杆（SHPB）装置开展了泥岩夹层动态力学特性试验，获得了泥岩夹层的塑性随动硬化模型参数，嵌入LS-DYNA有限元程序进行了模拟验证，建立了层状盐穴难溶夹层爆破数值模拟模型，揭示了不同炸药当量及药柱位置对夹层爆破垮塌范围以及盐腔密闭性的影响规律。研究结果表明：(1)在LS-DYNA中采用塑形随动强化模型可以较好地拟合泥岩夹层动力特性；(2)作用于盐腔围岩应力波通过卤水和夹层岩体两种介质传递，应力波在岩体中传播的速度明显大于在水中传播的速度；(3)在本计算实例中选取药柱半径7.5 cm，高度6 m，炸药当量76.8 kg，并布置在夹层中部可促使夹层可控垮塌，并保证盐穴围岩的密闭性。
		2019 Vol. 38 (14): 55-62 [摘要] ( 199 ) HTML (1 KB) PDF (2565 KB) ( 57 )

	63	基于时变传输路径的太阳轮故障窄带解调分析方法
		>王志乐1,2，郭瑜2，王波1
		行星齿轮箱是风力机传动装置的重要组成部分，其振动特征提取在故障诊断领域具有重要意义。为此，提出了一种适合故障特征信号解调及时变传递路径的太阳轮故障窄带解调分析方法。首先利用Tukey窗对振动信号进行加窗处理；其次利用计算阶比跟踪对加窗信号进行等角度重采样，转换为准平稳角域信号，然后进行同步平均；最后对加窗角域平均信号进行窄带解调分析，通过其阶比频谱编辑分离出太阳轮故障相关阶比分量后转换到角域信号，获取太阳轮故障特征及故障位置。实验数据分析结果表明，该方法能有效识别太阳轮故障特征信息。
		2019 Vol. 38 (14): 63-67 [摘要] ( 280 ) HTML (1 KB) PDF (1263 KB) ( 86 )

	68	蠕滑力饱和条件下钢轨吸振器抑制短波波磨的理论研究
		>钱韦吉，黄志强
		在一定条件下，钢轨吸振器对钢轨短波波磨具有良好的预防和抑制作用。然而，其抑制机理尚不明确。本文从蠕滑力饱和条件下，轮轨摩擦耦合自激振动引发钢轨短波波磨的角度，研究了钢轨吸振器抑制短波波磨的作用机理。理论分析结果显示钢轨吸振器的抑制频率区间与钢轨短波波磨的发生频率相重合。并且，钢轨吸振器能有效降低轮轨系统的摩擦自激振动强度，减小轮轨间法向接触力的波动幅度，进而能预防和抑制钢轨短波波磨的产生和发展。增大钢轨吸振器与轨腰之间的连接阻尼和连接刚度能增加轮轨系统的振动稳定性，有利于降低轨面发生短波波磨的可能性。
		2019 Vol. 38 (14): 68-73 [摘要] ( 210 ) HTML (1 KB) PDF (2163 KB) ( 77 )

	74	型钢混凝土异形柱框架结构平扭振动反应及地震内力分析
		>薛建阳1 胡宗波1,2 刘祖强1
		通过对5层实腹式型钢混凝土异形柱空间框架结构模型进行三向地震模拟振动台试验，获得了结构平动、扭转、平扭耦合动力特性，并对结构的多维地震反应、耗能能力、损伤程度、地震内力及平扭振动规律进行了综合分析。结果表明：模型结构前4阶自振频率对应的振型形态依次为X向平动、Y向平扭、扭转和Y向平动；随着地震强度的增加，型钢混凝土异形柱框架结构的自振频率不断下降，加速度放大系数逐渐减小，结构塑性变形不断发展，结构内部损伤逐渐累积，地震能量耗散不断增加，整体累积滞回耗能时程曲线呈台阶势跃迁；在历经0.80g地震作用后，模型结构平扭耦合引起的层间位移角最大值为1/39，超过弹塑性层间位移角限值要求，模型结构的变形和能量双参数模型损伤指数达到0.56；对比模型结构扭转效应发现，偶然偏心平扭耦合作用对模型结构的抗震性能影响较小，其偶然相对偏心距小于0.1；分析计算模型抗扭刚度、地震内力可知，在加载后期，随着水平侧移的增大，楼层的等效抗扭刚度退化并不明显，表明结构具有良好的抗震性能和抗扭变形能力。
		2019 Vol. 38 (14): 74-82 [摘要] ( 173 ) HTML (1 KB) PDF (2556 KB) ( 144 )

	83	面向结构形变重构的应变传感器优化布局
		>蔡智恒1，周金柱1，唐宝富2，李海洋1，刘威1
		提出了一种面向结构形变重构的两步序列应变传感器布局方法。该方法基于应变-位移转换关系，建立了信息冗余度准则和重构精度准则。在该方法中，第一步依据列主元QR分解，确定初始传感器位置集合，第二步以重构误差最小为目标，以信息冗余度为约束逐个增加传感器位置到初始传感器位置集合。该方法应用于某相控阵天线实验平台，通过四种评价准则评估布局效果。结果表明所提方法不仅提高了重构精度而且降低了传感器信息冗余度。
		2019 Vol. 38 (14): 83-88 [摘要] ( 212 ) HTML (1 KB) PDF (1503 KB) ( 231 )

	89	基于经验小波变换的变压器绕组结构衰退特征提取方法
		>洪凯星1，章俊涛1，许素安1，黄海2
		根据变压器绕组物理结构建立多自由度数学模型，得到绕组自由振动解析解,建立结构参数与绕组状态之间的关系。在此基础上，利用经验小波变换提取不同固有频率对应的振动衰减曲线，并利用希尔伯特变换提取机械结构参数。实验采用一台三相110kV变压器的绕组单元，通过调整压紧力大小模拟绕组结构衰退过程，施加机械冲击并采集不同位置的振动响应信号。实验结果表明，经验小波变换能快速有效地得到绕组结构模态信息，且绕组冲击响应中包含的机械结构参数能正确区分绕组结构状态。在现场测试中，对比分析不同状态变压器在下电过程中产生的振动。结果表明本研究提出的绕组结构特征提取方法不仅有明晰的物理意义，而且有重要的工程应用价值。
		2019 Vol. 38 (14): 89-95 [摘要] ( 202 ) HTML (1 KB) PDF (1206 KB) ( 84 )

	96	错齿BTA深孔振动钻削刀具系统径向减振特性研究
		>郑亮奎，郑建明，李旭波，肖世英，刘驰
		BTA深孔钻削刀具系统刚性差，加工过程极易发生多个方向的颤振，而刀具颤振对孔的加工精度和刀具的使用寿命具有重要影响。根据错齿BTA内排屑深孔钻刀具系统的特点，构建了深孔钻削过程刀具系统径向动力学模型，通过其特征方程研究了径向动力学特性。为了获得普通钻削与振动钻削条件下刀具系统径向振动的行为特征，将切削加工过程离散为满足状态方程连续条件的多个微小切削单元，并采用差分方程求解方法给出了普通钻削与振动钻削过程刀具径向振动位移的数值解。仿真和实验结果表明，所建立径向动力学模型的求解结果与实验结果相吻合，振动钻削对刀具系统径向振动具有较强的抑制效果，与普通钻削相比，孔加工圆度和表面粗糙度都有了明显改善。
		2019 Vol. 38 (14): 96-104 [摘要] ( 167 ) HTML (1 KB) PDF (2126 KB) ( 74 )

	105	中低速磁浮轨道-桥梁系统竖向振动传递特性研究
		>李小珍，谢昆佑，王党雄，朱艳
		中低速磁浮交通作为一种新兴的交通方式，其轨道结构形式与传统轮轨交通的轨道有较大的区别。为了研究中低速磁浮交通线路中轨道-桥梁系统竖向振动特性，基于某中低速磁浮试验线，以20m预应力混凝土简支梁为研究对象，建立轨道-桥梁系统竖向振动传递有限元模型并进行振动传递特性分析，随后探讨了激励位置，扣件竖向刚度，轨枕间距对系统竖向振动传递特性的影响。研究表明：系统的位移导纳存在两个峰值，频率分别对应为系统的整体一阶竖弯和F轨的局部一阶竖弯；随着考察点与荷载激励点距离的增大，在F轨局部一阶竖弯频率之后，F轨的位移导纳幅值变化不显著；激励位于扣件处时，在100-200Hz间F轨的位移导纳振动幅值要大于激励位于非扣件处时；扣件刚度和轨枕间距均会影响轨道结构的局部刚度，从而影响F轨的局部一阶竖弯频率值和在此频率点处的F轨位移导纳幅值；F轨的局部变形较明显，建议在后续的时域磁浮车桥耦合振动模型中应考虑F轨的影响。
		2019 Vol. 38 (14): 105-111 [摘要] ( 222 ) HTML (1 KB) PDF (1711 KB) ( 92 )

	112	基于含砂液流振动信号特征分析的出砂监测实验研究
		>王锴，刘刚，李祎宸，王刚，冯凯
		针对高含水期油田出砂监测问题，本文提出一种利用安装在管线上的振动传感器，结合信号采集系统，通过分析含砂液流冲击管线产生的振动信号时-频特征，实时监测出砂量变化的方法。本文以水-砂两相流振动信号特征为研究对象，设计室内出砂监测实验，基于STFT时-频分析方法，研究携砂流的速度、砂粒粒径大小、含砂量与出砂振动信号时-频特征关系。通过设计出砂信号校准方法，进一步建立了出砂量监测数学模型。结果表明基于携砂流振动信号时-频分析的振动监测方法可以有效检测砂粒信息，水-砂两相流中，砂粒激发的特征频段为10.5-12.5KHz, 含砂量监测模型的误差在14%以内，该方法为更复杂的多相流出砂监测研究奠定了基础，为油井安全生产提供了技术保障。
		2019 Vol. 38 (14): 112-117 [摘要] ( 188 ) HTML (1 KB) PDF (1428 KB) ( 51 )

	118	基于构件模态失谐模型的涂层整体叶盘失谐辨识
		>徐昆鹏1,2，孙伟1,2，高俊男1,2，梅雪峰3
		涂层整体叶盘失谐参数辨识是研究整体叶盘涂层减振设计的重要基础，本文基于构件模态失谐模型(CMM)提出了一种涂层整体叶盘失谐辨识方法。首先，在简要介绍该失谐模型的基础上，根据涂层整体叶盘复合结构的特点，进行了质量失谐与刚度失谐辨识方法的理论推导，其中对质量失谐的辨识方法进行了近似处理；其次，给出了失谐辨识的操作流程，包括质量及刚度失谐模态参与因子计算、质量失谐辨识、求解正则坐标向量和刚度失谐辨识等4个步骤；最后，按照所提出的辨识流程和算法对一个简化的涂层整体叶盘进行了失谐辨识实践，得到了该叶盘质量和刚度失谐分布。按照辨识结果重新建立了一个新的失谐整体叶盘分析模型，通过对比由该模型与原涂层整体叶盘有限元模型获得的叶盘固有特性证明了辨识结果的合理性。
		2019 Vol. 38 (14): 118-124 [摘要] ( 180 ) HTML (1 KB) PDF (1056 KB) ( 97 )

	125	压实条件及细粒含量对压实土动强度的影响研究
		>张晓军
		为了深入研究压实条件与细粒含量对土动强度的综合影响，本文对湖南省五种不同级配的土开展了循环荷载三轴试验，探讨了含水率、干密度、饱和度对不排水动强度的影响规律及机理，分析了不同细粒含量压实土所呈现的动强度特征差异，并引入以压实度和饱和度为自变量的方程来定量表述动强度。研究结果表明：在一定的压实能量下，达到最大干密度的土并不一定具有最大的不排水动强度，对于细粒含量较大的土，动强度由压实度和饱和度同时决定，而对于细粒含量较小的土，动强度基本只受压实度的影响；利用动强度预测方程可以在不掌握击实曲线的前提下预测压实土的不排水动强度，并可以在控制饱和度的前提下得出满足目标不排水动强度所需的压实度。
		2019 Vol. 38 (14): 125-130 [摘要] ( 163 ) HTML (1 KB) PDF (1372 KB) ( 71 )

	131	驱动刚度非线性对双检测微陀螺性能的影响
		>郝淑英1,2，李伟雄1,2，李会杰1,2，张琪昌3，冯晶晶1,2
		驱动刚度非线性的存在会导致幅频曲线出现典型的非线性硬化特性，从而影响双检测微陀螺检测输出信号和灵敏度的稳定性。为对比线性刚度和非线性刚度对微陀螺检测输出的影响规律，首先求解线性刚度下系统的稳态响应，其次采用多尺度法求解非线性动力学方程的近似周期解，并考虑科氏力对检测输出的影响，在此基础上探讨驱动刚度立方非线性对双检测微陀螺系统主共振的幅频曲线、共振频率、灵敏度的影响规律。研究发现：驱动模态共振频率与刚度非线性及振动峰值密切相关；刚度非线性越强，固有频率的漂移量对振幅的变化就越敏感。较弱的驱动刚度非线性就会导致检测一和二在驱动模态频率处的幅值大幅下降，由此对微陀螺的输出信号产生极大影响，降低了微陀螺检测信号的稳定性，并与基于线性设计的灵敏度值产生极大的偏差。
		2019 Vol. 38 (14): 131-137 [摘要] ( 183 ) HTML (1 KB) PDF (1170 KB) ( 79 )

	138	变转速齿轮箱复合故障的自适应时变滤波分析
		>陈向民黎琦张亢晋风华李录平
		复合故障诊断是机械故障诊断领域的一大难点。齿轮箱出现复合故障时，受传递路径、测点布置等影响，所拾取的复合故障振动信号中，各故障成分会呈现强弱不平衡，特别在变转速条件下，故障特征具有时变特性。因此，针对变转速下的齿轮箱复合故障诊断，提出了一种基于频域滤波的自适应时变滤波方法。该方法先在频域构建自适应时变滤波器，然后采用自适应时变滤波器将包含齿轮故障特征的时变滤波信号从齿轮箱复合故障信号中分离出来，并进行包络阶次谱分析，以提取齿轮故障特征；同时，对残余信号（齿轮箱复合故障信号与时变滤波信号的差值）进行包络阶次谱分析，以提取轴承故障特征。算法仿真和应用实例表明，自适应时变滤波方法可有效分离变转速下齿轮和滚动轴承的故障特征。
		2019 Vol. 38 (14): 138-145 [摘要] ( 236 ) HTML (1 KB) PDF (1619 KB) ( 292 )

	146	海水干湿循环作用下天然橡胶支座橡胶材料性能劣化试验
		>李艳敏1，马玉宏1，赵桂峰2，周福霖2
		考虑到近海桥梁极易遭受晴雨交替变化天气、高湿高温及海风海浪交替作用等产生的海水干湿循环作用，针对天然橡胶隔震支座所使用的橡胶材料开展了同时同步的试验研究。重点探讨橡胶材料各项力学性能随海水干湿循环作用时间的变化规律。结果表明：海水干湿循环作用对橡胶材料的力学性能影响较大。经过了长达60天海水干湿循环试验后，橡胶材料的硬度和定伸应力均呈现增大的趋势，前者增大了约22%，后者增大了58.2%至118%，且大变形情况下的增长幅度更大；拉伸强度及扯断伸长率均呈降低趋势，分别降低了65.7%、51.53%，可能对橡胶支座的拉伸性能和极限剪切性能产生不利影响。以上研究成果可为橡胶材料的本构关系变化规律、橡胶隔震支座性能劣化规律研究，以及隔震结构全寿命性能评估和设计打下坚实的基础。
		2019 Vol. 38 (14): 146-152 [摘要] ( 172 ) HTML (1 KB) PDF (1661 KB) ( 138 )

	153	核电厂隔震支座的受拉临界理论与结构振动台试验研究
		>刘文光,程颖1,李韶平2，杨杰2，何文福1
		基于隔震结构平移-摇摆耦合模型建立核电厂隔震结构的运动方程，提出支座受拉地震动峰值界限公式，并分析了高宽比和隔震周期对峰值界限影响规律。根据某核电厂结构设计了1:10的振动台试验缩尺模型，分别进行了核电厂隔震结构在单向、双向和三向地震输入下的振动台试验和数值分析，结果表明隔震技术能有效降低核电厂上部结构的地震响应，在单向和双向输入下，上部结构具有良好减震效果，水平向各层加速度反应谱峰值较台面输入峰值降低且结构主频向低频移动。在超设计地震输入下，隔震支座存在受拉现象。并进一步对核电厂隔震结构振动台模型进行数值分析、试验结果及支座受拉临界输入理论对比，结果显示理论公式、数值分析及试验结果一致。
		2019 Vol. 38 (14): 153-160 [摘要] ( 168 ) HTML (1 KB) PDF (1339 KB) ( 87 )

	161	含大块石泥石流冲击作用下混凝土拦挡坝的动力学行为研究
		>柳春1，余志祥1,2，赵世春1,2
		针对含大块石泥石流冲击混凝土拦挡坝的动力学问题，基于已有的SPH-FEM耦合数值方法，考虑了大块石-泥石流浆体-拦挡坝的相互动态作用，建立了一个三维耦合数值模型。分别分析了泥石流的冲击被拦挡过程、冲击力时程、坝体关键点位移时程、坝体破坏等动力学行为、块石形状对冲击力影响。并根据坝体破坏机理，结合工程实践，分析了减小迎坡比、增设防撞墩和增加缓冲层三种防撞优化对策。计算结果表明：SPH-FEM耦合数值方法形象再现了泥石流冲击过程中的冲击、爬高、回淤现象；大块石的集中作用易造成坝体冲击处局部破坏；从冲击力减小幅度和拦挡坝破坏程度综合分析，带缓冲层拦挡坝防撞性能最优。数值分析结果对含大块石泥石流冲击拦挡坝的动力学行为研究及防撞设计具有一定的参考价值。
		2019 Vol. 38 (14): 161-168 [摘要] ( 249 ) HTML (1 KB) PDF (2484 KB) ( 165 )

	169	采煤机截割部传动系统故障信号小波包分解方法研究
		>刘旭南，赵丽娟，付东波，张飞飞
		采煤机主要通过截割部上的滚筒截割煤岩，若其传动系统发生故障将导致采煤工作中断，造成巨大的经济损失。以MG2*70/325采煤机为依托，采用PRO/E建立了断齿、裂纹齿轮和缺陷轴承等常见故障模型，利用ANSYS及ADAMS建立了引入故障形式的采煤机截割部刚柔耦合虚拟样机模型，提取各惰轮轴轴向和径向受力数据，作为建立故障诊断系统的样本。用Coif4小波对数据进行小波包分解，求各子带能量值，作为神经网络输入向量，结合Elman神经网络建立采煤机截割煤岩时的故障诊断模型，仿真结果表明：该方法可有效的诊断传动系统的故障零件和类型，对于复杂工况下，采煤机故障检测以及在线实时监测具有一定的指导意义。
		2019 Vol. 38 (14): 169-175 [摘要] ( 170 ) HTML (1 KB) PDF (2494 KB) ( 60 )

	176	串联倒摆的空气弹簧隔振器水平动力学分析
		>喻强1，徐登峰2，朱煜1,2，管高峰1，李强3
		串联倒摆的空气弹簧隔振器垂直和水平方向同时实现了低刚度，具有较好的应用前景。以该隔振器为研究对象，考虑以往研究中经常忽略的空气弹簧的影响，通过求解空气弹簧内部压缩空气的压强和水平恢复力的大小，获得了空气弹簧的水平刚度。然后，将空气弹簧等效为一个水平弹簧，再与倒摆串联连接，通过动力学分析建立倒摆转动的运动微分方程，得到了水平方向固有频率表达式，并通过相关实验初步验证了该表达式的计算结果与实验测试结果误差较小。最后，仿真分析表明空气弹簧上活塞半径和负载总质量是影响水平方向固有频率的主要因素。
		2019 Vol. 38 (14): 176-180 [摘要] ( 254 ) HTML (1 KB) PDF (1505 KB) ( 130 )

	181	基于AR-MED的阔叶材原木声信号特征参数提取及原木质量分等
		>瞿玉莹，杨扬，徐锋
		阔叶材原木的内部缺陷检测和质量分等是提高其利用率和经济效益的有效手段，然而因缺陷声信号的非平稳性和缺陷类型特征的重叠现象，有效的质量评估声参数非常有限。基于此，提出一种基于自回归（AR）和最小熵反褶积（MED）相结合的特征声参数提取与分等方法。首先基于赤池信息量准则（AIC）应用AR线性滤波器滤除声信号的周期平稳成分，然后对包含缺陷信息的残差信号进行MED增强，并将计算所得的峭度值作为表征声信号的特征参数，最后由峭度值对样本原木进行质量分等，并与传统的速度分等进行比较。数值仿真与阔叶材原木实测结果表明，该方法能够显著提高缺陷信号的峭度值并对原木质量进行有效地分等。
		2019 Vol. 38 (14): 181-188 [摘要] ( 179 ) HTML (1 KB) PDF (2171 KB) ( 67 )

	189	渐变截面背腔微穿孔管消声器声传递特性分析
		>侯九霄1,2，朱海潮1,2，毛荣富1,2
		为提高微穿孔管消声器的性能，研究了背腔结构对消声器性能的影响。基于一维声传播理论和微穿孔结构吸声理论，推导了渐变截面背腔微穿孔管消声器的声传播理论模型，利用传递矩阵法求出声学传递损失，并将理论计算结果与有限元仿真分析结果进行了比较，在等容积条件下分析了结构参数对传递损失的影响。结果表明：微穿孔管消声器的传递损失曲线在背腔的轴向模态频率处有极小值；对于锥形体结构背腔，增加锥度能够拓宽吸声频带，提高背腔轴向共振频率处的极小值；对于弧形体结构背腔，减小弧形半径能够提高消声器的低频处的吸声效果。
		2019 Vol. 38 (14): 189-194 [摘要] ( 148 ) HTML (1 KB) PDF (1191 KB) ( 150 )

	195	长细比对光滑圆柱气动力特性影响的试验研究
		>黄伯城1，马文勇1,2，柴晓兵1，曾建平3，杨家溢3
		工程中存在大量的圆形断面细长结构，其常在强风下发生大幅振动，在细长圆柱的风荷载测试中，由于风洞尺寸的限制，常常采用不同长细比的试验模型进行测试，因此长细比是影响该类结构气动力测试结果的重要试验参数之一。本文采用刚性模型测压风洞试验，对亚临界、临界区及超临界区不同长细比圆形断面柱体中心局部气动力及风压分布随长细比的变化规律进行分析，结果表明：对于采用4倍直径端板的有限长度圆柱模型，跨中气动力特性随着长细比的变化规律并不连续，在亚临界区，长细比小于等于9时，跨中的气动力结果受长细比的影响较大，与二维圆柱试验结果有较大差异；在临界区，跨中的气动力试验结果受长细比的影响相对较小，并呈现较强的三维特性，若圆柱一侧出现稳定的单分离泡区域，其长细比应大于11；进入超临界区后，当长细比小于等于9时，圆柱的流动状态进入单分离泡流域。
		2019 Vol. 38 (14): 195-201 [摘要] ( 215 ) HTML (1 KB) PDF (2659 KB) ( 62 )

	202	动力总成悬置系统隔振率的计算方法
		>罗国海1，上官文斌1，秦武1，李利平1，叶必军2，Subhash Rakheja 1
		基于动力总成为刚体的假设，根据A车型悬上、悬下点的加速度的实测值，建立了动力总成激励力的识别方法。由动力总成激励力计算结果，和悬下点IPI (input point inertance)数据，给出了悬上、悬下点加速度和悬置的隔振率的计算方法。B车型的动力总成与A车型相同，但悬置系统与车身不同。由建立的模型计算了B车型悬置系统悬上点加速度，与实测值进行了对比分析，证明了动力总成激励力识别模型的有效性。利用识别的动力总成激励力，和测试得到的B车型悬下点的IPI参数（input point inertance），计算得到了B车型各个悬置的隔振率，与实测结果的对比分析证明了本文建立的悬置隔振率计算方法的有效性。本文识别得到的动力总成的激励力，可以用于评价动力总成振动。根据动力总成的激励力和悬下点的IPI参数，计算得到的悬置的隔振率，为悬置系统的优化设计提供了分析方法。
		2019 Vol. 38 (14): 202-209 [摘要] ( 559 ) HTML (1 KB) PDF (2631 KB) ( 546 )

	210	双馈感应风力发电机组鲁棒自适应协同镇定控制研究
		>吴忠强,李峰,杜春奇,张伟
		研究双馈感应风力发电机组在既有外部干扰又有结构参数不确定的情况下，基于Hamilton函数的自适应H∞协同镇定问题，使多机闭环系统能够全局稳定且输出同步。首先考虑双馈风电机组的非线性本质，建立双馈风电机组的Hamilton模型，采用预反馈将其表示为耗散Hamilton系统，再考虑既有外部干扰又有结构参数不确定的情况，设计一种输出反馈+自适应干扰抑制的多机同步控制器，使得风电机组非线性系统能够保持协同运行。该控制器不仅对发电机组非线性系统的参数摄动具有较强的自适应能力，而且对外部扰动具有很强的抑制能力。两机风电机组的仿真结果验证了控制器的有效性。
		2019 Vol. 38 (14): 210-215 [摘要] ( 143 ) HTML (1 KB) PDF (1708 KB) ( 157 )

	216	基于MBD/SVM车钩分离故障预测的新方法
		>韩朝建;曲宝章;徐超;朱建宁;卢碧红
		为保障车辆安全运行，需要提高车辆实际运行中车钩防跳机构的运动可靠性来避免发生车钩分离故障。以车钩锁铁达到开锁位为评价指标，运用多体动力学（Multi Body Dynamic, MBD）仿真技术与支持向量机（Support Vector Machine, SVM）智能监督学习分类相结合的方法，对某型车钩的运动可靠性区间进行预测研究。在RecurDyn多体动力学软件环境中构建车辆实际运行时的车钩装置仿真模型，通过仿真实验模拟车辆运行时车钩内锁铁承受纵向和垂向冲击时的位移响应，反求车钩分离时的纵向、垂向以及二者耦合的临界加速度。仿真结果表明了垂向加速度是车钩分离的敏感因素。通过SVM机器学习方法求解出车钩达到分离条件的加速度界线，为车钩装置设计与运用维护提供了约束条件。研究成果为预测铁路车辆车钩装置等复杂机构的运动可靠性提供了一种新方法。
		2019 Vol. 38 (14): 216-222 [摘要] ( 212 ) HTML (1 KB) PDF (965 KB) ( 116 )

	223	可恢复功能的门式钢桥墩根部耗能墩柱受力机理研究
		>骆杰鑫1，李海锋1,2，罗俊1，南子森1，孙伟1
		为研究新型门式钢桥墩的抗震性能，探讨了设置可更换低屈服点加劲耗能壁板的箱形钢墩柱受到反复轴向拉压作用的受力机理。采用ANSYS有限元软件，建立了设置无加劲肋和3种不同加劲肋类型的箱形钢墩柱数值模型。对比分析数值模拟结果与轴压试验测试结果，两者吻合较好，验证了有限元模型的可靠性。在此基础上，通过对比反复轴向拉压下数值分析试件的骨架曲线、位移延性系数及滞回耗能能力，探讨了低屈服点钢板的高度、宽度及厚度、加劲肋的厚度、宽度及数量等因素对箱形耗能钢墩柱受力性能的影响。研究结果表明：反复轴向拉压作用下，设置加劲肋后箱形钢墩柱的承载力增大；设置十字形加劲肋或井字形加劲肋能增大箱型钢墩柱的延性和耗能能力。
		2019 Vol. 38 (14): 223-233 [摘要] ( 201 ) HTML (1 KB) PDF (2975 KB) ( 287 )

	234	梯形聚乙烯泡沫结构动态压缩响应有限元分析
		>卢富德1，滑广军1，王丽姝1，刘奇龙1,蒋海云1，高德2
		现有的缓冲包装五步法局限于对长方体结构进行面积与厚度进行设计计算，梯形结构设计不能运用此方法。为研究梯形结构的动态压缩响应规律及对设计提供依据，对发泡聚乙烯梯形结构进行了一系列的试验与理论分析。基于ABAQUS中的低密度泡沫本构建立二维有限元模型；然后在发泡聚乙烯一维动态本构关系基础上，利用虚拟质量法对梯形发泡聚乙烯结构动态压缩响应进行分析。数值模拟结果表明：二维有限元模型能精确获取任何梯形泡沫结构的力学行为与变现模式。当利用虚拟质量方法分析梯度结构的力学响应，随着梯形泡沫的锥度增加，分析误差也随之变大，这是由于梯形泡沫结构不均匀变形造成的，因此，虚拟质量法仅在求解锥度较小的泡沫结构的动态响应有较高的精度。中图分类号：TB485 O322
		2019 Vol. 38 (14): 234-238 [摘要] ( 153 ) HTML (1 KB) PDF (1080 KB) ( 68 )

	239	低载液率液体晃荡冲击压力的试验研究
		>陈奕超1,3，薛米安1,2,3*，苑晓丽4，邢建建1,3，张冠卿1,3,朱瑞虎1,3
		基于电动运动模拟平台，通过改变幅度、频率研究了低载液率晃荡问题，获得了液舱内壁上的压力分布对外激励频率的响应规律，所研究频率范围包含了一阶共振模态及二阶共振模态。研究分析了晃荡波破碎现象对试验数据可重复性的影响，发现只有在共振频率附近的两组试验数据的决定系数较小并且随着幅度增大而减小。压力-频率响应曲线显示最大压力峰值的响应频率出现在稍大于依据线性波理论计算出的一阶固有频率处。通过不同振幅的对比研究发现振幅仅在共振模态下对晃荡压力幅值有较大影响。此外，瞬态及稳态压力时程曲线的频域特征表明，压力时程曲线中的频率成分主要为外激励频率或因晃荡波非线性相互作用而产生的倍频。
		2019 Vol. 38 (14): 239-245 [摘要] ( 142 ) HTML (1 KB) PDF (1593 KB) ( 120 )

	246	大跨度悬索桥颤振的三维精细化分析
		>张新军，赵晨阳
		随着悬索桥跨径的增大，静风作用、缆索上的风荷载以及风速空间分布的非均匀性都随之明显增强，可能会对大跨度悬索桥的颤振稳定性构成不容忽视的影响。在线性颤振分析方法基础上，进一步考虑静风效应、风速空间非均匀分布和主缆气动力作用等因素建立了精细化的大跨度桥梁三维非线性颤振分析方法，并编制了相应的计算分析程序。以润扬长江大桥南汊悬索桥为例，通过精细化分析揭示了静风效应、风速空间分布非均匀性以及主缆气动力等因素对大跨度悬索桥颤振稳定性影响的规律和程度。结果表明：静风作用引起的结构动力特性尤其是空气力非线性变化、风速空间非对称性分布和主缆气动力等因素对大跨度悬索桥颤振稳定性的影响显著，必须在颤振分析予以准确考虑。
		2019 Vol. 38 (14): 246-253 [摘要] ( 215 ) HTML (1 KB) PDF (1122 KB) ( 55 )

	254	爆炸荷载下锚固洞室拱脚的变形破坏规律研究
		>杨自友1, 杨本水1, 顾金才2
		在爆炸荷载的作用下，洞室拱脚部位常产生较大的变形而破坏。通过模型试验，研究了集中装药条件下，6个不同锚杆加固方式的洞室拱脚处的变形破坏规律。首先对选取的典型洞室洞壁的6个不同部位测点的应变波形、峰值及其残余值大小进行了探讨，然后重点比较分析了各个洞室之间拱脚部位两个测点应变波形特征及其变化规律。结果表明，洞室拱顶部位一般产生拉应变，其他部位产生压应变；拱脚两测点应变峰值和残余值比其它部位测点的大；当锚杆长度不变时，锚杆间距变化规律与拱脚拱部的变形规律具有一致性；锚杆间距不变时，锚杆长度变化规律与拱脚直墙部位的变形规律具有相反性；长密锚杆加固使洞室围岩形成了范围更大的“加固拱”结构，故其拱脚的抗变形能力更强。
		2019 Vol. 38 (14): 254-259 [摘要] ( 197 ) HTML (1 KB) PDF (1248 KB) ( 90 )

	260	大跨桥梁台风风场全过程动态数值模拟
		>武隽1，刘焕举2，黄平明1，韩万水1，刘晓东1
		从风速和风向两个角度对台风经过桥梁区域全过程的三维风场进行动态模拟。首先基于Batts模型、台风衰减模型及风剖面规律对时变平均风速进行模拟，采用进化谱理念改进谐波合成法对脉动风速进行模拟，构建台风风速动态模拟方法。其次，依据桥梁节点与衰减风场的位置关系，动态确定桥梁各节点任意时刻时变风向，构建大跨桥梁台风风向全过程动态模拟方法。最后以一座典型斜拉桥为例，研究了大跨桥梁台风风场全过程模拟方法的适用性。结果表明：建立的模拟方法可考虑台风非平稳、强度衰减和风向时变，适用于大跨桥梁台风风场模拟；台风经过桥梁时段，各节点上的风力方向经历了可达180°的显著的变化，各节点风向不同，且均具有时变性；桥梁整体所受风向经历了由集中于主梁一侧到使桥梁转动的环流风向再到集中于主梁另一侧的连续变化。
		2019 Vol. 38 (14): 260-266 [摘要] ( 218 ) HTML (1 KB) PDF (1416 KB) ( 321 )

	267	基于动态测量柔度矩阵的悬索桥吊索损伤检测
		>孟凡豪1,2,3，于靖军2，马文硕2
		基于动态测量柔度矩阵的结构形变和变形曲率是一种有效的悬索桥吊索损伤检测指标。首先，通过模拟仿真不同损伤程度和不同噪声影响下的8种吊索损伤情况，讨论了方法的可行性。仿真结果表明，动态测量柔度法能够定位5%噪声水平下的损伤程度达到90％及以上的单个和多个损伤。然后，通过实验室模型测试来进一步验证这些损伤指标对检测和定位损伤的有效性，并在实验中分析了模态截断对损伤估计的影响。实验表明，与变形位移相比，变形曲率对于检测和定位吊索损伤更为有效。
		2019 Vol. 38 (14): 267-275 [摘要] ( 244 ) HTML (1 KB) PDF (2205 KB) ( 173 )

	276	长期循环荷载作用下泥炭质土累积变形简化计算方法研究
		>陈成，周正明，张先伟
		交通荷载作用下软土地基附加变形预测中，人们往往关心的是地基的长期累积变形量，而非每一次循环过程中的变形情况。为此，考虑到长期循环荷载作用下土体累积残余变形发展规律与静荷载下土体蠕变变形相似的特点，首先将循环荷载作用次数等效为时间度量单位，引入蠕变计算理论中的蠕变势函数，结合不排水条件下土体循环累积偏应变经验模型，并基于临界状态理论，建立了可描述土体三维循环累积变形的简化计算方法。其次，利用隐式回退应力积分算法，建立了土体循环累积变形计算数值模型，并基于Abaqus二次开发接口，编制了UMAT子程序。最后，利用该方法对昆明泥炭质土不排水循环三轴试验结果以及地铁荷载下泥炭质土地基的长期变形进行了模拟，验证了该方法的有效性以及数值稳定性。
		2019 Vol. 38 (14): 276-282 [摘要] ( 170 ) HTML (1 KB) PDF (1134 KB) ( 312 )

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