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2019年 38卷 23期刊出日期：2019-11-28



论文

论文

	1	基于三维有限元模型对裂纹非对称转子振动及裂纹扩展控制研究
		>刘军1,2，胡荣1，陈建恩1,2，王肖锋1,2
		针对裂纹非对称转子的振动问题，运用非线性接触单元法建立了裂纹非对称转子的三维有限元模型，并采用自由界面模态综合法对模型进行降阶来缩短计算时间。通过仿真分析了相关参数的变化对主共振不稳定区域及不同裂纹位置对转子的振动特性变化等的影响，结果表明裂纹的出现会影响转子的共振频率及不稳定区域范围。同时采用模糊PID控制电磁执行器(EMA)实现对该转子系统振动的主动控制。其次，基于转子动力学理论及提出的裂纹开闭映射法研究了转速、不均匀质量和非对称转子的扁平性等参数变化对转子裂纹开闭特性的影响，提出了有效延缓裂纹扩展的方法。通过实验，利用EMA可对裂纹转子的振动及裂纹呼吸效应等均具有抑制效果，验证了控制方法的有效性。
		2019 Vol. 38 (23): 1-9 [摘要] ( 356 ) HTML (1 KB) PDF (1992 KB) ( 128 )

	10	参数异变性对冲击式水电站系统轴系振动摆度影响
		>许贝贝1,2，陈帝伊1,2，李欢欢1,2，闫懂林1,2
		为深入研究水轮发电机组参数异变对冲击式水电站系统轴系振动摆度影响，在引入分数阶阻尼力基础上，建立包含压力引水管道、调速器和水轮发电机组等多子系统耦合的冲击式水电站系统分数阶模型。研究不同分数阶阶次下励磁电流、上导轴承刚度、下导轴承刚度、水导轴承刚度和转速值异变对水电站服役性能参数转子轴心偏移的影响。分析结果表明：服役性能参数在励磁电流影响下所呈现非线性动力演化过程具有统一性；在轴承刚度参数影响下所呈现动力失稳方式不同。通过对系统失速振动幅度分析，发现振动幅值在转速上升过程出现跳跃现象。上述研究结果为后续揭示冲击式水电站系统故障诊断机理提供理论依据。
		2019 Vol. 38 (23): 10-18 [摘要] ( 167 ) HTML (1 KB) PDF (1681 KB) ( 65 )

	19	高速铁路常用跨度简支箱梁竖向共振条件分析
		>孟鑫1,2
		通过对动车组列车作用于高速铁路常用跨度简支箱梁的竖向共振条件进行理论探讨，并对常用跨度简支箱梁实测竖向自振频率及动力响应数据进行分析，得出如下结论：明确了高速铁路常用跨度简支箱梁在动车组荷载下的竖向共振作用机理，得到了简支箱梁的共振、超谐共振及消振速度计算公式；动车组列车对桥梁的竖向加载频率主要取决于列车速度和车长，加载频率等于桥梁的自振频率或为自振频率的1/2、1/3……时，桥梁结构发生共振或超谐共振；我国高速铁路常用跨度简支箱梁在运营速度（350 km/h）范围内梁体不会发生竖向共振；对高速铁路40 m、32 m和24 m简支箱梁的实测数据分析表明，在运营速度范围内存在2阶、3阶、4阶超谐共振现象，梁体动力响应出现峰值效应，与理论分析结果吻合；简支箱梁的消振速度与桥梁跨度和自振频率相关，当满足消振条件时，桥梁竖向动力响应降低。
		2019 Vol. 38 (23): 19-24 [摘要] ( 195 ) HTML (1 KB) PDF (953 KB) ( 236 )

	25	主动转动惯量驱动控制系统对多类型灾害源激励悬吊结构摆振响应控制研究
		>张春巍，王昊
		传统的结构防灾设计中，通常将各种灾害对结构的作用分开考虑，较少考虑多类型灾害的作用。针对悬吊结构摆振运动振动控制问题，调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)、主动质量阻尼器(Active Mass Damper,AMD)均无法进行有效的控制，另一方面调谐转动惯量阻尼器(Tuned Rotary Inertia Damper,TRID)存在对调谐参数等十分敏感、鲁棒性差、无法在多灾害作用下起到有效控制作用的问题，提出了主动转动惯量驱动控制系统(Active Rotary Inertia Driver, ARID)的概念，设计了小型比例模型振动台试验，运用Simulink进行了数值模拟分析。建立了附加ARID系统的悬吊结构平面摆振运动方程，并对运动方程进行了线性化处理，对系统控制算法进行了设计；用单轴振动台进行了正弦激励输入下结构自由衰减振动、正弦激励输入下结构强迫振动、正弦扫频激励、模拟地震动输入、模拟海洋波浪等5种类型荷载作用下，结构小型比例模型试验，利用Simulink进行了模拟多灾害输入下体系运动方程求解，并与试验结果进行了对比分析。结果表明，主动转动惯量驱动控制系统可以较好地实现悬吊结构摆振控制，且在不同类型单一灾害源激励作用下均表现出稳定性好、鲁棒性好的控制性能，从机理上证明了该系统对多类型灾害源激励结构摆振响应控制应用的可行性。
		2019 Vol. 38 (23): 25-32 [摘要] ( 188 ) HTML (1 KB) PDF (3784 KB) ( 69 )

	33	基于NAP和RMI的滚动轴承性能退化状态识别与评估
		>夏均忠，郑建波，白云川，吕麒鹏，杨刚刚
		退化状态特征的提取是滚动轴承退化状态识别与评估的关键。干扰属性投影（Nuisance Attribute Projection,NAP）能克服传统方法无法准确提取退化状态特征的不足，但在全寿命阶段上单调性和敏感性差，将排列互相关（Ranking Mutual Information,RMI）用于NAP的优化，从而准确评估轴承退化状态。应用优化正交匹配追踪（Optimized Orthogonal Matching Pursuit,OOMP）对振动信号降噪；将NAP计算的特征向量PE值与参考PE值对比识别轴承退化状态；应用RMI增强PE值对于信号细微变化的敏感性和全寿命阶段的单调性从而准确评估其退化状态。试验验证，滚动轴承性能退化状态识别率高，能高精度、分阶段评估轴承性能退化状态。
		2019 Vol. 38 (23): 33-37 [摘要] ( 169 ) HTML (1 KB) PDF (1277 KB) ( 77 )

	38	利用汽车行驶风测试建筑风压系数的跑车试验方法研究
		>李胜利1，武昊1，郑舜云1，欧进萍2,丁金全3
		参照风洞试验和现场实测的试验方法，结合车辆行驶能产生风的特点，提出了一种理想道路条件下利用汽车行驶风测试建筑风压系数的跑车试验方法。采用理论推导和现场试验的方法，构建了跑车试验的基本理论，设计和组装了跑车试验的物理试验平台，搭建了软件测试系统，研究了测试数据的处理方法，运用该方法对CAARC标准模型典型测点的平均风压系数进行测试。研究了不同车速对平均风压系数的影响，并分析了同一车速多次重复测试平均风压系数结果的差异。研究结果表明：提出的跑车试验理论公式正确，构建的软硬件系统合理，标准模型测点的平均风压系数跑车试验测试结果与相关文献的风洞试验结果吻合很好，同一车速下多次重复测试结果偏差很小，不同车速影响平均风压系数程度小，验证了该方法在理想道路条件下的可行性。 
		2019 Vol. 38 (23): 38-45 [摘要] ( 226 ) HTML (1 KB) PDF (2142 KB) ( 35 )

	46	分形粗糙表面加卸载接触特性演变行为分析
		>刘楷安，徐颖强，吴正海，李万钟
		粗糙表面加卸载接触特性演变行为对研究界面接触力学性能具有重要的理论意义。基于粗糙表面分形理论，依据修正的双参数Weierstrass-Mandelbrot(W-M)分形函数，采用点云处理技术和Coons patch曲面拟合方法生成三维分形粗糙表面数字模型。根据Prandtl-Reuss本构关系和von Mises屈服准则，选择双线性等向强化非线性材料，建立了精确的分形粗糙表面与刚性平面接触有限元模型。探讨加卸载过程中分形维数和尺度参数对粗糙表面接触载荷、接触面积和变形量的影响；同时，采用核密度估计法分析不同接触状态下粗糙表面形貌高度参数分布的演变规律，并从分形参数和能量角度揭示分形粗糙表面接触特性的内在机理，为进一步研究粗糙表面接触力学性能和载荷传递效率与增强机理提供理论依据。
		2019 Vol. 38 (23): 46-53 [摘要] ( 188 ) HTML (1 KB) PDF (2688 KB) ( 57 )

	54	大型轴流压气机叶片无键相振动监测与故障预警方法
		>王维民1,2,张旭龙1,陈康2,户东方1,李维博2
		压气机运行过程中叶片承受复杂的交变载荷，容易产生高周疲劳故障，若不及时预警将会导致重大事故。为解决用叶尖定时法在叶片振动监测过程中键相传感器安装困难(如航空发动机等装备无键相传感器)或键相参考不准确的难题，提出了基于叶片失谐特性的无键相叶片振动监测方法，并在此基础上，对算法改进，提出了谐调叶片的无键相监测方法。通过模拟，对所提出的方法进行了验证，然后在某大型轴流压气机上进行了实验研究，分别利用有键相法与无键相法对监测数据进行分析，完成了叶片同步振动参数的辨识，分析结果表明所提出的无键相法可以准确识别叶片同步振动参数，有键相法和无键相法的叶片共振频率识别相对误差小于0.06%。该方法在大型轴流压气机叶片的振动监测与故障预警中是有效和可行的。
		2019 Vol. 38 (23): 54-61 [摘要] ( 300 ) HTML (1 KB) PDF (2303 KB) ( 93 )

	62	考虑刀杆结构非线性的铣削过程颤振稳定性与主共振
		>任勇生，马伯乐，马静敏
		研究考虑铣刀杆结构非线性和阻尼的颤振稳定性以及主共振。将刀杆简化为平面弯曲悬臂梁结构模型。为了在模型中考虑结构阻尼的影响，假定刀杆由黏弹性材料构成。结合包含再生时滞效应和周期激励的切削力模型，根据Hamilton原理建立非线性运动方程。采用Galerkin法将非线性偏微分运动方程进行化简，导出主坐标表示的非线性常微分运动方程。通过时域数值积分得到铣削系统的稳定性lobes图。采用多尺度法对非线性常微分运动方程进行摄动求解，导出非线性切削系统在周期激励下的主共振响应的近似封闭解。研究刀杆的几何尺寸、结构阻尼、切削力系数、切削深度、齿数和切削力幅值等参数，对铣削过程非线性lobes图以及主共振响应曲线的影响。结果表明，增加刀杆的长度或者降低铣削过程的临界切削深度；切削力系数越大，临界切削深度越小；增加结构阻尼能够明显提高铣削过程的颤振稳定性；主共振响应峰值向右偏斜，由于切削系统存在三次刚度非线性，主共振响应曲线表现出典型的硬弹簧Duffing振子的特性，出现跳跃性和多值区域。
		2019 Vol. 38 (23): 62-69 [摘要] ( 184 ) HTML (1 KB) PDF (1877 KB) ( 52 )

	70	涡轮增压器动力学建模及振动特性研究
		>顾灿松1,2，袁兆成1,刘佳鑫1，杨征睿2，李洪亮2
		采用结合有限元法（FEM）的多体动力学方法，对某车用浮环轴承涡轮增压器进行多体系统仿真模型的建立：以模态综合法为基础，建立增压器壳体与转子的柔性体子结构模型；以广义不可压缩雷诺方程为基础，建立增压器浮环轴承的EHD弹性液力润滑模型(Elastic Hydro-Dynamic)。计算得到内外油膜压力、转子振动特性以及增压器壳体表面振动速度，并进行实验验证。结果表明，采用柔性体多体动力学与EHD轴承润滑模型相结合的建模方法能够有效用于增压器的振动特性分析，该方法的应用也为研究增压器同步、次同步振动与噪声问题提供了理论依据。
		2019 Vol. 38 (23): 70-76 [摘要] ( 223 ) HTML (1 KB) PDF (2428 KB) ( 67 )

	77	基于超几何函数和梅哲G函数的变截面梁的非线性振动建模及自由振动
		>薄喆，葛根
		对具有等厚度变宽度的悬臂梁的非线性振动进行了理论研究。提出了基于超几何函数和梅哲G函数的变截面悬臂梁的无需摄动近似的振型函数，在此基础上采用凯恩方程建立了包含几何非线性和惯性非线性的振动方程。该方程的各项系数和现有文献中其他方法建模结果的计算结果相同，而表达式更简洁。得到的线性基频和有限元等其他多种方法结果做了对比，具有非常良好的精度。在考虑了强非线性振动的情况下，用变分法和能量平衡法得到了体系的幅频响应关系，该结果在大振幅条件下精度优于多尺度法的结果。还改进了能量平衡法，使之和数值解更为贴近。得出了判断系统渐硬或渐软特性的有效非线性系数。
		2019 Vol. 38 (23): 77-83 [摘要] ( 173 ) HTML (1 KB) PDF (1353 KB) ( 45 )

	84	行星齿轮箱齿轮磨损故障诊断
		>李海平1,2，赵建民2，张鑫2，倪祥龙3
		为解决行星齿轮箱故障诊断方法专业性要求高、计算过程复杂以及模型训练时间长等问题，提出一种基于PCA-EDT-DBN的行星齿轮箱故障诊断新方法。利用PCA分析多个传感器采集到的振动信号并根据需求取每列信号的前p个主成分，将每列信号的前p个主成分合成一维序列。计算每两列数据前p个主成分之间的欧氏距离得到距离矩阵，将该矩阵按序展开成一维序列。将得到的两个一维序列合成一个一维序列作为样本输入到DBN中对模型进行训练，再有新样本输入到训练好的模型中则可智能地给出分类结果，从而实现对设备的故障诊断。此外，为提高模型诊断准确率，提出利用正交试验对DBN参数进行优化。利用行星齿轮箱齿轮磨损预置故障实验数据验证了该方法的有效性，结果表明该方法诊断准确率高、训练时间短且计算过程简单。
		2019 Vol. 38 (23): 84-89 [摘要] ( 186 ) HTML (1 KB) PDF (1249 KB) ( 103 )

	90	基于改进变分模态分解和SVM的断路器机械故障振动分析
		>田书，康智慧
		针对传统信号分解导致断路器机械故障振动分析特征提取不准确，故障诊断精度低的缺点，提出将改进变分模态分解能量熵与支持向量机相结合的断路器故障诊断新方法。利用量子粒子群优化变分模态分解(VMD)参数设置问题，获取最佳模态个数及惩罚因子。为验证该算法在模态混叠及噪声干扰方面的优势，将其应用在10 kV高压断路器ZN63A-12上，对断路器采集到的正常、传动机构卡涩及基座螺丝松动三种振动信号进行分析。用改进VMD能量熵提取断路器振动特征，并输入支持向量机确定故障状态。实验结果表明，所提方法在少量样本情况下仍能有效提取断路器的运行状态并对故障进行分类，具有较高的应用价值。
		2019 Vol. 38 (23): 90-95 [摘要] ( 173 ) HTML (1 KB) PDF (833 KB) ( 69 )

	96	湍流度对斜拉索雷诺数效应影响的试验研究
		>刘庆宽1,2，赵桂辰3，安苗3，贾娅娅1,2，马文勇1,2，刘小兵1,2
		大跨度斜拉桥斜拉索为典型的风敏感结构，并且处在复杂的湍流环境中，来流湍流度对斜拉索的气动性能影响十分显著。对斜拉索模型在不同湍流度下进行风洞试验，测得斜拉索的表面压力，对比分析同一湍流度下斜拉索气动力系数随雷诺数的变化规律，以及同一雷诺数斜拉索气动力系数随湍流度的变化规律。结果表明：湍流度使得雷诺数效应提前，湍流度越大，气动参数的雷诺数效应提前的越多；湍流度增加，迎风侧脉动风压系数也会增大；雷诺数越小，不同湍流度下斜拉索的压力系数值相差越大，而在大雷诺数下，其值越接近。
		2019 Vol. 38 (23): 96-102 [摘要] ( 154 ) HTML (1 KB) PDF (3018 KB) ( 39 )

	103	高速齿轮传递误差和啮入冲击的激励模拟及齿面优化修形
		>贾超1，方宗德2
		为了减小高速齿轮的振动与噪音，针对齿面传统修形方法中未考虑重合度影响的情况，以及仅考虑减少传动误差幅值对于高速齿轮减振降噪效果不显著的情况，提出了一种考虑重合度的齿面新修形方法，和基于几何接触分析和承载接触分析的啮入冲击力计算方法。基于智能优化算法和提出的新修形方法，建立了以冲击力和承载传动误差幅值最小的优化模型，通过多目标优化得到相应的优化修形量。实例计算结果表明：与传统修形相比，新修形能够更有效的减小承载传动误差波动和冲击力。
		2019 Vol. 38 (23): 103-109 [摘要] ( 220 ) HTML (1 KB) PDF (1513 KB) ( 75 )

	110	#br# 2×1 500 m双主跨斜拉桥静风失稳机理研究
		>胡传新1，周志勇1，闫康健2
		静风稳定性是千米级超大跨斜拉桥抗风性能的主要考验之一。以某主跨2×1 500 m三塔两跨斜拉桥结构体系为研究对象，采用全桥气弹模型风洞试验与数值计算相结合的方法，对失稳过程结构位移响应和与之同步的拉索索力进行跟踪，从失稳过程结构刚度演变特性方面深入揭示了该结构体系静风失稳机理。风洞试验发现，结构在+3°和0°初始风攻角下出现了明显的静风失稳前兆，静风失稳先于颤振失稳发生。基于增量与内外两重迭代相结合的非线性静风稳定分析方法，研究了结构失稳过程结构位移响应演变特性，并与风洞试验结果进行了对比，表明二者具有较好的吻合性。-3°初始攻角下的静风失稳临界风速远高于+3°和0°初始攻角。为了揭示上述现象发生的内在机理，提取与结构位移同步的拉索索力，阐述了失稳过程结构刚度与结构响应之间的同步演变关系，研究表明：结构静风稳定性取决于失稳过程结构刚度演变特性，而后者与结构响应密切相关。-3°初始攻角下主梁整体向下的竖向位移强化了拉索、主梁和桥塔形成的稳定三角关系，这是该初始攻角下静风稳定性远优于+3°和0°初始攻角的最根本原因。-3°初始攻角时，结构失稳形态表现为明显的主梁一阶正对称扭转与主梁一阶反对称扭转耦合振型失稳，与单主跨斜拉桥明显不同。研究首次在风洞试验中再现了双主跨大跨度斜拉桥静风失稳现象，并揭示了大跨度斜拉桥静风失稳内在机理，对今后我国超大跨径斜拉桥的抗风设计具有借鉴意义。
		2019 Vol. 38 (23): 110-118 [摘要] ( 124 ) HTML (1 KB) PDF (2776 KB) ( 37 )

	119	基于状态追踪特征相空间重构的轴承寿命预测方法
		>柏林，闫康，刘小峰
		针对滚动轴承剩余寿命预测中的特征选择及模型优化问题，提出了基于状态追踪特征相空间重构的轴承寿命预测方法。该方法在轴承特征进行单调性与敏感性评估的基础上，对轴承运行状态跟踪能力进行量化评估，进而筛选出轴承性能退化的最优特征集。为了统一描述各个特征对轴承退化状态的表征信息，采用自适应混沌粒子群算法（Adaptive Chaos Particle Swarm Optimization, ACPSO）优化支持向量数据描述（Support Vector Data Description, SVDD）方法构建轴承健康指数，该健康指数对轴承运行状态进行了准确划分。最后，以轴承衰退期的相空间重构指数为基础，采用ACPSO-GRNN预测轴承剩余寿命。通过试验表明，该方法不仅能及早发现轴承运行的衰退时间点，且相比于SVR和BP神经网络寿命预测具有更高的预测精度。
		2019 Vol. 38 (23): 119-125 [摘要] ( 202 ) HTML (1 KB) PDF (1437 KB) ( 88 )

	126	双稳悬臂梁电磁式振动能量采集研究
		>刘仲琳,冷永刚，刘进军，范胜波
		以双磁铁结构建立的双稳悬臂梁电磁式振动能量采集系统为研究对象，采用形状修正函数法和磁化电流理论分析了双稳悬臂梁振动响应特性，并根据电磁感应原理探索了运动坐标系下电磁感应电动势的精确仿真方法。数值模拟和实验验证表明，所建立的非线性磁力和磁场的分析以及悬臂梁振动响应和感应电动势的计算是合理正确的，可用于双稳悬臂梁电磁式振动能量采集系统的感应电动势和输出功率进行有效评估。
		2019 Vol. 38 (23): 126-133 [摘要] ( 163 ) HTML (1 KB) PDF (2227 KB) ( 79 )

	134	基于试验验证的商用车驾驶室悬置参数优化研究
		>李彬1，曹阳2，运伟国3
		针对目前中国商用车驾驶室舒适性问题，以整车刚柔耦合多体动力学理论基础，采用ADAMS软件建立某典型商用车驾驶室及其悬置系统动力学模型，并对该模型进行了准确性验证。设计了DOE优化试验，经过仿真分析，对驾驶室悬置的刚度和阻尼进行优化，并对试验车辆按照优化参数进行改进。最后，通过道路试验表明，优化后的商用车行驶平顺性较优化前提升了9.6%，改善了驾驶室的隔振性能。
		2019 Vol. 38 (23): 134-138 [摘要] ( 212 ) HTML (1 KB) PDF (1065 KB) ( 45 )

	139	尾流激励下的叶片气动力快速分析
		>罗骁1，李立州1，张新燕1，张珺2，杨明磊1，原梅妮1
		为快速求解尾流引起的叶片气动力，提出了基于谐波平衡法的尾流激励的叶片气动力降阶模型方法。对该气动力降阶模型方法进一步的研究发现：小扰动情况下，尾流谐波引起的叶片气动力谐波振幅和尾流谐波振幅的比例系数只与尾流频率有关。基于这一发现，进一步提出了尾流激励下的叶片气动力快速分析方法。该方法首先得到若干谐波尾流引起的叶片气动力谐波振幅与谐波尾流振幅的比例系数，并拟合出这些比例系数与尾流谐波频率的关系曲线；对任意尾流通过该曲线插值出该尾流各谐波对应的比例系数，得到叶片气动力谐波振幅，再由气动力降阶模型求得尾流激励的叶片气动力。算例结果表明：提出的气动力快速分析方法可以快速准确的估计任意尾流激励下的叶片气动力，而无需对不同频率尾流反复的进行CFD气动力计算。
		2019 Vol. 38 (23): 139-145 [摘要] ( 203 ) HTML (1 KB) PDF (1229 KB) ( 79 )

	146	高能气体冲击载荷作用下高压容器仓排放孔膜片损伤模式及机理研究
		>张红艳1，蔡宣明1，马铁华2，张瑜2，范志强1，高玉波1
		针对高压容器仓内高能爆炸气体对排放口膜片结构毁伤模式无法准确有效预估，常出现提前破膜和不破模危险情况，进而对含预制损伤孔洞Q235钢结构膜片在爆炸冲击载荷作用下的宏细观损伤特性进行研究。基于高压爆炸装置，对含预制损伤孔洞Q235钢结构膜片抗爆毁伤效应进行一系列试验研究，结合试验研究结果，探索七孔枪药爆炸冲击载荷能量释放行为与相关参量之间的量化关系，进而为膜片毁伤机理研究提供理论依据，并建立膜片损伤孔洞尺寸与爆炸冲击载荷峰值压力之间的联系规律，最后，基于J-C模型的动态本构关系及失效准则对膜片破坏模式进行数值模拟研究。结果表明，随着爆炸冲击载荷压力地不断增大，含预制孔洞损伤膜片主要呈现均匀性损伤孔洞、边缘性应力集中撕裂、以及剪切冲塞等宏观损伤模式；建立的能量释放关系、以及含预制损伤膜片损伤孔洞尺寸与爆炸峰值压力之间地内在关联为多尺度损伤机理研究提供了量化依据；数值模拟中的膜片破坏形态及损伤孔洞尺寸与试验结果基本吻合，该数值模拟研究可为多尺度试验研究提供借鉴。
		2019 Vol. 38 (23): 146-151 [摘要] ( 141 ) HTML (1 KB) PDF (1698 KB) ( 41 )

	152	基于样本分位数排列熵的故障诊断方法
		>戴洪德1，陈强强2，戴邵武2，朱敏2
		针对滚动轴承故障特征不明显、不易于进行特征提取等问题，提出了一种新的衡量时间序列复杂程度的方法-样本分位数排列熵（Sample Quantile Permutation Entropy，SQPE），并将其应用于滚动轴承故障振动信号的特征提取。通过对振动信号进行样本分位数排列熵计算，有效分离出不同振动信号的故障特征；将熵值组成特征向量，构建分类器并实现对滚动轴承的故障诊断。将提出的方法应用于试验数据分析，结果表明：样本分位数排列熵能够有效提取滚动轴承的故障特征，并在熵值计算的过程中，避免了嵌入维数选取的过程，有效提高了熵值计算的自适应性，扩大了其应用范围。
		2019 Vol. 38 (23): 152-156 [摘要] ( 155 ) HTML (1 KB) PDF (724 KB) ( 107 )

	157	一种基于谱元法的层合板SEA参数计算方法
		>袁金龙1，陈海波1，王昆2，操小龙2
		针对一般层合板统计能量分析(SEA)参数获取困难问题，建立了一种基于谱元法（SFEM）的SEA参数计算方法。采用三节点二次谱单元在层合板厚度方向进行网格划分，通过刚度矩阵与质量矩阵建立波数的特征方程；根据模态相似原则，利用皮尔逊相关系数对各阶模态的波数进行分类，进而获得层合板的模态密度、辐射效率等SEA参数。对单层薄板和三明治夹芯板进行了数值模拟研究，计算结果与其他理论值或实验值进行对比，验证了该方法的有效性，并以五层碳-碳正交各向异性板为例，考察了经典层合板理论和一阶剪切理论的分析偏差。最后计算了汽车玻璃层合板的内损耗因子，验证了基于SFEM计算层合板内损耗因子的有效性。
		2019 Vol. 38 (23): 157-164 [摘要] ( 131 ) HTML (1 KB) PDF (1054 KB) ( 49 )

	165	双层圆柱壳舷间声通道对壳体声振性能的影响
		>楼京俊1，屈铎2，唐宇航3，张振海1
		针对水下航行器壳体辐射噪声问题较大的现状，将其简化为加肋双层圆柱壳结构，采用AML自动匹配声学辐射边界条件技术，考虑内外壳体与舷间/舷外流体之间的耦合，建立了含有舷间流体的双层圆柱壳模型，研究分析了有限元声振耦合法与附加质量法的差异，进而分析了舷间/舷外流体负载、舷间介质及托板对圆柱壳振声性能的影响规律。结果表明：基于AML技术的声振耦合方法对研究水下双层圆柱壳的声振性能更有效；舷间/舷外不同流体负载对结构声振性能影响较大，水的负载效果明显高于空气，低频段起到抑制振动、削减共振峰的效果，而高频段则加大了耦合作用，提高了结构振动响应及辐射效率；在150Hz以下的低频段，舷间为空气时的托板，对结构的振动和声辐射影响较大。
		2019 Vol. 38 (23): 165-170 [摘要] ( 155 ) HTML (1 KB) PDF (2269 KB) ( 48 )

	171	基于惯容器的轨道车辆悬挂系统性能研究
		>陈文韬2,3，封周权1,2，陈政清1,2，樊友权3，牛华伟1,2
		建立了轨道车辆“惯容器-弹簧-阻尼”（Inerter Spring Damper,ISD）悬挂结构垂向振动的动力学模型，采用强迫振动理论进行了振动响应特性以及隔振性能分析。研究发现：ISD结构的振幅、振幅放大因子、速度放大因子和加速度放大因子相对质量比存在极小值点，此最优质量比是频率比和阻尼比的函数；阻尼比和质量比建议取值范围为ξ<0.2及0.1<μ<0.3，此时隔振性能可得到最大程度提升；质量比越大，相位差越小。推导了临界频率比、共振点频率比与质量比的关系，质量比越大，临界频率比和共振点频率比越小，共振点处的振幅放大因子以及共振区宽度也明显减小。该结果对轨道车辆ISD悬挂结构的减隔振性能分析和轻量化研究提供了一种新的思路，并对ISD结构设计中关键参数的选取提供了参考。
		2019 Vol. 38 (23): 171-177 [摘要] ( 162 ) HTML (1 KB) PDF (1704 KB) ( 150 )

	178	基于盲辨识模型和极限学习机的下肢假肢路况识别
		>刘磊1，杨鹏2，刘作军2，宋寅卯1，吴青娥2
		针对大腿截肢者穿戴智能假肢路况识别准确率低的问题，提出了一种盲辨识理论和极限学习机相结合的路况识别方法。选择肌电信号(EMG)作为路况识别信息源，提取肌电信号的盲辨识模型系数作为信号特征，为了能够充分反映路况特征,比较了不同特征值，分析了选取盲辨识模型系数作为路况识别特征值的合理性。为了克服极限学习机(ELM)分类器随机产生的输入权值只有少部分是比较优越的缺点，利用烟花极限学习机（FA-ELM）对平地行走、上楼、下楼、上坡、下坡、跑步6种路况进行分类。与ELM算法、BP神经网络进行了对比，结果表明, 采用盲辨识模型和烟花算法进化极限学习机将6种路况下平均识别率提高到93.18%，优于ELM和BP神经网络等方法。 
		2019 Vol. 38 (23): 178-185 [摘要] ( 153 ) HTML (1 KB) PDF (1151 KB) ( 135 )

	186	单向围压作用下切缝药包爆破爆生裂纹扩展规律的研究
		>岳中文1,2，田世颖1，张士春1，宗亮亮1，徐胜男1
		为了研究单向围压作用下切缝药包爆破爆生主裂纹的动态力学行为，采用新型数字激光动态焦散线实验系统开展多组爆破光测实验，同时使用LS-DYNA有限元软件分析初始应力对爆炸应力场的影响。结果表明：裂纹的扩展方向和延伸长度受控于切缝角度和压力的共同作用，当压力垂直和平行切缝方向时，分别能够抑制和促进爆生主裂纹的萌生及演化，降低和提升扩展速度及动态应力强度因子，当压力与切缝成一定角度时，主裂纹偏向压力方向扩展，动态力学参数减小。数值分析结果显示，当压力分别垂直和平行切缝方向时，初始围压静加载在环向形成压缩和拉伸预应力，能够降低和提高爆炸冲击在环向的拉伸作用，从而削弱和增强爆炸荷载的冲击致裂能力。
		2019 Vol. 38 (23): 186-195 [摘要] ( 148 ) HTML (1 KB) PDF (3260 KB) ( 57 )

	196	基于稀疏分解和频域相关峭度的轴承微弱故障特征提取
		>赵乐1,2，杨绍普1,2，刘永强2，顾晓辉1,2，王久健2
		在强背景噪声和复杂激励的干扰下，滚动轴承的早期微弱故障特征往往难以提取，提出一种稀疏分解与频域相关峭度相结合的方式，对轴承早期微弱故障特征进行提取。稀疏表示方法是分析非平稳信号的一种有效方式，在轴承故障诊断中常用的一种方法是利用K-SVD算法构造自适应字典，采用OMP算法对采集到的数据进行稀疏分解。利用频域相关峭度能够准确识别出轴承等旋转机械的循环冲击序列的特性，将其引入到字典构造过程中，求解稀疏分解时每次迭代逼近信号的频域相关峭度，并且找到最大频域相关峭度值所在位置，根据当前位置的信号重构原始信号，计算其包络及包络谱，分析故障类型。仿真信号和试验信号的结果表明：所提方法能够准确识别出轴承故障，验证了该方法在识别循环冲击序列的有效性和优越性。 
		2019 Vol. 38 (23): 196-202 [摘要] ( 192 ) HTML (1 KB) PDF (1370 KB) ( 202 )

	203	中柱失效后体外预应力钢筋混凝土框架抗连续倒塌分析
		>范云蕾，彭一帆，王杰
		为研究中柱失效后体外预应力钢筋混凝土框架抗连续倒塌性能，设计制作了五榀1/3缩尺单层双跨体外预应力钢筋混凝土框架，通过变换边界条件、体外预应力筋布置形式等参数，开展了体外预应力钢筋混凝土框架受力性能、机制转换、极限承载力及悬链效应的分析研究，测试了荷载、位移、应变、裂缝的发生以及发展状况等。基于试验结果建立了有限元分析模型，对比分析了有限元结果与试验结果。结果表明：体外预应力加固能明显改善框架抗裂性能，在具有可靠的梁端水平约束前提下，框架梁机制下的极限倒塌抗力最大提升70%，悬链机制下的极限倒塌抗力取决于体外索的屈服强度和极限强度；折线布筋形式较水平布筋能提供更大的竖向倒塌抗力，加速机制转换；增加束高及张拉应力值可提升框架梁机制下的极限倒塌抗力；合理的有限元模型能够较为准确的预估框架梁机制下的抗力峰值、机制转换节点及悬链机制下的抗力峰值。
		2019 Vol. 38 (23): 203-212 [摘要] ( 152 ) HTML (1 KB) PDF (1812 KB) ( 51 )

	213	波动法研究加速旋转薄壁圆环的线性振动特性
		>林杰，黄迪山
		基于Euler -Bernoulli梁模型，考虑科氏力和离心力效应，由Hamilton原理建立加速旋转薄壁圆环的平面内线性运动方程。利用波动法对运动微分方程进行求解分析，计算出薄壁圆环在旋转状态下的固有频率，并与相关文献进行了比较，验证动力学方程的准确性。同时分析角加速度，角速度对薄壁圆环模态特性的影响。研究为加速旋转薄壁圆环提供了线性振动特性的波动计算方法，从波动的角度分析加速旋转薄壁圆环结构固有频率和模态特性，拓宽波动法动力学计算范畴。
		2019 Vol. 38 (23): 213-218 [摘要] ( 169 ) HTML (1 KB) PDF (836 KB) ( 30 )

	219	基于自适应MOMEDA与VMD的滚动轴承早期故障特征提取
		>刘岩，伍星，刘韬，陈庆
		轴承故障衍生早期，由于故障尺寸较小且易受环境噪声和信号衰减的影响，因此故障冲击信号往往非常微弱。变分模态分解（Variational Mode Decomposition，VMD)已经在轴承的故障特征提取中有一定的应用，但对于背景噪声较强时的滚动轴承的微弱故障提取效果并不理想。针对这一问题，将改进多点优化最小熵解卷积（Multipoint Optimal Minimum Entropy Deconvolution Adjusted，MOMEDA）与VMD相结合，研究了滤波器长度对MOMEDA效果的影响，提出基于进退法确定最优滤波器长度的自适应MOMEDA方法。利用自适应MOMEDA对信号降噪并避免传统MED迭代以及滤波后可能出现的虚假峰值。将自适应MOMEDA降噪后的信号使用VMD进行分解，然后依据谱峭度大小进行重构，对重构之后的信号进行故障特征提取，取得了较好的效果。最后通过实验验证了方法的可行性及有效性。
		2019 Vol. 38 (23): 219-229 [摘要] ( 220 ) HTML (1 KB) PDF (1501 KB) ( 287 )

	230	考虑中尺度台风影响的大跨度航站楼屋盖风压特性研究
		>朱容宽,柯世堂
		屋盖局部损坏是大跨度航站楼风致破坏的最典型形式，尤其是在强台风频繁发生的东南沿海地区。针对现存土木工程台风模型理论体系过度简化的问题，引入基于非静力平衡欧拉方程模型的天气预报模式（Weather Research and Forecasting, WRF）对“鲇鱼”台风进行高时空分辨率模拟。以厦门国际机场航站楼为例，首先采用三重嵌套的中尺度WRF技术分析了“鲇鱼”台风近地面三维风场特性，并基于非线性最小二乘法拟合得到边界层风速剖面。然后通过用户自定义函数确定小尺度CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟的入流风场，采用标准k-ε湍流模型分别模拟台风风场及良态A类风场环境中大跨度航站楼结构风场分布，基于悬空屋檐上下端压差分析确定了最不利来流风向角。最后基于大涡模拟技术深入探讨了最不利工况下屋盖极值风压特性，对比阐释了台风和A类风场下屋盖流场及风压形成机理。结果表明：采用WRF模式可以有效模拟近地面台风风场，拟合的台风剖面指数为0.091；考虑中尺度台风影响会增大屋盖平均和极值风压，极值风压最大增幅可达31%。研究结论可为此类大跨度航站楼屋盖台风荷载取值与抗台风设计提供科学依据。 
		2019 Vol. 38 (23): 230-238 [摘要] ( 166 ) HTML (1 KB) PDF (5465 KB) ( 50 )

	239	金属橡胶包覆管路阻尼结构减振性能研究
		>肖坤，白鸿柏，薛新，吴乙万
		提出薄片型金属橡胶制备难点，并解决了其制备难题。基于双折线模型，对管路包覆阻尼结构做力学分析及合理性简化，建立合适的力学模型，利用等效线性化方法将单自由度滞迟系统力学模型做线性等效，分析了金属橡胶刚度和阻尼随激振力变化规律，并进行了试验验证。同时提出表征包覆阻尼结构减振性能的表征量，通过试验研究了金属橡胶包覆阻尼结构的减振特性随其成型密度、包覆层数、激励量级的变化规律，为管路系统减振等工程应用提供了理论和实验依据。
		2019 Vol. 38 (23): 239-245 [摘要] ( 186 ) HTML (1 KB) PDF (1390 KB) ( 168 )

	246	考虑滑动轴承时变动力学参数的齿轮系统建模及分析
		>魏维，郭文勇，吴新跃，吴启豪
		为了对齿轮系统进行更加深入的研究，综合考虑时变轴承动力学参数以及动态齿侧间隙的影响，建立了齿轮系统动力学模型并进行了振动响应分析。以圆柱直齿轮为研究对象，将动压润滑轴承模型与齿轮啮合模型相结合，并计入动态齿侧间隙的影响，建立了系统的动力学微分方程。提出了一种齿轮-滑动轴承耦合系统的求解方法，分别研究了轴承间隙、齿侧间隙以及转速对系统振动响应的影响。结果表明：滑动轴承动力学参数的时变特性有助于改善系统的振动响应；在一定范围内增加轴承间隙以及齿侧间隙可以减小齿轮动态啮合力以及径向振动；随着齿轮转频的增加，系统的振动响应幅值减小，运动趋于平稳。
		2019 Vol. 38 (23): 246-252 [摘要] ( 169 ) HTML (1 KB) PDF (763 KB) ( 67 )

	253	干扰抑制门在线谱提取中的应用
		>牛芳1,2,3，惠娟1,2,3，赵安邦1,2,3,4
		由于舰船辐射噪声和海洋环境噪声的复杂性，直接从舰船辐射噪声解调信号中提取线谱比较困难。为了降低线谱提取过程中宽带噪声干扰的影响，设计了一个干扰抑制门。对单频输入信号和谐波输入信号的仿真，验证了抑制算法的有效性，同时对干扰抑制门的信噪比增益进行了统计分析。对实测舰船辐射噪声数据处理，结果表明干扰抑制门的应用能有效降低信号中的宽带干扰，为线谱提取提供便利。从线谱中提取的螺旋桨轴频可作为舰船目标分类和识别的特征量。干扰抑制门算法亦可用于线谱检测。
		2019 Vol. 38 (23): 253-258 [摘要] ( 136 ) HTML (1 KB) PDF (2080 KB) ( 29 )

	259	基于CEL方法的压差驱动式管道机器人动力特性分析
		>江旭东1,孙其海1，滕晓艳2
		针对压差驱动式管道机器人多柔体系统与管内流体的流固耦合问题，基于耦合的欧拉-朗格朗日(CEL)方法建立了机器人系统流固耦合模型，获得了机器人在复杂管道内运行时的结构动力响应。对比分析了不同管道内径和机器人舱段长度下的密封皮碗应力场、管道与机器人间的摩擦力和流体对管道机器人的驱动压差。数值结果表明，管道机器人进入管道初期驱动压差出现峰值，随着机器人运动速度的波动和管道拓扑的改变，驱动压差再次出现峰值。管道机器人位于小曲率半径弯道时，密封皮碗经历强烈的局部化挤压作用形成峰值等效应力，但是，由于密封皮碗与弯道的间隙引起摩擦力降至谷值。此外，随着管道内径的减少，密封皮碗的等效应力、平均摩擦力以及平均驱动压差增大；舱段长度增加，密封皮碗的等效应力、平均摩擦力以及平均驱动压差随之增大。
		2019 Vol. 38 (23): 259-264 [摘要] ( 205 ) HTML (1 KB) PDF (2332 KB) ( 42 )

	265	弹性管束湿模态频率变化对传热特性影响分析
		>俞逸杰，宋继伟，柴小明，侯兰雅，程林
		为了研究弹性管束湿模态频率变化对其传热特性的影响，以弹性管束为研究对象，进行实际运行工况下的建模及湿模态数值模拟分析。通过附加质量系数表征弹性管束湿模态频率的变化情况，在考虑流体介质的流速及黏度的影响下，计算得到湿模态频率相应的附加质量系数，并通过湿模态频率的改变对弹性元件换热性能进行分析。分析认为：流体的黏度越高，对弹性换热管束施加的附加质量系数就越大，使弹性元件的湿模态频率降低的越多，处于流场中的弹性元件湿模态频率随来流速度的增加而上升；弹性元件受外部流场流体黏度与速度的影响，湿模态频率越高，受到流体的附加质量系数越小，表面换热效果越好。 
		2019 Vol. 38 (23): 265-270 [摘要] ( 128 ) HTML (1 KB) PDF (1533 KB) ( 40 )

	271	基于多任务深度学习的齿轮箱多故障诊断方法
		>赵晓平1，吴家新1，钱承山1，张永宏2，王丽华2
		机械故障诊断领域已进入了“大数据”时代，且深度学习以其强大的自适应特征提取和分类能力也在机械大数据处理方面取得了丰硕的成果。然而这些研究均运用在单标签体系下，诊断单一目标故障。在大数据背景下，单标签体系不仅割裂了机械装备不同目标故障之间的联系，也难以完整描述装备故障位置、类型、程度等种类繁多的健康状态信息。提出了一种基于多任务深度学习模型的诊断方法，对齿轮箱的轴承及齿轮这两种目标的故障同时进行诊断。其优势在于通过单独的任务层，能够从同一信号中自适应的提取不同目标的特征，并进行诊断。实验结果表明，该方法实现了在多种工况，大量样本下对齿轮箱内轴承和齿轮不同故障的准确诊断。
		2019 Vol. 38 (23): 271-278 [摘要] ( 240 ) HTML (1 KB) PDF (2415 KB) ( 152 )

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