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
2021年 40卷 13期
刊出日期:2021-07-15
论文
 
       论文
1 考虑风攻角的硬跳线气动力系数和风偏计算
>沈国辉,张帅光,楼文娟,王轶文,宋刚
采用风洞试验和有限元方法研究不同风攻角下硬跳线的气动力系数和风偏,分析各类硬跳线的阻力系数和升力系数随风速和风攻角的变化特征,给出不同风攻角下硬跳线气动力系数的建议值,提出了考虑山地风场影响的硬跳线体系风偏计算方法。研究表明:硬跳线的阻力系数随风速的增加而减小,而升力系数在高风速下基本不变;鼠笼式二分裂、四分裂、六分裂、八分裂和铝管式硬跳线在屏蔽效应最显著风攻角下阻力系数比最大值减少了53.4%、27.4%、25.1%、16.7%和57.4%;各类硬跳线在特定风攻角下均存在较大数值的升力系数;给出了各类硬跳线在不同风攻角下阻力系数和升力系数的建议值,阻力系数最大值可取1.17;水平风加速效应和风攻角对硬跳线的风偏响应有较大的影响,山顶位置风偏增大最显著。
2021 Vol. 40 (13): 1-8 [摘要] ( 281 ) HTML (1 KB)  PDF (2216 KB)  ( 110 )
9 深度卷积神经网络在混沌振动识别中的应用研究
>唐宇思1,王伟豪1,崔汉国1,刘树勇1,柴凯2
针对混沌振动信号识别中,混沌特征指数计算量大、运算耗时长,难以满足实时性的要求,提出一种基于深度卷积神经网络的智能混沌识别方法。首先通过相空间重构技术,得到不同振动信号的吸引子图;在此基础上,优化设计了经典网络模型AlexNet的结构参数并进行训练;最后将改进后的模型用于混沌信号的智能识别。仿真和实测信号的结果表明,该方法是可行的,为混沌在线识别提供了有益参考。
2021 Vol. 40 (13): 9-15 [摘要] ( 207 ) HTML (1 KB)  PDF (1369 KB)  ( 114 )
16 含末端质量的悬臂梁随机非线性振动的随机平均法
>解娜娜,葛根
提出了一种可适用于含末端质量的悬臂梁强非线性振动的随机平均法。该方法将原本只能解决仅含有刚度非线性项振子的随机平均法扩展到了能解决既含有刚度非线性又含有惯性非线性的振子。先对含有末端质量的悬臂梁应用凯恩方法进行了建模,然后再基于哈密尔顿函数将振子化为关于瞬态等效振幅和瞬态相位的两个随机微分方程,随后应用随机平均原理将随机微分方程化简为一个关于等效振幅的伊藤方程。并在此基础上得出了在末端质量取不同值时的等效振幅的稳态概率密度以及位移和速度的联合概率密度。数值模拟很好地证明了该理论方法的正确性。
2021 Vol. 40 (13): 16-22 [摘要] ( 194 ) HTML (1 KB)  PDF (1306 KB)  ( 65 )
23 多跨格构式构架气弹模型设计与风洞试验
>李峰1,邹良浩1,陈寅2,梁枢果1
为了研究复杂多跨格构式构架风致响应特性,通过对比主要气弹模型制作方法的优缺点,以某典型1 000 kV两跨变电构架为背景,采用刚性节段加V型弹簧片的方法设计制作了满足前4阶频率相似比的气弹模型。在此基础上,通过气弹模型风洞试验测试得到了不同风速和不同风向角工况下,结构典型部位的位移和加速度时程,并研究了多跨格构式构架的风振响应特性,最后采用惯性风荷载方法和阵风荷载因子法评估了典型节段的风振系数。结果表明:采用刚性节段加V型弹簧片的方法设计制作的气弹模型能较好满足外形、质量、频率、阻尼比等重要参数的相似关系;风向角对位移均值的影响十分显著,其最不利风向角与相应主轴成15°夹角;顺风向与横风向的加速度响应均方根处于同一数量级,横风向风致振动效应较为明显;该结构垂直于跨向中塔的风振响应以第一阶模态的共振分量为主,边塔基阶模态与高阶模态的共振分量均较大,高阶模态的贡献不可忽略;同一节段的位移风振系数值略大于惯性力风振系数值。该试验结果对多跨格构式构架的抗风设计具有一定的参考意义。
2021 Vol. 40 (13): 23-31 [摘要] ( 210 ) HTML (1 KB)  PDF (2827 KB)  ( 88 )
32 考虑圆柱副间隙的连杆机构动力学研究
>敬谦1,2,刘宏昭1
为了研究包含圆柱副间隙的机构系统动力学特性,提出了一种同时考虑接触类型、材料属性以及涂层材料与厚度的圆柱副内接触力模型。基于Winkler弹性基础模型和Hertz椭圆形压力分布假设,将双弹性层等效弹性模量引入接触力模型,详细分析了所提接触力模型相较现常用共形接触力模型的优点。以含间隙关节曲柄滑块机构为例,对比分析不同间隙值和驱动速度、以及涂层材料与厚度对输出构件的动力学影响,将部分结果与文献中的试验结果进行对比,验证了所提接触力模型的正确性。
2021 Vol. 40 (13): 32-39 [摘要] ( 198 ) HTML (1 KB)  PDF (2179 KB)  ( 44 )
40 金属网增强遮弹层抗高速弹体侵彻的数值研究
>陈首1,石少卿1,王高胜2,3,李季2
基于验证的数值模型从弹体侵彻深度、弹坑直径、局部破坏情况和能量变化等方面对金属网增强遮弹层抗高速弹体侵彻的冲击响应进行参数化研究,涉及的参数包括:金属网布置形式、金属丝丝径、金属网孔径和金属网层数。研究表明:在素混凝土遮弹层中加入金属网可以有效降低弹体侵彻深度和剩余速度、减小弹坑直径、改善局部破坏情况、加快弹体初始动能耗散。适当增加单位面积网格密度或金属网体积分数可以进一步提高金属网增强遮弹层的抗侵彻性能,具体措施有:螺旋布置金属网、增加金属丝丝径、减小金属网孔径、增加金属网层数等。最后,基于数值研究结果,提出预测平行布置金属网增强遮弹层弹体侵彻深度的计算公式,该公式拟合精度较高,可为该遮弹层在防护工程中的具体应用提供有益参考。
2021 Vol. 40 (13): 40-50 [摘要] ( 163 ) HTML (1 KB)  PDF (4493 KB)  ( 52 )
51 正弦曲边负泊松比蜂窝结构面内冲击性能研究
>虞科炯1,2,徐峰祥1,2,华林1,2
提出了一种引入正弦函数曲线的负泊松比蜂窝结构,通过改变振幅、胞壁厚度等微结构几何参数,建立了参数化的正弦曲线负泊松比蜂窝结构模型。研究了冲击速度和微结构几何参数对正弦曲线蜂窝结构面内冲击变形模式、动态响应和吸能特性的影响。研究表明:正弦曲线负泊松比蜂窝结构的面内冲击性能主要与其振幅、壁厚以及冲击速度有关。中低速冲击时,振幅越大,胞壁越厚,结构面内变形越均匀。随着冲击速度的提高,增大振幅、壁厚均可一定程度增加冲击端的平台应力。对结构吸能特性的分析表明,振幅较小的正弦曲线负泊松比蜂窝结构具有更强的能量吸收能力,相对于内凹六边形蜂窝结构,能够显著降低峰值冲击力。
2021 Vol. 40 (13): 51-59 [摘要] ( 217 ) HTML (1 KB)  PDF (2216 KB)  ( 211 )
60 随机扰动下多电机网络混沌振荡的反馈可调节控制
>郭士铭,韦笃取
电机在某些参数及工作条件下会出现混沌振荡行为。多电机网络的混沌控制对保证电力传动系统的正常运行有重要意义。在实际生产中,多电机网络由于受到随机噪声及随机负荷等因素影响而具有随机性。因此,在设计控制器时考虑系统的随机性非常有必要。首先以永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)为节点,以电机间的耦合为连边,建立随机扰动下复杂拓扑结构的多电机网络模型(Newman-Watts型小世界网络、星型网络)。然后基于李雅普诺夫稳定性理论提出反馈可调节控制方法,对多电机网络的混沌进行控制。最后数值仿真验证了控制方法的可行性和有效性,研究结果对保证电力传动系统正常运行具有指导意义。
2021 Vol. 40 (13): 60-63 [摘要] ( 154 ) HTML (1 KB)  PDF (768 KB)  ( 28 )
64 飞机-跑道耦合作用下刚性跑道振动响应研究
>董倩1,2,王建华1,张献民2,3
基于飞机-跑道耦合分析,建立了飞机主起落架四自由度模型,得出飞机在不同平整度道面激励下的随机荷载;建立了考虑接缝的跑道三维有限元模型,将前述飞机动荷载作用于跑道,研究了飞机随机荷载作用下跑道结构的振动响应,分析了跑道各结构层及土基不同深度处跑道振动响应的变化规律,面层中心动位移、振动响应、跑道远端振动响应随跑道土基强度变化规律。结果表明:在跑道整个宽度范围内,面层中心处振动基频与道面远端振动基频基本一致,振幅呈“W形”变化;同一位置沿跑道深度方向,振动基频不变,仅振幅逐渐变小,该飞机荷载作用下,振幅衰减集中于土基3 m~11 m范围内,面层至土基3 m深度处的衰减仅为10%左右;土基强度对场道动位移峰值、振动基频影响较大,动位移峰值与土基动模量呈乘幂关系;当土基动模量由90 MPa增加至240 MPa时,跑道振动基频呈线性增大趋势,但土基模量增加至240 MPa后,随动模量增大,振动基频增加放缓。
2021 Vol. 40 (13): 64-72 [摘要] ( 170 ) HTML (1 KB)  PDF (1159 KB)  ( 66 )
73 高转速硬涂层阻尼薄壁圆柱壳的行波共振特性研究
>王宇,夏鑫,杨志宏,于晓光
基于Viogt-Reuss原理和传递矩阵法研究了高转速硬涂层阻尼薄壁圆柱壳构件的行波共振特性。根据复合结构的Viogt-Reuss等效原理,考虑科氏力的影响,基于Love薄壳理论建立了旋转态硬涂层薄壁圆柱壳的振动微分方程;引入传递矩阵法,根据壳体子段间的状态向量关系式推导得到了构件的整体传递矩阵;在固支-自由、简支-简支和固支-固支边界条件下,求解得到了构件的行波共振特性。结果表明:通过与文献中的数据进行比较验证了该分析方法的合理性,静止薄壁圆柱壳的第1阶模态振型不受硬涂层材料的影响,但是频率值发生了偏移,随着阶次的增加前六阶振动模态的顺序发生了变化;硬涂层材料对薄壁圆柱壳的模态振型无影响,但是NiCrAlY硬涂层比NiCrAlCoY+YSZ硬涂层薄壁圆柱壳对应的各阶静频值偏高。转速对硬涂层薄壁圆柱壳前六阶行波频率的影响较大,在工作转速和一倍频激振力作用下,共振裕度小于10%的共振临界转速点随着边界条件和硬涂层发生变化,共振模态随着共振点变化容易引起对应阶次的模态振动,硬涂层结构改变了薄壁圆柱壳的行波共振特性。
2021 Vol. 40 (13): 73-81 [摘要] ( 185 ) HTML (1 KB)  PDF (1995 KB)  ( 30 )
82 固体火箭发动机声能共振规律试验研究
>赵天泉,张翔宇,甘晓松
从固体火箭发动机声不稳定燃烧的声学特性出发,以声学激励作为扰动并提供能量,从声学响应角度评估发动机的稳定性,建立了探究固体火箭发动机声能共振规律的试验方法并搭建了试验系统,对于不同发动机结构开展了试验,结果表明试验系统可以表征声不稳定燃烧的声学特性;不同前封头结构声腔的各阶振荡频率基本相同,对于第一阶压力振荡,带有凹腔的椭球形前封头声腔稳定性最低。对于第二、三阶压力振荡,椭球形前封头声腔稳定性最高;潜入空腔体积越大,各阶压力振荡频率越低,声腔稳定性越差。传声特性分析结果表明,潜入空腔长度增加导致出口声功率透射系数减小,稳定性降低。
2021 Vol. 40 (13): 82-87 [摘要] ( 214 ) HTML (1 KB)  PDF (1439 KB)  ( 29 )
88 铁路桥上直立式声屏障车致振动研究
>李小珍1,雷康宁1,龚振华1,毕然1,胡喆2,徐鸿3,郑净1
为研究列车通过时桥上直立式声屏障的振动特性,以某铁路桥上直立式声屏障为工程背景,现场测试了桥梁跨中断面处钢轨、箱梁和声屏障立柱的振动,并对试验结果进行时域分析和1/3倍频程分析。基于车-线-桥耦合振动理论,建立了桥梁-声屏障耦合振动分析模型,通过实测结果验证了模型的可靠性。并进一步探讨了声屏障振动的分布规律以及行车速度对其的影响,并提出了一种减振措施。结果表明:钢轨与箱梁顶板振动均呈现出明显的周期性,峰值频率分别为1 250 Hz和200 Hz;声屏障立柱振动要强于箱梁顶板,其中部振动与箱梁顶板具有相似的时程特性,其优势频段为50~500 Hz,峰值频率为50 Hz;立柱的振动从梁端向跨中逐渐增大,同一断面内,顶部最为剧烈、底部次之、中部最小,且中部受断面位置影响最为明显;列车时速在120~180 km/h时,箱梁和立柱的振动随车速的变化均较平缓,而在180~200 km/h时,立柱较箱梁对车速更为敏感;增设翼缘斜撑可有效降低声屏障立柱振动。
2021 Vol. 40 (13): 88-95 [摘要] ( 191 ) HTML (1 KB)  PDF (3301 KB)  ( 45 )
96 串列三圆柱的脉动气动力特性试验研究
>刘小兵1,2,3,姜会民3,王世博3,杨群1,2,3
采用刚性模型测压风洞试验的方法研究了不同间距下串列三圆柱的脉动气动力特性,并与单圆柱和串列双圆柱的结果进行了对比。试验雷诺数以及间距比
L/D(相邻圆柱中心距与单圆柱的直径之比)分别为3.4×104和1.2~12.0。研究结果发现,与串列双圆柱类似,串列三圆柱上游和中游圆柱的临界间距比(L/D)cr=3.5~4.0。在临界间距比附近,脉动气动力系数突升至最大值。串列三圆柱下游圆柱表现出两个临界间距比,分别为(L/D)cr1=2.0~2.5和(L/D)cr2=3.5~4.0。脉动气动力系数在临界间距比(L/D)cr1附近突升至最大值,而在临界间距比(L/D)cr2附近发生突降现象。气动干扰对串列三圆柱斯托罗哈数的影响表现为减小效应,与串列双圆柱相比,这种减小效应在L/D<(L/D)cr时更明显。
2021 Vol. 40 (13): 96-103 [摘要] ( 151 ) HTML (1 KB)  PDF (3006 KB)  ( 49 )
104 扭转作用下高阻尼橡胶支座力学性能试验研究
>葛庆子1,2,杨毅坚2,戴靠山2,吴体1,熊峰2
在隔震建筑向高烈度区、大体量、高层、复杂体型发展的趋势下,隔震支座会出现拉力、压力、弯矩、剪力、扭矩同时发生的复杂受力情况,困扰工程安全及技术推广。针对以上问题,设计了一套扭转加载试验方案,主要对典型尺寸的原型高阻尼橡胶支座(HDRB600)进行了扭转作用下的静力试验研究,得到了试件的力学性能;同时,采用三维散斑测量分析系统对试件的表面应变进行非接触测量。结果表明:竖向力对支座水平剪切性能、扭转性能影响较为明显;绕Z轴扭转滞回曲线呈方形,饱满有规律,加载至扭转角度8.4°未见明显的承载力下降和破坏现象;绕X轴扭转滞回曲线呈平行四边形,较为饱满,规律性强;绕X轴和绕Z轴扭转均会影响支座的水平性能,导致支座水平性能降低。三维散斑测量结果表明:表面橡胶应变云图分布不均匀,呈现出中部大,上下端部小的特点,间接判断其内部橡胶层的受力情况与传统理论有所不同。
2021 Vol. 40 (13): 104-110 [摘要] ( 186 ) HTML (1 KB)  PDF (1757 KB)  ( 58 )
111 基于非均匀分布复弹簧单元的螺栓连接薄板结构动力学有限元建模
>刘晓峰1,2,孙伟1,2,方自文1,2
在创建螺栓连接结构动力学模型时,如何有效地模拟螺栓影响区对结构动力学特性的贡献至关重要。提出用非均匀分布复弹簧单元来模拟螺栓影响区力学特性,在此基础上针对一种螺栓连接薄板结构建立有限元模型并对其进行线性动力学分析。在确定螺栓影响区面积的基础上,分别假定了三种刚度非均匀分布的复弹簧单元来模拟螺栓结合部的力学特性,并提出用反推辨识技术确定复弹簧单元刚度及阻尼参数的方法。通过自编有限元程序创建了螺栓连接薄板结构线性动力学分析模型,重点描述了将非均匀分布复弹簧单元引入连接薄板动力学方程的方法。最后,以一个具体的螺栓连接薄板结构为对象进行了实例研究,结果表明:用所创建的有限元模型计算获得的固有频率、模态振型以及频响函数值与实测值均较为接近,从而证明了用非均匀分布复弹簧单元模拟螺栓影响区进而实施有限元建模可实现较高的仿真计算精度。
2021 Vol. 40 (13): 111-119 [摘要] ( 182 ) HTML (1 KB)  PDF (1838 KB)  ( 51 )
120 压力伺服阀前置级间液动力振荡和强迫振动的数值研究
>康健1,袁朝辉1,王江涛2
电液压力伺服阀是飞机制动控制系统中至关重要的控制元件,输出压力的稳定性将直接影响飞机的稳定着陆。衔铁-偏转板组件受到流体不稳定液动力的作用,容易产生强迫振动和高频噪声。在高周交变液动力的作用下,衔铁组件中弹簧管的刚度将逐渐降低,严重影响伺服阀的动态性能。为了寻找衔铁-偏转板组件强迫振动产生的根源,建立了前置级流固耦合三维模型,根据涡流和气穴形态的演变规律,对不同偏转位移情况下的液动力脉动的幅值和频率进行数值分析。分析在高频周期性外载作用下,衔铁-偏转板组件的结构响应特性。最终得出结论:由涡流和气穴的周期性变化导致衔铁-偏转板组件产生高频率液动力振动,前置级非对称的结构和液动力脉动是衔铁-偏转板组件强迫振动的必要条件。
2021 Vol. 40 (13): 120-128 [摘要] ( 147 ) HTML (1 KB)  PDF (2300 KB)  ( 39 )
129 穿越断层隧道钢筋橡胶接头振动台试验研究
>闫高明1,2,申玉生1,高波2,隋传毅1,郑清1,周鹏发1
隧道穿越活动断层段是地震中破坏最为严重的区域之一。针对这一现象,基于主动防御的设计理念,提出一种钢筋和橡胶相结合的柔性接头措施。以穿越断层龙溪隧道工程为背景,采用振动台模型试验研究了断层错动-震动综合加载方式下带有接头的衬砌结构响应特征。分析结果证明:断层错动-震动联合作用下分段隧道对周围模型土层有追随性和依赖性;断层错动-震动联合作用下,该接头的设置不改变衬砌结构的加速度响应特征,但是由于自身的变形协调性有效地减小了穿越断层区域衬砌的加速度响应;提出的接头有效地减少了地震造成的剪切破坏,阻隔了节段间力的传递,使衬砌破坏局部化,衬砌破坏主要集中在断层附近区域。
2021 Vol. 40 (13): 129-135 [摘要] ( 167 ) HTML (1 KB)  PDF (2036 KB)  ( 51 )
136 基于多尺度排列熵和线性局部切空间排列的机械故障诊断特征提取
>赵建岗1,宁静1,2,宁云志1,陈春俊1,李艳萍1
机械设备监控系统收集的大量信号通常是包含多种自然振荡模式的非线性信号,这意味着单尺度特征提取无法表征这些非线性信号。而对于高维特征矩阵,也需要进一步提取主要的低维特征。针对这两个问题,提出了一种结合多尺度排列熵和线性局部切线空间排列(MPE-LLTSA)的非线性特征提取方法。首先通过MPE计算信号以获得具有高维度的多尺度特征。然后利用LLTSA挖掘嵌入的内在结构,实现低维特征提取。最后引入最小二乘支持向量机(LSSVM)来训练和识别低维特征。试验结果表明了该方法在机械模式分类和故障识别领域的应用潜力。
2021 Vol. 40 (13): 136-145 [摘要] ( 173 ) HTML (1 KB)  PDF (3156 KB)  ( 156 )
146 基于优化VMD与改进阈值降噪的滚动轴承早期故障特征提取
>陈鹏1,赵小强1,2,3
针对复杂工况和强背景噪声干扰下,滚动轴承早期故障信号微弱导致故障特征难以提取的问题。提出了优化变分模态分解(VMD)与改进阈值降噪的滚动轴承故障特征提取方法。首先,通过鲸鱼优化算法(WOA)优化VMD实现振动信号的自适应分解,建立了L-峭度和相关系数的最优模态分量选取准则;然后对选取的最佳分量进行改进阈值降噪;最后,对降噪后的信号进行希尔伯特包络谱分析实现故障特征频率的提取。在仿真信号和美国西储大学工程数据集上,对提出的方法进行了验证,同时与Teager能量算子降噪的方法和基于包络熵准则的优化方法进行了对比,结果表明提出的方法效果更优。
2021 Vol. 40 (13): 146-153 [摘要] ( 260 ) HTML (1 KB)  PDF (1065 KB)  ( 89 )
154 基于梯度提升决策树模型的冷连轧机颤振研究
>周晓敏,郝勇凯,丛文韬,魏志彬,温国栋
冷连轧生产过程中,由于轧机振动异常可能造成产品质量问题甚至发生断带等影响正常生产,极大限制了生产效率。目前已有钢铁企业实现在线颤振监测,但监测系统只能通过振动报警后再进行降速等方式来抑制振动。针对冷连轧振动难以建立精确的传统机理模型,利用现场实测生产数据,建立梯度提升决策树模型进行振动能量回归,并利用梯度提升决策树算法特性进行特征选择以寻找影响振动的重要因素并进行模型简化。实际生产数据仿真结果表明,通过梯度提升决策树所建模型能够有效选取重要因素、降低模型复杂度,而且建立的回归模型能够准确反映轧制振动能量的变化趋势。
2021 Vol. 40 (13): 154-158 [摘要] ( 142 ) HTML (1 KB)  PDF (1355 KB)  ( 31 )
159 不同风向角下线形布置双方柱脉动气动力特性研究
>杨群1,2,3,吴倩云3,姜会民3,刘庆宽1,2,3,刘小兵1,2,3
为了给实际工程中线形布置双方形截面结构的脉动风荷载提供参考,通过刚性模型风洞试验测试了不同风向角下线形布置双方柱在不同间距时的脉动气动力系数,并与单方柱的结果进行了对比分析。结果表明:线形布置双方柱的脉动气动力特性按风向角可分为小风向角(0°≤α≤10°)、中等风向角(10°<α<80°)和大风向角(80°≤α≤90°)三类。在小风向角和大风向角下,脉动气动力系数分别在3.0<L/D<4.0和2.0<L/D<3.0时发生突升,需引起设计的高度重视。在中等风向角下,脉动气动力系数随间距的变化没有发生突变,按风向角又可细分为10°<α≤30°和30°<α<80°两类。 
2021 Vol. 40 (13): 159-166 [摘要] ( 176 ) HTML (1 KB)  PDF (3864 KB)  ( 35 )
167 基于小波变换的拖拉机PTO载荷加速编辑方法
>李淑艳,杨世钊,翟友邦,赵致远,宋正河
拖拉机动力输出轴(power take-off, PTO)的作业载荷中无损伤或小损伤载荷占据大量比例,在耐久性试验中会导致试验时间过长,经济性变差,将这些载荷剔除可以得到加速载荷谱。以40马力拖拉机为研究对象,采用Daubechies小波对拖拉机PTO实测载荷信号分解并重构高频小波系数得高频小波分量,在总伪损伤保持基本一致的前提下,选取合适的阈值并结合包络线损伤判别方法,从原始载荷信号中提取损伤较大的载荷片段并拼接成加速载荷谱,分别得到压缩比为42.0%、49.8%、61.7%、62.4%、81.9%的加速载荷谱。基于频域、幅值域、统计参数和疲劳损伤等理论验证所编制加速载荷谱的正确性,以及与原始载荷谱的相似度。结果表明,加速载荷谱与原始载荷谱在伪损伤基本一致的前提下,频域、幅值域分布曲线保持相似,最值、均方根值、峰度系数等参数误差均在5%以内,对零部件造成的损伤效果也基本一致。证明该加速方法适用于拖拉机零部件加速载荷谱编制,并为农机领域加速载荷谱的编制提供参考依据。
2021 Vol. 40 (13): 167-173 [摘要] ( 157 ) HTML (1 KB)  PDF (2091 KB)  ( 44 )
174 高压水射流冲击作用下煤-砂岩-页岩损伤破裂特征
>葛兆龙1,2,赵汉云1,2,卢义玉1,2,肖宋强1,2,周哲1,2,博涛3
高压水射流技术作为一种高效开采油气资源的方法已广泛应用于资源开采领域,考虑到高压水射流冲击下非常规油气储层岩破坏特征的不同,以具有代表性的煤、砂岩、页岩为研究对象,开展水射流破岩试验,采用扫描电子显微镜、CT和核磁共振技术分析煤岩破坏形式、微观破坏形貌和孔隙结构变化。结果表明,在相同试验参数条件下,高压水射流冲击下三种岩体破坏特征具有明显差别,在破坏模式上冲蚀后煤体以水楔作用主导的纵向劈裂为主,砂岩以射流的剥蚀破坏主导的“纺锤形”破碎坑为主,而页岩以应力波和水楔作用造成的浅部横向环状裂纹及底部的纵向劈裂破坏为主。损伤程度上,煤体不同深度截面损伤度在10%以内波动,砂岩仅破碎坑处具有微弱损伤,页岩浅部损伤严重,最大可达70%。冲蚀前后的孔隙检测表明,冲蚀后煤体内大孔是冲蚀前的8倍,冲蚀后砂岩内部微孔大量转化为中孔,页岩内部大孔显著增加约为冲蚀前的300倍。冲蚀后的微观断裂机制表现出,煤体表面留有晶体断裂痕迹;砂岩冲蚀面岩石碎屑大量减少,留有大量孔隙;页岩冲蚀面上可见整齐晶体拉伸断裂痕迹。研究结果可为水射流提高非常规天然气储层岩破碎效率提供理论指导。
2021 Vol. 40 (13): 174-181 [摘要] ( 192 ) HTML (1 KB)  PDF (4056 KB)  ( 52 )
182 基于调制增强切片MSB的滚动轴承故障特征提取方法
>冯坤1,颜康2,胡明辉2,贺雅1,2,江志农1,2
针对快速谱峭度图和传统切片MSB(modulation signal bispectrum)算法在强干扰条件下提取轴承故障特征不佳的问题,提出一种基于调制增强切片MSB的滚动轴承故障特征提取方法。首先利用MSB算法计算得到原始振动信号的调制信号双谱,对主维度进行切片叠加得到载波谱;然后基于MSB凸显滚动轴承故障信号调制特征的性质,通过粒子群寻优算法对切片范围进行择优;最后,对故障特征所在切片的双谱相干函数与调制信号双谱进行组合处理,进行增强性重构得到调制谱,去除了大部分噪声分量,直接提取出故障特征。通过仿真、实验验证了调制增强切片MSB算法能够实现长传递路径、强噪声干扰条件下的滚动轴承故障特征提取,所得结果比快速谱峭度图更加直观、清晰。
2021 Vol. 40 (13): 182-192 [摘要] ( 172 ) HTML (1 KB)  PDF (3775 KB)  ( 69 )
193 大型有限元模型频响快速修正方法
>范新亮1,王彤1,张丽君2,夏遵平1
针对传统的基于频响的模型修正算法在计算规模较大时效率较低的问题,提出一种基于缩减基的有限元模型修正方法:将系统的位移表示为模态综合缩减基或模态振型缩减基的线性叠加,把自然坐标映射至缩减坐标下,使得修正过程均在缩减坐标上进行;并在缩减坐标上引入移频方法实现频响修正,改善了修正参数的收敛速度;采用了一种精度较高的分段频响扩充方法,减小扩充过程带来的额外误差。与基于缩聚的方法对比,基于缩减基的方法在计算效率和精度上更具优越性。 GARTEUR飞机仿真算例和转向架试验的修正结果表明:该方法修正精度较高,性能稳健,有限元模型规模较大时可高效地得到良好的修正结果。
2021 Vol. 40 (13): 193-200 [摘要] ( 206 ) HTML (1 KB)  PDF (2714 KB)  ( 57 )
201 换流变阀侧套管振动模态及其法兰根部应力研究
>赵莉华,蔡维哲,黄小龙,任俊文,贾利川,王仲
套管法兰是换流变压器阀侧套管的薄弱部位,承受着换流变振动等复杂环境动力,易因长期机械载荷作用出现疲劳开裂,导致换流变压器停运。应力集中是导致结构疲劳开裂的主要因素,但现在少有针对法兰应力分布和疲劳的研究。为优化套管法兰根部结构、提高法兰疲劳强度,采用有限元仿真方法分析法兰应力分布,研究不同根部结构下法兰应力集中特征,并采用模态分析和响应谱分析研究振动载荷下法兰应力分布。研究发现:应力集中在法兰拐角位置并随法兰拐角曲率半径增加而降低;套筒上与法兰盘连接的加强筋能明显降低法兰拐角应力,降低幅度随加强筋宽度和高度增加而提升;三角形加强筋在靠近应力集中位置时能明显降低法兰拐角应力,降低幅度随加强筋安装角度增加而减小;连接的加强筋还对套管受竖直方向和轴向振动时法兰拐角最大应力有明显抑制作用。
2021 Vol. 40 (13): 201-209 [摘要] ( 160 ) HTML (1 KB)  PDF (1800 KB)  ( 29 )
210 缸内燃烧过程中缸盖表面振动信号分析与研究
>王洋,程勇
基于单缸柴油机台架试验和虚拟样机仿真分析,研究了缸盖表面振动加速度信号的主要激励源及其耦合关系,讨论了带通滤波技术和经验模态分解提取的燃烧激励响应信号完整性与有效性。结果表明:缸盖表面振动加速度信号主要激励源为缸内压力和往复惯性力;二者的振动响应在时频域重叠,重叠部分的能量取决于缸内工作过程及发动机转速;基于相干性分析的带通滤波技术提取的燃烧激励响应曲线上,用于识别燃烧过程特征参数的特征点位置受发动机机型及缸内燃烧状态影响;经验模态分解得到的燃烧激励响应与非燃烧激励响应间存在模态混叠问题,基于往复惯性力激励响应信号描述模型可对分解得到的燃烧激励响应信号进行修正,降低燃烧激励响应曲线上与燃烧过程相关的特征点的离散度。
2021 Vol. 40 (13): 210-215 [摘要] ( 167 ) HTML (1 KB)  PDF (2870 KB)  ( 49 )
216 强噪声作用下复合材料壁板气动弹性摩擦非线性振动
>张君贤1,瞿叶高2,谢方涛1,郭其威1,张崇峰3
基于von Karman非线性应变、Reddy三阶剪切锯齿理论和准稳态一阶活塞理论建立了强噪声载荷作用下含摩擦边界复合材料壁板的气动弹性非线性动力学有限元数值计算模型,采用高斯限带白噪声和宏观黏滑摩擦模型分别来描述噪声载荷和层合壁板边界的非光滑摩擦力特性,应用时域直接积分Newmark-β方法结合Newton-Raphson迭代法求解了声载荷和气动载荷联合作用下壁板的非线性振动响应,研究了声载荷和摩擦边界对壁板颤振特性的影响。结果表明,摩擦边界上的滑移运动可耗散层合壁板的振动能量,对壁板的振动响应产生抑制作用;在强噪声和气动载荷作用下,壁板的振动会呈现出由气动载荷主导下的极限环振动和强噪声载荷主导下近似服从正态分布的随机振动。
2021 Vol. 40 (13): 216-221 [摘要] ( 150 ) HTML (1 KB)  PDF (979 KB)  ( 45 )
222 统计能量分析方法及应用综述
>林天然,李震
统计能量分析(statistical energy analysis, SEA)是一种处理复杂耦合系统高频动力学响应的常用计算方法。该综述从经典统计能量分析(classical statistical energy analysis, CSEA)入手,详细介绍CSEA演化为SEA的进展历程,并从理论发展和实际工程应用过程两方面对前人所做的大量工作进行概述,对SEA提出至今的理论推导及应用最新进展进行了系统归纳分析和总结。详细介绍总结了统计能量分析在工程实际中的一些典型成功应用案例及未来研究趋势。
2021 Vol. 40 (13): 222-238 [摘要] ( 302 ) HTML (1 KB)  PDF (1813 KB)  ( 146 )
239 基于非线性MPC的分布式驱动电动汽车转矩协调控制
>庄元强,吴洋,张邦基,胡文
为提高分布式驱动电动汽车在极限工况下的稳定性,提出一种基于非线性模型预测控制(nonlinear model predictive control, NMPC)算法转矩协调控制策略。该策略基于NMPC的集中式系统整体优化方法,兼顾了整车稳定性控制和转矩优化分配,可以改善车辆行驶稳定性,确保车轮滑移率维持在稳定的范围内,提高车辆驱/制动的稳定性。首先利用MATLAB建立整车7自由度动力学模型,同时基于预测控制的算法框架搭建车辆动力学控制器模型。然后根据操稳性控制需求,同时考虑了轮胎的纵向滑移约束设计系统的目标函数;结合障碍函数方法,基于估计的期望动态滑移率实现对滑移率的边界约束。最后将期望值的跟踪控制和滑移约束控制转化为带约束的优化问题,求解得到各轮最优转矩分配。仿真结果表明:该转矩协调控制系统可以有效地改善车辆的稳定性,同时将轮胎滑移率控制在稳定范围内,提高车辆安全性。
2021 Vol. 40 (13): 239-246 [摘要] ( 208 ) HTML (1 KB)  PDF (1194 KB)  ( 55 )
247 强、弱连接对双塔连体超高层建筑风振响应的影响研究
>吴华晓1,王钦华1,2,雷伟1,祝志文1,3,李宏博1
为研究连廊的强、弱连接对连体双塔超高层风振响应的影响,分别建立了强、弱连接双塔连体超高层风振响应分析的简化数学模型;基于工程实例(其结构高度分别为268 m和210.2 m),分析了在两种连接情况下结构的自振特性;最后,开展了该结构在24个风向角下的同步多点测压风洞试验,分析并对比了不同连接形式下的风振响应。研究表明:强连接形式可以减小大多数风向角下两栋建筑的峰值加速度响应,对低栋建筑的风振加速度响应减小效果要优于高栋建筑;强连接形式也可以减小几乎所有风向角下高栋建筑的峰值位移响应,低栋建筑的位移响应会被高栋建筑所主导,导致两栋建筑的峰值位移方向相同。研究的结果为连体超高层建筑抗风设计提供参考。
2021 Vol. 40 (13): 247-254 [摘要] ( 234 ) HTML (1 KB)  PDF (1535 KB)  ( 38 )
255 不同柱截面尺寸全再生钢管混凝土框架抗震性能试验及抗侧刚度计算
>孟二从1,余亚琳1,张向冈2,苏益声3

为探究不同抗侧刚度全再生钢管混凝土框架抗震性能,进行了2榀不同柱截面尺寸全再生钢管混凝土框架的低周反复加载试验,观察了试件的破坏过程及形态,并获取其抗震性能指标。结果表明:全再生钢管混凝土框架滞回曲线饱满,当达峰值及破坏点时,其等效黏滞阻尼系数he明显大于钢筋混凝土及钢筋再生混凝土框架,表现出良好的弹塑性耗能性能;随着柱截面尺寸增加,试件承载能力、耗能性能及抗侧刚度均呈现出上升变化走势;随着加载位移增加,试件损伤程度逐渐增大,并且正向损伤程度要大于负向;正向加载时,试件损伤指标d随着柱截面尺寸增大而增大,而负向加载时,试件d随着柱截面尺寸增大而减小;最后,基于D值法计算模型及不同规程,对试件抗侧刚度的计算与试验值进行了比较。对全再生钢管混凝土框架,其在开裂荷载时的抗侧刚度可基于D值法计算模型,并按规程CECS的规定来进行计算。

2021 Vol. 40 (13): 255-262 [摘要] ( 163 ) HTML (1 KB)  PDF (2715 KB)  ( 42 )
263 泡沫铝板-二次余数扩散体(QRD)复合吸声体的吸声特性分析
>吴越,张林,柯艺波,陶猛
针对单一泡沫铝多孔板低频吸声性能欠佳的现状,提出了“泡沫铝板-二次余数扩散体(quadratic residue diffuser, QRD)”复合吸声体的吸声结构,这种结构可以较好地兼顾低频和宽带吸声。建立了泡沫铝板-7阶QRD复合吸声体的分析模型,并将模型实体化,在阻抗管中进行正入射吸声系数的试验测量,通过与试验结果的对比验证了分析模型的正确性。基于该模型复合吸声体的多个结构参数变化对吸声性能的影响:分析了QRD背腔的最大深度与QRD阶数对吸声性能影响的规律和原因;设计了三种嵌套式复合吸声体,其中的非对称不等宽度分布嵌套式吸声体具有良好的宽频吸声特性;分析了泡沫铝板的主要结构参数对复合吸声体吸声性能的影响,指出孔隙率的变化对吸声系数有较大影响。
2021 Vol. 40 (13): 263-270 [摘要] ( 217 ) HTML (1 KB)  PDF (2583 KB)  ( 42 )
271 基于自适应变分模态分解和包络谐噪比的滚动轴承早期退化检测
>吕明珠1,2,刘世勋3,苏晓明1,陈长征1
针对滚动轴承微弱故障特征易受噪声干扰且退化起始点难以确定的问题,提出了一种基于自适应变分模态分解和包络谐噪比的滚动轴承早期退化检测方法。首先,采用灰狼优化算法自适应地选择变分模态分解的分解层数和二次惩罚因子,以最小平均包络熵为目标函数获得最佳参数组合。其次,通过引入有效加权稀疏峭度指数实现了有效模态分量和噪声模态分量的分离,使重构后的信号滤除了干扰而保留了故障信息。最后,计算了重构信号的包络谐噪比,利用其对周期性故障冲击的敏感性实现了滚动轴承早期退化起始点的检测。实验验证结果表明,该方法不仅解决了轴承运行初期的误报警问题,还能较早地识别出轴承退化过程的起始点,兼具鲁棒性和敏感性,为滚动轴承的早期故障诊断和剩余寿命预测提供参考依据。
2021 Vol. 40 (13): 271-280 [摘要] ( 285 ) HTML (1 KB)  PDF (3625 KB)  ( 75 )
281 一种基于时空瞬时稳定性的方位谱估计方法
>王林生1,2,王慧婷3,刘志刚4
针对基于子空间分解的空间方位谱估计方法稳健性问题,提出了一种基于时空瞬时稳定的方位谱估计方法。该方法首先依据空间目标信号时域瞬时稳定性,将协方差矩阵频域求取过程转换为经相参补偿的复域求取,降低空间数据稳定性对协方差矩阵估计的影响;然后依据各子空间输出方位谱峰值索引离散度差异,提取各子空间方位谱加权因子;最后根据加权因子实现对各子空间方位谱加权处理,降低背景噪声对最终合成空间方位谱影响。数值仿真及实测数据处理结果表明,相比子空间分解方法,在不损失空间分辨率情况下,能够有效降低空间数据稳定性对协方差矩阵估计产生的影响,在无目标先验信息情况下,对最低信噪比的需求得到了6 dB以上的降低。
2021 Vol. 40 (13): 281-288 [摘要] ( 155 ) HTML (1 KB)  PDF (2555 KB)  ( 21 )
289 基于原点频响函数的建筑玻璃幕墙粘接结构损伤检测
>郑恒1,2,3,张喜臣1,2,3,王洪涛1,3,潘旦光4,江坤4
低阶模态参数及其变化率是目前玻璃幕墙粘接结构无损检测的主要指标,基于这些指标的检测手段均无法有效鉴别局部微损伤且操作繁琐不利于快速实施。为此,该研究提出了一种以原点频响函数相对累计偏差(RAE)为指标的敏感且快速的损伤检测方法。该方法以特定频率段内的RAE值为检测指标,以玻璃幕墙面板四周结构胶脱离损伤程度为识别目标;仅需安装一个加速度传感器,并在紧邻传感器区域用力锤敲击面板来实现对粘接结构损伤的检测。该研究以4组隐框玻璃幕墙为例,研究传感器安装位置、截止分析频率(fu)、敲击位置误差对RAE的影响,并检测了10种不同损伤工况来进行验证。结果表明:传感器相对较优安装位置为面板长边四分点和短边四分点方向相交位置处;RAE与fu呈负相关,当fu不小于16倍的基频(f1)时,两次不同敲击的RAE小于2.0%;力锤敲击位置沿面板长边方向,且敲击点控制在距传感器中心30 mm以内效果最佳;鉴于RAE与损伤程度呈正相关且对损伤比较敏感,使得该方法最小可识别的损伤程度达到了1.5%。该方法可有效提高玻璃幕墙粘接结构损伤检测的速度和敏感性,为粘接结构的无损检测提供了新的思路和方向。
2021 Vol. 40 (13): 289-298 [摘要] ( 168 ) HTML (1 KB)  PDF (4004 KB)  ( 128 )
299 循环荷载作用下钢筋混凝土短柱受剪性能尺寸效应机理分析
>付李,郑家乐,王登峰
为了研究钢筋混凝土短柱在循环荷载作用下受剪性能尺寸效应产生的机理,应用三维刚体弹簧元法,基于梁-拱模型,对3个不同截面尺寸的钢筋混凝土短柱抗剪作用进行分解,结果表明:应用三维刚体弹簧元法能较好地模拟不同截面尺寸钢筋混凝土短柱在循环荷载下的受剪性能;当达到极限荷载时,随着截面尺寸的增加,以名义剪应力为评判标准的抗剪强度逐渐减小,相比于单调荷载,一次循环后的尺寸效应变化较小,而两次循环(短柱临近破坏)后尺寸效应更加明显,这主要是由于拱模型的抗剪作用急剧下降导致的。
2021 Vol. 40 (13): 299-305 [摘要] ( 200 ) HTML (1 KB)  PDF (2494 KB)  ( 43 )
306 核心约束空腹式型钢混凝土柱恢复力模型研究
>周春恒1,2,陈宗平2,3
为了研究核心约束空腹式型钢混凝土(LSRCC)柱的恢复力模型,通过8个LSRCC柱试件的低周反复加载试验,获取了骨架曲线和滞回曲线,分析了其滞回特性;基于骨架曲线和滞回曲线特征,在弹塑性刚度、软化刚度和卸载刚度等模型特征参数的计算中,量化了型钢与螺旋箍筋的约束效应,建立了考虑型钢与螺旋箍筋复合约束作用的骨架曲线模型和恢复力模型。结果表明:核心约束空腹式型钢混凝土柱的滞回特性主要受轴压比、截面类型、螺旋箍筋配箍率和型钢间接配钢率的影响;所建议的三折线型骨架曲线模型与实测骨架曲线吻合较好,所建议的定点指向型恢复力模型与滞回曲线也较好的吻合,并且能反映不同轴压比和复合约束效应对滞回特性的影响,可为该结构的弹塑性地震反应分析提供参考。
2021 Vol. 40 (13): 306-313 [摘要] ( 181 ) HTML (1 KB)  PDF (2847 KB)  ( 38 )
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