振动与冲击

　

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

访问总数：
当前在线：

文章快速检索

2022年 41卷 11期刊出日期：2022-06-15



论文

论文

	1	中间支撑刚度对双跨梁屈曲稳定性的影响
		>毛晓晔1，邵志华1，舒送2，范鑫2,3，丁虎1，陈立群1
		研究了中间弹性支撑对受轴向压力的双跨梁屈曲稳定性的影响。分别采用整体以及分段方式建立了带中间弹性支撑的双跨梁模型，通过计算固有频率以及临界屈曲压力，相互验证了两种模型，并得到临界轴力随中间支撑刚度的变化规律。在此基础上，用整体梁模型分析双跨梁的静力学屈曲分岔现象，着重讨论了中间约束刚度对屈曲位形的影响。研究发现，在中间支撑刚度小于一个临界值时，随着支撑刚度的增加，虽然一阶屈曲位形逐渐远离简支屈曲梁的半周期正弦位形，但依然是稳定的；只是需要越来越高阶的截断，才能得到收敛的屈曲位形。而当中间支撑刚度超过临界值后，二阶位形变得稳定；仅采用单周期的正弦函数就足够精确描述屈曲位形，并且中间支撑刚度对临界轴力不再产生影响。该研究将为带中间支撑的梁或者管道设计提供理论指导。
		2022 Vol. 41 (11): 1-9 [摘要] ( 189 ) HTML (1 KB) PDF (2298 KB) ( 64 )

	10	球鼻船艏斜撞船舶舷侧结构的变形机理研究
		>王泽平1,2，胡志强2,3，刘昆4，陈刚1,5
		随着航行在海上船舶数量的增加，船舶碰撞事故发生的概率也逐渐增加。球鼻船艏是船舶常见的设计形式，目前，对于船舶正撞场景的研究明显多于船舶斜撞场景，然而统计数据表明，船舶斜撞事故发生的概率要高于船舶正撞事故。因此，本文针对船舶球鼻艏斜撞舷侧结构开展了研究。研究中建立了符合球鼻船艏斜撞场景特征的舷侧外板拉伸变形模型、桁材变形模型以及横向肋板变形模型，运用塑性力学理论推导得到了这三种构件在斜撞过程中的变形阻力解析计算公式。此外，利用有限元软件LS_DYNA进行数值模拟，验证了解析计算结果的准确性。研究成果对于船舶舷侧结构耐撞性的评估具有较好的工程应用价值。
		2022 Vol. 41 (11): 10-17 [摘要] ( 104 ) HTML (1 KB) PDF (1309 KB) ( 37 )

	18	山竹台风的非平稳风特性研究
		>段静1，张丽2，谢壮宁1，刘慕广1
		依托台风山竹侵袭过程中深圳地区356m高度气象梯度塔获得的实测风速序列，采用离散小波变换（DWT）和集合经验模态分解(EEMD)方法提取风速序列中的时变平均风速，对平均风速剖面以及湍流强度、阵风因子、湍流积分尺度、脉动风速谱等脉动特性进行分析，并与平稳模型(SMM)的结果对比。结果表明：台风的实测平均风速剖面受平稳性影响较小，不同方法计算得到大风时段的地貌粗糙度指数均接近规范C类地貌的取值0.22；不同的时变趋势项提取方法计算的脉动风场参量存在差异，考虑非平稳性后，湍流强度、阵风因子、湍流积分尺度计算结果相对SMM方法偏小，其中湍流积分尺度差异尤其明显；SMM的湍流强度接近规范D类地貌的推荐值；SMM计算的湍流积分尺度和AIJ-2004的建议值接近；SMM和EEMD计算得到的脉动风速谱和Karman谱一致，而由DWT计算的脉动风速谱在低频处偏小。对比台风非平稳性研究方法，EEMD方法较DWT方法合理。
		2022 Vol. 41 (11): 18-26 [摘要] ( 175 ) HTML (1 KB) PDF (3712 KB) ( 64 )

	27	含有初始弯曲的功能梯度输流管的平衡分岔分析
		>宫亚飞，甄亚欣
		在现实生活中，管道几乎都是含有初始弯曲的。针对这一现象，解析研究了含有初始弯曲的功能梯度输流管的平衡分岔问题。基于欧拉-伯努利梁理论和广义哈密顿原理，推导了固支边界条件下含有初始弯曲的功能梯度输流管的纵横耦合非线性振动方程。对建立的非线性方程进行解析求解，给出了超临界流速下直管和含初始弯曲的功能梯度输流管平衡位形和临界流速的解析表达式。分析了幂律指数、管道长度以及初始弯曲幅值等参数对系统平衡分岔的影响，并对直流管系统和含有初始弯曲的输流管系统的临界流速进行了对比分析。
		2022 Vol. 41 (11): 27-32 [摘要] ( 101 ) HTML (1 KB) PDF (848 KB) ( 37 )

	33	多重调谐冲击阻尼器的多目标优化设计研究
		>鲁正1，2，马乃寅1，周超杰1
		为开发减震性能良好的新型阻尼器，将颗粒阻尼器与多重调谐质量阻尼器（multiple tuned mass dampers, MTMD）相结合，提出一种新型的多重调谐冲击阻尼器（multiple tuned impact dampers, MTID），并对其减震性能进行了优化和对比研究。首先，提出MTID应用于实际工程结构时基于性能的多目标优化设计方法及流程；然后，基于一个20层Benchmark结构，进一步分析了传统设计和优化设计MTID的振动控制性能；最后，对比研究了MTID和MTMD的最优减震性能及工作行程。研究表明，MTID需要一定的启动时间以高效发挥减震性能，待其启动后，可显著减小主体结构的动力响应；优化设计的MTID相比于传统设计具有更优异的减震性能，进而可显著减小主体结构在大震作用下的塑性变形和非线性损伤；MTID和MTMD的最优减震性能较为接近，但MTID的工作行程更小。
		2022 Vol. 41 (11): 33-41 [摘要] ( 121 ) HTML (1 KB) PDF (2677 KB) ( 41 )

	42	基于振动感知的油浸式电抗器松动故障检测方法
		>高树国1，张明文2，吴书煜3，孟令明1，汲胜昌3
		高压并联电抗器的振动信号含有丰富信息，可以反映电抗器内部机械状态。针对一台10kV高压并联电抗器搭建振动测试平台，首先，应用最小二乘法对不同电压等级下的振动主频率进行曲线拟合，以R-square描述拟合曲线与实测值之间的线性度，从而确定最佳测点；然后，在最佳测点选择的基础上，提出了基于多参量融合的电抗器故障检测与诊断方法。研究结果表明，电抗器振动频率以100Hz及其倍频为主，振动大的区域主要集中于油箱四个边角，中部区域线性拟合度较高，振动特征矩阵可以反映松动故障变化规律，诊断方法具有较高的正确率。所提方法可以作为检测高压并联电抗器机械状态的手段以及为高压并联电抗器长期振动在线监测提供诊断依据。
		2022 Vol. 41 (11): 42-49 [摘要] ( 104 ) HTML (1 KB) PDF (1994 KB) ( 23 )

	50	计及身管柔性补偿的高速机动坦克炮口振动仿真与控制研究
		>陈宇1，杨国来2，孙全兆2，周宏根1，刘金锋1
		炮口振动是影响坦克行进间射击精度的关键因素，为了减小身管柔性等火炮结构非线性因素对炮口振动的影响，本文提出了将炮口中心角位移作为稳定器误差补偿信号的炮口振动控制方法，研究构建了考虑身管柔性的炮口误差信号补偿模型。同时，基于自适应鲁棒控制方法，建立了考虑垂向稳定器的坦克行进间机电液耦合动力学模型，计算并分析了所提炮口振动控制方法对坦克行进间炮口振动的控制效果，研究结果表明，身管柔性等火炮结构非线性因素导致坦克行进间炮口中心角位移与摇架处差异较大，而所提炮口振动控制方法可有效控制这些因素影响下的炮口振动，大幅提高坦克垂向稳定器的综合稳定效果。
		2022 Vol. 41 (11): 50-54 [摘要] ( 121 ) HTML (1 KB) PDF (1049 KB) ( 32 )

	55	基于多标签零样本学习的滚动轴承故障诊断
		>张永宏1，邵凡1，赵晓平2,3，王丽华1，吕凯扬2，张中洋1
		近年来，数据驱动的方法在滚动轴承故障诊断领域发展迅速，但面对工程实际中没有历史记录的故障类型，仍存在故障特征学习不充分、误诊率高等不足。针对上述问题，本文提出了多标签零样本学习（Multi-label Zero-shot learning，MLZSL）故障诊断方法。首先，使用短时傅里叶变换（Short-time fourier transform，STFT）对可见类和未见类样本进行预处理，将得到的时频图像输入残差深度可分离卷积神经网络（Residual depthwise separable convolutional neural network，RDSCNN）进行特征提取，再使用可见类故障特征训练属性学习网络，依靠属性学习网络预测未见类故障样本的属性向量，最终实现对未见类故障的诊断。本文设计了零样本条件下的故障诊断实验，结果表明MLZSL能将可见类故障属性迁移到未见类，并有效诊断未见类故障。
		2022 Vol. 41 (11): 55-64 [摘要] ( 166 ) HTML (1 KB) PDF (3215 KB) ( 43 )

	65	基于自适应变分模态提取的低速重载滚动轴承故障诊断方法
		>俞惠惠，郑近德，潘海洋，童靳于，刘庆运
		变分模态提取（Variational Mode Extraction，简称VME）作为一种以极低计算度提取特定信号模态的新方法，其通过设置期望模态中心频率来获得固有模态函数。但是，VME只能针对一个中心频率提取一个分量，无法实现多分量信号的自适应分解。对此，论文通过依据信号数据长度与带宽自适应设置多分量模态中心频率参数，把信号分解问题转化为多模态优化问题，在此基础上，提出了一种自适应变分模态提取（Adaptive Variational Mode Extraction，简称AVME）方法。此外，为解决单一指标无法衡量最优解调分量全面信息特征的问题，提出将峭度、相关系数和正交性进行融合来凸显及筛选有用分量进行解调和诊断。通过对滚动轴承故障仿真信号和实测信号进行分析，将所提的方法与现有多种信号分解方法对比，结果表明了所提方法在计算耗时上和降噪方面的有效性。
		2022 Vol. 41 (11): 65-71 [摘要] ( 202 ) HTML (1 KB) PDF (1013 KB) ( 32 )

	72	统计容积卡尔曼滤波器的混合试验模型更新方法
		>王涛1，李勐1，孟丽岩1，许国山2，王贞3
		为解决模型更新算法因初始参数选择不当对模型参数识别精度的影响，提出统计容积卡尔曼滤波器的混合试验模型更新方法。该方法采用容积卡尔曼滤波器算法多次识别模型参数，将统计后的参数识别值样本均值作为最终的识别结果，以弱化算法初始参数选择对参数识别结果的影响。本文应用统计容积卡尔曼滤波器对自复位摩擦耗能支撑模型进行在线参数识别，分析了在不同参数条件下统计容积卡尔曼滤波器的识别精度；针对两层带有自复位摩擦耗能支撑框架结构进行混合试验数值仿真。结果表明，基于统计容积卡尔曼滤波器的方法可以有效提高模型更新混合试验精度及鲁棒性。
		2022 Vol. 41 (11): 72-82 [摘要] ( 123 ) HTML (1 KB) PDF (5097 KB) ( 27 )

	83	下击暴流作用下大跨平屋面的极值风压分析
		>汪之松1，2，向明1，江水灵1，唐阳红1
		在下击暴流风场中，大跨平屋面建筑顶部的来流分离区及尾流区域处风压具有极强的非高斯特性。基于稳态冲击射流作用下的大跨平屋面建筑刚性测压试验结果，使用高阶统计量法研究了典型径向距离处屋面风压高斯与非高斯分区特性，利用TPP法计算测点峰值因子，发现平屋面表面测点极值风压系数与建筑物离下击暴流喷口间距有密切关系，研究结果表明：在下击暴流作用下，大跨平屋面部分区域出现明显的风压非高斯特性，尤其是迎风面及背风面边缘区域；风压高斯分布区域及屋面结构侧风面边缘区域峰值因子较小，屋面峰值因子取值范围在3.99到9.29之间，测点峰值因子均明显大于《建筑结构荷载规范》中的取值；在不同径向距离处，极值风压系数均为负值，来流分离区域及尾流区域风压系数绝对值较大；极小值风压系数绝对值随径向距离的增加先增大再减小，在径向距离为1.25Djet时极小值风压系数绝对值出现最大值。
		2022 Vol. 41 (11): 83-89 [摘要] ( 109 ) HTML (1 KB) PDF (2022 KB) ( 19 )

	90	旋转配流激振阀输出特性分析及实验验证
		>赵国超1,2，周国强1，王慧1,2，张建卓1,2，李南奇1,3
		提出一种旋转配流激振阀，为研究进口压力和阀芯换向频率对旋转配流激振阀输出特性的影响规律，采用多参考系方法（Multiple Reference Frame Model，MRF）进行流场动态仿真，获得旋转配流激振阀输出压力和流量的动态特性曲线，并搭建电液激振实验台对仿真结果进行验证。研究结果表明：进口压力由14MPa增至16MPa，旋转配流激振阀输出压力、流量峰值分别提高了1.16%和6.98%；阀芯换向频率由100Hz增至180Hz，输出压力、流量峰值分别降低了1.24%和18.6%；进口压力工况下，输出压力、流量的仿真和实验结果的平均误差分别为0.18%、2.14%；换向频率工况下，输出压力、流量的仿真和实验结果的平均误差分别为0.10%、1.76%。仿真和实验结果整体趋势基本一致，证实了旋转配流激振阀结构的合理性及仿真模型的正确性。
		2022 Vol. 41 (11): 90-96 [摘要] ( 73 ) HTML (1 KB) PDF (2948 KB) ( 14 )

	97	航空重力仪两级减振系统设计与研究
		>屈进红1,2，王明1,2，姜作喜1,2，周锡华1,2，段乐颖2
		国内航空重力仪研制中，通常仅对仪器内部惯性测量单元搁置一层橡胶进行简单的隔振，航空重力仪直接搭载在飞机底板上。面对复杂多变的飞行环境，无法对飞机的高频振动做到有效隔离，从而影响航空重力仪的测量精度。本文根据振动理论分析和实测结果对相关的振动参数进行优化设计，研制出以橡胶海绵作为一、二级减振器的两级减振系统。试验结果表明，减振系统在三个定频测试中的振动能量衰减达到-60dB左右，2-100Hz扫频中的振动能量衰减约-46dB，隔振效率都在99.5%以上，减振效果十分显著。
		2022 Vol. 41 (11): 97-103 [摘要] ( 112 ) HTML (1 KB) PDF (1095 KB) ( 28 )

	104	深水隔水管-测试管系统非线性动力学模型研究
		>何玉发1，郭晓强2，刘清友3，柳军2，王国荣2，毛良杰3
		在深水测试工况中，隔水管-测试管系统受到海流VIV效应、自身纵横向耦合效应以及测试管FIV效应，极易发生屈曲变形、疲劳断裂和摩擦穿孔等破坏问题。笔者采用微元法、能量法结合哈密顿变分原理建立了深水隔水管-测试管系统非线性振动模型，基于弹塑性体接触碰撞理论，提出了管柱系统非线性接触载荷计算方法。采用三次Hermit差值形函数和Newmark-β法离散并求解系统振动模型。借助现场管柱参数，采用相似原理，设计了隔水管-测试管系统非线性振动模拟实验台架，测得隔水管和测试管的振动响应，与理论模型计算结果和单管振动模型计算结果对比，验证了深水隔水管-测试管系统非线性振动模型的正确性和有效性。在此基础上，分析了南中国海实例井管柱振动特性，表明在测试管振动疲劳分析时，不能忽略其自身局部高频振动的影响；测试管易发生强度失效的位置主要出现在中上部和下部。研究成果为深水测试管-隔水管的安全设计奠定理论基础。
		2022 Vol. 41 (11): 104-113 [摘要] ( 136 ) HTML (1 KB) PDF (2808 KB) ( 33 )

	114	基于子域自适应对抗网络的轴承故障诊断
		>周华锋，程培源，邵思羽，赵玉伟
		现有基于深度学习网络模型的故障诊断方法往往依赖大量有标签数据进行训练，在变工况条件下，模型的诊断精度会有所下降。针对此，为提高变工况条件下的故障诊断准确率，基于域自适应理论提出一种新颖的网络模型——子域自适应对抗网络。该网络模型不仅充分利用了动态卷积的特征提取能力，同时还借鉴了生成对抗网络的博弈思想，使特征生成器和分类器对抗学习，利用每个类别的决策边界对样本进行正确分类；此外，在对抗网络中引入局部最大平均差异，考虑每个类别的细粒度信息，以此来对齐源域和目标域相应的类空间，减小网络模型在决策边界附近的分类误差，从而提高模型对故障类别的识别精度。最终，通过两个数据集对所提出的方法进行实验验证，结果表明模型在变工况条件下具有较强的泛化性能与良好的故障识别精度。
		2022 Vol. 41 (11): 114-122 [摘要] ( 118 ) HTML (1 KB) PDF (3714 KB) ( 40 )

	123	基于不完全Cholesky分解相关熵双谱的轴承故障诊断
		>李辉1,郝如江2
		针对传统双谱难以有效处理强噪声干扰以及相关熵运算量大的问题，提出了一种基于不完全Cholesky分解相关熵和双谱分析的轴承故障诊断方法。该方法在不求出核矩阵的情况下，首先利用不完全Cholesky分解算法和核函数，计算核矩阵的低秩分解下三角矩阵；其次，利用Gini指数选取下三角矩阵的主分量，利用下三角矩阵的主分量计算核矩阵的低秩近似矩阵，进而计算信号的相关熵；最后，计算振动信号相关熵的双谱，根据相关熵的双谱特征识别轴承故障。通过不完全Cholesky分解算法和Gini指数计算信号的相关熵，不仅压缩了数据量，突出了轴承故障瞬态冲击特征，有效抑制了噪声的影响，而且提高了计算效率，减少了计算机内存占用量。通过仿真和实验轴承故障振动信号分析结果表明：强背景噪声会造成传统双谱故障诊断方法失效，而基于相关熵和双谱分析的轴承故障诊断方法，能在强噪声干扰背景中提取轴承故障瞬态冲击特征，准确识别轴承故障，其性能优于传统双谱和小波变换域双谱，为一种轴承故障诊断的有效方法。
		2022 Vol. 41 (11): 123-140 [摘要] ( 100 ) HTML (1 KB) PDF (4346 KB) ( 27 )

	133	考虑初始应力的混凝土重力坝水下爆炸毁伤特性研究
		>王高辉1，高政1，卢文波1，陈叶青2，吕林梅2
		水下爆炸冲击荷载由于持续时间短、峰值大，对大坝结构的冲击毁伤破坏往往在短时间内完成，故已有的大坝抗爆防护研究中均忽略了大坝初始应力的影响。本文采用显隐转换技术，实现了大坝初始应力状态从隐式静力分析到显式动力分析的平稳过渡；通过建立考虑初始应力的混凝土重力坝水下接触和非接触爆炸全耦合模型，分析了不同初始应力状态下大坝动态响应特性，分别探讨了重力和静水压力等初始应力对混凝土重力坝水下爆炸毁伤特性的影响，给出了考虑初始应力状态后的大坝水下接触和非接触爆炸毁伤破坏模式。研究结果表明：初始应力会加重坝身冲切破坏，而减轻上游坝面爆炸成坑破坏和坝踵拉伸破坏。
		2022 Vol. 41 (11): 133-140 [摘要] ( 123 ) HTML (1 KB) PDF (3111 KB) ( 32 )

	141	船用起重机伸缩套管防摆装置动力学分析与实验
		>王建立1,2,王生海1,孙玉清1,陈海泉1,张成顺2
		为了解决船舶耦合激励下船用起重机柔性减摆控制效果差的问题，本文优化设计了一款新型伸缩套管式刚性减摆装置，并研究吊重的低频振动特性，建立了船舶-起重机-伸缩套管防摆装置的三维动力学模型，并通过实验验证了该模型的准确性。通过动力学仿真分析得出套管伸缩量、阻尼器参数及船舶激励对吊重摆动的影响规律，仿真结果表明该三维动力学模型能真实模拟防摆装置的减摆特性，吊重摆动的面内角和面外角分别减小了70%和90%，研究结果对进一步探究机械式防摆装置的防摆机理和结构设计具有重要意义。
		2022 Vol. 41 (11): 141-148 [摘要] ( 136 ) HTML (1 KB) PDF (1808 KB) ( 22 )

	149	考虑滑动和热膨胀的球轴承局部故障动力学建模
		>雷宏卫，成建联
		研究外圈局部剥落故障球轴承工作时的动力学特性，并建立考虑滑动和热膨胀的球轴承动力学模型。首先把轴承简化为只考虑径向接触力的弹簧-阻尼模型，研究滚动体在滚道中刚开始承受载荷时的滑动作用，得到考虑滑动作用的滚动体与滚道间的角度关系模型。对外圈局部剥落故障区域附近滚动体的接触刚度和位移变化进行研究，分析滚动体在进入和退出剥落区过程中不同状态下的接触刚度和径向位移的变化情况，修正剥落故障区域附近滚动体与滚道的接触刚度值，得到时变刚度模型和时变位移模型，使动力学模型仿真信号更接近真实情况。利用局部法计算球轴承内部各接触组件间摩擦产生的热量，结合热网络法和球轴承瞬态热平衡方程计算轴承各节点的温度。研究球轴承内部滚动体的径向热膨胀位移，修正轴承动力学模型中滚动体的时变位移模型。以牛顿第二定律和Hertz接触理论为基础，充分考虑滚动体的滑动作用、热膨胀位移和剥落区域时变刚度、时变位移，建立球轴承外圈局部故障二自由度动力学模型，使用四阶龙格库塔法对模型进行求解。利用实验与模拟结果对比，证明模型的可行性。
		2022 Vol. 41 (11): 149-155 [摘要] ( 171 ) HTML (1 KB) PDF (1169 KB) ( 36 )

	156	基于DBSCAN算法的改进确定-随机子空间模态参数识别算法
		>单豪良1，陈永高1，孙泽阳2
		桥梁结构的模态参数识别作为桥梁健康检测系统中的主要环节之一，参数识别的精确程度直接影响着桥梁健康评估的准确程度。因此，针对现阶段被广泛运用的确定随机子空间算法（Combined Determine-Stochastic Subspace Identification-CDSI）存在的不足-需人工参与稳定图中模态的辨识，提出了将基于密度的聚类算法（Density-Based Spatial Clustering Of Application With Noise-DBSCAN）嵌入到该识别算法中，以提高模态参数识别的效率。首先简单介绍了CDSI识别算法和DBSCAN聚类的相关原理及定义，其次详细介绍了如何将DBSCAN聚类算法有效地嵌入到CDSI算法中，以实现对稳定图中模态的智能化辨识；最后以某大型斜拉桥为识别对象，并将识别结果与MIDAS有限元软件所得结果作对比，结果表明，所提改进CDSI识别算法能够精确地识别出桥梁结构的固有频率值，且所得模态振型图与理论振型图具有很好的相似性。
		2022 Vol. 41 (11): 156-163 [摘要] ( 100 ) HTML (1 KB) PDF (1912 KB) ( 47 )

	164	弹簧式衰减器的三维UDF数值模拟分析
		>辛清，张永祥，李加伟,张育卿
		提出了新型弹簧式衰减器结构，以弹簧式衰减器为研究对象，针对无法定量分析衰减器衰减性能的问题，成功模拟了弹簧式衰减器中活塞的运动，克服了动网格计算中易出现的负体积问题。在不同的弹簧刚度与不同的频率条件下对弹簧式衰减器进行三维UDF数值计算，结果表明，当流体的脉动频率与衰减器的固有频率一致时，衰减效果最好，衰减率可达71%；弹簧刚度越低，衰减器的工作频带越宽。实验与仿真的结果相吻合，验证了衰减器模型的有效性和的可行性，为弹簧式衰减器衰减性能的定量分析提供了新方法和新思路。
		2022 Vol. 41 (11): 164-170 [摘要] ( 100 ) HTML (1 KB) PDF (1629 KB) ( 47 )

	171	自编码器在浅海小目标前向散射信号检测中的应用
		>刘帅京1，2，许枫1，杨娟1
		针对近距离浅海小目标前向散射信号检测受信道自身起伏影响较大的问题，提出一种基于自编码器的目标检测方法。该方法通过匹配滤波、希尔伯特变换和相位对齐等处理过程获取接收声场的稳态到达结构，利用自编码器无监督地学习无目标时背景声场的稳态结构，然后通过观测自编码器的重构误差能量变化实现目标探测。应用海上实验的蛙人穿越数据进行分析，说明了当收发距离为50m，目标穿越位置与发射源距离为15m时，单通道接收声场的探测扰动量大约可达到8dB以上，联合多通道信号进行训练可进一步抑制背景声场的扰动。实验结果表明该算法在动态海洋环境中能够实现前向散射信号的检测，并可以确定目标的穿越时间。
		2022 Vol. 41 (11): 171-179 [摘要] ( 96 ) HTML (1 KB) PDF (3056 KB) ( 18 )

	180	田间长波路面不平度表达和分级的新方法
		>程远盛1，2，李晓勤1，2，孙帅帅3，满晓兰1，2，范非凡1，2，李志雄4
		本文以牵引车为动力在构造的21种不同种尺寸的土壤矩形坑路面上进行振动测试，建立了土壤软路面有效不平度表达式，并求出空间位移功率谱密度(PSD)。结果显示：（1）21种路面的有效不平度空间功率谱密度曲线均有呈比例增加的5个峰值点，与土壤矩形坑后端激励的5次倍频相关系数（R2）范围为0.9798~0.9956；在20种路面中的频率指数w值均小于-2，表明土壤矩形坑后端为主要激励点并验证了有效不平度求解的有效性，以及田间长波路面是主要的激励频带。（2）随着矩形坑尺寸的变化，21种路面等级在A~F之间，符合ISO8608标准的分级方法和驾驶员的主观感受。该论文提出了田间长波路面不平度表达和分级的新方法，为建立土壤软路面谱提供了参考依据。
		2022 Vol. 41 (11): 180-188 [摘要] ( 152 ) HTML (1 KB) PDF (3887 KB) ( 86 )

	189	一种磁流变弹性体模型参数识别新方法及其应用研究
		>王鹏1，2，杨绍普1，刘永强1，董旭峰3，赵义伟1，2
		为了定量描述不同应变幅值、频率和磁场下磁流变弹性体(MRE)的力学特性，提出了一种新的参数识别方法。采用Bouc-Wen模型表征MRE的非线性滞回特性，通过试验数据验证了模型有效性，基于对模型参数与应变幅值、频率和磁场的耦合关系分析，提出了多工况参数识别方法。将仿真值与试验值之间的误差作为目标函数，利用GA-PSO混合算法对Bouc-Wen模型参数进行识别，选用多种工况的试验数据验证识别结果。结果表明，多工况参数识别方法得到的模型参数表达式在较宽的应变幅值、频率和磁场范围内是准确的，能够反映MRE的力学特性。识别和非识别工况下MRE滞回曲线的仿真值与试验值吻合率高于93%，证明了多工况参数识别方法的有效性，该方法也可用于其他模型的参数识别。
		2022 Vol. 41 (11): 189-198 [摘要] ( 89 ) HTML (1 KB) PDF (2903 KB) ( 40 )

	199	基于CEEMD和GWO-SVR的铣削振动信号前瞻预测
		>吴石,张轩瑞,刘献礼
		汽车覆盖件模具多采用镶块式模件拼接后整体加工，拼接区加工时易引发载荷突变产生冲击振动，影响拼接区的整体加工质量，为了提高拼接区的加工精度，对铣削过程的时域振动信号进行前瞻预测。首先基于互补式集合经验模态分解方法将铣削振动信号进行6层模态分解，得到各层本征模态函数及趋势序列；然后分别构建不同工况下的支持向量回归预测模型，采用灰狼优化算法对支持向量回归中的参数进行寻优分析；最后对时域振动信号进行重构和前瞻预测。试验结果表明，在淬硬钢拼接区铣削过程中，结合CEEMD和GWO-SVR的铣削振动信号前瞻预测方法相较于其它传统方法具有更良好的预测效果，在预测时间为0.12秒时总体预测准确率达94%以上。
		2022 Vol. 41 (11): 199-209 [摘要] ( 99 ) HTML (1 KB) PDF (4856 KB) ( 46 )

	210	螺栓法兰结构双连接面耦合振动分析
		>孙伟程，关振群，潘嘉诚，曾岩
		螺栓法兰连接结构广泛应用于机械结构和航空航天结构，由其构成多个结构组件（如火箭舱段）之间的连接面，引入的非线性动力学特性会显著影响整体结构动力学响应。不同于以往研究中所聚焦的单个非线性连接面对结构响应影响问题，本文针对具有两个螺栓法兰连接面的组合结构开展非线性耦合振动分析，研究连接结构动力学参数对结构响应的支配效果，以便获得有效控制结构响应的关键非线性特征。基于螺栓法兰连接结构等效双线性弹簧模型，建立双连接面螺栓法兰结构多自由度耦合振动模型，分别讨论了在不同形式的激励作用下的响应和相空间特性，揭示系统的阻尼敏感性及特定参数条件下的超谐波和亚谐波共振现象，最后分析弹簧刚度比及部段质量比对结构响应的影响。
		2022 Vol. 41 (11): 210-216 [摘要] ( 101 ) HTML (1 KB) PDF (1694 KB) ( 23 )

	217	基于耐震时程法的特高拱坝极限抗震能力研究
		>马天骁，张燎军，张汉云，史俊飞，翟亚飞
		在对300m级特高拱坝进行抗震安全评价时，常常面临着工程条件复杂、有限元模型自由度数目多、计算耗时较长、效率较低等问题。为了提高分析效率，节约计算成本，采用了耐震时程法来分析特高拱坝及坝基的动力损伤行为，并进行极限抗震能力研究。基于耐震时程法理论，以《水工建筑物抗震设计规范》中的标准反应谱为目标谱，采用非线性最小二乘法生成精度较高的3条耐震时程曲线。以我国西南地区某300m级特高拱坝为例，建立了坝体—基岩三维非线性有限元分析模型，并同时考虑地震动的输入、坝体及基岩的损伤开裂、横缝的动态开合等关键问题。通过考察拱冠梁最大相对位移、横缝最大开度、坝体损伤体积比、损伤耗能等指标来综合评价大坝的极限抗震能力。结果表明，耐震时程法能够很好的反映出特高拱坝在不同强度地震动作用下的动力响应，且计算效率较高。
		2022 Vol. 41 (11): 217-224 [摘要] ( 103 ) HTML (1 KB) PDF (1823 KB) ( 19 )

	225	变工况下裂纹故障直齿轮副振动特性分析
		>代鹏1，王建平1，鲁珏2，闫淑萍1，钱志高3，王风涛1
		针对齿根裂纹齿轮副的故障检测，常利用采集齿轮箱振动信号进行分析评估齿轮副的健康状态，但在对故障齿轮副进行振动故障检测过程中，因为齿轮副的转速误差以及负载转矩波动及其他非稳定工况，使得齿轮副运行并不处于理想状态，此对齿轮副振动信号影响较大，使之难以分辨齿轮副振动的特征频率。为此本文根据势能法建立齿轮副齿根裂纹模型，推导齿轮副发生局部故障后其时变啮合刚度计算解析式，对变工况下齿轮副振动非平稳信号进行短时傅里叶变换，分析在变工况情形下齿轮副的振动特性。研究结果表明：在稳定工况下，齿轮副的振动幅值随转速和负载转矩增加而增加，其边频带分布也随之呈现出一定规律。在非稳定工况下，利用短时傅里叶变换后，发现齿轮箱振动时域和振动频域都出现明显的振动冲击，频域中相邻冲击峰的间隔反映齿轮副的转速误差，其主要频率的分布和幅值也可反映齿轮副运行过程中的转速和转矩负载的波动。同时，在非稳定工况下所得到的结论与齿轮副在稳定工况下运行所得到的结论相一致，皆为齿轮副的振动幅值随转速和负载转矩增大而增大。
		2022 Vol. 41 (11): 225-234 [摘要] ( 102 ) HTML (1 KB) PDF (3941 KB) ( 25 )

	235	结合机器人柔体动力学和关节力矩反馈的振动控制
		>李琳，古智超，张铁
		工业机器人的柔性传动部件降低了关节刚度，导致机器人末端存在振动问题。首先对柔性关节控制系统建模，分析其振动特性，并简述关节力矩反馈控制(JTF, Joint Torque Feedback)的抑振原理。由于大部分商用工业机器人无配置关节力矩传感器，且存在重力项力矩和摩擦力矩，故建立柔体动力学方程并给出基于最小二乘法（OLS, Ordinary Least Squares）的参数辨识方法，对重力项力矩和摩擦力矩进行估计，进而提出实时关节力矩估计方法。最后基于六自由度工业机器人搭建实验平台，柔体动力学参数辨识实验结果表明所述动力学模型能准确估计电机力矩，满足反馈控制的应用要求。振动控制实验中，在比例控制下，圆弧和直线振动信号能量最大分别减少达27.61%和26.25%；在比例-微分控制下，最大分别减少达37.56%和41.00%；在改进的“补偿+比例-微分控制”下，最大分别减少达38.32%和45.63%，验证了基于动力学模型的关节力矩反馈振动控制方法的有效性。
		2022 Vol. 41 (11): 235-244 [摘要] ( 139 ) HTML (1 KB) PDF (2924 KB) ( 71 )

	245	基于压缩感知的旋转声源多普勒效应消除方法
		>张小正，李银龙，张永斌，毕传兴
		消除旋转声源的多普勒效应是监测旋转机械工作状态和定位旋转声源的前提。当前用于消除旋转声源多普勒效应的方法分为频域和时域两种，但是这两种方法都需要在周向均匀布置大量传声器，这不仅增加了测量成本，而且增加了测量工作量。针对上述问题本文提出了一种基于压缩感知的多普勒效应消除方法，该方法通过在周向随机布置少量传声器完成周向模态幅值的重构，并根据静止柱坐标系与随声源同步旋转的旋转柱坐标系之间的相对运动关系完成多普勒效应的消除。数值仿真和实验研究都表明采用较少传声器随机布置的方法同基于采样定理均匀布置传声器的方法在消除多普勒效应的效果上基本一致，且本文所提方法可有效降低测量成本和测量工作量。
		2022 Vol. 41 (11): 245-251 [摘要] ( 136 ) HTML (1 KB) PDF (3356 KB) ( 113 )

	252	改进密集连接卷积网络的滚动轴承故障诊断方法
		>牛锐祥1，2，丁华1，2，施瑞1，2，孟祥龙1，2
		针对滚动轴承工作环境噪声干扰较大、模型泛化能力不足、变工况诊断较难的问题，提出了一种改进密集连接卷积网络的故障诊断方法。将采集到的滚动轴承的原始时域信号作为模型输入，不需要任何数据处理，实现端到端的特征提取和分类任务。改进密集连接卷积网络在密集块中强调信息流动，增强特征复用，通过多尺度卷积层提取特征，利用注意力机制对多尺度特征通道加权。在堆叠的密集块和池化层完成主要特征提取后，采用多分类函数实现故障诊断。选用凯斯西储大学轴承数据集验证改进密集连接卷积网络的诊断能力，结果表明，改进密集连接卷积网络在理想实验下的识别率为99.8%、在抗噪实验下的识别率为98.22%，在泛化实验下的识别率为97.19%，识别率明显高于其他深度学习模型，证明了其在滚动轴承故障诊断方面的优越性。
		2022 Vol. 41 (11): 252-258 [摘要] ( 184 ) HTML (1 KB) PDF (1353 KB) ( 39 )

	259	基于显式模型预测控制的轮毂驱动电动车垂向振动研究
		>李仲兴，李忠远，刘晨来
		针对轮毂驱动电动车非簧载质量增大而引起的行驶平顺性和操纵稳定性恶化问题，提出了基于显式模型预测控制（EMPC）理论的主动悬架控制方法。建立由刚性环轮胎模型和空气悬架模型组成的四自由度系统模型，并确定车辆平顺性、稳定性和电机性能多目标函数及约束条件；基于多参数二次规划理论，将隐式模型预测控制系统转换为与之对应的显式多面体分段仿射（PPWA）系统，离线求解状态变量间的最优控制律，并运用参数分区上的显式控制律求得最优主动力。仿真结果表明：相较于被动悬架和运用天棚控制策略的主动悬架，基于EMPC理论控制的主动悬架对车身垂向加速度、轮胎动载荷和轮毂电机偏心距均方根值提升效果明显，改善了轮毂电机驱动电动车的行驶平顺性、操纵稳定性和电机性能。
		2022 Vol. 41 (11): 259-265 [摘要] ( 132 ) HTML (1 KB) PDF (2100 KB) ( 34 )

	266	正切非线性包装系统跌落冲击的MSLP解
		>霍银磊，刘彦亨，陈无忌
		针对有阻尼正切型非线性包装系统在发生跌落冲击时的响应问题，基于Multi-Scale Lindstedt-Poincare摄动法(MSLP)讨论了系统跌落冲击响应的一、二次近似解。并与龙哥库塔法(R-K)的数值结果及相关文献进行了对比，对比结果显示：对于本文的正切型强非线性包装系统，MSLP计算的最大位移和加速度响应的一阶近似解与R-K数值结果对比的相对误差分别为1.35%和3.28%，二次近似阶的相对误差分别为0.62%和1.84%，在不进行能量修正的情况下，比同伦摄动法[13-14]、牛顿谐波平衡法[17]的精度更高。考虑阻尼系统能量修正的复杂性，所求有阻尼正切型非线性系统跌落冲击一次近似解析具有较好的精度和简洁的形式，为此类问题的求解及工程应用提供了参考。
		2022 Vol. 41 (11): 266-270 [摘要] ( 78 ) HTML (1 KB) PDF (1180 KB) ( 23 )

	271	基于DVMD和SSAE的柴油机混合故障诊断
		>白雲杰1,2，贾希胜1,2，梁庆海1,2
		针对柴油机缸盖振动信号非平稳非线性的特点，本文提出一种基于散布熵改进的变分模态分解（DVMD）和堆叠稀疏自编码器（SSAE）相结合的柴油机混合故障诊断方法。利用散布熵确定变分模态分解的层数K，并根据散布熵转折点选取有效模态分量。分别对选取的各模态分量提取常用14个时域特征和小波包分解后的能量特征，构建混合多特征向量，输入基于堆叠稀疏自编码器和Softmax层构建的深度神经网络（DNN）中，实现了柴油机7种混合故障模式识别。与其他常见方法进行对比，结果表明本文所提出的方法能够有效提取故障特征，具有较高的诊断准确率。
		2022 Vol. 41 (11): 271-277 [摘要] ( 234 ) HTML (1 KB) PDF (2302 KB) ( 24 )

	278	SHTB的拉伸冲击波谱加载方法研究
		>王凡,郭伟国,吴倩,赵思晗
		为了理解动态变形和塑性流动过程中，加载历史和应变率变化对材料性能的影响，基于直接拉伸式Hopkinson杆原理，使用不同几何形状的反射杆代替凸缘法兰，在加载杆中连续产生多个不同幅值的加载冲击波，使材料在动态变形的过程中应变率阶跃变化。结果表明：（1）该方法可以将加载波的脉宽延长3倍以上，有利于进行低应变率、大变形的材料试验；（2）加载应力波的幅值阶梯变化，使试样在加载过程中应变率发生跳跃变化；（3）通过控制反射杆的长度可以有效控制加载脉冲的间隔，将材料的应变率效应和温度效应解耦，用于揭示不同脉冲幅值作用下试样变形损伤机制。试验证明，基于SHTB原理的拉伸波谱的加载方法可以快速、精准、稳定地实现对试样的连续多次动态加载。
		2022 Vol. 41 (11): 278-284 [摘要] ( 88 ) HTML (1 KB) PDF (1666 KB) ( 14 )

	285	复合材料层合板自由振动的谱切比雪夫解法
		>郭琛琛1，刘涛1，王青山2，秦斌3
		采用二维谱切比雪夫法(2D-ST)，对一般边界条件下复合材料层合板的自由振动进行了分析。基于一阶剪切变形理论(FSDT)，采用边界弹簧技术模拟任意边界条件，推导了复合材料层合板的能量方程表达式。利用二维谱切比雪夫法求解能量方程，得到了任意边界条件下复合材料层合板的自由振动特征方程。在数值算例中，通过与其它方法的计算结果进行对比，验证了所提出方法的收敛性和准确性，并在此基础上研究了弹性模量比和铺设角对复合材料层合板振动特性的影响。
		2022 Vol. 41 (11): 285-290 [摘要] ( 120 ) HTML (1 KB) PDF (1249 KB) ( 78 )

	291	基于有限测量信息的两步响应重构方法
		>史鹏程1，彭珍瑞1，董康立2
		提出了分两步进行结构响应重构的方法，可实现利用正常测量的响应对因传感器损坏而丢失或其余所需的响应进行重构。首先，建立各处正常工作的传感器的测量响应与需要重构响应的关系，计算出含噪声的各类响应。然后，使用粒子滤波算法降低测量过程中有色噪声对于重构精度的影响，并且在粒子滤波算法中引入萤火虫算法代替重采样过程，改善粒子贫化现象。最后对一个二维桁架进行数值模拟，结果显示该方法与直接使用测量响应进行响应重构的方法相比有更高的精度。
		2022 Vol. 41 (11): 291-297 [摘要] ( 170 ) HTML (1 KB) PDF (1948 KB) ( 19 )

	298	基于LES和DES的定日镜结构风致响应分析
		>卢春玲1,2,3，陈建通1，陈锦焜1，王强1,2,3
		定日镜作为典型的风敏感结构，设计中必须考虑其动力特性和风致响应。选用大涡模拟(LES)和分离涡模拟(DES)，结合一种新的湍流脉动流场产生方法 (Discretizing and Synthesizing Random Flow Generation, DSRFG)模拟风场的湍流边界条件，计算得到了0°风向角下0°、30°、60°镜面仰角下定日镜的流场分布和风荷载时程数据。建立了定日镜整体结构的有限元模型，进行了定日镜整体结构在不同镜面仰角下的风致响应分析。结果表明，通过与风洞试验结果对比，LES和DES能较好地预测出顺风向等效风荷载，但LES的结果更接近试验值；随着仰角增大，定日镜下部的共振峰值能量逐渐减小，上部的共振峰值能量逐渐增大；定日镜下部的最不利工况为仰角0°时，风振系数为3.1，中上部的最不利工况发生在仰角为60°时，风振系数分别为2.0、3.4；LES和DES能较好地模拟出流场中的紊流与涡旋，且随着仰角增大，尾流区变得狭长。本文结合风洞试验，为定日镜以及相似结构的数值模拟以及抗风设计提供了参考。
		2022 Vol. 41 (11): 298-306 [摘要] ( 109 ) HTML (1 KB) PDF (3827 KB) ( 50 )

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