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

2023年 42卷 6期刊出日期：2023-03-28



论文

论文

	1	护栏位置对流线型箱梁涡激振动的影响及作用机理
		>李震1，刘庆宽1,2,3，靖洪淼1,2,3，孙一飞1，王仰雪1
		涡激振动是大跨度桥梁常发生的一种振动，易造成结构疲劳破坏，掌握主梁外形对涡激振动的影响十分必要。为了研究不同位置桥侧护栏对闭口流线型箱梁涡激振动特性的影响及作用机理，通过节段模型风洞试验，分别研究了桥侧护栏位置下主梁的涡激振动响应、风压分布、升力系数、气动力相位差及涡激振动贡献系数。研究结果表明：迎风侧护栏内移有利于抑制竖弯涡振，但背风侧护栏内移会略微增大涡振响应。迎风侧护栏内移会降低主梁升力绝对值，增加气动力相位的差离散性，也降低各位置的涡振贡献系数，这被认为是涡激振动被抑制的原因。
		2023 Vol. 42 (6): 1-7 [摘要] ( 186 ) HTML (1 KB) PDF (1929 KB) ( 99 )

	8	卵形弹中低速侵彻UR50超早强混凝土靶机理
		>宋小东1，汪维1，杨建超2，刘飞2，高伟亮2
		为研究早强混凝土的抗侵彻性能和养护龄期的关系，利用35mm弹道炮和35CrMnSiA制缩比卵形弹对两种养护期下产品名为UR50的超早强混凝土进行了侵彻实验，根据实验数据对两种龄期的超早强混凝土的侵彻响应特性进行对比分析。之后为进一步研究弹体侵彻超早强混凝土的响应机理，引入刚性弹侵彻半无限靶的响应模型进行理论研究，并利用别列赞公式分析了超早强混凝土中特种钢纤维对抗侵彻性能的提升。实验结果表明：弹体中低速侵彻超早强混凝土靶的过程可分为冲击开坑和稳定侵彻两个阶段；超早强混凝土养护7天就可以达到养护28天时的抗侵彻性能。利用刚性弹侵彻半无限靶的响应模型对养护7天和28天的超早强混凝土的量纲为一的侵彻深度预测值与实验侵彻深度进行对比，发现其最大相对误差分别为29.13%和17.50%，通过对响应模型中两种龄期超早强混凝土的计算无侧限抗压强度进行修正，使其侵彻深度计算值符合实际结果。
		2023 Vol. 42 (6): 8-15 [摘要] ( 94 ) HTML (1 KB) PDF (1550 KB) ( 74 )

	16	基于遗传算法与随机减量技术的气动阻尼识别方法研究
		>唐龙飞1,2，郑朝荣1,3
		随机减量技术(random decrement technique，RDT)因其计算快、成本低的优点，在工程结构模态参数识别中应用广泛。针对RDT在信号截断幅值与样本时长的选取比较主观带来的误差问题，采用遗传算法(genetic algorithm, GA)对其进行改进，提出改进的随机减量技术GA-RDT，并将其应用于某超高层建筑气弹模型的气动阻尼识别。首先，对RDT方法得到的自由衰减曲线进行拟合并定义误差，分析截断幅值A和样本时长T对误差（优化目标）的影响，采用遗传算法寻找A和T的最优解；其次，基于气弹模型风洞试验所得的顶点加速度时程，结合GA-RDT方法和Hilbert-Huang变换（Hilbert-Huang transform，HHT）方法进行气动阻尼识别；最后，以自然激励技术(natural excitation technique, NExT)识别所得的气动阻尼比为基准，对比分析GA-RDT方法相对于传统RDT方法的精度优势。结果表明，与NExT方法所得的气动阻尼比相比，GA-RDT方法识别得到的不同风速时X向、Y向与扭转向的气动阻尼比的平均误差均小于0.14%，其识别精度显著高于传统RDT方法，从而验证了基于GA-RDT的气动阻尼识别方法的可行性。
		2023 Vol. 42 (6): 16-23 [摘要] ( 130 ) HTML (1 KB) PDF (1940 KB) ( 65 )

	24	基于局部主成分保持投影的旋转机械故障数据降维方法
		>原健辉，赵荣珍，马驰
		针对旋转机械高维故障特征集存在的特征冗余导致的分类困难问题，提出一种基于局部主成分保持投影(Locality Principal Component Preserving Projection，LPCPP)的故障数据集降维算法。该算法将类间可分性判据、主成分计算两种思想与局部保持投影(Locality Preserving Projection，LPP)相融合，使得算法具有剔除冗余特征、减小降维盲目性的能力，从而可以更好地保留能够反映机械运行状态的高价值密度的故障信息以及特征的主要成分。通过两个不同型号的双跨度转子系统的振动信号对所提算法进行验证，并分别以可分性指标和三种不同分类器的识别准确率对本算法的降维性能进行评价。结果表明，本算法能够达到降低故障分类难度与提高故障分类准确率的功能，其可为积累高价值密度的数据资源和基于“工业大数据”的旋转机械智能决策技术工程实现，提供一种数据运算的理论依据。
		2023 Vol. 42 (6): 24-30 [摘要] ( 93 ) HTML (1 KB) PDF (1709 KB) ( 49 )

	31	非淹没双空化射流流场及冲击特性数值模拟
		>李登1,2，姚致远1,2，涂翊翔1,2，刘勇3，巫世晶1,2，王晓笋1,2
		空化射流具有比同等条件下普通水射流更强的冲击力，被广泛应用于各种领域。为进一步提高空化射流的工作效率，提出了新型的非淹没双空化射流。基于多相流Mixture模型和RNG k-ε输运方程，研究了双空化喷嘴中内外喷嘴径向间距D0与出口轴向间距L，以及外喷嘴来流压力P1对射流轴线速度、压力、含气率与比能的影响，并分析了最优D0、L、P1组合下射流冲击平板的壁面压力分布特征。研究结果表明：当D0=1.5mm，且L=2mm时射流的流场特性最优，在此结构下的最优靶距为20-25mm。对该非淹没双空化射流冲击特性分析发现，相比于传统中心体空化喷嘴，其可产生体积更大的空化云和更好的冲击效果。研究结果可为空化射流的高效应用提供理论基础。
		2023 Vol. 42 (6): 31-38 [摘要] ( 118 ) HTML (1 KB) PDF (1995 KB) ( 134 )

	39	超声振动辅助磁粒研磨技术的研究进展
		>舒坤，孙岩，陈燕
		超声振动辅助磁粒研磨技术是在磁粒研磨的基础上增加了超声波振动功能，可以在短时间内将表面抛光至纳米级别，因其具有辅助研磨效果佳、可控性和适用性好等优点，在越来越多的领域得到了应用。首先对超声辅助磁粒研磨加工技术的发展概况进行了简要介绍，分别从表面粗糙度、材料去除率、显微组织和残余应力等方面进行了重点分析和总结。其次，超声振动工艺参数是影响研磨效果的重要因素，优化选取振幅、振动频率、主轴转速以及磨料粒径等工艺参数可以明显提高研磨效果。此外还要考虑合适的加工时间和加工间隙，从而对复杂曲面进行精密研磨。最后，提出了超声振动辅助磁粒研磨加工技术研究中存在的一些缺陷，并对其未来的发展趋势进行了展望。
		2023 Vol. 42 (6): 39-54 [摘要] ( 128 ) HTML (1 KB) PDF (3679 KB) ( 41 )

	55	考虑本体质量的滚珠丝杠惯容系统建模与性能分析
		>胡银龙，王凯毅，程昌俊，黄崇淇，朱泽卿，郑瑞菲
		针对惯容在研究中本体质量常被忽略的问题，基于一类滚珠丝杠惯容，提出了一种考虑惯容本体质量的端口质量模型。建立了基于滚珠丝杠惯容的一阶系统和二阶系统数学模型和虚拟样机仿真模型，通过对比数学模型和虚拟样机仿真模型的频率响应，并通过台架实验，证实了所提出的惯容端口质量模型的有效性。进一步，基于四分之一车辆悬架模型，分析了惯容本体质量对乘坐舒适性的影响，对比分析了考虑和不考虑本体质量两种情形下的系统性能。优化仿真结果表明，考虑本体质量和不考虑本体质量两种情形下系统性能存在一定差异，且基于端口质量模型的优化结果可进一步提升系统舒适性，说明了考虑惯容本体质量的必要性以及所提端口质量模型的有效性。
		2023 Vol. 42 (6): 55-60 [摘要] ( 232 ) HTML (1 KB) PDF (1610 KB) ( 31 )

	61	瞬时关井对屈曲管柱内压力波动的影响研究
		>张智1，王嘉伟1，乔雨2，张家振2
		当气井发生屈曲且程度较为严重时，油管轨迹复杂，继续使用直井内的流体瞬变模型求解关井后的压力波动问题误差太大，计算结果失去参考价值。本文基于摄动法，建立了适用于屈曲管柱内流体的瞬变流动模型，并考虑了关阀时间、井口终止开度及油管屈曲程度等因素，分析计算了气井突然关井后压力及流速的变化情况。通过计算分析可知，当油管存在螺旋屈曲时，在屈曲部位会产生局部摩阻，压力波会被耗散掉，相比不发生螺旋屈曲的情况，井口压力较小。随着关阀时间的增加，井口压力峰值随之减小，且随着关阀时间的增加，压力变化曲线的规律性越来越不明显；关阀用时越大，井口速度减小地越缓慢，波动幅度和持续时间也相应降低。螺距越大，油管屈曲程度越小，管内流体受到的摩阻减小，井口压力越大。该模型的计算结果更贴近真实数据，对现场作业具有积极的指导意义。
		2023 Vol. 42 (6): 61-68 [摘要] ( 103 ) HTML (1 KB) PDF (1633 KB) ( 29 )

	69	基于改进萤火虫算法的摩擦模型参数辨识及补偿
		>高炳微1,2，申伟1,2，戴野1,2，叶永泰1,2
		针对影响电液伺服系统跟踪性能的非线性摩擦干扰问题，提出了一种改进的萤火虫算法对摩擦模型的参数进行辨识，通过将自适应步长和惯性因子相结合，对丧失移动能力的萤火虫进行随机优化处理，并引入全局并行搜索能力，提高了萤火虫算法的寻优能力。通过函数寻优和参数辨识测试，结果表明改进的萤火虫算法具有更好的寻优性能。最后基于辨识模型搭建摩擦状态观测器，对于仿真中速度零点的抖振现象，引入SIGMOID函数修正摩擦观测器，实验结果表明，经修正的前馈模糊控制器可以有效地抑制摩擦对伺服系统的不利影响，进一步提高伺服系统的跟踪性能。
		2023 Vol. 42 (6): 69-78 [摘要] ( 110 ) HTML (1 KB) PDF (2262 KB) ( 39 )

	79	桥梁结构挠度-温度-车辆荷载监测数据相关性模型
		>鞠翰文1，邓扬1,2，李爱群1,2
		运营状态下桥梁结构挠度、车载和温度的相关性复杂，高精度的车载、温度与挠度相关性模型对桥梁结构健康监测具有重要意义。为此，提出了基于门控循环单元(gated recurrent unit ,GRU)神经网络的桥梁挠度监测数据建模方法。为解决车辆荷载监测数据在时域内离散分布的问题，提出了基于挠度影响线的车载影响参数计算方法；在此基础上建立了基于GRU神经网络的车载影响参数、环境温度和桥梁挠度相关性模型。以一座悬索桥为例，分别建立了短时段、中长时段的相关性模型，考察了相关性模型对加劲梁挠度的预测能力，并利用相关性模型提出了一种温度和车载挠度分量的分离方法。悬索桥实例研究表明，短时段相关性模型的挠度预测值与实时监测数据基本吻合，而中长时段相关性模型则对一定时间窗口内的挠度极值具有精确的预测能力；采用相关性模型计算得到的温度与车载挠度分量与小波分解结果具有良好的一致性。
		2023 Vol. 42 (6): 79-89 [摘要] ( 176 ) HTML (1 KB) PDF (3069 KB) ( 69 )

	90	基于计算机视觉和深度学习的隔震支座动态位移测量方法
		>党育，贺一哲
		针对地震时隔震支座的视觉测量特点，即地震时相机与隔震支座均会发生运动，且不便追踪相机位姿，本文提出一种无需额外跟踪相机运动的隔震支座动态位移测量方法。首先，沿结构水平两个正交方向，分别设置相机和标靶，且相机光轴与标靶平面相互垂直，用比例因子法对各方向各时刻的相机进行标定；其次，采用深度学习方法，训练一个YOLOv5模型以自动识别和定位标靶，再对YOLOv5的目标框放大并对目标框内的图像进行特征识别和提取，二次精确定位标靶；最后，使用支座上、下连接板处标靶的相对位移，确定隔震支座的动态位移。通过拍摄一个LRB500隔震支座力学性能试验过程，对提出的方法进行验证，结果表明：本文方法得到的支座水平位移时程曲线与位移计结果在各时刻的误差均小于1.0%，水平向位移峰值的绝对误差最大为1.042mm，竖向位移峰值的绝对误差最大为0.219mm，说明本文提出的方法具有较高的检测精度，可以在无需追踪相机位姿的情况下，完成隔震支座在地震作用下的变形检测。
		2023 Vol. 42 (6): 90-97 [摘要] ( 158 ) HTML (1 KB) PDF (2062 KB) ( 65 )

	98	带状附加物放置角度对流致振动与振子俘能特性影响研究
		>孙宏军1，吕鹏飞1，丁红兵1，李金霞2，宋晨睿1
		流致振动普遍存在于工程领域与自然界，由于复杂性和多学科交叉的特点，流致振动一直是学界研究热点之一，利用被动湍流控制(passive turbulence control,PTC)来增强流致振动的俘能技术更是受到了广泛关注。本文在光滑圆柱上放置不同角度的对称带状方形附加物，实验得到了振子的振幅、振动频率、输出功率、能量转换效率和振子升力系数，进一步揭示了被动湍流控制增强流致振动的机理。研究结果表明：PTC圆柱振子的最大振幅为2.0 D，是光滑圆柱振子最大振幅的5倍；最大输出功率达0.44 W，是光滑圆柱振子最大输出功率的14倍。这说明合理的配置附加物的放置角度，可以使振子的振动由涡激振动(vortex-induce vibration，VIV)发展为驰振，同时获得较高的输出功率和能量转换效率，为利用流致振动进行能量转换和收集提供了必要的理论指导和技术支撑。
		2023 Vol. 42 (6): 98-105 [摘要] ( 110 ) HTML (1 KB) PDF (2035 KB) ( 41 )

	106	基于改进麻雀算法优化支持向量机的滚动轴承故障诊断研究
		>李昕燃，靳伍银
		针对群智能算法优化支持向量机模型应用在滚动轴承故障诊断领域中易陷入局部最优、准确率较低的问题，提出了一种基于改进麻雀算法(sparrow search algorithm，SSA)优化支持向量机(support vector machine，SVM)的滚动轴承故障诊断方法。首先引入均匀化分布Chebyshev混沌映射初始化麻雀种群，以提高种群空间分布均匀性，之后将自适应惯性权重融入麻雀算法的发现者位置更新，最后对更新位置后的最优麻雀进行随机游走扰动，提高算法的全局和局部搜索能力，避免算法陷入局部最优。将该算法用于支持向量机的参数优化，构建改进麻雀算法优化支持向量机故障诊断模型实现对轴承故障信号的分类诊断。滚动轴承故障诊断试验分析结果表明：本文算法模型故障分类效果明显优于粒子群算法优化支持向量机模型、遗传算法优化支持向量机模型和麻雀算法优化支持向量机模型，能够有效识别滚动轴承各故障类型。
		2023 Vol. 42 (6): 106-114 [摘要] ( 131 ) HTML (1 KB) PDF (1905 KB) ( 60 )

	115	角柱失效下不等跨RC空间梁-柱子结构抗连续倒塌机理研究
		>李治1,2，薛天琦2，原小兰2，张毅2，钱凯1,2
		本文通过角柱失效下钢筋混凝土(RC)空间梁-柱子结构的Pushdown加载试验及其精细化有限元模型，对不等跨RC空间梁-柱子结构在角柱失效工况下的抗连续倒塌性能进行研究。基于所建立的有限元模型对不等跨RC空间梁-柱子结构的抗力机制等进行更深入的分析，探究了角柱上部水平约束、角柱节点配箍率和空间效应对不等跨RC空间梁-柱子结构抗连续倒塌性能的影响。研究结果表明：角柱失效工况下的不等跨RC空间梁-柱子结构不能有效发展悬链线机制而主要依靠梁机制抵抗倒塌，且空腹机制抗力的贡献不可忽略。角柱上部水平约束的增强，会提高第一峰值荷载，但是同时会导致角柱节点承受更高的剪应力从而提早发生剪切破坏。角柱节点配置一定量箍筋后会延迟和减轻角柱节点发生剪切破坏，从而提高结构的抗连续倒塌能力。对于角柱失效工况，空间效应不能通过简单叠加两个方向的平面框架抗力进行计算，因为空间效应三维剪应力作用会加速角柱节点发生剪切破坏。
		2023 Vol. 42 (6): 115-125 [摘要] ( 105 ) HTML (1 KB) PDF (3513 KB) ( 33 )

	126	考虑提离-滑移效应的核电结构-界面-地基相互作用模型研究
		>胡哲文1,2，李建波1,2，李志远1,2
		强震作用下，核岛公共筏基可能发生的提离-滑移对结构受力影响明显，精细模拟建基面的接触状态并将结构-界面-地基作为整体分析，有助于明确提离-滑移效应对结构地震反应的影响机理。采用罚函数法接触模型模拟筏基-地基间的接触力学行为，等价线性法描述地基土的动力非线性，粘弹性人工边界模拟半无限地基的辐射阻尼条件，建立考虑提离-滑移效应的结构-界面-地基相互作用模型。进而，以AP1000核岛厂房为例，考虑静-动力综合作用，对比筏基-地基绑定简化模型，结构加速度响应峰值及楼层谱的峰值和形状均发生了明显变化，表明强震作用下筏基提离-滑移对抗震安全性造成不利影响，在核电结构抗震设防时应加以考虑。
		2023 Vol. 42 (6): 126-133 [摘要] ( 102 ) HTML (1 KB) PDF (2569 KB) ( 37 )

	134	基于Kriging模型和分层模型修正技术的结构边界条件识别
		>王一航，彭珍瑞
		为得到能够准确反映结构装配关系的有限元模型边界条件，结合Kriging模型和分层模型修正技术，提出了一种结构边界条件识别方法。为削弱材料参数误差对边界条件识别的影响和改善修正不适定性，利用实测自由模态频率，修正有限元模型的材料参数；以修正后的模型为基础进行边界条件识别，通过灵敏度分析确定模型的待修正边界参数，采用拉丁超立方抽样(Latin hypercube sampling, LHS)进行试验设计，并以实测约束模态频率与Kriging模型预测频率的差值最小为目标函数，利用粒子群算法求解最优参数。某包装机械摇臂连杆结构的试验结果表明：与传统的边界条件识别方法相比，所提方法具有较好的识别效果，识别得到的边界参数、结构响应等与实际结构具有较好的一致性。
		2023 Vol. 42 (6): 134-142 [摘要] ( 114 ) HTML (1 KB) PDF (1937 KB) ( 65 )

	143	非光滑变尺度凸峰频率识别法的优化及应用
		>李海萍1,2，田瑞兰1,3，薛强1,3，张杨昆1,3，张小龙1,3
		基于非光滑变尺度SD(Smooth and Discontinuous)极限系统的非线性拓扑特性，优化了非光滑变尺度凸峰频率识别法，并将其应用到了轴承早期故障信号检测中。利用类同宿轨的周期性，推导了非光滑随机类次谐Melnikov函数，给出了均方意义下出现简单零点的充分必要条件，揭示了初始相位和噪声耦合因素对变尺度SD极限系统混沌阈值的影响。经数值模拟，发现微弱信号初始相位的存在会导致非光滑变尺度凸峰法识别频率时出现偏差或不可识别。当频率识别出现偏差时，利用数据的几何特性给出一个线性修正公式；当频率不可识别时，构造了检测方程组，使凸峰频率识别法依然有效。通过一个高速列车轮对轴承早期故障实例，运用优化非光滑变尺度凸峰频率识别法，确定了轮对轴承可能发生故障的位置。结果显示优化的非光滑变尺度凸峰频率识别法可更准确识别轮对轴承早期故障信号的频率，方法简单且精度较高。
		2023 Vol. 42 (6): 143-151 [摘要] ( 133 ) HTML (1 KB) PDF (2865 KB) ( 28 )

	152	申威异构众核处理器架构下结构瞬态有限元并行算法
		>喻高远1,2，楼云锋1,2,3，李俊杰1,2，金先龙1,2
		根据国产申威异构众核分布式存储计算机的体系结构特点，提出了一种结构瞬态有限元分层并行计算方法，对于提高国产申威异构众核分布式存储并行计算机下大型、超大型复杂结构系统的瞬态并行求解效率具有重要意义。该方法在分层通信和Newmark-HHT算法的基础上构建了大规模复杂结构系统的瞬态并行求解体系，不仅实现了计算过程中大量数据的分布式存储，显著改善了数据的内存访存效率；而且实现了计算过程的两层并行，有效改善了通信效率。因此，它能够充分利用国产申威异构众核分布式存储并行计算机的体系结构特点提升结构瞬态大规模并行计算效率。最后通过典型数值算例验证了该方法的正确性和有效性，并将其应用于某高层建筑，实现其上千万自由度、数万核的结构瞬态并行计算。
		2023 Vol. 42 (6): 152-158 [摘要] ( 152 ) HTML (1 KB) PDF (2282 KB) ( 42 )

	159	具有木棉纤维的ABA结构隔声性能试验与计算分析
		>康英姿1，杨金宝1，谢新星1，张曲2，上官文斌1
		前围隔音垫主要用于隔绝发动机的噪声，防止噪声传到乘客舱，其结构一般为ABA（吸声层-隔声层-吸声层）。ABA结构中吸声层（A）为多孔棉毡，由纤维材料制作而成。本文使用木棉纤维、超细纤维制作多孔棉毡，测试并对比两种棉毡的吸声系数。基于两种纤维制作ABA结构样件，并进行了隔振性能的测试。建立了ABA结构的隔声特性的计算模型，并验证模型的有效性。利用建立的模型，计算分析不同吸声层材料构成、不同厚度参数的ABA结构的隔声性能。
		2023 Vol. 42 (6): 159-165 [摘要] ( 93 ) HTML (1 KB) PDF (1356 KB) ( 24 )

	166	一种基于CNN-BiGRU孪生网络的轴承故障诊断方法
		>赵志宏1,2，吴冬冬1，窦广鉴1，杨绍普2
		针对轴承故障样本稀缺，传统深度神经网络模型在小样本情况下容易出现过拟合现象，泛化性能不好的问题，本文提出一种基于CNN-BiGRU孪生网络的轴承故障诊断方法。孪生网络采用两个结构相同、权值共享的卷积神经网络和双向门控循环单元组成，构造相同类别和不同类别的轴承样本对输入孪生网络，通过计算轴承样本对之间的L1距离进行相似性度量，实现轴承故障诊断。与传统深度神经网络相比，孪生网络采用样本对训练的方法，在相同样本数量情况下，增加对网络模型的有效训练次数，从而提高轴承故障诊断性能。设计卷积神经网络和双向门控循环单元共同组成孪生网络结构，可以从振动信号中同时提取空间特征与时序特征，提高特征提取的准确性。利用实测轴承故障信号进行故障诊断实验，并与其他深度神经网络模型进行对比，实验结果表明，CNN-BiGRU孪生网络方法在少量训练样本情况下，取得了较优的故障诊断性能，有一定的工程应用价值。
		2023 Vol. 42 (6): 166-171 [摘要] ( 215 ) HTML (1 KB) PDF (1212 KB) ( 97 )

	172	干冰粉气动破岩振动时频能量分析
		>王小飞1，胡少斌2，王恩元1，张强3
		为研究干冰粉气动破岩的冲击振动危害效应，试验测试了干冰管内气体压力变化和地表的振动速度，用希尔伯特-黄变换方法研究了干冰粉气动破岩振动衰减规律。研究结果表明：1、干冰粉气动破岩最大振动速度在11m时下降至2.5cm/s以下，是一种振动很小的新型破岩方式；2、经测量致裂管内压力峰值达到50.85MPa，计算能量的TNT当量符合萨道夫斯基公式；3、使用HHT对干冰粉气动破岩振动信号进行时频分析，能量在频域上主要分布于0-100Hz，振动持续时间0.3s。
		2023 Vol. 42 (6): 172-179 [摘要] ( 99 ) HTML (1 KB) PDF (2031 KB) ( 45 )

	180	新型负刚度超材料吸能结构的设计与优化
		>潘怡1，王萌1,2，周阳1，李雪梅1，孙蓓蓓1
		为了提高负刚度超材料的吸能特性，提出了一种加固圆柱形负刚度超材料结构；它由圆柱面斜梁单元和内部周期性平面斜梁单元组成，其吸能性能主要通过斜梁单元的负刚度特性实现。通过理论解析和有限元分析对结构的力学性能进行研究，结果表明斜梁单元高厚比值越大结构的负刚度和双稳态性能越明显且两种斜梁单元的高厚比取值越接近结构稳定性越好；同时通过与空心圆柱形负刚度超材料结构的对比，证实了加固结构提高了空间利用率以及增强了吸能效果。最后以航天器非火工分离装置为应用背景，基于Kriging代理模型对所提出的新型负刚度超材料吸能结构进行了优化设计，总吸能水平和单位吸能水平均相对增长了20.47%。
		2023 Vol. 42 (6): 180-187 [摘要] ( 176 ) HTML (1 KB) PDF (2137 KB) ( 105 )

	188	非线性电磁吸振器的吸振效果与动力学特性研究
		>简彬1，马洪业2，王珂2，严博3
		提出两种非线性电磁吸振器：准零刚度主结构耦合非线性RLC（relay logic circuit）电路；准零刚度主结构耦合线性RLC电路。推导得到非线性机电耦合系数。建立起两种吸振器的振动控制模型。基于谐波平衡法，推导并分别得到两种吸振器位移传递率的解析表达式。利用雅可比矩阵判断解析解的稳定性。结果表明：相比于主结构无外接电路的条件下，两种吸振器可分别提高64%和77%的吸振性能；前者在低频吸振方面更具优势；前者在电阻较小时会引发特定频率内的准周期振动；二者均存在最优设计参数。
		2023 Vol. 42 (6): 188-195 [摘要] ( 113 ) HTML (1 KB) PDF (2179 KB) ( 56 )

	196	基于声发射Lamb波频散特性的轴承损伤单传感器定位
		>缪祥垚，伍星，柳小勤，汤林江
		对大型轴承表面损伤进行定位，有助于及时发现故障，加快修复速度。提出了一种使用单个声发射传感器对大型轴承表面损伤进行定位的方法。针对轴承环形结构，利用Lamb波频散特性，估计不同频段信号的可能模式和传播速度，使用Akaike信息准则(AIC)确定不同频段信号到达传感器的时间差。根据不同频带到达传感器的时间差估计不同模式下声发射源位置。针对传播模式不确定和仅利用一个时间差的镜像位置问题，改变传感器位置后对同一声发射源进行第二次定位，剔除不合理的传播模式，从而得到声发射源的唯一确定位置。通过在圆柱滚子推力轴承上进行的断铅实验，验证了该方法的有效性。
		2023 Vol. 42 (6): 196-201 [摘要] ( 114 ) HTML (1 KB) PDF (1905 KB) ( 47 )

	202	冲击作用下含水煤样能量吸收和耗散规律及本构关系研究
		>翟新献1，翟俨伟2，刘勤裕1，赵晓凡1，任柱安1，郭钊洋1
		煤层注水是综放开采回采巷道预防冲击地压的主要措施之一。为了研究含水煤样动态力学性质和力学参数，利用霍普金森压杆（SHPB）试验系统，对不同含水率的圆柱形煤样进行单轴冲击压缩试验，研究含水率和冲击速度对煤样动态应力-应变曲线、动态力学参数以及耗散能变化规律的影响。研究结果表明：（1）煤样动态力学参数与冲击速度和含水率有关。当煤样含水率一定时煤样动态抗压强度、动态弹性模量与冲击速度成正相关；而冲击速度一定时煤样动态抗压强度、动态弹性模量与含水率成负相关。（2）在冲击过程中煤样的损伤耗散能直接反映煤样中微裂隙发育程度，随着冲击时间的增加，煤样损伤耗散能增大，煤样坍塌破坏时损伤耗散能达到最大值。当含水率一定时煤样破坏耗散能与冲击速度成正相关；而冲击速度一定时煤样破坏耗散能与含水率成负相关。（3）损伤因子定义为煤样损伤耗散能与破坏耗散能的比率。基于煤样单轴冲击压缩试验结果，建立了煤样损伤体-黏弹性本构模型和本构关系，对不同含水率煤样动态应力-应变试验曲线进行理论拟合，理论拟合曲线与试验曲线拟合度高，因此理论曲线可用来表示单轴冲击压缩煤样的应力-应变关系。研究结论为冲击地压矿井深孔煤层注水预防冲击地压提供了理论基础。
		2023 Vol. 42 (6): 202-211 [摘要] ( 109 ) HTML (1 KB) PDF (2800 KB) ( 36 )

	212	基于小波包能量与模型修正的海洋平台结构损伤识别
		>庞军恒，董胜
		对于常年服役的海洋平台，准确的损伤识别是保证其安全运行的重要保障。提出了一种对损伤敏感的小波包分解方案选取原则，以结构损伤前后加速度信号的小波包能量变化率作为残差，以结构的弹性模量作为待修正参数，通过灵敏度分析构建了一种新的目标函数用于模型修正和结构的损伤识别。将上述识别方法应用于简支梁模型，能够准确地识别出损伤的存在、位置和程度，验证了方法的可行性。对被噪声污染的信号进行识别分析，证明方法具有一定的鲁棒性。对噪声污染严重的信号进行小波阈值降噪处理，识别效果较降噪前有所改善。将方法应用于海洋导管架平台模型，对不同层高、不同杆件类型的损伤工况均能有效识别，说明方法对多层复杂结构同样适用。
		2023 Vol. 42 (6): 212-223 [摘要] ( 128 ) HTML (1 KB) PDF (4667 KB) ( 60 )

	224	共存吸引子对簇发振荡影响机理分析
		>张彬，张晓芳，马新东，毕勤胜
		具有广泛工程和科学背景的多稳态系统存在着多个共存的吸引子及其相应的吸引域,其不同尺度下的行为会受到共存吸引子的影响而产生复杂的动力学特性，本文旨在探讨共存吸引子下簇发振荡的特性及其产生机制。基于经典的Hartley振子，引入周期外激，当激励频率远小于系统的固有频率时，随着参数的变化，系统呈现出不同簇发振荡模式。将周期激励项视为慢变参数，基于相应的广义自治快子系统的平衡点及其稳定性分析，得到其随慢变参数变化的平衡曲线及其相应的分岔图。发现在不同参数条件下，存在不同类型的多稳态吸引子共存情形。考虑三种典型情形下系统的快慢效应，分析各情形下共存稳态吸引子的特性及吸引域对分岔特性的影响，得到连接沉寂态和激发态的分岔模式，从而揭示相应的簇发振荡机理。指出当轨迹依次穿越不同共存吸引子的吸引域时，各稳定吸引子均会对簇发振荡的结构产生影响，使得簇发振荡变得复杂，而当轨迹仅穿越部分共存吸引子的吸引域时，根据初始条件的不同，会产生共存的簇发振荡。
		2023 Vol. 42 (6): 224-231 [摘要] ( 107 ) HTML (1 KB) PDF (2028 KB) ( 23 )

	232	倾斜栏杆对流线型箱梁涡激振动性能影响的试验研究
		>王仰雪1，刘庆宽1,2,3，靖洪淼1,2,3，李震1，孙一飞1
		涡激振动是大跨度桥梁在低风速时易发生的具有强迫和自激双重性质的自限幅风致振动现象，桥面栏杆因其会改变主梁的气动外形而对涡激振动有显著的影响。为了揭示倾斜栏杆对流线型箱梁涡激振动特性的影响及作用机理，采用节段模型风洞测压和测振试验方法，研究不同倾斜角度栏杆对流线型箱梁涡振特性和表面风压的影响，分析了主梁涡振响应、平均和脉动风压分布、局部气动力与涡激力的相关性和贡献系数以及相位差。结果表明：当人行道栏杆内倾时，倾斜角度越大，抑振效果越显著。当人行道栏杆外倾时，外倾10°的主梁抑振效果优于外倾20°的主梁；相比常规的垂直栏杆，栏杆向内倾斜20°和向外倾斜10°有显著抑振效果的原因主要有：主梁上、下表面的脉动风压系数大幅度较低，最多降低了61.54%；在主梁上表面大部分区域，局部气动力与涡激力的相关性系数大幅降低，平均降低了约33.33%；在上表面上游前部和下游尾部及下表面大部分区域的涡振贡献系数均有不同程度的降低；上、下表面各测点间相位差变化的连续性被打断，相邻测点间的相位差更加离散化。
		2023 Vol. 42 (6): 232-239 [摘要] ( 154 ) HTML (1 KB) PDF (2849 KB) ( 44 )

	240	原子力显微镜动力学简化模型的振动参数探讨
		>宾凤姣，关睿，刘国林，曾瑜，魏征
		欧拉-伯努利梁模型和一维弹簧振子模型是原子力显微镜（Atomic Force Microscopy，AFM）的动力学理论基础。文章提出了计算等效阻尼的新方法，并分别用挠曲线函数和一阶振型函数两种简化方式计算了由欧拉-伯努利梁模型简化为一维弹簧振子模型的等效质量、等效刚度和等效阻尼，并对两种简化方式进行了比较。在各项参数等效的基础上，进一步对固定端位移激励下悬臂梁的响应振幅进行了探讨。最后设计了无针尖探针远离样品处的扫频实验，实验表明用一阶振型函数简化所得的理论结果和实验吻合较好。该结果为原子力显微镜的动力学特性研究提供了理论参考。
		2023 Vol. 42 (6): 240-247 [摘要] ( 94 ) HTML (1 KB) PDF (1111 KB) ( 32 )

	248	基于电流信号的机器人关节螺栓松动故障检测
		>杨家淞1，柳小勤1，徐凯1，王东晓1，伍星1，2
		针对工业机器人关节连接处螺栓松动问题，根据机器人关节结构建立机电耦合模型，然后引入了底座松动，建立了螺栓松动的系统动力学模型。分析该仿真模型电流信号，得出电流信号与螺栓松动故障之间规律。研究表明，松动情况下电机电流频率附近出现边频带，时域波形出现脉冲冲击，时频图上出现能量波动，冲击与波动出现的时刻对应螺栓松动时刻。所提出的模型分析结果与试验数据吻合较好，研究成果对工业机器人关节螺栓松动故障的建模及诊断研究具有重要的参考价值。
		2023 Vol. 42 (6): 248-254 [摘要] ( 121 ) HTML (1 KB) PDF (1536 KB) ( 44 )

	255	内凹弧形蜂窝夹芯板低速弹道冲击试验与数值仿真
		>杨姝1,2，陈鹏宇1,2，江峰1,2，裴连政1,2，亓昌1,2
		面向弹道冲击防护，设计制备了1060铝合金材质的内凹弧形（re-entrant circular，REC）和传统内凹（re-entrant ，RE）六边形蜂窝夹芯板。采用钢质圆柱弹低速冲击试验结合有限元数值仿真，研究对比了两类蜂窝夹芯板的低速弹道冲击动态响应与防护性能。进而，利用经验证的有限元模型，仿真分析着靶速度对两类蜂窝夹芯板的低速弹道冲击最大永久压缩量、局部泊松比值和各部件吸能占比的影响。最后，分析了REC蜂窝胞元的圆弧胞壁半径、胞元长度等结构参数对夹芯板低速弹道冲击响应的影响。结果表明：相比RE蜂窝，REC蜂窝夹芯板在相同弹道冲击载荷下最大永久压缩量更小，抗弹性能更优，并且低速下优势更显著；随着胞元长度和圆弧胞壁半径减小，REC蜂窝夹芯板的抗弹性能可进一步提升。
		2023 Vol. 42 (6): 255-262 [摘要] ( 112 ) HTML (1 KB) PDF (2410 KB) ( 78 )

	263	锥盘形超声聚能器的耦合振动特性与优化设计
		>徐洁1，臧渡洋2，王国章1，林基艳1
		超声聚能器具有放大振幅、匹配声阻抗、提高声能量传输效率的作用，盘形聚能器与压电圆管组合能够扩大声能量的辐射范围。采用传统的一维理论对盘形聚能器振动的分析，往往忽略了高度对振动的影响。为了获得符合盘形聚能器实际振动的解析理论，本文以结构简单且易加工的锥盘形超声聚能器为研究对象，利用等效弹性法分析了高度与半径尺寸接近的聚能器的径、纵向耦合振动。通过引入机械耦合系数，推导得到了聚能器耦合振动的机电等效电路、共振频率方程组和径向位移放大倍数。进一步分析了聚能器机械耦合系数、共振频率和径向位移放大倍数与几何尺寸的依赖关系。利用有限元法对聚能器的耦合振动模态进行了仿真，理论计算与模拟结果一致，验证了理论推导的正确性。振动特性与优化结论的获得为盘形聚能器的工程应用提供了理论依据，为径向复合换能器的振动分析奠定了研究基础。
		2023 Vol. 42 (6): 263-271 [摘要] ( 111 ) HTML (1 KB) PDF (1830 KB) ( 44 )

	272	基于快速迭代柯西阈值的声场重建方法研究
		>黄琳森，徐中明，昝鸣，张志飞，贺岩松
		在声源识别领域，稳定且准确识别目标声源是一项极具挑战性的任务，尤其在中、低频范围内，因此论文提出快速迭代柯西阈值算法在中、低频段实现鲁棒性较强的声源识别和定位。通过蒙特卡罗分析，与三种经典罚函数方法Tikhonov正则化方法、宽带声全息算法和内点法求解方法相比，所提出的方法在中、低频段获得了稳定的声压重建结果，平均重建误差在5%以下，对声源识别逆问题具有良好的距离适应性和信噪比适应性。
		2023 Vol. 42 (6): 272-279 [摘要] ( 99 ) HTML (1 KB) PDF (1782 KB) ( 38 )

	280	静水压状态下深部岩石动态压缩力学行为及能量耗散特征试验研究
		>方士正1，李炜煜2，杨阳1，陈程1，许鹏3
		以深部岩石为研究对象，利用分离式霍普金森杆（SHPB）实验系统，开展静水压力作用下深部岩石的动力学测试，分析了静水压、冲击气压大小对岩石动态强度、耗散能的影响规律，并在此基础上分析了岩石的破坏特征。通过试验结果发现，岩石动态强度表现出显著的率效应特性，随着冲击气压的增加而增大，呈现出线性正相关关系；岩石动态强度随着静水压力的增加呈非线性增加，采用二项式拟合后发现具有较好的相关性；通过对岩石耗散能分析发现，当岩石所处静水压力相同时，岩石的能量吸收率随着冲击气压的增加而提高；相同冲击气压情况下，岩石的能量吸收率随静水压的增加而减小，表明静水压力对岩石变形具有约束作用；最后，对岩石的表观破坏形态分析发现，低静水压时岩石破坏以剪切裂纹为主，随着静水压的增加，岩石中同时存在剪切裂纹和环向裂纹。本文的研究成果可为深部岩石工程建设提供动力学基础参数，具有一定的参考意义。
		2023 Vol. 42 (6): 280-288 [摘要] ( 130 ) HTML (1 KB) PDF (2079 KB) ( 40 )

	289	不同入射角下圆柱涡激振动的数值研究
		>姜泽成，高云，刘磊，柴盛林
		采用二维非定常雷诺平均N-S方程和剪应力运输k-ω模型，结合四阶龙格库塔法，选取四种不同入射角(α)对二自由度圆柱涡激振动响应影响进行数值研究。比较了不同来流角度下圆柱涡激振动幅值、结构振动频率、锁定区间、漩涡脱落模式、斯特劳哈尔数、水动力系数和捕能效率的影响。数值结果表明，来流角度变化会使圆柱涡激振动响应产生多频率特性，且随着来流角度的增加y方向振幅逐渐减小，x方向振幅逐渐增大。不同来流角度下涡激振动响应均产生明显的锁定现象，锁定区间宽度随来流角度的变化不明显。但随着来流角度的增加，y方向力系数均方根与x方向力系数均值均有下降的趋势。
		2023 Vol. 42 (6): 289-297 [摘要] ( 81 ) HTML (1 KB) PDF (1774 KB) ( 89 )

	298	航天器非火工分离装置接触建模与仿真分析
		>李雪梅1，王萌1,2，刘彦豪1，潘怡1，孙蓓蓓1
		为保证航天器发射过程中分离装置的可靠连接与分离，对某型非火工分离装置的接触动力学及分离释放过程进行研究。该非火工分离装置采用记忆合金弹簧作为驱动源，分析接触碰撞模型并根据接触理论计算接触参数，建立其动力学仿真模型并进行仿真计算，结果显示分离冲击不超过300g，与试验结果相符。研究分离装置中记忆合金弹簧回复时间、预紧力及弹簧刚度等因素对分离过程的影响，结果表明回复时间和预紧力对分离装置的冲击响应的影响效果相反，应综合考虑取值，弹簧参数中分离顶推弹簧刚度和螺栓弹簧刚度对分离冲击的影响最大。
		2023 Vol. 42 (6): 298-306 [摘要] ( 94 ) HTML (1 KB) PDF (1871 KB) ( 38 )

	307	减振滑靴非线性动态特性数值分析
		>赵项伟，付良，杨珍，张晨辉，杨阳，解珍珍
		针对以降低火箭橇系统在轨振动为目的设计的减振滑靴，对其动态特性进行了数值分析。通过平面压缩试验及经验公式确定了减振滑靴减振层天然橡胶的本构参数，进而由有限元模型获得其非线性刚度，据此建立了减振滑靴非线性动力学模型对其求解并进行了试验验证。数值计算结果表明：减振滑靴相较于传统滑靴有着较好减振能力，其减振效率随其载荷提高而提高，但由于引入橡胶使得其在大载荷及高过载条件下易出现‘跳跃’现象。根据‘跳跃’现象确定了减振滑靴工作边界，典型工况下在1Ma（350m/s）速度下每枚减振滑靴载荷应小于311kg，在2Ma（700m/s）载荷则应低于181kg。
		2023 Vol. 42 (6): 307-312 [摘要] ( 99 ) HTML (1 KB) PDF (1420 KB) ( 36 )

	313	液体火箭冷弹射推进剂充液比影响研究
		>王璟慧1，姜毅1，杨昌志2，魏冬冬2
		为研究冷弹射载荷作用下不同充液比的液体推进剂晃动对火箭发射精度的影响，以冷弹射液体火箭为研究对象，采用基于MPS方法的流-固耦合技术对推进剂晃动的动力学响应进行研究，得到液体推进剂充液比对火箭贮箱的干扰及其对火箭初始扰动和适配器受力特性的影响。结果表明：贮箱充液比越大，液体推进剂对单个贮箱的作用力越大；在一定范围内，随着充液比的增加，推进剂晃动使得火箭的离轨俯仰和偏航角速度先增大后减小，80%的充液比会使得火箭初始扰动及适配器受力较为恶劣；推进剂晃动问题在液体火箭冷弹射动力学研究中不可忽略。
		2023 Vol. 42 (6): 313-324 [摘要] ( 99 ) HTML (1 KB) PDF (2351 KB) ( 32 )

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