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2023年 42卷 22期刊出日期：2023-11-28



论文

论文

	1	宽厚比对足尺方钢管混凝土短柱抗震性能影响的试验研究
		>金浏，梁健，陈凤娟，杜修力
		开展了6个横截面宽度为800 mm的方钢管混凝土短柱在恒定轴力和水平往复荷载作用下的加载试验，分析了钢管约束作用（宽厚比B/t=50、80和100）对足尺短柱破坏形态、滞回性能、延性性能、刚度退化和耗能能力等抗震性能的影响规律。得到如下结论：1）本试验中，所有足尺方钢管混凝土短柱均发生压弯破坏，即在柱底部出现钢管环状鼓曲、核心混凝土压碎行为；2）方钢管混凝土柱的延性能力随着宽厚比的减少（约束作用提升）并无明显改变，且足尺柱的延性能力明显低于已有试验中的小尺寸柱；3）宽厚比对足尺方钢管混凝土柱的刚度退化和等效粘滞阻尼系数影响不大；但柱的总耗能随宽厚比的减小而增大；4）随着宽厚比的减小，钢管约束效应提升，柱压弯承载力有所提高，但提高的幅度明显小于相关规范值。另外，与现有中、美、欧等设计规范计算结果对比发现，中国规范和欧洲规范的计算结果偏大，美国规范计算结果则较为保守。
		2023 Vol. 42 (22): 1-9 [摘要] ( 230 ) HTML (1 KB) PDF (2433 KB) ( 289 )

	10	输电塔螺栓搭接节点滞回性能试验研究
		>李嘉祥1,2,3,4，张超1，程金鹏1，顾晓薇1，王浩1，江文强2
		在输电塔受力振动期间，节点往往承受往复荷载的作用。为研究输电塔典型螺栓节点在往复荷载作用下的力学性能，设计了21组典型螺栓节点试件。通过进行3组单调加载试验及18组低周往复荷载试验，得到了节点试件的荷载-位移曲线，研究了荷载类型及节点参数对螺栓节点力学性能的影响，并分析了节点在往复荷载下的力学行为。结果表明：荷载的类型对节点的破坏模式以及滑移荷载影响不大，主要影响了节点的极限荷载以及其相对应的位移；螺栓在螺孔中位置的不确定性以及多螺栓行为不一致性导致了试验与模拟结果之间的差异；螺栓节点的强度随着螺栓规格和等级的增加而增大，但孔距对其影响较小；节点的极限承载力随着螺栓数量的增加而增大，但并不都是呈线性增加。所得结果为输电塔力学分析提供参考。
		2023 Vol. 42 (22): 10-18 [摘要] ( 124 ) HTML (1 KB) PDF (2446 KB) ( 150 )

	19	多自由度混联I型惯容减震系统地震响应分析
		>李创第1，王瑞勃1，江丽富1，葛新广2
		针对惯容系统在多自由度结构中的应用和布置方案研究不足的问题，提出多自由度惯容系统响应频域解及谱矩的计算方法，并基于响应频域解及谱矩表达式确定了惯容系统的布置方案。通过引入状态变量将结构运动方程和混联Ⅰ型惯容系统的微分型本构关系转化为用矩阵形式表示的状态方程，进而推导了结构位移、速度、层间位移角等系列响应的频域统一解。然后运用功率谱二次分解法将响应功率谱转化为二次分解式(圆频率与复特征值平方和倒数的线性组合形式)，并将其代入谱矩的定义式，获得了位移、速度等系列响应的0-2阶谱矩。最后，以一栋18层的结构为例，验证了所提封闭解的正确性；分析了复特征值个数对结构响应精度的影响；确定并探究了惯容系统在多层结构中布置方案的可行性。结果表明：所提谱矩的封闭解正确适用；高阶振型对结构响应的影响较弱，考虑前若干振型可达到较高的计算精度；所提惯容系统布置方案具有简单易行且效果良好的特点。
		2023 Vol. 42 (22): 19-28 [摘要] ( 94 ) HTML (1 KB) PDF (2114 KB) ( 170 )

	29	基于拓扑优化的变密度蜂窝结构参数化设计及冲击性能研究
		>邹震1,2，徐峰祥1,2，徐智钊1,2，蒋舟顺1,2
		针对现有梯度蜂窝结构的经验式、非连续变梯度等设计方法，无法充分发挥梯度设计对蜂窝结构冲击性能提升效果的问题。本文基于变密度拓扑优化方法，提出了一种参数化设计的拓扑优化密度映射蜂窝结构，通过改变映射系数、相对密度构建了相应的拓扑优化密度映射蜂窝结构模型。研究了不同冲击速度下，映射系数、相对密度对其面内变形模式、力学响应和能量吸收性能的影响。结果表明：映射系数、相对密度对不同冲击速度下的拓扑优化密度映射蜂窝的面内变形模式具有显著影响，增大映射系数有益于提高其平台应力和比吸能，与相同质量、尺寸的标准蜂窝冲击性能对比结果显示：拓扑优化密度映射蜂窝的峰值应力降低了16.9%、比吸能提高了29.1%。研究表明将变密度拓扑优化方法引入至梯度蜂窝结构的设计可有效提高其冲击性能。
		2023 Vol. 42 (22): 29-39 [摘要] ( 147 ) HTML (1 KB) PDF (3172 KB) ( 161 )

	40	基于能量辐射传递法的功能梯度板高频振动响应分析
		>许爱林1,2，代成浩1,2，陈海波1,2
		本文研究的目的是将能量辐射传递法(RETM)推广到功能梯度板模型中，以预测结构的高频振动响应。基于一阶剪切变形理论推导了功能梯度板的振动控制方程，获得了波传播特性参数。在该方法中，结构内部的能量响应由激励产生的直接场与边界虚源产生的反射场叠加得到。在临界频率以下，能量响应由一种传播波控制；而在临界频率以上，由三种传播波控制。数值算例结果与模态叠加法和功率流分析(PFA)进行了对比，验证了RETM在计算不同物理参数下功能梯度板高频振动响应的准确性。研究了不同厚度下剪切变形和转动惯量对能量响应的影响，讨论了材料梯度因子、结构阻尼和激励频率对高频振动能量的影响。结果表明材料梯度因子的变化会导致结构波传播特性和能量分布特征的变化，越大能量的衰减速度越快，衰减幅度越大。
		2023 Vol. 42 (22): 40-48 [摘要] ( 80 ) HTML (1 KB) PDF (2775 KB) ( 131 )

	49	装配式可更换分级屈服耗能连接疲劳试验及变形性能研究
		>李芳玉1，杜永峰1,2，李虎1，池佩红1
		针对装配式混凝土梁-柱节点，提出一种可更换分级屈服耗能连接，以实现结构屈服损伤可控并增强震后可恢复性。为研究可更换分级屈服耗能连接的疲劳性能、耗能能力等力学性能，对5个试件开展低周往复加载试验。试验结果表明，分级屈服耗能连接具备良好的疲劳性能和稳定的滞回性能，其滞回曲线表现出明显的分级屈服机制；各试件在正常工作阶段的刚度、承载及耗能能力基本稳定，接近破坏时依然保持较充分的性能储备，破坏形式主要表现为弯剪段的弯剪破坏。针对可更换分级屈服耗能连接弯剪段和屈曲段的变形性能，基于ABAQUS开展参数分析。结果表明，屈曲段的应变分布不均匀现象随着宽厚比或约束间隙的增大逐渐加重，同时其屈曲波数随宽厚比的增大逐渐增加；弯剪段的变形模式随着等应力屈服高度比或高宽比的减小逐渐由弯曲变形转变为剪切变形。
		2023 Vol. 42 (22): 49-59 [摘要] ( 109 ) HTML (1 KB) PDF (3608 KB) ( 96 )

	60	核岛钢平台支撑框架抗震性能试验对比及支撑优化布置研究
		>丁振坤1，胡宝琳2，田华1，胡吴彪2，闵昱钧2，徐世安2
		针对核岛钢平台框架“强梁弱柱”的建筑结构形式，为研究不同的支撑结构对其抗震性能改善的影响，分别对普通支撑框架（BMRF）试件和屈曲约束支撑框架（BRBF）试件进行了拟静力试验，对比研究了不同钢框架试件的抗震性能，包括滞回曲线、骨架曲线、等效阻尼比、强度和刚度退化情况等。试验结果表明了屈曲约束支撑框架（BRBF）受力性能的优越性，其极限变形能力和耗能能力分别较普通支撑框架（BMRF）提高了88.67%和654.9%。进一步采用数值分析研究屈曲约束支撑布置方式对核岛钢平台子结构整体受力性能的影响。模拟结果表明：在三种不同的支撑布置方式中，单斜撑型布置方式（SBRBF）不仅可以提高核岛钢平台整体结构的抗震性能，还可以改善原结构的受力性能。
		2023 Vol. 42 (22): 60-70 [摘要] ( 94 ) HTML (1 KB) PDF (2952 KB) ( 113 )

	71	基于声发射及WST-CNN协同的滑动轴承润滑状态识别
		>卢绪祥，刘顺顺，陈向民，张亢
		为实现声发射信号对滑动轴承润滑状态变化进行灵敏表征，提出一种采用小波散射变换及卷积神经网络结合的滑动轴承润滑状态识别及故障诊断研究方法。以某310MW汽轮发电组滑动轴承现场试验所得声发射信号为研究对象，将现有小波散射网络加入散射路径优化机制并进行参数优化，对滑动轴承声发射信号进行自动鲁棒特征提取，将最佳特征矩阵输入优化后的卷积神经网络进行润滑状态识别分类。结果表明：优化后的小波散射网络能够有效提取声发射信号特征，结合优化后的卷积神经网络对特征矩阵进行智能识别，对滑动轴承润滑状态识别率可达到95.28%，能够高效精确地对滑动轴承润滑状态进行诊断。
		2023 Vol. 42 (22): 71-77 [摘要] ( 100 ) HTML (1 KB) PDF (2365 KB) ( 132 )

	78	间谐波激励下铁心振动噪声特性研究
		>邢琳1，张帅1，李燕1，吴鹏1，甘浩2，李金博2
		近年来新能源系统容量不断增大，增加了间谐波在电网中的含量，加剧了电力变压器的振动和噪音。通过搭建含任意间谐波的变压器振动噪声实验平台，进行间谐波激励下的铁心振动实验，对振动频谱中间谐波分量成因进行了数学分析；进行铁心噪声实验，分析间谐波对A计权噪声级和1/3倍频程频谱中各分量的影响规律；建立磁-结构力场-声场多物理耦合有限元三维模型，对间谐波激励下的铁心噪声进行仿真计算，并与实验值进行对比。结果表明，振动频谱中间谐波分量呈一定规律且成对出现，相比工频激励，间谐波下铁心的噪声值更大，同时各频段声压级升高，实验结果与仿真结果有较好的一致性，低频低含量间谐波对变压器性能有较大影响，应对其重点防范并在设计阶段结合考虑。
		2023 Vol. 42 (22): 78-83 [摘要] ( 82 ) HTML (1 KB) PDF (1900 KB) ( 68 )

	84	钢制风力机塔架非线性预应力调谐质量阻尼器振动控制性能研究
		>雷振博1，刘纲1,2，王晖1
		悬吊式调谐质量阻尼器原理明确、安装简便，已在高层建筑、高耸输电塔等众多结构中得到了广泛应用，近年来在钢制风力机塔筒方面也逐步得到广泛关注。预应力调谐质量阻尼器（PS-TMD）通过附加下拉索并施加预拉力，可采用摆长和预拉力两个参数进行振动控制调谐，在高柔钢制风力机塔架振动控制中能充分发挥作用。但PS-TMD中拉索变形会引起非线性响应，进而影响控制性能。鉴于此，基于动力学原理建立考虑柔索效应的PS-TMD非线性运动方程，推导了拉索发生变形情况下PS-TMD动力系数及分支共振点频率比；通过优化分析给出了PS-TMD最佳调谐参数的选择方法；某3.2MW风力机塔筒数值算例结果表明，考虑柔索效应后PS-TMD的动力系数幅值小于同参数下线性PS-TMD，共振响应下减振性能和能量耗散能力更为突出。五组风载荷下振动控制结果表明，考虑柔索效应后PS-TMD对塔架结构的风致响应振动控制效果优于相应线性PS-TMD系统。
		2023 Vol. 42 (22): 84-92 [摘要] ( 106 ) HTML (1 KB) PDF (2055 KB) ( 91 )

	93	考虑材料性能不确定性的声振强耦合系统稳健拓扑优化
		>郑文治1，陈海波1，操小龙2
		针对外声场与结构强耦合问题，亟待开展不确定性优化的发展需求，提出了一种考虑材料性能不确定性的稳健拓扑优化设计方法。采用随机场模型描述材料弹性模量的不确定性，用级数最优线性估值(EOLE)方法将其离散成不相关的随机变量；进而用混沌多项式展开(PCE)方法结合有限元-边界元耦合方法进行随机响应分析。通过材料属性的有理近似(RAMP)模型描述双材料的分布，以辐射声功率级的均值和标准差的加权和作为稳健拓扑优化的目标函数，随机响应的灵敏度同样通过PCE方法获得，最后通过移动渐近线优化算法(MMA)对优化问题进行求解。数值算例表明，本文建立的方法相较于确定性拓扑优化可以获得对材料弹性模量不确定性更加不敏感的设计，这是不确定性优化方法在含外声场的声振强耦合问题上的一个新的拓展研究。
		2023 Vol. 42 (22): 93-102 [摘要] ( 76 ) HTML (1 KB) PDF (2508 KB) ( 110 )

	103	穿孔纤维增强阻尼复合材料梁的振动分析
		>孙瑞骏，梁森，刘昭阳，罗皓，胡子健
		为了研究嵌入式共固化穿孔纤维增强阻尼复合材料梁在简支边界条件下的动力学性能，依据一阶剪切变形理论（FSDT）、Hamilton原理和Navier 解形式，建立并求解了共固化穿孔阻尼复合材料梁的自由振动理论模型。制作穿孔阻尼复合材料梁试件并搭建试验平台，运用ANSYS数值模拟和MATLAB理论仿真分析方法验证了文中理论模型和方法的有效性，并用验证的理论模型和方法分别研究了设计参数对嵌入式共固化穿孔纤维增强阻尼复合材料梁动力学性能的影响规律。文中的模型和方法对嵌入式共固化非连续阻尼复合材料结构的研究提供理论依据，为结构的设计与制造提供了参考。
		2023 Vol. 42 (22): 103-111 [摘要] ( 83 ) HTML (1 KB) PDF (2119 KB) ( 157 )

	112	水下爆炸载荷作用下梯度PVC泡沫夹芯结构的动态响应
		>郭军1，李旭阳1，王计真1，张欣玥1，杨丽红2
		采用ANSYS/LS_DYNA有限元软件对分层梯度PVC泡沫夹芯板在水下爆炸载荷作用下的动态响应进行了数值分析。针对表观密度为79 kg/m3、107 kg/m3、134 kg/m3、162 kg/m3、203 kg/m3、252 kg/m3的六种泡沫材料，通过改变不同泡沫芯层的密度实现不同的密度梯度设置，共设计了两类不同密度梯度跨度的构型。选用背板峰值挠度和能量吸收作为结构抗水爆性能评价指标，讨论了不同密度梯度比对结构动态响应的影响，并与均质构型进行了比较。结果表明，与均质构型相比，合理的设置泡沫芯层密度能够有效地提升结构的抗爆性能；芯层的密度梯度设置对大密度梯度LGD构型的影响大于小密度梯度SGD构型；小密度梯度构型LGD-3具有最小的背板峰值挠度，为设计优质抗水爆性能泡沫夹芯板提供了参考。
		2023 Vol. 42 (22): 112-120 [摘要] ( 72 ) HTML (1 KB) PDF (2132 KB) ( 106 )

	121	叠加阀片式减振器建模与结构参数优化
		>黄彩霞1,2，伍新1，舒雄1，王建德1，吴晨曦1
		减振器是悬架的重要部件，其阻尼特性直接影响车辆的平顺性和操纵稳定性。如何确定最佳阻尼特性曲线，进而反求出减振器的结构参数，是悬架设计的关键技术。以客车前悬架的叠加阀片式减振器为例，基于阻尼力产生机理建立其物理模型，并通过减振器阻尼特性实验验证该模型的精度。在建立空气悬架客车动力学模型基础上，以操纵稳定性为约束，平顺性为优化目标，获得减振器的最优阻尼特性曲线。分析结构参数对阻尼特性的敏感性，以最优阻尼特性曲线为目标，开展叠加阀片式减振器的物理模型参数优化，反求得到减振器的结构参数。最后根据反求的减振器结构参数加工了产品原型。减振器阻尼特性实验结果表明，优化后的减振器结构参数能可靠获得目标阻尼特性。
		2023 Vol. 42 (22): 121-129 [摘要] ( 100 ) HTML (1 KB) PDF (1936 KB) ( 105 )

	130	水平循环剪切作用下土工袋竖向变形特性试验研究
		>方斌昕1，刘斯宏1，鲁洋1，陈爽2，张呈斌3
		土工袋作为一种地基加固材料在工程中的应用越来越广泛，研究表明土工袋具有较高的阻尼比，能够有效地消能并阻隔地震波由场地向上部结构的传递。为了解土工袋在水平循环荷载作用下的竖向变形特性，开展了一系列土工袋组合体的水平循环剪切试验，研究了循环次数、竖向应力以及剪切应变幅值等加载特征对土工袋组合体竖向变形的影响，探讨了水平循环荷载作用下土工袋组合体的变形机制。结果表明：（1）土工袋组合体的累积竖向应变在试验初期变化较为显著，随着循环次数的增加，其累积竖向应变逐渐趋于稳定；（2）竖向应力和剪切应变幅值对土工袋组合体的竖向应变影响显著，随着竖向应力与剪切应变幅值的增大，其竖向应变也随之增加；（3）土工袋组合体在较大剪切应变幅值条件下开始出现层间滑移，试验初期土工袋组合体在层间滑移阶段竖向应变基本保持稳定，但是随着循环次数的增加，土工袋组合体层间界面反复摩擦使得层间的咬合作用发生变化，靠近土工袋组合体层间界面的砂土颗粒在此过程中又进行了重新排列，最终导致试验后期土工袋组合体单次循环产生的竖向应变增量呈现出增长趋势。
		2023 Vol. 42 (22): 130-137 [摘要] ( 66 ) HTML (1 KB) PDF (3718 KB) ( 93 )

	138	水下爆炸冲击因子异化特征研究
		>姚熊亮1，王志凯1，赵坤2，史冬岩2
		针对水下非接触爆炸缩比模型试验相似规律问题，本文基于相似理论，在满足单值条件的前提下，讨论了单值物理量对水下爆炸冲击因子的影响。舰船结构毁伤模式局限在塑性大变形范围内时，本文从单值量相似的角度出发推导了水下非接触爆炸冲击波平面波效应条件下的一种新型冲击因子。本文以某型舰船的典型平板、加筋板架和船舯舱段结构为研究对象，采用数值模拟与试验相结合的方法，在不同缩尺比条件下，从目标结构的变形挠度、变形速度和应力变化三个方面评估新型冲击因子的有效性。结果表明，新型冲击因子较传统冲击因子在模型试验向原型转化精度方面有较大提升。
		2023 Vol. 42 (22): 138-154 [摘要] ( 90 ) HTML (1 KB) PDF (5136 KB) ( 25 )

	155	考虑压强、速率影响的FPS材料动摩擦试验与模拟研究
		>李宁1,2,3，王徐1，李忠献1,2,3
		滑动摩擦摆（Friction Pendulum System）支座具有良好的隔震与自复位性能在工程中应用广泛，其中，滑动副的摩擦材料对其抗震性能至关重要。本研究开展了不同压强、不同滑动速率下聚四氟乙烯（PTFE）、超高分子聚乙烯（UMHWPE）、聚甲醛（POM）、高密度聚乙烯（HDPE）与聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）五种材料与钢界面的动摩擦试验，阐明了不同峰值滑动速率、不同压强下循环退化与粘滞滑移特性的变化规律，分析了瞬时滑动速率、竖向压强对摩擦系数的影响，讨论了材料耐磨特性。分析表明：POM循环退化现象明显，HDPE粘滞滑移现象明显，PTFE与HDPE耐磨性能最差；摩擦系数随瞬时滑动速率的增大而增大，随着压强的增大而减小；指数模型拟合摩擦系数与瞬时速率间关系优于对数函数模型。对高速率摩擦工况，首先建立分子动力学模型进行低速的摩擦系数验证，模拟误差为12.3%-14.2%。而后采用了分子动力学模拟较高速率动摩擦系数。最后，结合试验与模拟数据采用指数函数模型建立了FPS的模拟模型，显著性好，可用于有大速率摩擦工况的反应评估。
		2023 Vol. 42 (22): 155-162 [摘要] ( 94 ) HTML (1 KB) PDF (3400 KB) ( 98 )

	163	激振法对软岩高地应力超前释放数值模拟研究
		>朱英1,2，李新宇2，尤卫星1，唐小微2
		针对高地应力软岩隧道的应力释放现状的缺点与不足，提出了一种新的超前应力释放方法，采用激振器进行机械激振的方式来对岩体进行预处理，完成应力的超期释放，从而有利于减小隧道后续开挖完成后衬砌的变形。并且针对TBM掘进技术，参考了现有的井巷共振掘进技术，采用一种适配于TBM掘进系统的新设备，根据新设备的工艺以及作用方式，对激振过程进行了模拟分析，并且针对激振频率、激振幅值以及激振深度三个因素与应力释放的相关性进行了研究，得到了最有利于应力释放的频率、幅值与深度，并结合模拟后续隧道开挖所得到的隧道变形结果，进一步验证了此种工况组合的有效性，为此种方法的后续实际应用提供了依据。
		2023 Vol. 42 (22): 163-168 [摘要] ( 64 ) HTML (1 KB) PDF (1519 KB) ( 110 )

	169	模拟地震振动台试验对摄影测量位移噪声的限值要求
		>高文俊，赵斌
		在振动台试验中，摄影测量所得数据中的噪声会造成测量误差，过大的噪声会导致测量数据无法合理反映模型结构在模拟地震激励下的动力反应。本文针对振动台试验中摄影测量的位移噪声以及相关影响展开研究，通过对摄影测量的噪声数据进行分析，获得了该噪声信号的基本统计参数与低频段的显著分布范围（0～5 Hz）。在此基础之上，根据噪声信号的方差与标准差对位移、速度、加速度以及层间位移角四种结构反应的测量误差进行估计，推导结果表明：在有限差分法所得速度与加速度结果中，噪声的标准差被分别放大了f_s倍与f_s^2倍（f_s为采样频率）。最后，结合常用的振动台试验参数，对摄影测量位移噪声的范围给出限值要求，为振动台试验选择合适的测量方式提供参考依据与技术指标。
		2023 Vol. 42 (22): 169-176 [摘要] ( 53 ) HTML (1 KB) PDF (2672 KB) ( 133 )

	177	非对称开孔沉箱式防护设施撞击损伤实验研究
		>徐万海，李航，贺子琪
		圆筒式沉箱设施作为水下生产系统的新型防护结构，其在落锚撞击作用下的损伤问题，是工程领域和学术领域长期关注的焦点与难点。本文通过模型实验方法，对特殊的非对称开孔沉箱式防护设施撞击损伤特性进行研究，选用渤海通航区某水下生产系统沉箱式防护设施和该设施所在海域落锚作为原型，通过量纲分析，以撞击速度为主要相似性参数，确定了1：11的模型实验相似比，对沉箱式结构和落锚进行缩比尺模型实验。重点关注落锚速度、落锚质量和撞击位置对非对称开孔沉箱式防护结构的损伤影响规律。研究结果表明：开孔附近区域，撞击能量主要以挠曲变形形式耗散，也通过振动形式耗散，撞击产生的损伤以挠曲变形为主，损伤程度较为严重；距开孔区域较远位置，撞击能量主要以振动形式耗散，撞击产生损伤以凹陷变形为主，损伤程度较小。
		2023 Vol. 42 (22): 177-183 [摘要] ( 48 ) HTML (1 KB) PDF (1773 KB) ( 82 )

	184	基于联邦模型迁移的不同规格滚动轴承故障诊断方法
		>康守强1，肖杨1，王玉静1，王庆岩1，梁欣涛1，V.I.Mikulovich2
		数据隐私与数据安全问题逐渐受到社会关注，各用户隐私的滚动轴承振动数据存在孤岛且不共享的问题，同时不同规格滚动轴承振动数据分布差异大、部分已知标签数据稀缺，使得诊断准确率不高。针对上述问题，提出一种基于联邦模型迁移的不同规格滚动轴承故障诊断框架。该方法对多个用户振动数据做短时傅里叶变换，构建时频图数据集；各用户训练本地模型并将模型参数上传至服务器，同时引入差值更新和参数稀疏化算法改进联邦学习中本地模型参数传递策略；服务器采用联邦平均算法聚合模型参数并更新本地模型，迭代后建立用于迁移学习的共享模型；提出逐层解冻策略保留共享模型部分参数并发送给每个用户，再利用本地数据微调共享模型，获得适用于每个用户的个性化模型。经实验验证，所提方法在数据孤岛和标签稀缺的前提下，可实现不同规格滚动轴承故障诊断，并具有较高的准确率和良好的泛化性能。
		2023 Vol. 42 (22): 184-192 [摘要] ( 115 ) HTML (1 KB) PDF (2206 KB) ( 107 )

	193	基于三维扫描的水射流冲击下再生混凝土断面形貌特征分析
		>潘超1，王泽峰1,2，蒋宇涛1，钟金文1
		国内每年因旧建筑物拆除产生的建筑垃圾超过17亿吨，造成建筑垃圾快速增长的主要原因是现有拆除方式侧重于高效拆除和定向倒塌，而忽略了对于混凝土原材料和构件再利用性能的保留。将混凝土旧建筑物中仍具备再利用价值的主要承重构件无损拆除，作为再生混凝土构件再利用成为目前研究的重点问题。再生混凝土断面粗糙度直接影响新旧混凝土构件的界面连接性能，基于此考虑，本文开展了高压磨料水射流拆除混凝土旧建筑物的试验研究，提出了一种基于三维扫描数据在宏观层面定量分析混凝土断面粗糙度的简单计算方法，对比分析了水射流冲击下普通混凝土和加速老化混凝土的断面形貌特征，使用扫描电子显微镜观察了混凝土骨料与水泥浆体结合状态的微观特征。结果表明：水射流冲击下，普通混凝土断面纹理深度为0~4.0 mm，加速老化影响了混凝土的破碎效率，面对水射流冲击时纹理深度提升了0.5~1.0 mm。基于点云重构封闭曲面数据计算的普通混凝土断面粗糙度在1.11到1.19之间，加速老化混凝土的断面粗糙度普遍提升了4.0%到14.9%。水射流冲击下的混凝土破坏模式主要以压缩剪切和拉伸剪切破坏为主，断面区域大致可分为光滑区、过渡区和撕裂区。研究结果可为水射流拆除混凝土旧建筑物的工艺优化和工程应用提供指导。
		2023 Vol. 42 (22): 193-203 [摘要] ( 106 ) HTML (1 KB) PDF (3038 KB) ( 179 )

	204	电子设备耦合刚度对QFP器件振动可靠性的影响
		>付永辉，王琼皎，董锋，刘江涛
		电子设备内部模块间的互连耦合刚度对其动力学特性影响较大，本文首先研究了电子设备互连耦合状态下的隔振理论。然后以某电子设备中QFP封装器件振动试验后引线断裂问题为例，开展了不同耦合状态下的理论分析，并通过有限元模态分析验证了该隔振理论的适用性。最后分析了QFP器件的振动响应，并基于Palmgren-Miner累积损伤理论，计算了不同耦合状态下的器件引线疲劳寿命，分析结果与产品环境试验符合性很好。
		2023 Vol. 42 (22): 204-209 [摘要] ( 52 ) HTML (1 KB) PDF (2088 KB) ( 74 )

	210	单边约束下受脉动内流激励作用简支输流管的碰振响应研究
		>王天林1，郭长青2，漆发辉1，许锋2，卢小缅3，方孟孟4
		通过使用一个受拉时刚度几乎为零、受压后刚度迅速增大的非线性弹簧模拟单边约束，研究了单边约束下受脉动内流激励作用简支输流管的非线性动力学行为，分析了脉动激励频率、流体流速、约束的位置坐标、约束间隙等参数对输流管动力学特性的影响。单边约束下简支输流管由稳定的周期运动通向混沌的三种主要路径：经概周期运动通向混沌窗口、发生倍周期分岔通向混沌窗口与直接跳跃进入混沌窗口。观察到了N2/N1周期碰撞振动、倍周期碰振响应与擦边运动等非光滑碰振系统特有的现象。单边约束处于适当的位置可使输流管的最大响应幅值大幅度降低，甚至能使输流管与约束一直处于黏滞状态。
		2023 Vol. 42 (22): 210-219 [摘要] ( 83 ) HTML (1 KB) PDF (2803 KB) ( 111 )

	220	内爆炸下单层网壳的破坏模式和泄爆阀值研究
		>高伟，高轩能
		采用有限元通用软件LS-DYNA建立数值仿真模型，对K8型单层网壳在内爆炸下的破坏模式进行数值分析计算，研究了不同参数对网壳的影响。同时根据不同工况下围护结构的破坏特点，对围护结构的失效模式进行分类，并引入了结构泄爆阀值的概念，计算出了不同失效模式下的泄爆阀值。研究结果表明，结构中心发生爆炸不利于泄爆，连接件与炸药量对围护结构破坏模式影响很大，合适的连接件刚度可以使围护结构先产生泄爆口，降低结构的爆炸响应，减小主体结构的损伤程度。得出的泄爆阀值与连接件刚度间的关系，可为K8型凯威特单层网壳的抗爆设计提供参考依据。
		2023 Vol. 42 (22): 220-229 [摘要] ( 62 ) HTML (1 KB) PDF (2607 KB) ( 115 )

	230	轮轨接触弹性约束下动力轮对转子系统振动特性分析
		>周生通1,2，谢阳泉1,2，肖乾1,2，陈道云1,2，朱海燕1,2
		轮对柔性、旋转陀螺效应及其约束弹性是准确评估高速运行环境下动力轮对转子系统振动特性的关键。为此，本文系统开展了轮轨接触弹性约束下典型高速列车动力轮对转子系统的弯曲-扭转-轴向振动特性研究。首先，采用铁木辛柯柔性梁转子有限元理论建立了高速列车动力轮对转子系统的弯扭轴动力学方程，并分别采用刚度影响系数法和能量法推导了一种可以反映等效圆锥车轮踏面与钢轨接触特性的线性化轮轨接触单元；然后，编制了相应的MATLAB计算程序，并与建立的等效ANSYS模型作对比，验证了自编程序的正确性；其次，基于自编程序设计了四种模态模型，即弯曲模型、弯扭模型、弯轴模型和弯扭轴模型，详细对比分析了四种模型振动特性的异同和参数影响规律；最后，讨论了几种典型外部激励下动力轮对转子系统的共振稳定性。结果表明：（1）弯扭轴模型的模态结果能够涵盖其他三种模型的所有模态信息，且模态数据保持一致；（2）由轮轨接触刚度导致的轮对约束弹性（即支承刚度）在纵向和垂向差异显著，使得轮对转子系统的一阶和二阶正涡动弯曲模态推迟出现在更高阶固有频率段，且相应的涡动轨迹呈现明显的扁平状；（3）所讨论的典型外部激励中存在较多的能够诱发动力轮对转子系统发生共振的激励频率，尤是车轮损伤故障激励。
		2023 Vol. 42 (22): 230-240 [摘要] ( 73 ) HTML (1 KB) PDF (2901 KB) ( 241 )

	241	双箭头负泊松比材料与结构抗冲击防护性能及应用
		>闫鹏，赵桂平
		双箭头蜂窝(Double arrowhead honeycombs，DAH)结构具有负泊松比特性，是力学超材料的一种。本文采用有限元数值模拟对不同相对密度的DAH材料吸能特性进行分析，发现随着相对密度增加DAH材料的比吸能指标逐渐下降。通过建立DAH缓冲材料防护结构碰撞模型研究其在撞击刚性地面的过程中具有负泊松比的DAH对结构冲击能量的吸收及对内部物体动态响应的消减。结果表明，DAH缓冲材料能够吸收冲击过程中大量能量，使得内部被保护物体动态响应幅值减小。同时，给出了不同相对密度DAH缓冲材料防护结构在碰撞时临界速度的确定方法。
		2023 Vol. 42 (22): 241-247 [摘要] ( 117 ) HTML (1 KB) PDF (2734 KB) ( 142 )

	248	手性超结构隔振器浮置板轨道系统减振特性研究
		>贺利工1，赵才友2，刘文武1，孔晓钰2，罗信伟1
		针对地铁列车引起的环境振动问题，本文基于局域共振机理提出了一种具有拉压-扭转特性的手性超结构隔振器，并建立振动传递特性有限元模型与车辆—轨道—基底耦合动力学数值模型，从频响特征与动力响应的角度研究了使用手性超结构隔振器浮置板轨道系统的减振性能，进而研究浮置板垂向位移减小情况。结果表明：手性超结构隔振器的等效垂向刚度主要受支撑杆控制；衰减域的起始频率受软材料包覆层的影响；手性超结构隔振器浮置板轨道在保留钢弹簧浮置板轨道原有减振效果的同时，还增加了对特定频段振动传递的衰减效果，但在衰减域外产生了一个共振峰，通过在结构中设置阻尼可以减小共振峰的影响；手性超结构隔振器浮置板轨道系统可以更有效地控制地铁列车荷载激励所引起的浮置板垂向位移，其对位移的减小效果可达11.5%。
		2023 Vol. 42 (22): 248-255 [摘要] ( 69 ) HTML (1 KB) PDF (2647 KB) ( 123 )

	256	新型漂浮式风力机Spar平台动态响应及系泊研究
		>于静梅，刘耀鸿，吴世朝，戴文智，杨新乐
		提出漂浮式风力机Spar平台安装螺旋布置扰流片的设计方法，通过对水动力学软件AQWA的二次开发，实现风波作用下浮式风力机动态响应的求解，对比研究扰流片螺旋布置高度对漂浮式风力机Spar平台动态响应的影响以及对扰流片平台安装系泊配重后对平台动态响应与系泊张力的影响。结果表明：扰流片平台的辐射阻尼较原平台在纵荡、垂荡、纵摇方向上均有所提升；扰流片平台的纵荡、垂荡、纵摇幅值响应算子较原平台均有所降低；随扰流片布置高度提升对平台纵摇方向运动响应抑制效果最好、垂荡方向次之。风波耦合作用下，扰流片能够降低平台纵荡、纵摇响应，一定程度上抑制垂荡运动响应；安装扰流片可降低风力机转子推力、平台系泊张力有所上升；对系泊安装配重浮筒，在有效降低系泊张力的同时能够抑制平台纵荡、垂荡运动响应，对纵摇运动影响较小。
		2023 Vol. 42 (22): 256-263 [摘要] ( 61 ) HTML (1 KB) PDF (2159 KB) ( 74 )

	264	基于广义似然比指标引导变分模态分解的港口起重机轴承故障诊断方法
		>冯文宗，张氢，张建群，孙远韬，秦仙蓉
		针对港口起重机轴承早期微弱故障特征易被强噪声淹没导致难以提取问题，结合广义似然比(GLR)和变分模态分解算法(VMD)的优势，提出了一种基于GLR引导VMD的算法。同时，针对传统包络谱检测识别故障需要依靠专业知识识别的情况，根据上述算法提出了一种基于包络谱的故障指标故障频率比(RFF)。利用仿真实验信号和实际数据对所提出方法进行验证，并且与其他VMD优化方法进行比较，研究结果表明：所提出算法能够准确提取高噪声强干扰下信号下滚动轴承的故障特征，所提出故障指标RFF能够实现微弱故障诊断。
		2023 Vol. 42 (22): 264-272 [摘要] ( 81 ) HTML (1 KB) PDF (2092 KB) ( 155 )

	273	吊索断裂状态下公铁两用悬索桥及桥上列车动力响应研究
		>王涛，王路，张兴标，刘德贵
		为研究大跨度公铁两用悬索桥在列车作用时吊索断裂状态下的动力响应，开发针对柔性结构断索分析的非线性有限元动力算法并验证了算法的合理性。以实际大跨度公铁两用悬索桥为研究对象建立了全桥3维计算模型，计算吊索突然断裂时全桥结构的动力响应；研究在列车-桥梁耦合动力作用下，不同突然断索工况发生时，桥梁结构与桥上行驶列车的动力响应。研究结果表明：大跨度公铁两用悬索桥通常具有较大安全冗余，跨中位置单侧3根以下吊索断裂造成的冲击荷载对桥梁结构的安全性影响较小；列车在桥上行驶时，若发生突然发生单根吊索断裂，会导致列车竖向加速度响应发生明显变化，但加速度值在安全范围内；单根吊索断裂后，桥梁可保持列车通行。研究结果可为分析与评估公铁两用悬索桥断索影响提供理论指导。
		2023 Vol. 42 (22): 273-282 [摘要] ( 89 ) HTML (1 KB) PDF (3039 KB) ( 80 )

	283	基于音圈电机的柔性杆自抗扰LQR抑振控制算法研究
		>朱泳廷，张泽
		本文将音圈电机作动的二重动力吸振器应用于柔性杆端部来实现振动抑制。为克服柔性杆本身容易受扰和动力吸振器抑振带宽不足的问题，采用两个小型音圈电机构成主动式二重动力吸振器，针对该动力吸振器设计主动振动控制方法。首先，基于柔性杆的动力学等效建立了状态空间模型，在分析音圈电机的驱动特性后，采用LQR反馈控制器最小化扰动通道的传递函数增益，结合非线性跟踪微分器同时滤波和提取微分信号；在此基础上，引入时变增益的扩张状态观测器对模型不确定性、高阶模态以及未知扰动进行补偿。对抑振效果进行仿真分析，结果表明基于音圈电机的二重动力吸振器与自抗扰LQR控制器相结合，抑制柔性杆端残余振动，兼有强鲁棒性和抗扰能力。
		2023 Vol. 42 (22): 283-292 [摘要] ( 98 ) HTML (1 KB) PDF (1534 KB) ( 157 )

	293	基于MSCNN－LSTM的注意力机制U型管道缺陷识别模型
		>朱雪峰1，冯早2，马军2，范玉刚2
		对于承担缓震功能的特异U型管道，其结构复杂使得管内和管壁缺陷具有时延性和多源多征兆等特点。针对U型管道缺陷难以有效识别的问题，提出一种基于MSCNN－LSTM的注意力机制U型管道缺陷识别方法。采用主动声学检测方法获取管道声学响应信号，将原始声学信号作为模型输入，训练多尺度卷积神经网络（Multi-Scale Convolution Neural Network，MSCNN）提取重要细粒度局部特征。然后，多尺度局部特征融合为一个特征向量输入至长短期记忆网络（Long Short-term Memory Neural Networks，LSTM)中抽取潜藏在时序规律的粗粒度上下文特征。下一步引入注意力机制，对提取的特征赋予不同的权重，使模型更关注于最具类别区分度的特征，滤除冗余特征，提高模型缺陷识别能力。最后，在输出端通过Softmax分类器实现U型管道缺陷识别。实验结果表明：与其它常用的分类方法相比，该方法拥有更快的收敛速度，实现98.44%的缺陷识别准确率。此外，采用Grad-CAM类激活可视化方法对所提模型的特征学习和缺陷分类机理实现了过程分析和展示。
		2023 Vol. 42 (22): 293-302 [摘要] ( 79 ) HTML (1 KB) PDF (2264 KB) ( 116 )

	303	基于HVSR和VRSR法的场地地震响应分析
		>李孝波1,2，宋霖君1,2，宣雨童1,2，吴义文1,2，欧阳刚垒1,2
		本文基于2018年松原5.7级地震的强震动记录，结合在强震台站获取的地脉动数据，采用水平与竖向谱比法（HVSR）和速度反应谱谱比法（VRSR），探究了强震台站场地的地震响应特征。结果表明：（1）MHVR、EHVR以及VRSR都能较好地表征出场地地震响应峰值频段，达里巴、东三家子、风华以及宝甸等4个强震台站场地的（一阶）峰值频率范围分别为0.90 ~ 1.48 Hz、0.51 ~ 0.89 Hz、0.47 ~ 0.98 Hz、0.66 ~ 1.10 Hz；（2）同一场地条件下，MHVR、EHVR以及VRSR得出的场地放大系数差别较大，MHVR的放大系数最小，VRSR的放大系数整体较EHVR大，达里巴、东三家子、风华以及宝甸等4个强震台站场地与（一阶）峰值频率对应的放大系数范围分别为2.63 ~ 8.60、3.21 ~ 8.19、3.56 ~8.41以及4.14 ~ 7.96；（3）与MHVR相比，EHVR和VRSR都能较好地体现出地震动高频特征，且具有大致相同的变化趋势；（4）与EHVR相比，VRSR给出的低频信息更为丰富，但较为频繁的波动变化对峰值频率的快速识别具有一定程度的影响。本文可为依托强震记录和地脉动数据开展场地地震响应分析提供参考，具有一定的工程应用价值。
		2023 Vol. 42 (22): 303-311 [摘要] ( 136 ) HTML (1 KB) PDF (1975 KB) ( 232 )

	312	涡轮增压器喷嘴环冲蚀磨损后气动特性研究
		>温华兵1，王家昊1，於克良1，郭俊华1，刘红丹2，刘扬2
		船用柴油机排放尾气中的固体颗粒会对可变混流涡轮造成冲蚀磨损，导致喷嘴环表面材质剥落，表面粗糙度增加，降低喷嘴环使用寿命。本研究利用ANSYS CFX软件，基于气固两相流的欧拉-拉格朗日法和Finnie磨损模型，研究不同开度下，磨损产生的表面粗糙度对喷嘴环流场、静压和涡轮性能的影响。研究表明：喷嘴环吸力面和压力面两侧的流动边界层厚度、静熵、湍流动能和表面摩擦系数均随粗糙度的增大而增大，导致边界层附近的流动损失增大、气体内能增加、能量耗散增大；喷嘴环两侧的静压差随粗糙度的增大而增大，使得喷嘴环结构载荷增大，可能会降低喷嘴环使用寿命；随着表面粗糙度增大，涡轮效率随之降低，但降低速率却有所减小，对不同开度的影响程度也不同。
		2023 Vol. 42 (22): 312-321 [摘要] ( 73 ) HTML (1 KB) PDF (2231 KB) ( 42 )

	322	冲击载荷下不同尺寸煤岩动力学分析及损伤特性研究
		>王磊，邹鹏，谢广祥，范浩，焦振华，陈礼鹏
		为探究冲击载荷作用下不同尺寸煤岩的动态力学及损伤特性，利用分离式霍普金森压杆系统对直径50mm长度分别为15、20、25、30、35、40、45和50mm的煤岩开展了冲击压缩试验，通过分析应力-应变曲线特征得出应变率、峰值应力和动态弹模随尺寸变化的关系，并基于能量耗散规律提出煤岩受载全过程动态损伤指标K，同时与Weibull分布结合D-P准则得出的损伤变量Dw进行对比，探究不同尺寸煤岩的动态损伤特性。结果表明：不同尺寸煤岩的动态应力-应变曲线包含弹性、塑性和塑性软化三个阶段。随煤岩尺寸的增加，应变率和峰值应力呈减小趋势，动态模量为线性增加；动态损伤指标K是煤岩弹性阶段结束后的瞬时破碎耗能与完全破坏时对应总破碎耗能的比值；动态损伤指标与损伤变量的曲线形态具有相似性，变化趋势具有一致性，表明了K的合理性。指标K的最大损伤值更稳定、更符合破坏状态假设，说明了其具有一定的适用性。
		2023 Vol. 42 (22): 322-331 [摘要] ( 82 ) HTML (1 KB) PDF (2109 KB) ( 108 )

	332	多物理场迁移相关分析的旋转机械智能诊断方法
		>孙原理1,2，宋志浩2
		针对传统旋转机械跨工况场景故障诊断中仅利用单一物理场信号而无法充分提取域不变特征以及跨工况诊断准确度提升困难等问题，提出了一种多物理场信号迁移相关分析的智能故障诊断方法。该方法提出的卷积相关分析的多物理场信号融合策略可有效提取多物理场信号之间的空间特性表示，采用最大均值差异优化并缩小不同数据域之间的多物理场信号特征相关度矩阵特征的差异，同时将特征相关度矩阵序列输入构建的长短期记忆神经网络提取信号的时序相关特征，该方法可充分提取多物理场信号的空间和时间相关性特征，有效地提高了迁移诊断准确度。通过搭建的泵组故障模拟试验台利用采集的数据对该方法进行了验证，结果表明，提出的方法能够充分提取多物理场信号的域不变特征，在跨工况故障诊断任务中诊断获得较好的诊断精度。
		2023 Vol. 42 (22): 332-338 [摘要] ( 79 ) HTML (1 KB) PDF (1470 KB) ( 118 )

	339	航空发动机转子在冲击载荷下的振动响应分析与试验
		>聂卫健1，2，3，卢愈2，唐广2，3，杨晓光1，王金舜2，3，陈亚农2，3
		考虑挤压油膜阻尼器非线性油膜力建立了转子的运动微分方程，将转子在冲击载荷下的振动响应分解为谐响应和冲击响应，分别建立了谐响应、冲击响应的有限元模型，并开展了振动响应计算分析。在振动台上开展了航空发动机转子在不同脉宽的垂向冲击载荷下的振动特性试验研究，获取了转子在冲击瞬时的振动响应，并与计算结果进行对比分析。研究结果表明在一定范围内，转子的振动响应随冲击脉宽变大而变小；与试验结果相比，振动响应计算误差在10.44%-20.00%之间。研究为冲击载荷下航空发动机转子振动响应分析和试验提供了方法，具有重要的工程应用价值。
		2023 Vol. 42 (22): 339-344 [摘要] ( 118 ) HTML (1 KB) PDF (1565 KB) ( 205 )

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