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 2024年 43卷 9期 刊出日期：2024-05-15 论文        论文 1 铁路空心高墩弹塑性地震反应特征 >张永亮，孙鹏，黄彦博，刘沛 以某铁路高墩大跨简支梁桥的矩形空心截面桥墩为研究对象，构建了4种墩高 的计算模型。考虑了纵筋分段配筋加强筋截断位置及加强筋设置数量等因素，采用Opensees软件建立单墩计算模型进行了增量动力分析 ，总结了铁路高墩弹塑性地震反应特征，对抗震设计提出了建议。 结果表明：纵筋配筋率在0.63～0.89%之间时，墩高<42m且纵筋通长布置，空心墩底截面为薄弱部位。当墩高>67m且纵筋分段配筋时，则空心墩底截面、纵筋截断处截面以及墩中某一截面均可能为薄弱部位，但空心墩底截面均为首先出现塑性铰的区域。墩中塑性铰需要较大地震动激励才可能产生，纵筋配筋方式的选择应考虑地震 动峰值加速度的影响。增加墩底加强纵筋数量总体上对降低墩底截面的塑性程度是有利的，但强震作用下未必能提高桥墩整体的抗震性能。对于高墩，当墩身出现两个或多个塑性铰区时，建议采用曲率延性系数作为评价指标。 2024 Vol. 43 (9): 1-7 [摘要] ( 173 ) HTML (1 KB)  PDF (6275 KB)  ( 140 ) 8 旋转放大型摩擦自复位支撑性能试验及恢复力模型验证 >王德斌1，张昕岳1，付兴2，王文明3，刘璐4 为解决传统自复位支撑耗能能力不足而位移放大阻尼器缺少复位能力的问题，基于桥式放大工作机理提出了一种具有位移放大功能的摩擦自复位支撑（self-centering brace with displacement amplification function，SC-DAFB）。介绍了其基本构造、工作机理，阐述了支撑耗能系统的位移及支撑受力放大机理，推导出了支撑各加载阶段的恢复力计算公式，通过对6组不同工况的SC-DAFB进行低周往复加载试验，得到并对比分析了SC-DAFB的承载能力、滞回曲线、耗能性能及残余位移等关键力学性能指标。结果表明：SC-DAFB滞回曲线饱满，具有典型的旗帜型特征，但存在一定程度的非对称特性；减小初始放大角度能够有效提升支撑的承载能力和耗能性能，复位比为1.3时，与无位移放大支撑相比，30°初始放大角度下支撑屈服荷载和最大荷载分别提高47.6%和29.4%，但支撑残余变形略有增加；理论计算与试验得到的支撑滞回曲线对比结果表明，建立的分段式理论恢复力模型与试验结果吻合较好，验证了理论恢复力模型的准确性。 2024 Vol. 43 (9): 8-17 [摘要] ( 88 ) HTML (1 KB)  PDF (2966 KB)  ( 100 ) 18 冲击荷载下颗粒级配对废弃混凝土骨料垫层缓冲机理影响研究 >苏宇宸1，李鹏飞1，仲恒1，吴琳1，王媛2，吕亚茹1 在棚洞等防护结构上方铺设散体材料垫层能够大幅削减落石冲击力和棚洞顶板传递力，提高防护结构抗冲击性能。为了研究颗粒级配对新型废弃混凝土骨料垫层缓冲性能的影响规律，分别开展室内落锤冲击试验和三维离散元数值模拟。结果表明，对于单一粒组颗粒垫层，当均一化颗粒粒径（d50/R）由0.15增加至0.75时，由于力链中潜在失稳点减少，力链稳定性增强，颗粒重排机制受限（平均位移和转角分别减少了41.3%和33.7%），导致落锤冲击力和棚洞顶板传递力峰值分别增加了36.3%和282.2%；对于复合粒组颗粒垫层，当不均匀系数（Cu）由1.1增加至8.0时，粗颗粒周围孔隙被细颗粒填充，配位数增加，导致力链稳定性增强，颗粒重排机制受限（平均位移和转角分别减少了22.4%和45.3%），落锤冲击力和棚洞顶板传递力峰值分别增加了26.0%和174.6%；基于试验和数值模拟结果提出与均一化粒径（d50/R）和不均匀系数（Cu）相关的垫层防护折减系数 ，建立考虑垫层防护作用的落锤冲击力半经验公式，为山区棚洞工程设计与施工提供技术支撑和理论指导。 2024 Vol. 43 (9): 18-26 [摘要] ( 81 ) HTML (1 KB)  PDF (3060 KB)  ( 37 ) 27 耦合索股系统自振特性与索力全局识别算法 >张卓杰1, 2，王熙程1，武朝帅1，甄晓霞3，李丹枫4 索是缆索承重结构重要的受力构件，索力直接影响结构的服役状态与使用寿命。对于局部刚性耦合的索股结构，索股振动具有独立性和耦联性，系统呈现的整体振动与完全独立或完全耦合的索股系统振动特性均不同。为了对局部刚性耦合的索股系统的索力进行有效识别，首先建立耦合多索股模型并推导了系统的振动方程，根据系统的频率方程对系统的自振特性进行参数分析；然后将填充函数法和最优化理论相结合，构建了耦合索股系统索力识别算法，实现了索力全局识别；最后通过试验和有限元仿真验证了算法的正确性和可靠性。结果表明：刚性耦合使各索股振动同频，索股系统的自振频率在整数倍频之间出现了分数倍频，在整体振型之间出现局部振型；本文所提出的基于全局最优化理论的索力识别算法对迭代初值要求低，计算精度和收敛效率高，可扩展到其他参数识别问题中。 2024 Vol. 43 (9): 27-35 [摘要] ( 84 ) HTML (1 KB)  PDF (2686 KB)  ( 32 ) 36 气动载荷下高速列车设备舱裙板非稳态振动疲劳强度研究 >程亚军1,2，杨明智1，刘乐天3，于春洋2，李凡松3 高速列车设备舱裙板对改善列车空气动力学性能起到重要作用，裙板除受到振动载荷外，还承受气动载荷。随着运行速度的不断提高，裙板承受的气动载荷愈发强烈，为保证高速列车的正常运行，对裙板的疲劳评估尤为重要。本文针对裙板在气动载荷作用下的非稳态振动特性，以实测气动载荷作为输入利用有限元仿真获取脉冲响应函数（IRF），采用时域卷积积分方法计算加速度测点位置加速度，对比试验数据进行模型验证，对比结果显示总体误差小于10%。再采用该方法计算关注单元动应力，通过振动疲劳强度分析方法进行评估，评估结果显示裙板疲劳强度可以满足速度为400 km/h列车的需求。 2024 Vol. 43 (9): 36-42 [摘要] ( 69 ) HTML (1 KB)  PDF (2644 KB)  ( 62 ) 43 基于测压风洞试验的钢桁梁上列车二维气动导纳研究 >段青松1，马存明2 基于节段模型测压方法，建立了列车二维气动导纳的识别方法。在紊流场风洞试验中，获取了0°攻角时钢桁梁上列车抖振力的展向相关性；识别了钢桁梁上列车中车的三维气动导纳，探究了钢桁梁上列车中车三维气动导纳与二维气动导纳的关系。可知，随无量纲折减频率及展向间距的增大，抖振力的展向相关性逐渐减小，列车抖振力展向相干函数可用Jakobsen模型较好地拟合。当k1B/2小于0.3时，二维气动导纳值为1，三维气动导纳会明显低估列车的气动导纳值。当k1B/2大于0.3时，三维气动导纳会明显地高估二维气动导纳函数值，且随着折减频率的增大，气动导纳值减小。最后，给出了列车二维气动导纳函数及相干函数的数学表达式。研究成果可为风-列车-桥梁耦合振动计算分析提供参数。 2024 Vol. 43 (9): 43-49 [摘要] ( 62 ) HTML (1 KB)  PDF (1729 KB)  ( 43 ) 50 基于深度流形学习的水中目标声信号特征提取 >周钰，王津，滕飞，潘必胜，王友瑞，雷迎科 随着海洋环境日益复杂，水中目标声信号观测数据呈现出高维数、非线性、非结构化等特点，无疑给水中目标声信号特征提取带来严峻挑战，该文提出了一种基于流形自编码器的水中目标声信号特征提取方法。首先，通过自编码器重建误差对原始数据进行全局优化，找出潜在的低维表示结果；然后，利用流形学习保持近邻重构权值的思想对潜在表示实施局部约束，保留其内在拓扑结构；最后，引入生成对抗网络架构进行正则化处理，使潜在表示服从特定分布，从而实现一种局部与全局的联合保持低维嵌入方法。在DeepShip深水船公开数据集上进行实验，使用该文方法提取4种深水船数据的本质特征，为评估该类特征的质量水平，利用经典分类器SVM进行分类识别，与现有深度学习以及流形学习特征提取方法对比，识别精度平均提高14.96%。 2024 Vol. 43 (9): 50-59 [摘要] ( 76 ) HTML (1 KB)  PDF (2614 KB)  ( 19 ) 60 参数跟踪鲁棒观测器的四旋翼无人机抑振设计 >王志豪1,文新宇1,曹松银2,周亮亮3 本文提出一种针对四旋翼无人机振动的参数跟踪鲁棒观测器设计方法。首先构造辅助滤波器激励出振动特性,同时 调节其参数降低噪声对辅助状态变量的影响,将主动振动抑制转化为与频率有关的常值参数估计问题,避免了估计值之间的耦合和冗余参数的运算。然后设计频率参数观测器和跟踪器的级联结构准确估计振动信息。在此基础上,通过辅助变量和频率参数对振动进行重构,设计前馈补偿的控制方法实现了系统的振动抑制。所设计的观测器不仅具有较好的鲁棒性,还避免了传统跟踪器跟踪时变信号带来的相位滞后。最后通过李雅普诺夫定理对系统的性能进行了分析,仿真算例验证了该方法的有效性。 2024 Vol. 43 (9): 60-68 [摘要] ( 63 ) HTML (1 KB)  PDF (2077 KB)  ( 52 ) 69 柔顺宏微操作系统动力学建模及振动抑制研究 >翁寅祥1，杨依领1，吴高华1，崔玉国1，魏燕定2 针对高速大范围宏运动时柔顺微操作器的微纳振动问题，建立系统动力学模型并设计改进离散滑模控制策略对微观弹性振动进行抑制。首先以气浮宏动平台和压电纤维微操作器构成的宏微操作系统为对象，结合假设模态法、拉格朗日方程和非对称迟滞模型，建立系统综合机电动力学模型。然后，在所建模型基础上设计变速趋近律调节切换增益，从而实现非线性离散滑模控制。最终搭建宏微操作系统测控平台，并进行轨迹跟踪和振动抑制实验。在轨迹跟踪时，对于不同频率的正弦参考轨迹，所设计的控制策略均能精确跟踪给定信号且误差较小；在振动抑制时，当宏动平台沿梯形与S轨迹运动时，微操作器残余振动稳定时间比改进前分别减少26.1%和50.0%，比无控制时分别缩短53.6%和53.3%。验证了动力学模型与离散滑模控制的有效性，提高了系统控制精度与效率。 2024 Vol. 43 (9): 69-76 [摘要] ( 54 ) HTML (1 KB)  PDF (2544 KB)  ( 40 ) 77 基于CUF理论的旋转轴自由振动特性分析 >何从帅1，朱军超1,2，华宏星2，辛大款1 基于卡雷拉统一定理（Carrera unified formulation，CUF）建立了经典边界条件下旋转轴的动力学分析模型。利用CUF框架，将完整的三维动力学模型简化为具有三维求解精度的二维动力学模型。旋转轴的位移场利用二维泰勒公式和改进傅里叶级数进行构建，边界条件则采用罚函数法进行处理，然后结合能量泛函和Hamilton原理对其振动特性进行求解。通过与有限元结果进行对比，验证了此方法的有效性和正确性。在此基础上，研究了边界罚函数因子、几何参数和旋转速度等参数对旋转轴振动特性的影响。该方法具有高效和高精度等特点，为研究旋转轴的振动特性提供了有效的分析手段。 2024 Vol. 43 (9): 77-83 [摘要] ( 41 ) HTML (1 KB)  PDF (2042 KB)  ( 46 ) 84 轻钢房屋整体风致易损性分析 >吴凤波1，姚新桂1，周豪杰2，黄国庆2，聂诗东2，冀骁文3，宫婷4 轻钢房屋被广泛用于民宅和厂房等低矮建筑中。该类结构轻质，对风荷载较为敏感，在台风中破坏严重，造成了巨大的经济损失，因此对该结构进行风灾评估具有重要意义。首先，基于随机模拟技术提出了轻钢房屋整体结构风致易损性的分析框架，其中涉及风荷载随机化方法、主体结构和围护结构风致易脆性分析方法以及房屋整体结构风致易损性分析流程。其次，基于所提框架对一具体轻钢结构风致易损性进行了案例分析，结果表明：所提方法较好考虑了飞掷物和风压联合作用及其造成的内压变化效应，并可将主体结构和围护结构的风灾损失进行融合，获得结构整体易损性曲线。 2024 Vol. 43 (9): 84-93 [摘要] ( 54 ) HTML (1 KB)  PDF (2759 KB)  ( 13 ) 94 近断层脉冲型地震作用下大跨拱桥动力响应分析 >徐略勤1,2，袁茂均1，左英1，沈正璇1，徐粒寒1 为了研究近断层脉冲型地震动的速度脉冲特性和参数对大跨拱桥动力响应的影响规律，首先引入分解叠加法（record-decomposition incorporation，RDI）合成人工近断层脉冲型地震动，对比研究了不同等效脉冲模型的准确性，进而优化和验证了合成方法；然后以某大跨拱桥为工程背景，采用优化后的RDI方法合成了具有不同参数特征的人工近断层地震动，探讨了脉冲成分与残余分量对拱桥动力响应的影响机制；最后研究了不同脉冲参数对拱桥动力响应的影响规律。研究表明，优化后的RDI合成方法能有效模拟原始近断层脉冲型地震动，并得到具有不同脉冲参数的人工地震动；近断层地震记录的高频成分对拱桥结构动力响应具有显著的不利影响；随着脉冲幅值的增大，向前方向性效应和滑冲效应对拱桥动力响应的影响均明显增大；随着脉冲周期的增大，两种脉冲效应对拱桥动力响应均有显著的不利影响；对于脉冲个数的影响，双向脉冲的近断层地震动相比多向脉冲会引起拱桥更大的面内响应。 2024 Vol. 43 (9): 94-104 [摘要] ( 69 ) HTML (1 KB)  PDF (6130 KB)  ( 38 ) 105 基于卷积注意力机制的阀门内漏声发射识别方法 >黄鑫，屈文忠，肖黎 阀门结构作为核电厂的关键设备部件之一，因长期处于高温高压环境下，其闸板或阀瓣易发生热变形或磨损导致密封不良，进而引发内漏事故。实时在线识别阀门的内漏状态，对提升核电机组热效率、提高阀门可靠性具有重要意义。因实际工业现场的基底噪声极易掩盖阀门内漏的声发射信号，进而造成阀门内漏状态的误判。为实现阀门内漏状态的快速准确识别，搭建了阀门内漏检测试验台架，开发了基于声发射方法的阀门内漏监检测分析系统，将卷积注意力机制引入卷积神经网络中，实现高效快速地识别阀门内漏状态。结果表明：基于阀门内漏的声发射信号频域数据，利用卷积注意力机制神经网络能有效准确地识别阀门内漏状态，在内漏率为26L/h时，识别准确率高达98%，并且具有较好的可靠性和鲁棒性。 2024 Vol. 43 (9): 105-114 [摘要] ( 56 ) HTML (1 KB)  PDF (3075 KB)  ( 55 ) 115 超高性能混凝土动态压缩试验与损伤分析 >刘季玄1，陈徐东1，石丹丹1，王璐瑶2，宁英杰2，甘元楠3 为探究超高性能混凝土（ultra-high performance concrete，UHPC）在动态压缩下的损伤特性，本文利用霍普金森杆（SHPB）装置研究了不同应变率（52 /s~368 /s）下的动态压缩力学性能，并基于数字图像相关技术对试件的破坏过程进行分析。结果表明：在冲击荷载下，UHPC试件破坏后，仍能保持完整；UHPC动态抗压强度和韧性表现出明显的应变率敏感性；随着应变率的增加，钢纤维能够更好地吸收冲击能量并抑制临界应变的增大；裂缝发展受应变率影响较大，裂缝最终宽度随应变率的增加不断增加，低应变率下裂缝最终宽度并非其最大宽度。该研究可为UHPC服役性能和损伤评估提供理论支撑。 2024 Vol. 43 (9): 115-120 [摘要] ( 56 ) HTML (1 KB)  PDF (2077 KB)  ( 61 ) 121 基于GA-LSTM自适应卡尔曼滤波的路面不平度识别 >李韶华1，李健玮1,2，冯桂珍2 准确、快速地识别出车辆当前行驶的路面激励信息，是实现智能底盘控制进而保证车辆平顺性的关键。针对传统路面不平度识别算法准确率低、自适应性差等问题，提出了基于遗传算法(genetic algorithm，GA)优化长短期记忆神经网络(long short-term memory networks,LSTM)自适应卡尔曼滤波的路面不平度识别算法。基于2自由度车辆悬架模型，通过灰色关联法选择LSTM神经网络的特征输入变量，并采用GA优化LSTM神经网络的模型参数以准确识别路面等级，并据此实时更新卡尔曼滤波器算法中的噪声矩阵，实现了在复杂路况下对路面不平度的自适应识别。仿真和实验研究表明，所提出的基于GA-LSTM自适应卡尔曼滤波算法能够快速准确的识别路面不平度与路面等级，与传统卡尔曼滤波算法相比，相关系数、均方根误差和最大绝对误差分别提高3.11%、37.5%和51.2%，表明所提算法对复杂工况具有很好的自适应能力。 2024 Vol. 43 (9): 121-130 [摘要] ( 44 ) HTML (1 KB)  PDF (4433 KB)  ( 18 ) 131 基于改进EMD和GA-BPNN的机器人磨削颤振监测 >刘伟，刘旺，曹大虎，葛吉民，万林林，陈加 工业机器人由于其灵活性，被广泛应用于机器人焊缝磨削任务中。但由于机器人的弱刚性，在焊缝磨削过程中系统容易发生颤振，因此对加工过程中的颤振监测是保证加工质量的基础。针对在加工振动信号处理过程中的模态混叠现象，提出了一种基于排列熵算法改进的经验模态分解方法，通过排列熵算法检测振动信号中的异常信号并剔除。通过相关系数法提取相关性最大的固有模态函数的能量熵作为特征值，同时提取方差、峰峰值、均方根和峭度四种时域特征。利用遗传算法优化BP神经网络（back propagation neural network，BPNN）建立颤振辨识模型，最后将提取的五种特征参数作为特征向量代入辨识模型中对加工状态进行监测。试验结果显示，提出的改进经验模态分解算法结合遗传算法优化的BP神经网络模型能够有效地对机器人焊缝磨削中的颤振进行监测。 2024 Vol. 43 (9): 131-138 [摘要] ( 55 ) HTML (1 KB)  PDF (3130 KB)  ( 10 ) 139 冲击载荷下煤样动力学响应特性与损伤本构模型 >杨科1,2,3，许日杰1,2,3，刘帅1,2,4，刘文杰1,2,3，张杰1,2,3 为研究深部煤体动载响应规律，采用分离式霍普金森压杆试验系统（SHPB）对信湖矿煤样开展了不同应变率的单轴冲击压缩试验。研究结果表明：冲击载荷下煤样动态抗压强度强度具有明显的应变率效应，且随着应变率增大，应变硬化现象愈发明显；煤样反射能、透射能、吸收能、耗能密度与应变率呈一次函数关系，耗能占比与应变率呈指数型函数关系，且均保持正相关。基于经典朱-王-唐（ZWT）模型、Weibull分布、Drucker-Prager（D-P）准则，建立了考虑煤样损伤与粘滞性特征的动态统计损伤本构模型，并对本构模型的准确性与普适性进行了验证。该模型能够较好地描述煤样冲击动态力学行为，为动载影响下深地煤炭安全开采提供了基础研究。 2024 Vol. 43 (9): 139-148 [摘要] ( 45 ) HTML (1 KB)  PDF (2565 KB)  ( 28 ) 149 页岩气水平井振动固井套管柱振动特性研究 >齐林山1，尹宜勇1，曲从锋2，刘斌辉2，王立琰1，白翰钦3，王通1 为了求解页岩气水平井振动固井套管柱振动特性和动力响应，考虑扶正器分布支承的特点，运用传递矩阵法建立了页岩气水平井套管柱的动力学模型，并通过试验验证了套管柱动力学模型的准确性。在此基础上，研究了扶正器支承和套管柱参数对套管柱振动特性的影响，探索了振动固井工况下套管柱的动力响应和振幅衰减规律。研究结果表明：扶正器刚度增大、扶正器支承数量增加和套管外径增大均会导致套管柱固有频率的增加；扶正器刚度增大会加快套管柱振幅衰减；增大激振力的同时利用低频共振能提高套管柱振动有效传播距离。该研究能够为页岩气水平井振动固井装备设计提供有益参考。 2024 Vol. 43 (9): 149-157 [摘要] ( 57 ) HTML (1 KB)  PDF (2511 KB)  ( 12 ) 158 基于稀疏约束的最小方差无偏自适应荷载估计 >李东升1,魏达2 本文提出了一种基于稀疏约束的最小方差无偏自适应荷载估计算法，该算法是对传统的最小方差无偏估计算法的改进。利用大部分结构荷载在空间稀疏的特点，通过PM技术对荷载向量施加了一个稀疏约束，最终无约束的最小二乘估计转换为了基于l1范数的稀疏约束，在这样的改进下，传统算法在加速度观测下的荷载漂移问题被有效的解决，同时提高了算法荷载估计的鲁棒性。此外，对于噪声估计传统做法都是通过经验进行手动设置，在工程应用中极大不便。基于此，我们引入了自适应估计算法，实现了测量噪声协方差自适应估计。最后，通过1个10自由度弹簧阻尼系统和一个3层框架实验结构验证了算法的有效性。 2024 Vol. 43 (9): 158-165 [摘要] ( 44 ) HTML (1 KB)  PDF (2049 KB)  ( 54 ) 166 碳纳米管旋转功能梯度锥-柱连接壳行波模态频率分析 >庞磊1，成龙1，刘文光1，张宇航1，吕志鹏2 为了深化增强型复合材料在航空航天工程领域的应用，本文旨在研究碳纳米管对旋转功能梯度锥-柱连接壳行波模态频率的影响。采用人工弹簧模拟边界和壳体间的连接条件，并考虑碳纳米管分布形式的变化，基于细观力学模型推导了系统的能量方程。引入切比雪夫多项式构造位移函数，利用Rayleigh-Ritz法求解了锥-柱连接壳的模态频率方程。通过算例分析了陶瓷体积分数指数、边界条件和碳纳米管体积分数对旋转功能梯度锥-柱连接壳行波模态频率的影响。结果表明，当陶瓷体积分数指数为0～5区间内，V型分布对结构行波模态频率的影响最为显著；随着旋转速度的增加，边界约束效果越强，壳结构越稳定；基体中碳纳米管体积分数越大，结构行波模态频率越高。 2024 Vol. 43 (9): 166-174 [摘要] ( 71 ) HTML (1 KB)  PDF (2026 KB)  ( 3 ) 175 基于改进Laplace小波时延提取的声源定位方法 >宁方立，段少东，李晶，霍家辉 针对侵彻弹命中多层硬目标后产生的撞击声的定位问题，提出了一种基于改进Laplace(refined Laplace, R-Laplace)小波时延提取的声源定位方法。该方法通过先验信息处理构造出Laplace小波，与声信号进行相关系数计算得到时延信息，并结合搜索匹配算法求得多次撞击的声源位置。搭建了声源采集定位系统，并进行多次硬目标撞击声试验。外场试验结果表明：可以定位出4层撞击的声源位置，定位误差平均为0.3米。相较于传统基于到达时间差(time difference of arrival, TDOA)的定位算法定位精度较高。该算法在基于到达时间差声源定位问题中具有较大的应用潜力，对实际应用中的声源定位问题具有重要意义。 2024 Vol. 43 (9): 175-185 [摘要] ( 34 ) HTML (1 KB)  PDF (3463 KB)  ( 6 ) 186 非惯性系下舰载稳定平台动力学建模与分析 >仇伟晗，牛安琪，王生海，邱建超，范昆龙，陈海泉 为解决舰船在恶劣海况下产生的大幅度、多维度的不规则摇荡运动，提出了一种6-DOF并联平台隔离舰船运动的方案，并对该方案的动力学特性进行了深入研究。首先，基于矢量关系推导该平台构件在惯性坐标下的速度、Jacobi矩阵和能量方程式，由拉格朗日方程和虚功原理得到其在非惯性系下的显式动力学方程。其次，利用Adams搭建该平台的虚拟缩比模型，采用P-M波谱和RAO模拟复杂海况下舰船的摇荡运动，基于Simulink实现MATLAB与Adams联合仿真。最后，计算分析5级海况下的运动实例，理论结果与仿真结果的驱动力误差在0.11%内，验证了本文动力学模型的正确性，且计算结果表明，平台可分别补偿船舶95.7%、97.7%和87.9%的横、纵和艏摇运动，验证了所提方案的有效性。研究结果对非惯性系下舰载稳定平台的动力学控制具有指导意义。 2024 Vol. 43 (9): 186-194 [摘要] ( 44 ) HTML (1 KB)  PDF (2624 KB)  ( 10 ) 195 爆炸荷载下聚脲涂覆含局部缺陷油气管道的失效判定研究 >崔莹1,2，李章剑2,3，方军2,3，赵均海4，屈展1,2，赵奔2,3 通过埋地静爆试验，对经聚脲弹性体材料加固的含局部缺陷埋地油气管道抗爆性能及损伤评价进行研究，同时结合所得试验数据进行数值模拟，建立了浅埋爆炸荷载下聚脲弹性体材料加固含局部缺陷埋地油气管道损伤失效评估准则。结果表明：在折合距离为0.23m/kg1/3试验条件的浅埋爆炸荷载作用下，含局部缺陷普通管道与含局部缺陷聚脲管道迎爆面均发生了明显凹陷变形，含缺陷聚脲管道凹陷变形量较前者降低28.87%，且管道迎爆面及端部连接处易于遭受损伤；含局部缺陷普通管道迎爆面超压高于含局部缺陷聚脲管道且变形响应时间早于后者，表明聚脲材料可以有效降低爆炸冲击波压力峰值和推迟爆炸冲击波的作用时间。在进行爆炸荷载作用下管道的损伤失效判定时引入衡量管道横截面变形的截面临界椭圆度指标，最终建立了基于管道截面临界椭圆度的聚脲涂覆含局部缺陷埋地油气管道的超压-冲量（P-I）损伤准则及判定公式。 2024 Vol. 43 (9): 195-203 [摘要] ( 35 ) HTML (1 KB)  PDF (3629 KB)  ( 13 ) 204 基于Kriging模型的多次尝试差分进化贝叶斯有限元模型修正 >秦世强，李宁，宋任贤 标准差分进化自适应Metropolis(differential evolution adaptive Metropolis，DREAM)算法需进行多条马氏链并行计算，存在收敛效率低和计算成本高的问题。为此，提出一种基于Kriging模型的多次尝试差分进化贝叶斯有限元模型修正(MT-DREAM(ZS))框架。该框架在DREAM的基础上引入历史向量差分采样、斯诺克更新以及多次尝试Metropolis抽样，并利用Kriging模型代替有限元模型进行随机抽样，实现利用极少数并行链便可快速探索多维修正参数后验分布。利用固结钢板梁模型实验，比较了DREAM和MT-DREAM(ZS)的修正效果。结果表明：MT-DREAM(ZS)可实现马尔科夫链的快速收敛，其收敛效率较DREAM提升了3.42倍，且修正结果精度和稳定性有提升；Kriging模型可大幅度降低计算成本。所提框架为解决多参数不确定模型修正中的收敛效率低和计算成本高等问题提供了一种新思路。 2024 Vol. 43 (9): 204-213 [摘要] ( 56 ) HTML (1 KB)  PDF (2980 KB)  ( 73 ) 214 高温后高强混凝土细微观结构演变机理及剩余强度试验研究 >赵东拂1,2,3,4,5，李浩1，郝腾飞1，刘梅1 对经历不同加热温度和恒温时间的C60高强混凝土试块进行试验研究，以分析其细微观结构演变机理，建立高强混凝土高温历程与细微观结构演化关系模型和高温历程与剩余强度关系模型。通过热电偶测得试块内部温度场，并结合ABAQUS有限元模拟分析试块内部温度场分布规律，结果表明两者试块内部温度场变化基本一致；利用扫描电子显微镜、X射线衍射、显微硬度检测、汞压力测孔、超声五种测试手段，对不同高温历程后高强混凝土材料的细微观结构变化进行定性和定量分析，并且彼此印证，建立了高强混凝土高温历程与细微观结构演化关系模型；通过测强试验获得高温后高强混凝土剩余抗压强度，建立了高强混凝土高温历程与剩余强度关系模型。研究表明：随着温度升高，恒温时间增长，结晶水散失，水化产物、凝胶有不同程度分解，氢氧化钙、白云石、钙矾石含量减少，声时增加，波幅、频率减小，显微硬度下降，孔隙率上升。最终得出了高强混凝土材料高温历程、细微观结构及剩余强度之间的关系。 2024 Vol. 43 (9): 214-225 [摘要] ( 39 ) HTML (1 KB)  PDF (4951 KB)  ( 12 ) 226 基于随机行走模型的人致振动舒适度研究 >吴刚杰1，陈得意1，黄仕平2，李智海1 为研究人群密度对人行桥结构的振动影响，首先，建立了双向随机行走模型，推导了随机荷载作用下结构振动响应解析解；然后，对比分析了人群密度对结构振动响应的影响规律；最后，通过研究行人实感时程与总时程之间的相关关系，定义了舒适度放大系数，以荆州市某人行天桥为例，进行振动舒适度评价，验证了双向随机行走模型及舒适度放大系数的适用性。结果表明：人行桥结构加速度响应随人群密度增大呈现出先增大后减小的规律；行人实感时程与总时程具有显著的相关性，根据舒适度放大系数可建立对应关系；舒适度放大系数随着振动响应峰值的增大而减小，随着人群密度的增大而增大；该类结果对人行桥振动舒适度定量计算具有参考借鉴意义。 2024 Vol. 43 (9): 226-233 [摘要] ( 50 ) HTML (1 KB)  PDF (3059 KB)  ( 41 ) 234 涂层界面反射超声的梳状滤波效应及其结合质量成像检测研究 >周国正1，2，姜煜3，梁军1，2，姜大超1，2，袁懋诞3 涂层结构的界面结合质量可以通过超声无损检测技术进行有效表征。基于涂层界面超声传播模型及其反射信号特征研究，发现其回波信号具有梳妆滤波效应。理论分析表明，超声反射系数和相位都会随界面刚度而变化，在此基础上基于梳状滤波效应构建了适用于界面结合强度检测的频域特征参数。利用高频水浸超声扫查系统对不同结合质量的涂层样品进行了成像测试，并与标准划格法测试结果对比。研究结果表明：在涂层结合强度差异较小的情况下，通过回波信号的反射系数和梳状滤波效应频域特征参数都可以区分结合质量为0级和2级样品，而频域特征参数能够显著提升结合质量成像结果的对比度。本研究将为大批量涂层界面质量无损、在线、全覆盖检测提供理论基础与技术支撑。 2024 Vol. 43 (9): 234-240 [摘要] ( 21 ) HTML (1 KB)  PDF (2043 KB)  ( 13 ) 241 滚动轴承局部故障时变刚度系统动力学分析 >郭宝良1，赵玉秀2，史丽晨1，李玲1，段志善1 针对滚动轴承局部故障动力学建模问题，通过分析各滚动体在进入、退出载荷区和陷入故障时的变化情况，基于Hertz接触理论，定义了接触变形保留因子，提出了滚动轴承等效时变刚度函数，建立了局部故障滚动轴承单自由度时变刚度动力学模型，并进行了理论分析和实验研究。研究结果表明，当滚动体进入或退出载荷区时，载荷区中承载滚动体数量增加或减少，引起系统等效时变刚度的小幅增加或减小；当滚动体陷入故障时，因接触变形保留因子的不同使得其有效接触刚度不同程度降低而导致系统等效时变刚度的减小。系统等效时变刚度的变化引起载荷区中其他滚动体的接触变形和接触力产生不同幅度的变化，从而平衡外部径向载荷，对载荷区中心附近的滚动体的影响较为明显，但不影响各滚动体的有效接触刚度。系统等效时变刚度发生突变，导致系统振动。外环故障时，等效时变刚度等幅变化；内环故障时，等效时变刚度的变化受到内环旋转的调制而幅值不同。提出的单自由度时变刚度动力学模型与实际更加吻合。 2024 Vol. 43 (9): 241-248 [摘要] ( 44 ) HTML (1 KB)  PDF (3265 KB)  ( 16 ) 249 基于GA-BPNN代理模型的混合式黏滞阻尼器构造优化 >林拥军，陈皓，郭松 采取CFD（computational fluid dynamics）数值模拟和基于代理模型的优化方法，研究混合式黏滞阻尼器在多参数设计空间内的构造参数优化问题。首先，分析黏滞阻尼器参数对力学性能的影响规律，基于正交试验理论选取间隙宽度、缸体内径、活塞厚度、阻尼孔直径为关键参数，利用优化拉丁超立方设计和CFD数值模拟获得初始样本点耗能性能指标；然后，使用遗传算法(genetic algorithm，GA)和反向传播神经网络(backpropagation neural network，BPNN)的方法构建代理模型，其能够准确反映构造参数耗能性能指标和构造参数之间的繁复关系。进一步地，循环更新GA-BPNN代理模型并结合非支配排序遗传算法(NSGA-II)，以最佳耗能能力为目标，实现在全设计空间内的寻优，确定在典型阻尼介质黏度下双出杆混合式黏滞阻尼器的最优构造参数。最后，探讨了构造参数对黏滞阻尼器流动性能的影响机理。研究结果表明，优化双出杆混合式黏滞阻尼器构造参数在选用基于GA-BPNN代理模型的优化方法时，可有效提高计算效率且具有较高预测精度。从性能指标提升角度，全黏度下最优构造参数阻尼孔直径、活塞厚度、缸体内径和间隙宽度分别为1.31mm、120.78mm、199.87mm、0.5mm，相较于基准构造，最大阻尼力和能量耗材比分别提升33.8%和64.8%。该方法可为黏滞阻尼器构造参数优化及相关研究提供参考。 2024 Vol. 43 (9): 249-260 [摘要] ( 32 ) HTML (1 KB)  PDF (6785 KB)  ( 8 ) 261 基于IAS信号自适应窄带解调的RV减速器摆线轮故障特征提取 >张珈源，郭瑜 RV（rotary vector）减速器广泛应用于工业机器人，研究其关键零部件的故障检测方法具有重要意义。由于RV减速器结构复杂，摆线轮转速低，故障冲击较弱等问题，造成摆线轮故障特征难以用常规振动分析方法提取。针对上述问题，提出一种基于瞬时角速度（IAS）信号自适应窄带解调的RV减速器摆线轮故障特征提取方法。首先对编码器角度信号进行采集，然后使用向前差分法获得瞬时角速度信号，在此基础上，使用角域同步平均提取摆线轮周期相关同步分量，消除非同步干扰，并通过构建边带信噪比指标选取故障信息丰富的啮合谐波频带进行带通滤波，最后对滤波后的信号进行窄带解调，实现对RV减速器摆线轮的故障特征提取。实验结果表明，该方法可以有效地提取RV减速器摆线轮故障特征，且自适应实现优化带宽选择。 2024 Vol. 43 (9): 261-266 [摘要] ( 52 ) HTML (1 KB)  PDF (2046 KB)  ( 27 ) 267 建筑夹层玻璃风致飞射物冲击破坏易损性研究 >张勇，李寿科，郭凡，雷佳妍，彭雄，孙洪鑫，刘敏 为分析建筑夹层玻璃遭受风致飞射物冲击时的破坏特征和机理，定量评价其易损性，采用有限元方法开展冲击破坏数值模拟研究。基于LS-DYNA建立飞射物冲击夹层玻璃的有限元模型，通过有限元数值模拟与试验对比验证有限元数值模拟方法的可靠性；分析球状飞射物冲击夹层玻璃时的裂纹开展和应力传播特征；改变球状飞射物的冲击位置、半径大小、材质和夹层玻璃面板长宽比，研究飞射物对夹层玻璃冲击效应的影响；采用双参数Weibull分布建立夹层玻璃冲击失效概率计算，量化其易损性。结果表明，与夹层玻璃中部和边部相比，角部抗冲击性能差；相同冲击速度下，夹层玻璃冲击失效概率随着飞射物半径的增加而增大；与石球和木球相比，钢球对夹层玻璃破坏临界速度低；当面板面积恒定时，随着长宽比的增加，其冲击失效概率先减小后增大。 2024 Vol. 43 (9): 267-275 [摘要] ( 55 ) HTML (1 KB)  PDF (5203 KB)  ( 14 ) 276 集成调整功能的座椅非线性悬架设计 >闫振华1，郭晓哲1，李忠燚1，李晓广1，宋嗣新2 为提高工程车辆座椅的低频隔振能力，及适应驾驶员身高、体重参数的差异性，设计了一种集成身高和体重调节功能的座椅非线性悬架，建立了核心设计参数与其力-位移特性间的数学模型，确定了主要设计参数。基于ADAMS软件仿真验证了座椅悬架的力-位移特性、调整功能，并制造了物理样机进行了试验验证。结果表明，所设计的悬架具有较好的非线性特性，高度、体重参数可调，且参数的调整不影响悬架的低频隔振能力。 2024 Vol. 43 (9): 276-280 [摘要] ( 62 ) HTML (1 KB)  PDF (1292 KB)  ( 21 ) 281 自复位转动摩擦阻尼器弯矩-转角恢复力性能研究 >史庆轩1,2,3，王朴臻1，戎翀2,3，王朋1,2,3，王斌1,2,3 为了满足减震结构对可恢复功能的要求，针对传统摩擦阻尼器不具备自复位能力震后存在较大残余变形的问题，提出了一种基于形状记忆合金的自复位转动摩擦阻尼器，由摩擦耗能装置和形状记忆合金自复位装置组合而成。介绍了该SCRF阻尼器的构造形式、工作原理，通过理论推导建立了SCRF阻尼器的弯矩-转角恢复力模型，通过ABAQUS软件有限元数值分析结果对弯矩-转角恢复力模型进行了验证，分析了低周往复荷载作用下SCRF阻尼器的滞回性能，并进行了参数分析。结果表明：有限元计算结果与阻尼器恢复力模型结果吻合良好；提高接触面间的摩擦系数与斜面高度可以提高阻尼器的最大承载力、耗能能力、有效刚度，但是超过一定限值的斜面高度会降低阻尼器的自复位能力；施加SMA螺栓预紧力可以提高阻尼器的摩擦启动弯矩，对于阻尼器的耗能能力与最大承载力影响不大。 2024 Vol. 43 (9): 281-290 [摘要] ( 38 ) HTML (1 KB)  PDF (2953 KB)  ( 61 ) 291 乘用车前部造型的改变对行人下肢损伤的影响研究 >王丙雨1,2,3，刘天泉1，韩勇1,2,3，Otte Dietmar4，秦利燕1,2,3，李红5 研究了欧盟行人保护指令发布后车辆前部造型的变化，以及该变化对行人下肢损伤的影响。为此，在德国深度事故调查数据库(GIDAS)选取了283起带有行人下肢损伤的事故案例，并将事故案例以欧洲行人保护指令发布时间为界限分为两组。首先采用描述性统计方法统计了两组案例中各个事故车辆前部结构值，然后利用威尔科克森（Wilcoxon）符号秩检验找出两组案例车型中具有显著差异的前部结构参数，最后通过二元逻辑回归分别建立两组案例车型与行人下肢严重损伤和腓骨/胫骨骨折风险曲线，分析行人保护指令发布后车辆前部造型的改变及对行人下肢损伤的影响。研究结果表明，新的车型具有更宽的前保险杠和更浅的保险杠伸出量，更高的引擎盖前缘以及更低的副保险杠下缘高度。在0-40 km/h的碰撞速度内，对于年龄不超过60岁的行人，行人保护指令发布后生产的车型对行人整体下肢严重损伤和腓骨/胫骨的保护性能相比于以往的车型均有所提高。 2024 Vol. 43 (9): 291-297 [摘要] ( 39 ) HTML (1 KB)  PDF (2019 KB)  ( 53 ) 298 深厚覆盖层上沥青混凝土心墙坝非平稳随机地震动响应分析 >王宗凯，宋志强，刘云贺 沥青混凝土心墙坝由于良好的环境适应能力是我国西南强震区深厚覆盖层场地的优选坝型，然而对于沥青混凝土心墙坝非平稳随机地震作用下的抗震安全评价研究尚有不足。本文采用改进的Clough-Penzien功率谱结合随机函数，充分考虑地震动频率与强度的非平稳特征，生成了一系列与反应谱拟合的非平稳随机地震动集合，以某深厚覆盖层上沥青混凝土心墙坝为例，对其坝顶水平加速度及竖向永久变形等响应的均值及变化范围等进行了统计分析及分布检验，揭示了覆盖层与坝体响应均值及变异性沿高程变化规律，并通过概率密度演化方法，展示了坝顶水平加速度概率密度沿时间的演化过程，同时对生成的55条非平稳随机地震动进行调幅，结合MSA易损性分析方法开展了深厚覆盖层上沥青混凝土心墙坝非平稳随机地震动易损性分析，给出了以震陷率为破坏等级控制指标的坝体易损性曲线，为深厚覆盖层上沥青混凝土心墙坝的抗震安全评价提供了新的方法和思路。 2024 Vol. 43 (9): 298-308 [摘要] ( 45 ) HTML (1 KB)  PDF (4138 KB)  ( 61 ) 309 高应变率下钻孔煤样冲击破坏试验及数值研究 >张寅1，尹立冬1，代连朋2，张季平1，李家俊1，杨晨晨1 煤层钻孔是防治冲击地压常用的一种简单、经济和有效的降冲减灾手段。针对冲击地压发生后高应变率加载显现，揭示钻孔煤岩的冲击破坏物理过程及其减灾机制对于定量化设计煤层钻孔参数意义重大。为研究高应变率下钻孔对煤样力学性质的影响，通过室内SHPB试验及颗粒流数值模拟对预制孔煤样进行冲击试验。实验结果表明：高应变率加载下钻孔对煤样的动态抗压强度具有显著的弱化作用，随钻孔数目的增加，煤岩动态抗压强度分别下降11.9%、20.4%、23.2%；随钻孔间距的增加，动态抗压强度分别下降20.4%、14.9%、8.5%、16.4%。含钻孔煤样应力-应变曲线存在应力跌落现象与塑性耗能平台期，应力跌落范围与塑性平台范围随孔数目的增加呈上升趋势。高应变率加载下钻孔对煤样的破坏具有明显的变形局部化引导作用，煤岩破坏时，初始主裂纹于平行加载方向的孔边拉应力区产生，次裂纹垂直主裂纹方向，孔间裂纹于孔桥间产生。应力集中区随孔桥破碎重新分布，孔边承载区远离钻孔。钻孔后煤样的AE事件数峰值出现不同程度的后移，当L≤2.5d时，AE事件分布呈双峰特征，L＞2.5d时，AE事件分布呈单峰特征。 2024 Vol. 43 (9): 309-320 [摘要] ( 76 ) HTML (1 KB)  PDF (6545 KB)  ( 30 )

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