振动与冲击

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于贺春;马文琦;赵广;王祖温;陈龙兴;刘海艳

. 2011, 30(12): 1-6,27.

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针对船舶增压器实验台的静压气体轴承-转子系统，提出了一种流场与转子动力学的准动态耦合分析方法；采用CFD软件对静压气体轴承不同偏心率及转速下的静态承载力进行流场计算，依据计算结果拟合出气体轴承气膜支承力随偏心率和转速变化的非线性函数关系。采用有限元法建立了转子系统的动力学模型，对重力、不平衡力、气膜支承力作用下的转子系统动力学响应进行了耦合计算，获得了系统的临界转速和响应特性。在此基础上对船舶涡轮增压器轴承-转子系统进行了实验测试，验证了准动态耦合方法的有效性。研究结果表明，与传统采用线性气膜刚度相比，采用基于CFD计算的非线性气膜支承力能够更好的刻画气体轴承-转子系统的动力学特性。

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基于结构动力特性的损伤检测可视化方法

聂振华;程良彦;马宏伟

. 2011, 30(12): 7-13.

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提出基于结构动力响应的损伤识别多指标分层及融合可视化展示方法，使结构的损伤信息以可视化的图像直观地展示出来。以简支梁为研究对象，应用当前发展成熟的多个指标对单裂纹和双裂纹分别进行分层展示。应用自适应加权最小二乘法对多层图像进行融合可视化，解决了单一指标得到可视化结果仅能包含有限的损伤信息，容易造成漏判的缺点,使得融合结果更加精确。基于结伤动力特性的损伤检测可视化将为结构损伤识别和健康监测提供新的展示平台。

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神经网络在振动台子结构试验中的应用

周大兴;闫维明;陈彦江;唐贞云;李振宝

. 2011, 30(12): 14-18.

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振动台子结构试验的一个重要研究内容是试验系统的时滞与补偿。时滞会影响试验的精度、系统的稳定，甚至造成计算结果的发散。在现代控制理论中，神经网络是解决时滞问题的一个有效工具。在振动台子结构试验中，可以利用神经网络对作动器的信号进行预测。通过仿真分析发现，神经网络的时滞补偿效果显著。

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多频激励Duffing系统振动状态研究

杨德森;董雷;时洁;兰朝凤

. 2011, 30(12): 19-21,6.

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通过多尺度法对Duffing系统的幅频响应特性进行研究可知，多频外激励改变了单频激励条件下系统的振动状态，使系统的主共振曲线产生了偏移；经过分析可以得知，Duffing系统主共振幅频特性曲线改变的大小与加入多频激励的幅度和频率有关。利用数值仿真对硬弹簧特性Duffing系统具体算例进行了计算，仿真结果表明，加入的多频外激励项改变了原有单频激励下系统的振动状态，对比研究了不同多频激励参数对系统振动状态改变的情况，取得了与解析分析较为一致的结论。

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泡沫金属子弹撞击载荷下多孔金属夹芯板的动态响应

敬霖;王志华;宋延泽;赵隆茂

. 2011, 30(12): 22-27.

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应用泡沫金属子弹撞击加载的方式研究了固支多孔金属夹芯板的塑性动力响应。讨论了多孔金属夹芯板在冲击载荷作用下的破坏模式。结果表明夹芯板的破坏主要表现在前面板的压痕与侵彻失效，芯层压缩和芯层剪切破坏。基于实验研究，应用LS-DYNA 3D非线性动力学有限元分析软件对夹芯板动力响应进行了有限元分析。数值研究结果与实验结果吻合较好。考察了加载冲量、面板厚度、芯层厚度及相对密度对多孔金属夹芯板抗撞击性能的影响。夹芯板的结构响应对其结构配置比较敏感，增加面板厚度或芯层厚度能够明显地减小后面板的挠度，提高夹芯板的抗撞击能力。研究结果对多孔金属夹芯板的优化设计具有一定得参考价值。

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地下洞室爆破开挖过程中地应力瞬态调整诱发节理围岩松动机制研究

孙金山;金李;姜清辉;周传波;卢文波

. 2011, 30(12): 28-34.

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针对中高地应力条件下节理岩体地下洞室的爆破开挖引发的节理松动问题，基于应力波理论建立了节理岩体的瞬态卸荷力学模型，证明了简单条件下节理卸荷松动效应的存在。其次，运用离散元数值模拟方法，研究了考虑地应力瞬态调整过程的圆形隧洞节理围岩松动过程。研究表明，地应力瞬态调整过程中，圆形隧洞岩体径向应力的调整过程较直接简单，而切向应力则较为复杂；洞壁附近的节理岩体中可能形成远大于静态塑性区的松动损伤区，使最终屈服区以外的节理面强度和渗透性等力学参数发生劣化；地应力瞬态调整将在节理岩体中诱发质点的振动，是节理面损伤的主要来源。

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基于Wigner-Ville分布与小波尺度谱融合的时频特征提取方法

龚海健;黄伟国;赵凯;李双;朱忠奎

. 2011, 30(12): 35-38.

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时频分布提供了信号特征在时间域和频率域的联合分部信息。作为两种典型的时频分布表示方法，Wigner-Ville分布(WVD)和尺度谱都存在的缺陷，体现在WVD存在严重的交叉项，尺度谱时频聚集性差。本文在WVD和尺度谱的基础上提出了一种以消除交叉项和保持高分辨率为目的的时频特征融合算法。仿真分析验证了该算法能够有效抑制交叉项，可以很好的保持时频分辨率，且抑制了弱噪声对于时频特征的干扰。通过仿真信号的分析将该算法与Cohen类时频分析方法进行比较，验证了其在时频特征表示方面的优越性。将时频融合算法应用于轴承振动信号的时频表示，结果表明该方法能基本消除时频特征表示中的交叉项且保持了较高的时频分辨率，验证了算法在信号特征表示方面的有效性。

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基于递归分析的振动信号非平稳性评价

杨栋;任伟新;

. 2011, 30(12): 39-43.

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采用了相空间重构算法将工程结构振动信号扩展到高维相空间中，研究时间序列在高维空间中临近点的分布规律和运动特点，并用递归图及递归量化分析算法研究了信号含噪量和非平稳性；结合主成分分析，以高斯白噪声为评价基准，提出了采用递归量化指标样本第一主成分之间的相关系数作为信号非平稳性评价指标。通过对数值模拟信号及某拱桥吊索实测振动信号分析表明，基于递归分析的振动信号评估方法能快速直观的辨别出信号的平稳性，所提出的非平稳性评价指标可有效评价信号平稳性。

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柔性主从手臂系统自适应混合控制的研究

贾百龙;刘颖;小林幸德

. 2011, 30(12): 44-48.

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以柔性主从手臂系统为研究对象，提出了一种新的自适应混合控制方法。建立了系统的动力学模型，在系数敏感性实验的基础上，分析了控制器权重系数对系统性能的影响，提出根据系统实时跟踪误差调整控制器中的权重系数，进而设计了自适应双向控制器和基于LQR的自适应伺服控制器。并以此为基础，通过选取合理的阈值，将两种自适应控制器有效结合，设计了自适应混合控制器。实验结果表明，自适应混合控制有效提高了系统运动的稳定性，并显著减少了柔性执行手臂的振动衰减时间。

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具有延时作用的基底膜主动耦合模型

王如彬;周轶;张志康

. 2011, 30(12): 49-53,7.

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为了深入理解耳蜗的工作机制，本文研究了耳蜗中基底膜运动对不同频率和强度分辨能力的影响。针对原有的基底膜振动模型没有考虑外毛细胞在运动过程中由于自身运动所具有的不同速度对基底膜频率响应的影响，使得原有模型无法全面阐述外毛细胞的主动共振作用，为此我们引入了外毛细胞在增加基底膜频率选择性的机械过程中的延时特性。仿真计算结果表明，修正后的模型完全符合外毛细胞自身作用机制的生理特征。从一个新的角度诠释了外毛细胞运动对基底膜振动作用的贡献

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考虑桩-土相互作用的连续刚构桥车桥耦合振动分析

李小珍;刘孝寒;刘德军

. 2011, 30(12): 54-58.

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针对某高速铁路上一座位于软弱地基处的连续刚构桥，为研究考虑桩-土相互作用对上部结构和车辆动力响应的准确影响，避免由于桩顶横向位移和弯曲的耦合作用带来的误差，建立包含桩基础的整体桥梁模型(全桩模型)，对比以往常用的墩底固结模型和在承台底施加弹簧约束的模型(等效刚度模型)。计算分析了三种模型的自振特性，使用桥梁动力分析程序BDAP V2.0分别进行动力仿真分析。对比分析表明：考虑桩-土相互作用对桥梁横向振动有较大影响，其中横向动位移显著增大，最大误差达31%，而横向加速度降低；全桩模型由于考虑了桩土相互作用以及横向位移和弯曲的耦合作用，比墩底固结模型和等效刚度模型要合理；高速铁路桥梁位于软弱地基处且具有高桩承台时，应采用考虑桩-土-上部结构动力相互作用的有限元模型进行车桥动力仿真分析。

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轴向运动梁受移动载荷作用的横向动力响应

罗炳华;高跃飞;刘荣华;贾强

. 2011, 30(12): 59-63.

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建立了轴向运动梁受移动载荷作用的有限元模型，提出了描述运动梁节点约束状态的节点生死方法。该方法使得单元数目及长度固定不变，节点的参数在不同时间步下无缝传递，克服了采用单元数目或长度改变的方法引起的精度不足的缺点。最后利用该方法建立了火炮在两种发射方式下的有限元动力学模型，计算其炮口点横向动力响应，并和采用以往算法的结果进行比较，表明用该方法计算的结果比较符合实际工况。

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基于小波包分析的气门间隙异常故障诊断

司景萍;任庆霜;梁红波;张宝伟

. 2011, 30(12): 64-68.

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以DA462型发动机为研究对象，人为地将气门间隙调整到不同状态来模拟发动机气门间隙异常故障，测取正常和异常情况下的缸盖振动信号，对其进行时域分析，并对振动信号中的燃烧激励响应信号和排气门落座冲击信号进行小波包分解，通过计算各个重构子频带振动能量均方根值（特征值）来判断各激励响应信号的频率带，经特征值比较确定气门间隙异常与否，取得满意的诊断结果。

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基于LuGre模型的有摩擦结构自适应主动振动控制

刘勇;文立华

. 2011, 30(12): 69-73.

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摘　要：针对参数不确定的有摩擦结构振动控制问题, 设计了一种基于LuGre动态摩擦模型的模型参考自适应控制器 (MRAC)。采用LuGre动态模型描述系统摩擦力，建立了单自由度有摩擦结构的动力学模型；以理想的Skyhook结构为参考模型，使用双观测器估计摩擦状态，设计了一种模型参考自适应主动振动控制器，并通过Lyapunov方法证明整个闭环系统具有全局稳定性，位移跟踪误差和速度跟踪误差渐进收敛到零。利用Simulink进行仿真研究，仿真结果表明，该控制器可以显著地减小有摩擦结构在共振频率附近的响应，并改善系统在较高频率的隔振性能。

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基于改进时变自回归模型的滚动轴承故障诊断

芦玉华;王仲生;姜洪开

. 2011, 30(12): 74-77,1.

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针对现有的时变自回归(Time-Varying Autoregressive, TVAR)模型应用于滚动轴承故障诊断中的问题，提出了一种前向估计与后向估计相结合的改进模型。该模型在引入时变遗忘因子的基础上，定义了前后向联合估计的均方误差并对基函数的加权系数求偏导，得到了加权系数的计算公式，然后利用递推最小二乘(Recursive Least Squares, RLS)方法推导了该计算公式的递推形式。针对滚动轴承内圈故障的仿真和实验信号，使用改进前后的模型进行时频分析。仿真和实验结果表明，改进后的模型有效地克服了现有模型无法获得初始时刻频率估计的缺点，具有更高的时频估计精度，更强的抗噪声能力，能够更加有效地提取滚动轴承的故障特征频率。

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基于非均匀周期采样的随机共振研究

李晓龙;冷永刚;范胜波;石鹏

. 2011, 30(12): 78-84.

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随机共振的参数调节过程比较复杂，而且一般要求采样频率不低于信号频率的50倍以上才能实现随机共振。该文借鉴非均匀采样的思想，提出基于非均匀周期采样的随机共振实现方法，对不同采样频率下的采样数据进行随机共振，并利用非均匀采样傅里叶变换进行频谱叠加分析，可以实现只需简单确定随机共振参数即可得到特征信号成分。此种方法还可以在采样频率小于50倍信号频率时，依然能够得到特征信号频率成分。数值仿真和故障模拟实验研究验证了该方法有效的应用性。

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平稳随机振动响应的实数域虚拟激励法

郑浩哲

. 2011, 30(12): 85-87,1.

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针对时不变平稳系统，建议了计算线性随机振动响应功率谱密度的一种实数域虚拟激励算法。基本原理是根据哈特莱变换与傅里叶变换变换关系构造系统的实数型虚拟激励和实数型系统函数，计算结构的实数型虚拟振动响应，由实数型虚拟激励和虚拟响应计算结果确定系统随机振动响应的功率谱密度。研究结果表明，建议的方法可以方便地处理随机激励间的相关性和相干性，与传统的复数型虚拟激励法相比较，只需确定实数型虚拟激励和在频域计算实数型虚拟响应，就能精确算出结构随机振动响应的功率谱密度，计算形式比较简单和可行。

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微型硬盘驱动器工作状态下的冲击特性仿真

魏浩东;敖宏瑞;姜洪源;皮亚东

. 2011, 30(12): 88-92.

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为了研究微型硬盘驱动器在受到外界冲击激励时的动态特性，对磁头/盘界面的磁头悬臂与支承件接触面系统建立了力学模型，对施加不同冲击持续时间和加速度幅值的半正弦冲击的系统响应进行了仿真，探讨了在不同激励下磁头浮动块的冲击响应及影响空气轴承力变化的主要因素。仿真结果表明，在冲击过程中，气膜的挤压效应对空气轴承力具有一定的影响，冲击加速度幅值和持续时间的变化将影响浮动块的运动稳定性。研究结果为硬盘结构的抗冲击设计提供了理论参考和分析方法。

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金属加筋板局部爆炸冲击荷载研究

白志海;蒋志刚;严波;宋殿义

. 2011, 30(12): 93-97,1.

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运用非线性动力有限元软件LS-DYNA对近距离局部爆炸冲击金属加筋板进行了三维数值模拟，并主要分析了加筋板的局部爆炸冲击荷载。首先基于文献试验，验证了数值模拟技术的合理性；进而分析了爆炸冲击荷载的主要影响因素，结果表明：爆炸冲击荷载随加筋板等效刚度的增加而增大，而加筋形式和板的开裂对冲量荷载的影响不大，可以忽略。最后依据数值模拟结果，提出了金属加筋板的近距离局部爆炸冲量荷载模型。

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Rayleigh波作用下桩-土-桥梁结构动力相互作用问题研究

谷音;于志敏

. 2011, 30(12): 98-102,.

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基于等效粘弹性人工边界单元建立了可考虑成层介质及Rayleigh波输入的二维有限元时域模型，计算了Rayleigh波作用下成层介质与均匀介质的自由场反应，与理论解比较表明有限元计算结果具有较好的工程精度。针对Rayleigh波作用下桩-土-典型刚构桥梁结构动力反应进行了分析，考虑了场地条件的不同、软夹层位置的改变、不同频率Rayleigh波的输入以及桩长对Rayleigh波传播与场地地震反应的影响，对影响因素进行了讨论。

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地铁地下车站在非一致性地震输入下的动力响应

何伟;陈健云;

. 2011, 30(12): 103-107.

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由于近年来城市地下空间的开发，修建了一大批地铁车站，这些大尺度地下结构的出现，为工程抗震提出了新的课题。首先详细阐述了基于设计反应谱合成空间相关多点地震波的方法，合成的地震波不仅具有地震动的空间相关性，同时还具有强度和频率含量的双重非平稳性；再分别建立了位于三种场地中的地铁车站三维有限元模型，用无限单元来模拟无限域的影响，在此基础上分析了一致与非一致地震动输入情况下该地铁车站的地震响应特征。结果表明：在软土场地中，地震动的非一致性使车站轴向各中柱位移产生了较大的相位差，同时对侧墙的动应力影响较大；在中等和硬土场地中，地震动的非一致性对结构的动力响应影响较小，一般可以忽略。建议在对软土场地中的大尺度车站结构进行地震反应分析时，应考虑地震动的非一致性影响。

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近断层脉冲型地震动下位移谱阻尼修正系数

郝安民;周德源;李亚明;张晖

. 2011, 30(12): 108-113,.

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现行规范采用阻尼修正系数（DMF）调整阻尼比不同于5%时的弹性位移反应谱，然而未考虑到近断层脉冲型地震动的影响。本文选取了代表性前方向性脉冲记录，研究了矩震级、场地类别和距离对脉冲周期的影响，同时指出脉冲周期与相应伪速度谱峰值周期之间具有较好的线性相关性，然后以周期与脉冲周期比和阻尼比为双变量，采用Levenberg–Marquardt算法进行非线性回归分析，提出了能够较为准确反映数据点分布规律的DMF模型。结果表明，随着脉冲周期的减小，DMF峰值对应的周期越小，而在中长周期范围DMF越趋近于1.0；与现行规范相比，模型MDF强烈依赖于脉冲周期、结构振动周期和阻尼比，且当三者位于不同取值范围时，规范DMF过低或过高

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斜拉索雷诺数效应与风致振动的试验研究

刘庆宽;张峰;马文勇;王毅

. 2011, 30(12): 114-119.

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干索驰振是近年来发现的斜拉索振动类型，由于振幅大、破坏严重，是设计中需要重点考虑的问题之一。通过三种不同粗糙程度的斜拉索模型测力风洞试验，得到了模型气动阻力和气动升力随雷诺数变化的曲线；通过测振风洞试验，得到了模型振动振幅随雷诺数变化的曲线。分析表明：在雷诺数临界区域，模型周围的流场不对称且不稳定，模型产生平均气动升力，不稳定的升力导致模型平衡位置的变动，同时引起模型发生大幅振动。随着斜拉索表面粗糙度的增大，临界雷诺数变小。对于表面光滑的斜拉索，由于临界雷诺数对应的风速很大，所以实桥发生这种振动的可能性较小。但是斜拉索在诸如风吹日晒、漂浮物黏着等环境下逐渐变得粗糙，导致临界雷诺数减小，使得在相对小的风速下斜拉索发生临界雷诺数区域的大幅振动成为可能。这是实桥斜拉索发生干索驰振的可能机理之一

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小波与分形组合分析技术在爆破振动信号分析中的应用

谢全民;龙源;钟明寿;何洋扬;李兴华;毛益民

. 2011, 30(12): 120-124,.

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基于小波、分形技术的相似性，提出采用小波分形组合技术对爆破振动信号进行分析。对爆破振动信号进行不同分解尺度的小波阈值去噪，根据去噪后振动波形分形维数的变化规律确定最佳小波分解尺度，通过爆破振动信号与小波分量的相似性及小波分量自相似性验证了爆破振动信号的分形特性，通过爆破振动信号各小波分量对应盒维数值进行对比分析，得出不同频带分量分维数随频率的变化规律，提出将分形盒维数作为反映爆破振动信号频率成分的新参量。采用小波分形组合分析技术建立爆破振动信号全频带分形维数分析模型，为更加细致地研究爆破振动效应的分形特性提供了重要参考。

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谐振式压电叠堆的高效换能结构研究

王兆强;刘海利;徐天柱;陈加浪;黄震宇

. 2011, 30(12): 125-128.

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压电叠堆具有纵向机电耦合系数高、耐疲劳性强的特点，但在低频振动条件下，压电叠堆的机电转换效率低，从而限制了其在结构振动能量收集方面的应用。通过将谐振频率接近结构振动频率的谐振器附加在压电叠堆表面形成谐振式压电换能系统，可以有效提高谐振频率附近的机电能量转换效率。本文对谐振式压电换能结构进行参数建模，以压电叠堆所受纵向力与结构激励力的比值衡量谐振式压电叠堆的换能效率，确定系统有效换能频带的宽度与系统的结构设计参数的关系，从而给出谐振式压电换能系统参数优化设计方法。谐振式压电换能结构的实验表明谐振器能有效增加较低振动频率下的机电能量转换效率，提高输出的开路电压

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电极配置对悬臂梁压电振子发电能力的影响

王红艳;谢涛;单小彪;袁江波

. 2011, 30(12): 129-134.

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研究了带末端质量块的悬臂梁压电振子多模态振动时的应变分布特点，针对压电陶瓷表面电极配置对压电振子输出电压的影响关系进行压电-电路耦合有限元分析，并建立悬臂梁压电振子发电测试系统，对工作在一阶和二阶谐振频率附近处的压电振子分段电极和连续电极输出功率进行对比分析。研究结果表明，一阶谐振时分段电极的峰值输出功率与连续电极相接近，二阶谐振时分段电极的峰值输出功率增加了900%。相比于连续电极配置法，分段电极配置法可有效提高压电振子在高频振动时的发电能力。

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基于中值滤波－奇异值分解的胶合板拉伸声发射信号降噪方法研究

徐锋;刘云飞

. 2011, 30(12): 135-140.

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为了去除声发射信号中的随机噪声与脉冲干扰，提高有用信号质量，提出了一种中值滤波与奇异值分解相结合的降噪方法。该方法首先对原始声发射信号进行中值滤波，去除幅值较大的异常值，其次对去除异常值的信号序列进行相空间重构和奇异值分解，最后针对难以确定重构阶数这一问题，提出奇异值能量差分谱概念，并利用能量差分谱的较大峰值位置来确定奇异值的重构阶数，以实现降噪。数值仿真和五层胶合板脱胶和表板断裂测试的实测数据分析表明，该方法能够有效地保留原有信号的特征，并能最大限度地消除噪声，提高信噪比

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TIOC半主动控制算法在相邻结构地震响应控制上的应用

林伟;陈尚鸿;祁皑;张根明

. 2011, 30(12): 141-146.

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在相邻结构间连接磁流变（MR）阻尼器可以有效减小两边建筑物的地震响应，同时也能通过控制建筑物之间的相对位移来防止碰撞。本文将基于信赖域的瞬时最优半主动控制算法（TIOC）应用于MR阻尼器连接的相邻结构振动控制问题中，首先由相邻结构动力方程出发建立了半主动控制问题的最优化方程组，进而得到TIOC半主动控制算法相应的带有限界约束的最小值问题在每个时间步求解TIOC最优半主动控制力。最后通过一安装有MR阻尼器的相邻建筑物的数值仿真分析对算法进行了验证。结果表明：TIOC半主动控制算法可以有效减小结构的地震响应；与Clipped-optimal控制算法相比在多阻尼器工况可以更好地控制相邻结构之间的相对位移；TIOC控制算法具有很好的适应性，可以通过改变算法中的控制目标函数使相应的控制效果发生明显改变，因此在实际应用中应该谨慎选取目标函数。

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工程结构损伤识别的柔度方法研究进展

杨秋伟;刘济科

. 2011, 30(12): 147-153.

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工程结构的损伤识别问题是目前的研究热点，近年来已提出许多种损伤识别方法。其中，柔度方法因计算简单实用性强而倍受人们关注。本文综述了近二十年来基于柔度变化的结构损伤识别方法，按照计算方法和采用数据的不同将柔度方法进行了分类和归纳，阐述了各类柔度方法的基本原理和主要的计算公式，并分析和比较了各类柔度方法的优点和不足之处。最后讨论了柔度方法尚存的未解决难题并对后继研究方向作了展望。

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PRC简支梁桥有效预应力识别的BP神经网络方法

卜建清;王海云

. 2011, 30(12): 154-159.

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为了识别直线偏心预应力作用下PRC简支梁桥的有效预应力，提出了一种基于梁桥模态频率和动力响应的BP神经网络方法。建立车-桥耦合振动模型，由MATLAB编程计算不同预应力水平对应的PRC简支梁的模态频率和动力响应，利用计算得到的模态频率和动力响应识别简支梁桥的有效预应力。构建3层BP网络，通过14组训练样本的训练，网络展示了良好的收敛性。仿真实验结果表明，网络表现出很强的回想记忆能力和内插能力，且对样本噪声的适应性比较强，识别结果具有较高的精度。表明该方法可以有效地、方便地识别简支梁桥的有效预应力

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等代参数法预测颗粒夹击过程中的能量损耗

杜妍辰;王树林

. 2011, 30(12): 160-163.

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带颗粒减振剂的碰撞阻尼以微细颗粒塑性变形的方式将振动能量永久消耗掉。为了定量地研究这种新型碰撞阻尼中的能耗情况，提出使用等代参数法利用已有的两球碰撞模型进行快速预测单个碰撞周期中颗粒夹击过程中的能量损耗。采用有限元方法对带颗粒夹击的两球碰撞过程模拟分析的结果与等代参数法预测的结果吻合较好。应用等代参数法的进一步的计算结果表明，在相同初始条件下带颗粒的夹击碰撞过程比不带颗粒的碰撞消耗能量更多，这一结果揭示了带颗粒减振剂的碰撞阻尼的性能优于传统的碰撞阻尼的原因，与已有的实验结果相吻合。最后通过有限元方法分析了颗粒与球直径比、颗粒材料、夹击颗粒数等参数对带颗粒夹击的两球碰撞过程的能量损耗的影响进行了讨论，进一步论证了等代参数法预测颗粒夹击过程中的能量损耗的合理性。研究结果可以用于带颗粒减振剂的碰撞阻尼系统的阻尼特性分析和整体仿真研究。

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Alford力和滚动轴承对转子系统动力特性的影响

成玫;孟光;吴秉瑜

. 2011, 30(12): 164-169.

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将非线性滚动轴承力模型与Alford力模型相结合，建立了转子系统的动力学模型，并研究了非线性滚动轴承力和Alford力共同作用下转子系统的非线性动力学特性。其中，滚动轴承的模型中计入了实际接触角，并将改进后的模型与已有的结论作比较，达到了较好的一致性，说明用该模型来分析转子系统的动特性是可行的。继而针对转速、滚动轴承间隙和转子偏心等因素对耦合系统动态响应的影响进行了仿真计算，并绘制了分岔图，以及一些典型的Poincare截面映射图和功率谱图。数值仿真表明，Alford力与滚动轴承力的共同作用有助于提高系统的稳定性。

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基于形态滤波和稀疏分量分析的滚动轴承故障盲分离

李豫川;伍星;迟毅林;刘畅

. 2011, 30(12): 170-174.

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为有效分离滚动轴承复合故障特征，提高故障诊断正确率，针对旋转机械调制故障信号非线性、强噪声干扰以及故障源信号未知的问题，提出一种基于形态滤波(Morphological Filtering, MF)和稀疏分量分析(Sparse Component Analysis, SCA)相结合的故障诊断方法。该方法首先对观测信号进行形态滤波提取信号中重要调制特征并使信号满足稀疏性要求，应用SCA分离滤波后的观测信号。在完备及欠定条件下对故障轴承加速度信号进行实验验证，分析结果表明该方法能够有效分离提取滚动轴承故障特征

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基于分层思想对复杂工程结构的有限元模型修正技术研究

朱跃;张令弥;郭勤涛

. 2011, 30(12): 175-180,.

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由于复杂工程结构的有限元模型中不确定参数较多,不确定参数的变化范围较大,对其修正时目标参数难以收敛,针对此问题提出引入模型确认技术中的分层思想,建立了分层模型修正技术的数学模型,把复杂工程结构按连接特性分解为若干个子结构,再把子结构分成若干个零件,分别对零件、子结构进行修正，最后不需要对整体结构进行修正而生成工程中可接受的有限元模型，以模型确认技术领域内的benchmark模型为例进行分层修正，研究结果表明了基于分层思想的有限元模型修正结果精度较高，具有较大的工程应用价值。

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桥梁结构系统识别时的参考通道选择问题

张宇鑫;Sim S H;Spencer B F

. 2011, 30(12): 181-184.

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基于环境随机激励技术（NExT）与特征系统实现方法（ERA）的基本思想，明确了采用多参考通道环境随机激励技术与ERA方法联合应用的过程，并重点对NExT/ERA方法应用中参考通道的选择问题进行了分析研究。首先，基于模态频率和振型评价指标提出了两个评价准则，可用于识别结果的评价。依据此两评价准则，提出了多参考通道的选择方案。该方法可用于排除不好的通道，尤其对分析节点较多的复杂结构意义会更为突出。最后，通过将方法应用于一著名斜拉桥工程——世界结构控制研究的标尺建筑BILL EMERSON 桥的垂直模态识别，验证了此工作的意义。

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框架结构水平振动简化分析模型的准确性

严东晋;孙传怀;张海明

. 2011, 30(12): 191-194.

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框架结构水平振动的简化分析模型有剪切梁模型和弯曲梁模型，两种模型的准确性未见文献讨论。针对一典型三层钢筋混凝土框架结构，分别采用剪切梁模型和弯曲梁模型推导了结构水平振动的频率方程，采用数值方法求解了非线性频率方程，得到了结构横向水平振动的前三阶振动频率，并与该框架结构的有限元计算结果进行了比较，验证了剪切梁模型和弯曲梁模型的准确性。分析结果表明，剪切梁模型计算误差大，而弯曲梁模型具有较好的准确性。

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柱壳结构的弥散效应及对应力波的削弱作用

高光发;李永池;赵凯;庞有超

. 2011, 30(12): 195-200.

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以防护层中新型抗爆工程设计为背景，对含孔穴或柱壳混凝土介质中应力波的衰减和演化规律进行理论和数值分析。经过分析和数值计算发现，应力波在孔穴或柱壳表面附近呈现明显的弥散和绕射现象，此两种结构对下方的应力波有显著的削弱作用，但柱壳结构在防护效果上明显优于孔穴结构。同时，针对不同半径的柱壳结构进行数值计算，结果表明：随着柱壳半径的增大，结构的削波性能和防护范围得到提高；当将多个柱壳水平等间隔的进行排列时，其下方各测点的应力峰值基本相等，且明显小于单个柱壳时其下方各相应测点应力峰值的最小值。其结果为在抗爆防震工程中科学的防护层的设计提供了一定的理论依据。

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PC箱梁桥腹板竖向预应力筋外露段频率特性的实验研究

杨滔;;钟新谷;沈明燕

. 2011, 30(12): 201-204,.

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以解决目前普遍存在的大跨度预应力混凝土箱梁桥腹板竖向应力失效问题为目的，在室内建造混凝土箱梁腹板模型，完全按照现场方法安装和张拉竖向预应力筋，运用单点脉冲冲击法，基于在预应力筋外露端安置传感器所拾取的振动信号，对锚固系统外露端频率特性进行了研究，提出竖向预应力筋外露段的固结变刚度的悬臂梁模型，并对模型的螺母锚固区刚度进行了识别，为竖向预应力筋张拉力测试提供了理论依据。

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考虑弹性隔板边界条件的柱形封闭腔结构-声耦合分析

姚昊萍;张静

. 2011, 30(12): 205-208.

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通过在柱形腔体内的弹性隔板四周施加假想的弹簧系统，建立了考虑弹性隔板边界条件的圆柱形腔体内的声场模型。该模型利用汉密尔顿函数和声模态理论，充分考虑了弹性隔板与两个柱形腔体内声场之间的耦合以及弹性板的边界条件对腔体内声场的影响。通过算例分析表明在所研究的低频段，支承弹性板的旋转弹簧刚度对腔体内声场与弹性板之间振动耦合的影响弱于线弹簧刚度，由腔体1的内声场引起的弹性隔板的振动速度受线弹簧刚度的影响要甚于旋转弹簧刚度；腔体2内的平均声压随支承弹性隔板的线弹簧刚度的增大而增加，而旋转弹簧刚度的变化对声压的影响较小。本文的研究为工程中柱形腔体内设置有弹性板的结构噪声分析和控制提供了一定的理论依据。

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舱内爆炸载荷下双层横舱壁设计初探

王佳颖;张世联;武少波

. 2011, 30(12): 209-215.

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欧洲各海军强国为了提高舰船的生命力，在舱内采用双层横舱壁结构。文中对一常规舱段结构双层横舱壁，采用数值仿真的方法对舱内爆炸下的结构响应进行研究。讨论爆炸冲击波在舱室内传播过程、舱壁载荷分布及其结构响应，研究舱内爆炸下双层横舱壁结构的破坏模式。针对其破坏模式，文中对双层横舱壁的抗爆设计做了初步探讨，提出增加角隅处横舱壁板厚以及在两道舱壁之间添加纵向隔壁的改进设计方案。通过计算分析，认为采用改进方案能有效增加双层横舱壁抗爆性能。

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高速铁路简支梁桥地震反应特性研究

陈令坤;蒋丽忠;余志武;罗波夫;

. 2011, 30(12): 216-222.

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近年来高速铁路建设方兴未艾，地震作用下的高速铁路桥梁动力响应问题日益引起公众及研究者关注。基于有限元法，建立了高速铁路多跨简支梁桥的杆系单元全桥空间分析模型和单墩实体模型，利用有限元软件及弯矩-曲率关系程序，计算了不同地震强度、不同地震荷载组合下高铁桥梁在是否考虑桩土作用、不同车速以及不同墩高等工况下的弹塑性地震反应，分析了不同参数影响下的地震反应特性。计算与分析结果表明: 地质条件较好的情况下,桩土作用对地震响应的影响较小，可以采用简化方法考虑桩土作用；随着地震强度、车速和墩高等参数的增加，桥梁动力响应相应增加；地震波频谱特性对结构地震响应影响较大；桥墩在罕遇地震作用下会进入弹塑性状态，塑性铰在墩底形成，应加密墩底横向钢筋以保证其塑性变形能力。

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新型多自由度圆环形驻波超声电机

张健滔;金家楣;赵淳生

. 2011, 30(12): 223-225,.

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提出了一款新型多自由度圆环形驻波超声电机，该电机由一个球形转子和圆环形定子构成，利用二阶面内振动模态工作，可以实现三个方向的旋转运动。文中详细分析了该电机的运动机理，并根据有限元设计结果，研制了一台原理型样机。样机定子的外形尺寸为25.7mm×25.6mm×5mm，驱动频率为26.76kHz，绕三个方向的转速分别为：12r/min、10 r/min、12r/min。该款电机具有体积小、结构简单紧凑、无需考虑复合模态多自由度电机不同工作模态频率一致性的问题等特点，有望用于小型机器人、机器人眼球、机器手、机构姿态调节等驱动上。

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模糊逻辑提升小波在惯性传感器去噪中的应用

沈晓卫;姚敏立;常瑞花

. 2011, 30(12): 226-229,.

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针对传统小波在惯性传感器去噪中存在计算复杂和分解层数固定的问题，提出了一种基于模糊逻辑的提升小波阈值去噪方法。该方法首先利用模糊逻辑判断载体当前的运动状态，并根据先验知识确定该状态下的信号带宽；然后依据小波分解层数与截止频率间的对应关系，选择惯性传感器各个轴向的分解层数；最后在提升小波框架下对信号做离散小波变换，并对各层系数进行阈值去噪。实验结果表明，该方法可以对运动状态进行正确判别，与固定层数的传统小波相比，具有更好的降噪效果和更快的处理速度。

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基于Mindlin理论的齿轮横向振动模型

李向鹏;张春辉;王时英

. 2011, 30(12): 230-234.

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针对圆柱齿轮中心带孔，厚径比已经不在经典的薄板理论范围之内的结构特点，将其分别简化为直径等于分度圆、齿顶圆和齿根圆的中厚圆环板。基于Mindlin理论，推导了在自由边界条件下中厚圆环板横向振动频率方程，利用MATLAB软件对频率方程进行求解，并与有限元方法计算结果和实验测试结果对比分析。结果表明：只有将齿轮简化为直径等于分度圆的中厚圆环板时，三者结果才基本相符，从而验证了简化模型的可行性。该结论对超声珩齿振动系统设计具有一定的理论指导意义。

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燃料电池轿车用旋涡风机噪声特性分析

康强;左曙光;张世炜

. 2011, 30(12): 235-240.

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燃料电池轿车的一个突出问题是其空气辅助系统所产生的高频噪声，其中又以空气压缩机所产生的噪声为最大。本文采用的压缩机类型为旋涡风机，通过测量其稳态和非稳态工况下其前侧和出口处的噪声，分析其噪声特性。得出旋涡风机噪声具有显著的离散峰值，以10倍频，42倍频和84倍频最为显著。通过Fluent软件仿真计算旋涡风机工作时的内部压力波动，解释了旋涡风机产生倍频噪声的原因

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含冲击多体系统刚柔耦合虚拟样机参数修正方法

王海伟;杨会侠;刘更;吴立言

. 2011, 30(12): 241-244,.

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本文简要阐述了虚拟样机技术的概念及应用，分析了复杂多体系统仿真过程中存在的准确性问题。应用多体动力学软件Virtual Lab建立含冲击复杂多体系统的刚柔耦合虚拟样机模型，结合试验数据评估虚拟样机仿真的准确性。采用灵敏度方法和摄动法修正一些关键的系统参数，使散布度的仿真结果和试验结果有更好的一致性，提高了虚拟样机模型的真实度

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输电塔-线体系舞动仿真及控制研究

曹化锦;; 李黎;; 姜维;; 陈元坤;

. 2011, 30(12): 245-249.

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舞动是输电线高频低幅的自激振动，本文基于ANSYS建立了输电塔-导地线-绝缘串的塔线耦合体系非线性有限元模型，提出了采用重启动技术进行覆冰导线的水平、竖向、扭转三方向舞动分析，并通过经典算例验证了此新方法的可行性；进行了不同风速工况下输电塔-线耦合体系的舞动仿真，得到了体系舞动振幅和输电塔动力响应。同时针对典型工况，进行了相间间隔棒及多点压重防舞措施的舞动控制分析，并对不同布置方案的舞动控制效果进行了比较，确定了有效舞动控制方案。

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支承不在同一直线上多跨索的固有振动分析

黄翀;吴晓

. 2011, 30(12): 250-252,.

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研究了多跨索支承在同一平面内且不在同一直线上的固有振动。分段求出了每个单跨索的振型函数，然后根据单跨索的边界条件以及连续性条件得到了多跨索的固有频率特征方程，利用此频率特征方程即可确定多跨索的固有频率。在算例分析中，把该方法计算结果与有限元方法计算结果进行比较，验证了该计算方法可靠性，还讨论分析了多跨索的倾角对固有频率的影响。

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调制声源的统计最优近场声全息技术研究

朱海鹏;朱海潮;毛荣富;杜向华

. 2011, 30(12): 253-256,.

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常规近场声全息技术分析调制声源产生的声场得到的结果无法正确识别和分析声源的调制成分。本文展开了调制声源的统计最优近场声全息分析，具体方法为先通过Hilbert变换解调调制声场的声压信号，提取出调制成分，然后再对调制成分进行统计最优近场声全息分析重建调制声源。通过扬声器实验和空压机调制声源识别实验证明了该方法在工程应用上的有效性。

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基于AR模型和谱峭度法的滚动轴承故障诊断

石林锁;沈金伟; 张亚洲;牛武泽

. 2011, 30(12): 257-260.

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自回归(AR)模型是平稳信号分析的重要工具，本文利用峭度最大原则确定AR模型最优阶次，然后利用此AR模型对滚动轴承故障信号进行预处理，剔除可线性预测的平稳成分，得到的残余分量中理论上只包含了噪声信号和信号的非平稳部分，从而降低了后期数据分析难度。谱峭度对于非平稳信号非常敏感，它可以将非平稳信号从噪声中检测出来，因此将两者结合起来可以更有效的对滚动轴承故障进行诊断，实验结果验证了此方法的有效性。

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F4三相同步电机定子端部绕组线圈实验模态分析

胡彦超;陈章位

. 2011, 30(12): 261-264.

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宝钢大型精扎F4三相同步电机因二倍频电磁力引发定子端部绕组线圈振动受损，通过对定子端部绕组线圈进行了实验模态分析，获取了结构的前几阶重要的基础模态。并且，由实验结果得到了固定装置的合理分布位置，指明了电机绕组固定装置的检修部位以及易造成振动引发的短路、磨损部位

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超声检测信号多特征SVM-Bayes融合识别

车红昆;吕福在;项占琴

. 2011, 30(12): 265-269.

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分析了超声检测信号识别中存在的问题。研究了将支持向量机和贝叶斯推理相结合的多特征融合识别算法。阐述了支持向量机解决分类问题的原理以及贝叶斯推理原理。设计了基于最大后验概率准则的多缺陷类型多特征SVM-Bayes融合识别方法。介绍了四种不同的特征提取方法。分别将单特征SVM方法和SVM-Bayes融合方法应用于石油套管缺陷检测信号的识别。对比试验表明：SVM-Bayes融合识别方法能有效识别上述缺陷信号，其在识别率和泛化性方面都比单特征的SVM识别方法有优势。

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刊出日期：2011-12-25

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