振动与冲击

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闫书明

. 2011, 30(7): 1-4.

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碰撞参数在试验组织中会产生误差，为了解车体冲击加速度指标对碰撞参数的敏感程度，建立车辆碰撞某组合式护栏有限元仿真模型，运用碰撞试验对有限元模型的可靠性进行验证后，进行敏感性分析。结果表明，仿真与碰撞试验结果相符，验证了仿真方法的可靠性；车体冲击加速度指标对车辆质量、碰撞角度与碰撞速度参数的敏感度系数分别为-0.58、1.63、4.18，碰撞速度是影响车体冲击加速度的最敏感因素。研究成果为制定碰撞试验误差范围有指导意义。

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基于数码摄像技术的高耸结构动态特性监测

陈伟欢;吕中荣;陈树辉;倪一清;廖渭扬

. 2011, 30(7): 5-9.

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在结构健康监测领域，基于数码摄像的图像处理技术作为一种新的结构振动监测方法正受到广泛关注。以主结构建成后的广州新电视塔为研究背景，利用工业数码摄像机对其在一般风荷载作用下的动态特性进行监测试验，并与GPS和加速度计同时测量。数据分析结果表明，利用数码摄像系统获得的塔顶动位移时程曲线与GPS获得的动位移曲线吻合得较好；利用数码摄像技术能够准确的识别高耸结构的低阶振动频率，其获得的结构一阶振动频率，与GPS、加速度计识别结果以及有限元分析结果吻合得很好。研究结果表明，在高耸结构的健康监测中，应用数码摄像技术进行结构动态特性监测是一种有效的新方法。

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切削振动加速度时间历程演化过程的动力学特征

孔繁森;刘鹏;王晓明

. 2011, 30(7): 10-15,4.

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取自刀架的振动加速度时间历程被分为三大部分：无颤振切削状态，过渡切削状态和颤振状态。这里分别从热力学角度和几何角度描述了切削系统的动力学行为，给出了与无颤振切削状态和颤振状态相对应的振动加速度时间序列的概率密度分布和三维重构吸引子。并计算了各阶段的Lyapunov 指数和 Kolmogrov 熵。同时绘制并讨论了Lyapunov 指数和 Kolmogrov 熵与切削加工参数的关系曲线。研究表明： Lyapunov 指数和 Kolmogrov 熵与切削加工参数的关系曲线变化趋势相同，看起来象稳定阈图，这些曲线对切削加工参数的选择具有指导作用。并且，当切削状态从无颤振状态过渡到颤振状态时，Lyapunov 指数和 Kolmogrov 熵将随振动幅值的增大而增大。

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水下爆炸条件下不同装药对水面舰船冲击环境的影响试验研究

陈辉;李玉节;潘建强;杨云川;张伦平;刘建湖

. 2011, 30(7): 16-20.

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水下非接触爆炸产生的冲击往往会造成舰船设备的大范围破坏，从而影响舰船的生命力和战斗力。为此，对以船体结构动响应为输入条件的船用设备冲击环境的研究受到了各国海军的重视。其中，研究水下爆炸载荷与舰船冲击环境之间的联系对于舰船设备抗冲击设计以及提高水中兵器作战效能等都具有极其重要的意义。利用某型船的整体缩比模型进行水下非接触爆炸试验，通过自由场水下爆炸载荷和缩比模型冲击环境变化规律对比，得出了冲击环境主要参数与水下爆炸载荷之间的关系，试验结果具有参考价值。

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马鞍屋盖表面面积平均风压特性研究

董欣;叶继红

. 2011, 30(7): 21-30,6.

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为完善我国建筑荷载规范中有关围护结构和覆面材料的设计，本文提出了面积平均风压的概念。通过刚性模型风洞测压试验，研究了马鞍屋盖表面的面积平均风压特性。⒈ 以锥形涡为引，确定各矢跨比马鞍屋盖表面出现锥形涡的来流工况，以涡核吸力和涡核互相关性为依据，确定了马鞍屋盖的最不利风向为沿高点连线方向。⒉ 在一定附属区域内对单点风压进行集合，得到面积平均风压（时程）；在马鞍屋盖表面实行各种分区，探讨了最不利风向下各面积平均风压时程的峰值吸力随附属面积的变化趋势，得到了相应的拟合公式；通过各区域内单点风压时程的累积概率分布，验证了该拟合公式的准确性与有效性；根据偏度和峰度值大小，分析了面积平均风压时程的非高斯特性，并与单点时程的风压特性进行了比较，结果表明面积平均风压时程曲线中风压脉动分布均匀，高频脉动减少，因而其非高斯特性并不如单点突出，且普遍偏向高斯分布

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新型往复式抛光机磨头创新设计及动力学分析

邵俊鹏;徐斌

. 2011, 30(7): 31-34,7.

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为了研究大规格瓷砖加工设备，提出一种新型往复式抛光机磨头。从结构原理上继承了摆动式抛光磨头的优势，弥补了存在的缺陷,达到了加工大规格瓷砖的要求。以新型往复式抛光磨头磨块座系统为研究对象，建立力学和动力学模型。得出磨块座系统中动点的运动轨迹是沿着y方向的直线运动，同时分析得出磨块质量小于其他（除磨块以外）质量可以保证新型磨头的结构稳定性。

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跨音轴流风扇叶片气弹稳定性研究

赵瑞勇;杨慧;王延荣

. 2011, 30(7): 35-39,8.

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基于弱耦合的能量法原理，对近失速工况下NASA 67跨音风扇叶片进行了气弹稳定性分析。本文发展的三维线性插值方法为CSD/CFD数据交换提供了基础。采用FLUENT动网格技术，实现了振动叶片绕流计算。数值模拟了NASA 67叶片前三阶模态振型激励下的非定常气动响应。通过分析叶片表面非定常气动力和振动位移之间的相位差发现：该相位差的存在决定了非定常气动力做功的正、负。由叶片表面非定常压力分析结果得出近失速工况下，叶片的气动弹性稳定性受叶片模态振型和激波的影响较为显著。

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基于跟踪混沌化方法的线谱控制技术研究

张振海;朱石坚;楼京俊

. 2011, 30(7): 40-44.

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船舶辐射水声中的线谱成分是被动声纳在水声对抗中检测、跟踪和识别目标的主要特征信号，混沌隔振技术利用隔振系统处于混沌状态时其响应功率谱呈连续谱这一特征来抑制动力机械对艇体的线谱激励。针对目前混沌隔振技术在工程实际应用中存在如何在小振幅条件下实现持续混沌运动的难题，提出了利用跟踪控制使隔振系统混沌化方法，抑制辐射水声中的线谱成分，同时解决了跟踪目标建立的难题，试验结果证明了该方法的有效性。

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输电塔塔线体系风振响应分析

谢华平;何敏娟

. 2011, 30(7): 45-51.

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基于风洞试验得到的输电塔线性一阶广义荷载谱，推导了一般性的输电塔顺风向、横风向脉动风荷载功率谱公式。利用此功率谱，模拟了塔线体系顺风向、横风向脉动风荷载。对输电塔线体系及单塔的动力特性进行了分析，分析表明，在远低于单塔同阶振型的自振频率时，塔线体系中的输电塔平面外振型就会与导地线振动耦合。对单塔及输电塔-线体系进行非线性动力时程分析，得到了位移、加速度和内力等响应的时程，对比了有、无横风向脉动风荷载的风振响应，并分析了风振响应的功率谱。

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随机风场中覆冰四分裂导线防舞研究

严波;胡景;周松;张宏雁

. 2011, 30(7): 52-58.

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针对提出的一种适用于四分裂导线的防舞装置，采用数值模拟方法研究其防舞效果。给出新月型覆冰四分裂导线空气动力系数随攻角变化的风洞试验结果，为数值模拟研究提供基本参数。采用数值方法模拟沿线路变化的多点互相关风速时程样本，进而确定作用于覆冰导线上的空气动力载荷。数值模拟研究特征段线路安装防舞装置前后的运动过程，结果表明，该防舞装置可大大降低导线的运动幅值，对舞动具有有效的防止作用。

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轴向流作用下柔性简支梁静态与动态稳定性分析

王建伟;徐晖;马宁

. 2011, 30(7): 59-62.

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对于一个轴向流作用下的柔性简支梁流固耦合模型，基于一定的假设，建立了系统的流固耦合非线性动力学方程，并运用参数无量纲化、假设模态、高阶模态截断等方法导出了有限自由度无量纲状态空间方程。根据静态分岔理论，对系统线性化扰动方程的Jacobi系数矩阵特征多项式进行了分析，理论上求得系统发生静态分岔时的临界流速。数值计算结果表明当流速大于临界流速时，系统发生静态失稳，在外界扰动作用下，梁随机地向上或向下弯曲。基于动态Hopf分岔理论与相关的实系数多项式特征根代数判据，证明了系统不会出现振颤失稳。

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长周期结构相对位移反应谱研究

曹加良;施卫星;刘文光;蒋湘闽

. 2011, 30(7): 63-70.

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在对长周期结构进行抗震设计时,或采用基于位移的性能设计方法进行结构设计时,或采用各种结构控制技术对结构进行减隔震设计时，需要用到相对位移反应谱，而目前各国规范给出的一般都是某种标准化的绝对加速度反应谱。本文指出了国内外目前在用的部分规范提出的长周期反应谱存在的问题，采用80条高通低截止频率（0.025~0.125 Hz）、加速度峰值≥0.10 g的水平向强震记录，计算了周期0~10 s、阻尼比0.10~0.40的相对位移反应谱，研究了位移谱的影响因素及控制参数，建立了考虑震源参数、地震动幅值特性、场地条件、谱控制参数、阻尼比调整系数的可供长周期结构设计使用的弹性相对位移谱，给出了实用化计算公式及地震动位移峰值。结果表明，相对位移谱卓越周期是控制位移谱谱值及形状的重要参数；本文研究得到的相对位移谱能较好地拟合实际相对位移谱。

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基于响应面方法的碳纤维蜂窝板有限元模型修正

秦玉灵;孔宪仁;罗文波

. 2011, 30(7): 71-76,8.

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蜂窝板是一种特殊的高强度轻质复合材料，在卫星等航天器结构中应用广泛。MSC/NASTRAN和ANSYS等大型通用有限元软件中没有蜂窝结构单元库，只能用蜂窝板等效结构参数进行计算，等效过程中的简化导致有限元计算结果与试验测量值之间存在差异。基于响应面的模型修正方法可以避免每次迭代都调用有限元程序，提高计算效率。依据三明治夹芯板理论计算蜂窝芯等效结构参数，用ANSYS中的SHELL91单元建立多铺层碳纤维蜂窝板模型，用基于均匀设计的试验设计方法进行试验设计，获得蜂窝板在各因素和水平下的试验数据，构造二次多项式响应面，并用带变异算子的改进粒子群算法对蜂窝芯结构等效参数进行修正，修正后参数代入有限元模型，能有效改善模型计算质量。

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金属橡胶非线性干摩擦副的接触作用机理及其仿真结果分析

李宇燕;黄协清;宋凯

. 2011, 30(7): 77-81.

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从金属橡胶材料的干摩擦阻尼产生的机理入手,提出了一种全新的金属橡胶非线性干摩擦结构单元力学模型, 该结构单元由一对带有轴向和径向两个方向的弹性元件构成,它们既表示了金属丝之间的摩擦特性,同时也表示了螺线卷线匝在受力变形时的弹性特征。以建立的金属橡胶材料力学模型为基础, 采用多个摩擦副单元串联组成的结构,深入研究了线匝的摩擦接触, 通过对结构单元组成系统的计算机模拟仿真,对金属橡胶元件在不同载荷作用下的滞迟回线进行了深入地分析和研究,在静态载荷作用下,研究了结构单元的摩擦系数、结构单元的摩擦角对金属橡胶结构摩擦耗能的影响,在动态载荷作用下,研究了载荷的幅值、载荷的频率、载荷的初始相位对摩擦耗能的影响, 此项研究工作大大减少了静态和动态试验方面的工作。

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基于HHT的液压缸动态特性分析新方法

王新晴;梁升;夏天;何红阳;陈六海

. 2011, 30(7): 82-86.

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提出了一种基于Hilbert-Huang变换的液压缸动态特性分析的新方法：运用经验模态分解，把周期激励下液压缸油液压力波动信号分解为多个从高频到低频的本征模态函数分量，依据各分量的Hilbert边际谱以及自由振动频率信息，对各分量分类并以此为基础重构信号，提取出反映液压缸动态特性的自由振动分量。此方法在某试验台液压缸动态特性分析中，取得了良好的效果，提取出的自由振动分量，可以作为评价液压缸动态特性好坏的依据。

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任意排列的弹性实心桩屏障对平面SH波的多重散射

夏唐代;孙苗苗;陈晨;

. 2011, 30(7): 87-90,9.

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为了弥补以往假设单重散射的计算方法中不考虑桩列作为整体屏障从而忽略桩间互相干涉关系的不足，提出了一种新的理论计算方法以求解任意直径、任意排列的弹性桩对入射平面SH波的多重散射。通过桩土界面的位移、应力连续条件可以求得待定的多重散射系数。多重散射中，每根桩的第一重散射即为通常的单重散射；第二重散射可表示为该桩被其余桩的第一重散射波之和所激发的散射波；以此类推至无穷多重散射。将无限重散射叠加即任意直径、任意排列弹性桩对平面SH波的多重散射的精确解。随后数值算例分析讨论了不同散射重数、剪切模量、桩间距以及桩数等对单排弹性桩屏障隔离效果的影响，绘制了屏障后的无量纲位移曲线，并引入透射系数来评价非连续弹性桩屏障的隔振效果，对实际工程中的振动污染治理和屏障隔振设计提出了有意义的结论和建议。

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地震作用下考虑分布质量的错层框架错层区域剪力分析

王志军;韩风霞

. 2011, 30(7): 91-95.

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在错层框架结构中，错层高度和错层结构形式是影响结构错层区域受力性能的两大主要因素。本文针对常见的规则错层及对称变维错层结构，通过弹性和弹塑性时程分析，研究了在多遇及罕遇地震作用下不同错层高度的错层结构错层区域所受剪力的变化规律，进一步简化错层区域剪力的计算公式，提出了考虑结构非线性影响的这两类错层结构错层区域剪力的增大系数。

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小尺寸装药冲击过载理论分析与仿真

徐文峥;王晶禹;李计林;黄浩

. 2011, 30(7): 96-100.

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研究了弹载小尺寸装药侵彻混凝土靶板的冲击力学特性，将装药置于非惯性系中，其绝对加速度是牵连加速度与相对加速度的矢量和。利用应力波理论建立了小尺寸装药的相对过载方程，得到了装药的过载表达式，分析了装药相对过载与弹体相对过载的关系。对弹载装药侵彻混凝土靶板进行了仿真计算，得到了与理论分析一致的结果。为小型装药的侵彻过载特性评估提供了理论参考和分析方法。

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准双曲面齿轮动态啮合性能的有限元分析研究

唐进元;彭方进

. 2011, 30(7): 101-106.

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研究准双曲面齿轮动态啮合有限元分析模型的构建方法，建立了合理的有限元模型。基于接触动力学的基本理论和显式有限元分析方法，对准双曲面齿轮的动态啮合性能进行了研究，得到啮合接触冲击特性、齿面接触区域、齿面接触应力及齿根弯曲应力等在轮齿动态啮合过程中的变化规律。以转速和负载两个典型的工作条件为变量，建立对比分析模型，研究转速和负载对准双曲面齿轮动态啮合性能的影响。转速对准双曲面齿轮动态啮合性能影响显著，而负载对准双面齿轮的动态啮合性能影响则跟转速有关，随着转速的增大，相同的负载变化对动态啮合性能的影响逐渐减弱。

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柔性天线面对星载天线的扰动研究

游斌弟;赵志刚;魏承;赵阳

. 2011, 30(7): 107-111,.

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针对柔性天线面对星载天线的扰动问题，应用固定界面模态综合法和Lagrange方程，截取柔性天线面低阶模态，缩减星载天线系统的自由度，并通过轴末端与天线面交界面的协调关系，推导了大范围运动的星载天线刚柔耦合动力学模型，克服了忽略天线面弹性变形对刚体大范围运动的影响，所建立的耦合动力学模型计算效率高并具有足够的精度。考虑天线面为刚体和柔体情况，分别对星载天线系统进行仿真并进行对比分析，结果表明，初始时刻柔性天线面对卫星本体姿态和天线指向影响很小，随着关节力矩持续作用，激起柔性天线面震荡，加剧自身的弹性振动，进而引起星载天线的抖动，造成卫星位姿和天线指向偏差变大，严重影响了星载天线的指向精度。结论对星载天线指向精度的分析与控制具有重要的理论价值及工程实际意义。

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新型人工中耳压电振子设计

刘后广;塔娜;饶柱石

. 2011, 30(7): 112-115,.

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提出利用压电叠堆作砧骨激励式人工中耳的振子，并利用中耳-压电叠堆耦合力学模型对该压电叠堆振子进行辅助设计。该模型基于一无任何听力损伤病史的成年志愿者的左耳，利用CT扫描和逆向成型技术建成。其可靠性通过与实验对比加以验证。最终设计的压电振子只需要10.5 V的有效驱动电压，便可以对镫骨激起相当于鼓膜处90 dB声压激励的振幅。该振子在频率为1 kHz的单伏电压驱动工况下，能耗仅为0.03 mW，满足人工中耳低电压、低能耗的要求。

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基于炮孔不同耦合介质的孔壁爆炸载荷及比能时间函数分析

钟明寿;龙源;李兴华;邵鲁中;谢全民

. 2011, 30(7): 116-119.

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为从炮孔装药耦合介质的选取上改善爆破效果和控制爆破振动危害,应用爆炸力学的相关理论建立耦合装药、不同耦合介质（水、空气、泥土）装药条件下孔壁爆炸载荷和透射比能的计算方法，通过MATLAB编程计算得到岩石介质中炮孔孔壁爆炸载荷和透射比能的时间函数并作图比较分析。研究表明：耦合装药时，孔壁爆炸载荷的初始值最大，但是衰减也最快；水不耦合装药时，孔壁爆炸载荷的初始值次之，但衰减速度最慢，作用时间最长；水不耦合装药时，孔壁透射比能量最大，耦合装药时次之；空气和泥土不耦合装药孔壁爆炸载荷与透射比能均较小。因此水不耦合装药提高了能量利用率，更有利于改善爆破效果，但产生的爆破振动强度大、作用时间长，不利于爆破振动危害控制。

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地震波斜入射条件下重力坝动力响应分析

苑举卫;杜成斌;刘志明

. 2011, 30(7): 120-126.

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为建立反映设计地震动的斜入射波场，将地表地震动时程分量分解为斜入射的平面SV波和平面P波，使其共同作用下在地表产生与设计地震动分量相同的响应，而其他方向响应为0，根据固体介质中波的传播理论，推导了斜入射波入射角度之间的关系，以及幅值与设计地震动分量的联系，通过采用平面波和远场散射波混合透射的应力人工边界条件，得到了反映设计地震动的地震波斜入射条件下的解析方式，以此为基础建立了时域计算分析模型。将该方法应用于某重力坝―地基动力相互作用分析，在不同地基刚度下与垂直入射的情况进行了比较，计算结果表明：地震波斜入射时对重力坝结构有明显的影响，尤其是坝－基交界面上，结构的动力响应要大于地震波垂直入射时结构的动力响应。该方法在均匀地基假设下构造了反映地表设计地震动特征的斜入射波系，斜入射波系在地表的响应具有非一致特征，同时该方法考虑了地基的辐射阻尼，可用于重大工程在地震动非一致输入下的动力响应分析。

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基于正交试验法和灰色关联的机床主轴箱优化设计

刘世豪;叶文华;陈蔚芳;唐敦兵;肖利利

. 2011, 30(7): 127-132.

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为了提高机床主轴箱的静、动、热态综合性能，主轴箱必须具备良好的结构特性。在CAE软件ANSYS中建立某机床主轴箱的有限元模型，然后分别进行热——力耦合分析和模态分析，以主轴箱的质量、最大耦合应力、最大耦合变形、一阶固有频率为目标函数，主体部分的长度、宽度、高度为设计变量进行了多目标正交优化设计。利用灰色关联分析法获得了优化设计的最佳解，使主轴箱在质量仅增加2.585%的情况下，最大热——力耦合应力降低9.817%，最大热——力耦合变形减小16.393%，并且一阶固有频率提高8.634%。研究表明，正交试验法和灰色关联分析法具有较高的工程实用性。

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隧道围岩爆破冲击损伤防护的轻气炮试验及数值模拟

代仁平;郭学彬;宫全美;周顺华;蒲传金

. 2011, 30(7): 133-137.

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为减小爆破对隧道围岩的损伤破坏，在传统光面爆破装药结构基础上，设计一种在炮孔一侧安放PVC-U材料来保护隧道围岩的装药结构，并分析了该装药结构爆破过程中对隧道围岩损伤防护的机理。为进一步验证PVC-U管的防护效果，利用57mm口径的一级轻气炮装置和LS-DYNA软件进行了岩石冲击损伤破坏分析。结果表明：保护层能够降低岩石试件冲击面上的应力波峰值和减小试件的损伤程度；在相同冲击速度下，岩石试件冲击面上的应力波峰值随保护层厚度的增加而不断下降。加有4mm保护层材料的岩石试件的损伤度较无保护层时降低了21.1%。对岩石试件的冲击过程进行的数值模拟验证了理论分析和试验结果的正确性。说明放置在炮孔内的PVC-U管能够对岩石的爆破损伤破坏起到一定的防护作用。

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轴流式压缩机叶片固有频率及动应力分析

李德信;陈江辉

. 2011, 30(7): 138-142.

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以某轴流式压缩机的一级动叶片为研究对象，建立叶片的三维有限元模型，研究轴流式压缩机叶片的频率特性。从理论方面分析了影响频率的旋转软化和应力刚化效应，分析了旋转软化和应力刚化效应对叶片固有频率的影响。应用完全法瞬态分析，计算了叶片的动应力，分析结果为叶片的调频和振动特性的改善提供了依据。

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高速列车通过钢轨焊接接头时引起的轮轨冲击噪声的研究

杨新文;翟婉明;和振兴

. 2011, 30(7): 143-147,.

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高速铁路采用无缝钢轨铺设，大大地降低了轮轨通过钢轨接头时产生的轮轨冲击噪声。但是由于焊接钢轨时工艺不良和焊接材料与钢轨材料间存在性能差异等原因，车轮滚过这些焊接接头时产生的轮轨噪声远大于其它地方。为了探明钢轨焊接接头对轮轨噪声的影响，综合运用车辆-轨道耦合动力学理论、随机振动理论和声辐射理论建立了轮轨噪声预测模型,计算分析了高速列车通过钢轨焊接接头时的轮轨噪声。研究结果表明：焊缝凸台引起的轮轨冲击噪声主要集中在1250～3000Hz范围内。钢轨凹陷型焊缝引起的轮轨冲击噪声主要集中在400～1250Hz范围内。钢轨焊缝处短波不平顺波长增大，轮轨噪声声级最大值有所减小；短波不平顺波深增大，轮轨噪声声级最大值有所增大。

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“四肢伸展型”大跨屋盖风致响应分析

余先锋;全涌;周晅毅;朱忠义;顾明

. 2011, 30(7): 148-152,.

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本文基于刚性模型风洞测压试验结果，对深圳机场T3航站楼这一“四肢伸展型”大跨屋盖结构采用平稳激励下随机振动模态叠加法（CQC法）进行计算，分析了结构风致响应，并讨论了等效静力风荷载的分布特性。计算结果表明，“四肢伸展型”大跨屋盖各部分之间的气动干扰效应非常强烈且相当复杂，将增大整体结构上的风荷载；抗风设计时，不仅要注意屋盖边缘悬臂处的位移，还要关注结构中部的节点位移；风致响应以静力响应为主，但动力响应中，共振响应一般大于背景响应。以上分析可为类似大跨屋盖结构的抗风设计提供一定的参考。

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弹性限位浮筏系统的随机振动建模与算法

温建明;冯奇

. 2011, 30(7): 153-156.

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对具有弹性限位的浮筏隔振系统，采用单边约束动力学方程，引入接触力，建立系统的确定性方程。再设系统的激励受随机因素的影响，导出系统的随机离散动力学模型，给出离散的计算格式。由于浮筏系统中限位器的个数很多，系统受冲击后，限位器接触状态的可能性非常多，因此对于限位器的接触状态的判别采用了人工神经网络，使得接触计算得以实现。最后通过实例分析对系统的随机动力学特性进行分析，给出噪声对系统振动周期性的影响，以及限位器间隙与位移方差之间的关系。

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基于混合模型的超大规模隧道结构非线性动态有限元分析

翁依柳;金先龙;顾赟;杨志豪

. 2011, 30(7): 157-163.

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提出了一种用于对超大规模隧道结构进行有限元分析的混合模型建模方法，弥补了以往仿真计算中宏观与微观不能同时兼顾的不足。利用并行算法，并对整体混合模型的计算时间步进行了有效的控制，使超级计算机能完成此类超大规模整体混合模型的计算。用混合模型建模法对青草沙水源地原水工程输水隧道进行非线性动态有限元仿真，得到的结果既反映了宏观的响应规律，又反映了局部精细结构的具体变化，证明了此种混合模型建模方法的可行性。

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分数阶Ver Del Pol-Duffing系统的非线性动力学行为分析

李媛萍; 张卫

. 2011, 30(7): 164-168.

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利用分数导数本构模型模拟系统的阻尼特性，构造了分数阶Ver Del Pol-Duffing系统，探讨了系统的动力特性随特征参数的变化规律。分析发现：该非线性振子具有与经典Ver Del Pol系统相似的自激振动特性，但其非线性强弱受分数导数阶值以及阻尼系数和非线性大位移系数的影响；在简谐荷载作用下，随着外荷载幅值的增大或阻尼系数的减小，系统由拟周期振动变为周期三振动最后发展为单周期振动；在地震荷载作用下，分数导数阶值的变化能改变系统的输出能量。

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多线切割机床动力学分析

冯砚博; 孙涛

. 2011, 30(7): 169-172.

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多线切割技术是半导体硅片加工产业中的一个新生力量，它以独特的优势迅速成为当前硅切片加工中最先进的方法。机床结构的动态性能直接关系物料的加工质量，为保证机床运行的稳定性，本文对整机动力学性能进行分析，研究机械结构的合理程度。建立本体结构三维模型后，应用有限元方法基于ANSYS软件求解模态，得到各阶固有频率和振型；运用动力学软件ADAMS分析机械系统振动特性，求得机床各关键部件的频率响应。对机构设计的正确性做出理论判断，并为进一步改进指出方向，有利于提高多线切割机的性能和提高加工质量。

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大跨越输电塔线体系地震反应分析

邓洪洲;司瑞娟;邓凌君

. 2011, 30(7): 173-177.

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以广东省汕头市的500KV榕江大跨越输电塔为背景，建立了塔线体系的空间有限元模型，采用振型分解反应谱法和时程分析法对其三向输入时的多遇地震反应进行了计算。对塔线体系动力特性进行了分析总结，对两种计算方法的结果进行了比较，并对大跨越输电塔中的控制杆件在地震作用下的内力和设计控制内力进行了对比研究。结果发现，单塔的频率大于塔线体系中塔的频率，但两者较为接近;塔线体系的地震响应小于单塔,导地线对输电塔抗震是有利的;地震效应在该塔设计中不起控制作用,但下横担拉杆和塔身二次变坡以下的K型支撑在地震作用下的设计轴力为设计控制轴力的90%，是结构抗震设计中的相对薄弱部位。对于大跨越高塔来说，抗震设计时考虑地震工况对横担主材拉杆、横担处塔身上横隔面主材和部分塔身斜材的影响是很有必要的。

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多体系统动力学研究进展

戎保;芮筱亭;王国平;杨富锋

. 2011, 30(7): 178-187.

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体系统动力学是当今力学领域的研究热点和难点之一，为解决机械、航空、航天、兵器、机器人领域中大量机械系
统的动态性能评估和优化设计提供了强有力的理论工具与技术支撑。复杂多体系统动力学建模、设计和控制研究是当前重大工程领
域的迫切需求。本文对近年来国内外多体系统动力学建模方法、求解策略、控制设计、软件开发、实验研究等方面的研究现状进行
了较为全面地概括和总结，并简要展望了多体系统动力学的发展趋势。

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夹心式复合变幅杆换能器频率方程的推导

秦雷;王丽坤; 唐会彦;孙百生

. 2011, 30(7): 188-191.

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应用复合变幅杆及夹心式换能器结构，研制了一种新型夹心式发射换能器。根据等效电路理论推导了这种夹心式复合变幅杆换能器的等效电路模型，得出了换能器频率方程。考虑黄铜电极片对压电振子的密度及等效纵波声速的影响，应用等效参数理论修正了频率方程。通过实验验证，误差由修正前的2.09%降低到修正后的0.64%。

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基于地面力学的月面巡视探测器动力学实时交互仿真研究

王哲;高峰;陈志伟;孙鹏

. 2011, 30(7): 192-196,.

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通过自主研发的探测器移动性能土槽试验台进行了驱动轮牵引性能测试，结合试验数据推导了基于滑转率的推土阻力修正模型。同时依据该模型及松软土壤下地面力学理论，在Visual C++9.0平台下利用Vortex API构建了月面巡视探测器动力学仿真系统。通过驱动轮--模拟月壤仿真结果与试验结果对比验证了其准确性，并在此基础上对月面巡视探测器整车进行了建模，应用键盘及鼠标操作实现了基于地面力学的实时交互仿真。

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基于多假设检验的新型小波滤波算法

杜文辽; 刘成良; 李彦明

. 2011, 30(7): 197-200.

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小波阈值滤波是信号处理领域的重要方法，根据信号和白噪声在小波空间上传播的特性，提出了一种基于多假设检验确定小波滤波阈值的新算法。将小波阈值处理过程看作一个多重假设检验过程，FDR（False Discovery Rate）准则的step-up和step-down过程均能控制FDR在给定的显著性水平，综合这两个过程形成了FDR step-up-down过程并应用于确定小波滤波阈值。仿真实验表明，算法能够灵活调整显著性水平的大小来达到滤波后所希望的效果，以信噪比和均方误差作为衡量指标，本方法滤波效果与hearsure方法相当，优于BH FDR及sqtwolog方法。讨论了显著性水平的选取对滤波效果的影响，指出显著性水平的大小与信噪比的改善并非线性关系，提出了合理选取显著性水平的思路。

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基于遗传算法和拓扑优化的结构多孔洞损伤识别

李小平;郑世杰

. 2011, 30(7): 201-204.

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鉴于拓扑优化和遗传算法在结构损伤识别中各自的优点，本文将遗传算法、有限元和拓扑优化三种方法相结合，提出了一种用于二维结构多损伤识别的新方法。这种方法将拓扑优化的设计变量和遗传算法的参数统一化，将拓扑优化中的目标函数和约束方程与遗传算法的适应度函数联系起来，并以拓扑优化的约束方程作为控制条件参与整个遗传运算的控制。采用二进制编码遗传算法代替连续变量拓扑优化的方式对发生孔洞损伤形式的二维结构进行损伤识别，避免了利用连续变量拓扑优化进行损伤识别时参数阈值的确定可能给识别结果带来的不良影响。通过对两个二维结构模型的多损伤识别仿真计算，结果显示本方法能够很好地识别二维结构中多个位置的损伤，对于仅用拓扑优化法很难识别的轻微孔洞损伤情况，该方法也能得出与实际情况吻合良好的结果。

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EPS混凝土动态力学性能研究

胡俊;巫绪涛;胡时胜

. 2011, 30(7): 205-209.

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借助霍普金森杆（SHPB）对不同粒径、不同含量的EPS混凝土的动态性能进行了
研究。EPS混凝土具有明显的率效应；EPS混凝土在低应变率下表现出明显的三个不同的阶
段：弹性区、平台区和致密区，随应变率的增加，这一特性逐渐消失；对于同样体积含量、
粒径小的EPS混凝土表现出来的平台区更明显，在本文中分析了产生这种现象的物理机制；
在高体积含量的EPS混凝土中，粒子尺寸效应逐渐消失；随应变率的增加，峰值应力后留有长长地“尾巴”，主要是由于EPS颗粒的粘弹性特性。

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管材参数对输液管流固耦合振动的影响

杨超;范士娟

. 2011, 30(7): 210-213.

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采用特征线法对一蓄水池-管道-阀门(RPV)系统的流固耦合振动响应进行了数值计算，研究了管道结构阻尼、管材泊松比以及管道壁厚管道材料对系统振动响应的影响。结果表明：随着管道结构阻尼的增大，管壁本身的振动受到抑制；当管道结构阻尼大于某一临界值时，系统的振动能量主要集中在液体里，造成液体压力能的升高；随着泊松比的增大或管道壁厚的增大，液体的压能增大，管壁的轴向振动强度降低。

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爆轰波斜冲击金属介质理论在聚能装药药型罩设计中的应用研究

张洋溢; 龙源; 何洋扬; 纪冲; 谢全民

. 2011, 30(7): 214-217,.

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将爆轰波斜冲击金属介质理论引入聚能药型罩罩高参数设计中，运用LS-DYNA显式动力学软件对爆轰波斜入射铜介质进行了仿真计算，得到了接触位置压力峰值P与入射角φ0之间的关系，数值仿真结果和理论计算值、试验值均吻合得较好。基于仿真计算和理论分析，得出了圆锥形和球缺形药型罩点起爆条件下罩高参数确定的工程算法，并将其应用于一种组合式战斗部的设计中。该方法为药型罩高度的确定提供了基于理论分析方面的设计依据，丰富了聚能装药战斗部的设计方法。

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基于应变和比能双控的钢结构损伤模型

徐龙河;杨冬玲;李忠献

. 2011, 30(7): 218-222.

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损伤模型是对经历地震后结构的剩余承载力进行定量评价的重要工具。本文提出了一个基于等效塑性应变和比能双控的损伤模型，从材料的角度出发，考虑了三轴应力对地震作用下结构性能的影响，可用于空间结构强震作用下的非线性分析。应用该模型对一个九层的benchmark结构进行了地震倒塌模拟分析，结果显示基于应变与比能双控的损伤模型能够很好地评估强震下钢结构竖向构件及层的损伤发展过程。

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高楼振动监测中的GPS与加速度计集成方法研究

戴吾蛟;伍锡锈;罗飞雪

. 2011, 30(7): 223-226,.

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GPS具有能够直接测量工程结构物监测点三维坐标等优点，但受多路径效应、周跳、采样率等因素的影响，其测量精度与可靠性难以满足高楼振动监测的要求。加速度计能够测量高楼振动时所产生的加速度，具有精度高、采样率高等优点。为充分发挥两种传感器的优点与作用，建立了一种具有多速率滤波以及抗差功能的GPS与加速度计集成的Kalman滤波方法。实验结果表明：该方法可有效提高GPS进行高楼振动监测的精度、采样率及可靠性。

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现浇楼板对钢筋混凝土框架结构在地震作用下破坏形式的影响

阎红霞;;杨庆山;李吉涛

. 2011, 30(7): 227-232.

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“5.12”汶川地震造成一些钢筋混凝土框架结构损坏甚至倒塌。灾后调查发现，框架结构震害特点之一是柱端而非梁端出现塑性铰的“强梁弱柱”破坏形式，这与结构抗震设计概念中的“强柱弱梁”不符。国内外研究表明现浇楼板增大了梁端抗负弯承载力，但其对整个框架结构屈服机制的影响研究依然不足。针对这种现象，应用有限元软件ABAQUS对汶川地震中都江堰市某典型“强梁弱柱”框架进行三维动力弹塑性时程数值模拟，着重从结构角度上分析了现浇楼板对框架结构抗震性能的影响、探讨了负弯矩作用下梁端有效翼缘的取值。经分析，发现按照目前我国规范设计的框架在遭遇大震时较难实现“强柱弱梁”屈服机制。框架设计时宜在柱端弯矩增大系数不变的情况下，负弯矩作用下梁端有效翼缘范围内的板筋参与梁受弯，建议该范围取6倍板宽；大震下框架弹塑性变形验算宜采用考虑现浇楼板的计算模型。

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基于传递损失的车辆发动机进气系统的稳健性设计

岳贵平;张义民

. 2011, 30(7): 233-236.

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进气系统的声学稳健性设计是保证车辆车内声学指标稳健的前提。首先，以声学理论为基础，进行进气系统各个声学元件的声学解耦；其次，以进气系统单个声学元件的声学稳健性优化为基础，基于传递损失推导整个进气系统的“归1化”参数；最后，结合进气系统各个声学元件的重要度指标，基于传递损失进行整个进气系统的声学稳健性优化。通过进气系统的声学稳健性设计，能够准确迅速得到各个声学元件综合稳健的设计信息。因此，在概念设计阶段基于传递损失的声学稳健性设计可为车辆发动机进气系统的结构设计提供定量的依据，具有很高的工程应用价值。

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基于EMD和HHT的航空发动机转子—机匣振动信号分析

徐可君;秦海勤;江龙平

. 2011, 30(7): 237-240.

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将EMD和HHT方法引入航空发动机转子—机匣的振动信号分析，某台发动机的台架实测机匣振动信号的分析结果表明，该方法能够比较清楚地再现转静系统碰摩故障随转速和采样周期的演变过程，能够克服傅立叶谱无法同时获得时域和频域信息的缺陷。同时边际谱与傅立叶谱相比能够比较真实客观地反映系统的频率和幅值分布情况。

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电动振动台模型辨识方法及其应用的研究

郭继峰;任万滨;康云志;翟国富

. 2011, 30(7): 241-244.

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电动振动台是振动与冲击环境试验的主设备，对其模型的辨识与估计是开展振动控制技术研究和振动试验仿真的必要环节。本文基于电动振动台的动力学和电学耦合模型，提出了一种以冲击信号作为激励的振动台模型传递函数进行系统辨识与参数估计的方法。并应用其模型参数完成了冲击波形的生成。仿真结果与试验结果一致性很好，表明本文所提出的模型辨识方法有效可行，对电动振动台试验波形的生成具有一定的实用价值

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混杂边界轴向运动Timoshenko梁固有频率数值解

胡超荣;丁虎;陈立群;

. 2011, 30(7): 245-249.

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运用微分求积方法求解两端带有扭转弹簧且弹簧系数均可任意变化的非对称下的轴向运动Timoshenko梁的固有频率。以权系数修改法处理轴向运动Timoshenko梁的混杂边界。研究系统的前两阶固有频率随轴向速度、刚度系数以及弹簧弹性系数变化的情况，并将数值计算结果与半解析半数值的研究结果进行比较，结果表明，数值计算结果与半解析半数值结果基本吻合。

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重载摆角铣头模态分析与实验研究

蔡力钢;马仕明;赵永胜;刘志峰;郭铁能

. 2011, 30(7): 250-255.

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重载摆角铣头是重型五轴联动数控机床的重要功能部件，用于大型复杂曲面的加工。这类铣头的特点是必须同时实现回转和摆角等多自由度运动、结构紧凑、重载和高刚度。掌握铣头的模态特性及其影响因素之间的关系，是重载摆角铣头自主研发必须解决的关键问题。为此，提出一种多约束方式下的理论分析与实验验证相结合的综合研究方法。在理论分析方面，模拟铣头悬挂状态和实际工况两种约束方式，对摆角铣头进行了模态分析和比较，相互验证两种约束状态下理论分析的正确性。在实验研究方面，铣头箱体采用自由支撑、铣头整体采用原装固定的方式分别进行了模态实验研究，并将实验研究结果和上述理论分析结果进行了比较和分析。从而得到铣头准确的模态特性、薄弱环节及其影响因素，为国产重载摆角铣头的结构优化设计和改进提供理论与实验支持。

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基于参数灵敏度分析的吊杆索力识别

陈彦江;程建旗;闫维明;何浩祥;李勇

. 2011, 30(7): 256-260.

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考虑目前钢管混凝土系杆拱桥吊杆的新型施工工艺及其复杂的锚固约束情况，以吊杆的索力值、抗弯刚度和计算长度作为未知参数，分析吊杆频率对各参数的敏感程度，基于参数灵敏度的迭代算法可同时计算出吊杆索力值，抗弯刚度和计算长度。运用该方法对4根不同参数的吊杆数值分析，结果表明该方法不仅有很高的精度，而且还适用于频率值受抗弯刚度影响较大的短吊杆。同时对一座钢管混凝土拱桥的吊杆进行测试分析，证明了该方法实用可行。

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基于遗传算法的磁流变阻尼器Bouc_Wen模型参数辨识

刘永强;杨绍普;廖英英;张耕宁

. 2011, 30(7): 261-265.

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在除试验数据外无任何先验知识的条件下如何识别Bouc_Wen模型的参数是一个亟待解决的问题。本文在对磁流变阻尼器进行力学特性试验的基础上，采用遗传算法对磁流变阻尼器Bouc_Wen模型进行参数辨识，并采用缩小参数取值范围的方法逐渐提高遗传算法的识别精度。通过分析参数值与电流间的特征曲线，采用曲线拟合的方法确定它们之间的函数关系，再利用遗传算法得到具体的函数表达式。最后用不同幅值和频率的激励试验数据对识别结果和拟合结果进行了验证。结果表明：利用缩小取值范围的方法得到的Bouc_Wen模型参数识别结果在全局最优解的附近，拟合结果和辨识出的模型均能满足要求

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大功率船用齿轮箱试验模态分析*

徐向阳;朱才朝;张晓蓉;汪文霖; 陈虎毅

. 2011, 30(7): 266-270.

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由于大功率船用齿轮箱的特殊使用工况，其性能要求远远高于其他齿轮箱。论文对某大功率船用齿轮箱结构和传动原理进行分析，根据试验模态分析的基本原理和方法，利用最小二乘法对频响函数进行优化，并利用单模态识别法对大功率船用齿轮箱进行模态参数识别，得出系统的前20阶固有频率和阻尼，结果表明该船用齿轮箱系统的转频、啮合频率远离固有频率，系统不存在共振现象。但考虑齿轮箱实际工作的复杂性，在系统转速变化达到临界转速时存在较为剧烈的共振现象。试验结果可为进一步系统研究动态特性提供分析依据。

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MEMS高g加速度传感器高过载能力的优化研究

石云波;李平;朱正强;刘俊;张晓明

. 2011, 30(7): 271-274.

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设计的MEMS高g加速度传感器抗高过载能力差，将导致在冲击等恶劣环境中应用时结构易破坏。本文通过分析传感器结构对其抗过载能力的影响，及在高冲击测试中传感器结构损坏情况的统计，提出了一种新颖的优化高g加速度传感器抗高过载能力的方法。该方法是在结构最易断裂的梁根部和端部添加倒角，以分散在冲击作用下传感器结构这些部位受到的应力，进而提高加速度传感器的高过载能力，并从理论仿真分析了该方法的可行性。最后利用Hopkinson杆测试方法对优化前后的加速度传感器进行冲击测试，测试结果表明，加速度计的抗高过载能力从180,000 g提高到240,000g，说明该优化方法显著，明显提高了该类加速度传感器的抗高过载能力，设计的加速度传感器达到了较理想的抗高过载能力。

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2011年, 第30卷, 第7期　
刊出日期：2011-07-25

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