2014年, 第33卷, 第21期　
刊出日期：2014-11-15

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  振荡来流下柔性立管涡激振动“分时特性”试验研究

  王俊高;付世晓;许玉旺;宋磊建

  . 2014, 33(21): 1-7.

  摘要 ( 437 ) PDF全文 ( 709 )   可视化   收藏

  悬链线立管在顶部浮体的带动下，其动力响应会诱发其周围产生相对来流，而这种振荡来流将激励立管悬垂段产生“间歇性”的涡激振动。在海洋工程水池中对不同最大约化速度 、 数组合下的振荡来流作用下的柔性立管进行模型试验研究，利用光纤应变片测量柔性立管模型的涡激振动响应。结合模态分析与小波分析对试验数据进行分析，观察到一种区别于定常来流下的涡激振动响应形式，即具有“振幅调制”及“模态转换”的“分时特性”的涡激振动。最后讨论并总结了最大约化速度 以及 数对涡激振动“分时特性”的影响规律。
  
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  电流谐波与轧制力谐波协同诱发主传动多态耦合振动研究

  张义方;闫晓强 凌启辉

  . 2014, 33(21): 8-12.

  摘要 ( 343 ) PDF全文 ( 210 )   可视化   收藏

  现代大型热连轧机是一种复杂机电系统，轧机振动问题是影响轧机生产稳定的严重问题。利用扭矩遥测系统测试轧机机械传动系统扭振发现轧机主传动扭振波形及频谱中存在典型的强或弱两种振动特征。同时发现轧机在轧制过程中电机电流和轧制力存在谐波，当谐波与传动系统固有频率接近时将诱发较大的振动。为研究其机理，利用仿真技术求解了轧机主传动扭振与电流谐波和轧制力谐波激励的相关性。研究表明：随着谐波激励特征的变化，主传动扭振呈现多态强弱变化，从而为抑制轧机耦合振动提供理论依据。
  
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  新型钢管柱-H形梁铸钢模块化节点的概念设计与抗震性能评估

  王　伟;王明兴

  . 2014, 33(21): 13-20.

  摘要 ( 444 ) PDF全文 ( 353 )   可视化   收藏

  介绍了铸钢件在钢结构体系尤其是梁柱框架中的应用和研究现状。基于利用节点域稳定塑性耗能的理念提出一种适用于方（矩）形钢管柱-H形梁框架连接的铸钢模块化节点型式及其设计方法。对铸钢模块化节点和传统焊接节点进行了单调加载和循环往复加载非线性有限元模拟，并引入断裂指数对节点在塑性大变形条件下发生延性断裂的倾向大小作出评价。从刚度、承载力、延性、耗能能力、耗能机制、塑性变形模式等多角度分析论证了铸钢模块化节点不同于传统焊接节点的性能特点。研究结果表明，新型铸钢模块化节点的抗震性能优于传统焊接节点，可以在不损失延性的情况下充分发挥抗震钢结构体系的耗能能力。
  
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  参数扰动广义混沌同步化线谱控制技术研究

  杨庆超 何其伟 孙方旭

  . 2014, 33(21): 21-25.

  摘要 ( 275 ) PDF全文 ( 146 )   可视化   收藏

  舰船辐射水声线谱是被动声纳进行目标参数估计和类型识别的主要依据，传统的隔振系统无法改变系统线谱特征，对舰船的隐身性能构成了严重危害。根据线谱混沌化原理和舰船隔振系统的特点，提出了参数扰动广义混沌同步化线谱控制方法，能够使系统在小能量条件下转变为混沌运动状态，达到削弱线谱强度和改变频谱结构的目的，数值仿真验证了该方法的有效性。
  
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  高精度航天器太阳能电池阵减扰驱动方法

  朱仕尧;雷勇军;谢燕;李家文

  . 2014, 33(21): 26-30.

  摘要 ( 302 ) PDF全文 ( 149 )   可视化   收藏

  为减小太阳能电池阵对日跟踪驱动过程所产生的扰动，本文基于电池阵及其驱动装置机电一体化模型分析激起电池阵驱动扰动的主要因素，并从稳态力矩平衡方程出发提出适用于电池阵闭环和开环输入补偿的减扰驱动控制方法。结果表明：步进电机谐波电磁力矩可近似为电池阵转动规律的比例控制环节，其齿槽效应是激起电池阵驱动过程扰动的主要因素之一；两种减扰驱动策略都能有效改善跟踪驱动过程中的速度和力矩稳定度，且不会降低电池阵对日跟踪指向精度，然而其减扰效果会随齿槽力矩峰值误差增大而逐渐降低；综合考虑多种因素条件下开环减扰驱动方法较优，在±11%参数误差范围内该驱动方法可以将转速稳定度控制在1%以下，且力矩稳定度优于1.15%。
  
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  展向剪切流作用下斜置圆柱气动特性研究

  杜晓庆;费陈杰;况中华;赵燕

  . 2014, 33(21): 31-37.

  摘要 ( 289 ) PDF全文 ( 305 )   可视化   收藏

  采用大涡模拟方法，研究斜置圆柱在展向剪切流作用下的气动性能。研究了不同剪切流强度对斜置圆柱的表面风压、Strouhal数、气动力时程及其功率谱、气动力展向相关性等气动性能的影响，并探讨了剪切流对斜圆柱气动性能的作用机理。结果表明：在均匀流作用下，斜置圆柱尾流区会产生强烈的轴向流，卡门涡脱强度大大减弱；展向剪切流对斜置圆柱的表面风压和气动力等气动性能有较大影响；展向剪切流会破坏轴向流在斜置圆柱尾流区的形成，并且当剪切流的剪切系数足够大时，可完全阻止轴向流的出现，从而减弱或消除了抑制卡门涡脱的因素，恢复了斜置圆柱的卡门涡脱强度。
  
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  基于EEMD分解的输电塔阻尼特性识别

  沈国辉;项国通;邢月龙;郭勇;孙炳楠

  . 2014, 33(21): 38-43.

  摘要 ( 321 ) PDF全文 ( 347 )   可视化   收藏

  针对输电塔阻尼特性识别问题，采用EMD和EEMD方法分解输电塔气弹模型试验的加速度时程以得到IMF模态，运用EEMD方法、改进的随机减量法和Hilbert变换法识别输电塔在各风速风向下的频率和阻尼，并探讨阻尼在顺线方向和横线方向随风速变化的分布特点。研究发现，基于EEMD方法比基于EMD方法分解的IMF时程振荡模态更清晰，基于EMD方法的结果存在着一定程度的模态混叠；输电塔顺线向频率随着风速的增大而呈减小趋势，顺线向阻尼随着风速的增大呈单调增加趋势，而横线向阻尼随风速变化的规律性不明显。
  
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  基于S变换谱阈值去噪的冲击特征提取方法

  郭远晶;魏燕定;周晓军;唐昉

  . 2014, 33(21): 44-50.

  摘要 ( 342 ) PDF全文 ( 220 )   可视化   收藏

  提纯旋转机械设备故障振动信号中的冲击特征，可以有效地实现相关故障的诊断。利用S变换适合于处理冲击特征信号的特点，提出基于S变换谱阈值去噪的冲击特征提取方法。先将信号进行S变换，得到其时频谱。考虑到此S变换谱为一复数矩阵，故而根据谱系数的模值大小进行阈值去噪。去噪过程中分别采用了基本的硬阈值函数和软阈值函数。对于最优阈值的估计，以所提出的改进风险函数为评价标准，利用步长迭代算法在零到系数最大模值的区间内获取。最后将去噪后的时频谱进行S逆变换，重构得到时域冲击特征。仿真信号与滚动轴承故障振动信号的处理结果表明，利用所获取的最优阈值，S变换谱阈值去噪方法能够从噪声混合信号中提取出冲击特征，从而实现相关故障的诊断。
  
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  瞬变工况下叶片数对核主泵径向力影响的研究

  王秀礼;袁寿其;朱荣生;付 强;王建国

  . 2014, 33(21): 51-59.

  摘要 ( 269 ) PDF全文 ( 184 )   可视化   收藏

  为研究核主泵在变流量过渡过程中叶片数与导叶片数对径向力的影响，应用计算流体力学软件CFX对核主泵分别改变叶片数与导叶片数时，叶轮与导叶所承受的径向力变化规律进行数值模拟计算与试验，将数值模拟结果与试验进行验证，试验数据与数值模拟数据在误差控制范围之内。结果表明：变叶片数时，随着流量增大，核主泵叶轮所承受的径向力值随叶片数的增加而增大，在叶片数为7片时达到最大值，叶轮所承受的径向力的周期性趋于规律性；径向力的平衡性趋于最佳工况。随流量变小时，叶轮所承受的径向力位置随旋转周期有规律性地偏移和旋转，其偏移和旋转的变化梯度不同，叶轮所承受的径向力偏移和旋转的变化梯度明显大于向大流量增加时所对应的变化梯度。通过综合对比可知：在变流量过程中，当叶片数为5片、导叶片为11片时，叶轮承受的径向力是最小。
  
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  边界阻尼力对复合材料层合板主参激共振的影响

  兰向军;冯志华;朱晓东

  . 2014, 33(21): 60-66.

  摘要 ( 303 ) PDF全文 ( 285 )   可视化   收藏

  结合经典层合板理论与von Kármán理论并利用Galerkin截断，获得受面内激励具边界阻尼力的四边铰支正交对称铺设矩形层合薄板的动力学控制方程。基于多尺度法，形成了确定性激励下系统主参激共振的近似解析形式，结果表明：系统平凡响应不稳定区间带宽只与线性阻尼及激励幅值有关，而边界阻尼力的大幅增加可有效减小主参激共振时非平凡响应的幅值及共振频率范围。随后，将确定性激励扩展为窄带随机激励，结合所得Foker-Planck-Kolmogorov方程并采用有限差分法，数值分析了系统稳态响应在平凡与非平凡解支间的随机跳跃现象，结果表明：微小的边界阻尼力增量，将导致系统的稳态响应从非平凡解支跳向平凡解支。
  
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  环境激励下基于信号降噪的模态参数识别研究

  包兴先

  . 2014, 33(21): 67-72.

  摘要 ( 354 ) PDF全文 ( 285 )   可视化   收藏

  提出一种环境激励下基于测试信号降噪的模态参数识别方法。该方法首先对测试的随机响应数据采用自然激励技术（NExT）获得互相关函数，进而基于结构矩阵低秩逼近（SLRA）方法得到降噪后的信号，最后通过复指数（Prony）方法识别结构的模态参数。数值算例和模型实验结果表明，该方法对测量信号有很好的降噪作用，识别精度高。
  
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  岩石动态劈裂试验的最优试件尺寸分析

  方新宇;许金余;刘 石;陈腾飞;王 鹏

  . 2014, 33(21): 73-79.

  摘要 ( 484 ) PDF全文 ( 348 )   可视化   收藏

  利用有限元分析软件LS-DYNA对常规巴西圆盘、平台巴西圆盘和带孔巴西圆盘这三种最常用的劈拉试件，进行岩石SHPB动态劈裂试验的数值模拟，并依据模拟结果，采用平台巴西圆盘法，对花岗岩试样进行了动态劈裂试验。对比模拟与试验结果，得到了加载应变率与岩石动态抗拉强度的关系，探讨了用于岩石动态劈裂试验的最优试件尺寸。结果表明：平台巴西圆盘法可以较好地满足中心起裂条件，试验结果的可信度更高，而对于本文所采用的岩石参数，建议平台巴西圆盘试件的中心角取20°~24°；如采用带孔巴西圆盘试件进行动态劈裂试验，建议内外孔径比取0.4~0.5；岩石的动态劈拉强度随应变率的增大而增大，但增大速率越来越小，且这种增大趋势受到试件尺寸的显著影响。
  
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  基于DSS和FSWT的欠定信号识别方法研究

  王元生;任兴民;邓旺群;杨永锋

  . 2014, 33(21): 80-84.

  摘要 ( 563 ) PDF全文 ( 257 )   可视化   收藏

  针对旋转机械信号分析时产生的欠定信号盲源分离问题，建立了一种基于频率切片小波变换（Frequency Slice Wavelet Transform，FSWT）和去噪源分离（Denoising Source Separation，DSS）的欠定信号分析方法（FSWT-DSS），首先通过FSWT反变换重构出新的混合信号，有效解决欠定盲分离维数不足的问题，再应用DSS分离得到源信号，解决了欠定盲分离问题，同时解决了单独应用FSWT时进行时频分析的不足。算法仿真和应用实例验证了FSWT-DSS方法在实测故障信号分析中的有效性。
  
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  KPCA和耦合隐马尔科夫模型在轴承故障诊断中的应用

  刘韬;陈进;董广明

  . 2014, 33(21): 85-89.

  摘要 ( 334 ) PDF全文 ( 263 )   可视化   收藏

  针对多通道数据的有效融合能够更加准确地诊断轴承的故障，提出了一种基于KPCA和耦合隐马尔可夫模型（CHMM）的轴承故障诊断方法。首先，分别对轴承各通道的振动信号进行特征提取，获得特征向量。然后采用KPCA对各通道的特征向量分别进行特征约减，获取主要的信息成分。最后，利用CHMM对多通道信息进行融合和故障诊断。通过对滚动轴承在正常、内圈故障、外圈故障和滚动体故障状态下实验数据的分析表明，该方法能够更加有效地诊断轴承的故障。
  
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  旋转阀式液压振动沉拔桩机实验系统特性分析

  李小彭;赵光辉;梁亚敏;闻邦椿

  . 2014, 33(21): 90-95.

  摘要 ( 339 ) PDF全文 ( 348 )   可视化   收藏

  为了实现连续沉桩，以周期振动激励规律为基础，设计了桩机用五口旋转阀模型，并以此模型为基础，设计了液压振动沉拔桩机实验系统。分别改变旋转阀孔径和频率对实验系统进行仿真，分析旋转阀各参数对系统动态性能和沉桩的影响，得到了旋转阀最佳参数：当旋转阀孔径为10mm，旋转频率为20Hz时，系统工作特性最好，沉桩效率最高。最后通过实验，利用B&K数据采集分析系统获得了液压杆加速度曲线，实验结果与理论分析相符，验证了旋转阀理论分析的正确性和旋转阀式液压振动沉拔桩机实验系统的可行性。研究可为实际建筑工程施工中合理选择参数，提高工作效率提供依据。
  
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  桥梁新型横向金属阻尼器研究

  沈星;倪晓博;叶爱君

  . 2014, 33(21): 96-101.

  摘要 ( 353 ) PDF全文 ( 357 )   可视化   收藏

  基于桥梁对横向金属阻尼器的抗震性能需求，在现有钢阻尼器研究成果的基础上，提出了一种适用于桥梁横向的新型金属阻尼器。然后阐明其力学性能，并提出了金属阻尼器的优化设计方法。最后，制作金属阻尼器试件进行了拟静力试验。研究结果表明，新型金属阻尼器具有很好的滞回耗能特性，滞回模型可采用等效双线性模型，同时具有很大的位移能力（漂移率大于50%），并且能够很好地适应地震过程中复杂的接触条件，不同三角形钢板具有很好的同步性。
  
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  大规模四面体网格并行生成方法

  王小庆;金先龙;

  . 2014, 33(21): 102-107.

  摘要 ( 345 ) PDF全文 ( 273 )   可视化   收藏

  针对大规模网格串行生成的时间和内存瓶颈问题，阐述了一种非结构化四面体网格并行生成方法，首先对几何体进行初始网格划分，并通过相对体积比及最优分区控制初始网格数量；然后采用图论图划分方法对初始网格进行区域分解；最后采用分裂法进行并行网格生成。提出的基于共享单元的边界判定方法，有效地解决了分区边界节点的匹配问题。通过算例证明了该并行网格生成方法具有良好的并行效率，同时可以产生高质量的四面体网格。
  
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  几何非线性空间梁的动力学建模与实验研究

  徐圣;刘锦阳;余征跃

  . 2014, 33(21): 108-113.

  摘要 ( 376 ) PDF全文 ( 269 )   可视化   收藏

  本文建立了大变形细长空间梁的几何非线性动力学模型，并通过动力学实验验证建模理论的正确性。首先用曲梁中线上任意一点的3个绝对位置坐标和横截面的3个姿态角描述横截面的位置和姿态，建立了应变和曲率与位置坐标、姿态角的关系，在此基础上基于中线切线与横截面法线重合的假设，对节点广义坐标进行缩减，简化了动力学模型。用虚功原理建立了大变形细长空间梁的动力学方程，将本文方法的计算时间与现有大型工程软件（LS-DYNA）进行比较，验证的本文方法的有效性。引入运动学约束方程，建立了气浮台和柔性空间梁系统的多体系统动力学方程。在大变形情况下，开展了气浮台和柔性空间梁系统的刚-柔耦合动力学实验，验证了几何非线性空间梁动力学模型的准确性。
  
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  超高速撞击声发射信号在加筋壁板中传播的模态转换现象研究

  刘治东;庞宝君;刘刚

  . 2014, 33(21): 114-118.

  摘要 ( 317 ) PDF全文 ( 799 )   可视化   收藏

  为应对空间碎片对载人密封舱的撞击威胁，一种基于声发射的在轨感知系统被应用于载人密封舱，通过采集撞击产生的声发射信号，感知撞击事件并定位由此产生的气体泄漏源或潜在泄漏源。载人密封舱舱壁通常由周期性加筋板焊接而成，声发射信号在筋体处会发生复杂的散射现象。针对散射现象中的模态转换现象，本文采用数值仿真手段，研究了超高速撞击声发射信号所含各模态板波在筋体处的模态转换特性，结果表明：S0、A0、S2阶板波经过筋体后会分别部分转换为A0、S0、A1阶板波；A1阶板波经过筋体后会部分转换为S0阶板波。
  
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  一种埋入型PZT的三维等效机电阻抗模型——第一部分：理论

  左春愿;冯新;周晶

  . 2014, 33(21): 119-124.

  摘要 ( 396 ) PDF全文 ( 595 )   可视化   收藏

  基于压电陶瓷(PZT)圆片三维耦合振动原理，建立了埋入型PZT传感器与基体结构相互作用的三维等效机电阻抗模型，扩大了机电阻抗(EMI)技术的应用范围。通过引入等效机械阻抗，利用压电材料的压电效应，得到了PZT与结构耦合的电导纳方程。这一方程明确体现了PZT机械阻抗与结构机械阻抗对耦合电导纳的贡献。由此电导纳方程，可以得到自由PZT电导纳曲线，为结构等效机械阻抗的提取提供了基础。
  
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  一种埋入型PZT的三维等效机电阻抗模型——第二部分：应用

  左春愿;冯新;周晶

  . 2014, 33(21): 125-130.

  摘要 ( 388 ) PDF全文 ( 312 )   可视化   收藏

  基于建立的三维等效机电阻抗模型，文献的第一部分得到了PZT与结构耦合的电导纳方程。第二部分根据这一方程提出了应用机电阻抗(EMI)技术监测结构固有属性的改进方法。该方法通过PZT与结构耦合的电导纳方程，从实测的耦合电导纳信号中提取出结构等效机械导纳。利用获得的结构机械导纳曲线，来监测结构固有属性。基于该方法，对埋入有PZT传感器的早龄期混凝土梁的固有属性进行了监测。试验结果表明，利用结构机械导纳来监测结构固有属性是可行的，比原始电信号更加敏感有效。
  
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  基于特征系统实现算法的输电塔气动阻尼风洞试验研究

  段成荫 邓洪洲

  . 2014, 33(21): 131-136.

  摘要 ( 508 ) PDF全文 ( 426 )   可视化   收藏

  为研究输电塔结构环境激励下的气动性能，采用特征系统实现算法（ERA）对风洞试验结果进行模态参数识别，提出表征各阶模态脉冲响应振幅的模态参与因子（MPF）作为识别系统模态的参数，利用各阶模态参与因子和相应的特征值推导了模态能量贡献（MEC）的估算公式，利用模态参与因子和模态能量贡献自动提取系统模态以减小识别中的主观影响。比较了试验结果与准定常理论的异同，讨论了气动阻尼与平均风速和风向的关系。结果表明输电塔结构气动阻尼多为正阻尼，顺风向随风速的增大而增大，横风向基本保持定值且未出现负阻尼，气动阻尼与平均风速分量之间存在非线性关系，因而在准定常理论基础上通过引入高阶项对试验结果进行了拟合。
  
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  大型拦污栅结构液固耦合流激振动分析

  申永康. 方寒梅 赵春龙 刘铨鸿 王正中

  . 2014, 33(21): 137-141.

  摘要 ( 420 ) PDF全文 ( 168 )   可视化   收藏

  以巴基斯坦真纳电站进水口拦污栅结构为对象，研究大型拦污栅结构流激振动及其影响因素。建立了拦污栅结构数值分析模型，以液固单元接触分析处理了液固耦合作用，分析了栅条作用、液固耦合、支撑约束及结构边界条件等因素对大型拦污栅结构动力特性的影响，给出了大型拦污栅避免栅体涡栅共振及栅条流激共振评判条件。结果表明：栅条作用与液固耦合对大型拦污栅结构动力特性的影响不容忽视，结构加固可能降低其动力安全性，而支撑约束及结构边界条件对拦污栅结构振动影响很小。该成果为该型拦污栅流激共振评判提供新依据，为相关技术标准修订提供参考。
  
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  基于波动法的静水压力下环肋圆柱壳耦合振动特性研究

  梁斌;李戎;刘小宛;NODA Nao-Aki;徐红玉

  . 2014, 33(21): 142-147.

  摘要 ( 345 ) PDF全文 ( 275 )   可视化   收藏

  研究了静水压力下环肋圆柱壳的振动特性。在Flügge理论的基础上，考虑流体的影响，通过变换轴向波数，先后采用波动法和牛顿迭代法得到了不同边界条件下环肋圆柱壳的固有频率值。经过与已有文献数据进行对比，验证了本文研究的有效性和正确性。通过算例，分析了静水压力、肋条截面尺寸和数目、边界条件等因素对水下环肋圆柱壳固有频率的影响。
  
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  落锤冲击作用下充液半球壳的实验和数值分析

  管文博;杨会伟;胡建星;韩志军;路国运

  . 2014, 33(21): 148-154.

  摘要 ( 303 ) PDF全文 ( 197 )   可视化   收藏

  采用数值仿真方法对单层内空、单层充液和双层充液不锈钢半球形薄壳在冲击荷载下的动力学响应进行了研究并实验结果进行了比较，验证了数值模拟的有效性。利用验证的模型对落锤冲击三种壳结构的变形模态及其变形特点和能量吸收进行的比对研究。分析发现：内空半球壳在冲击作用下产生镜面反射式的下凹变形，冲击结束后没有明显回弹，壳体横截面没有发生扩展；而对于内充液体的壳体，由于内部液体的作用其反射下凹边缘有了较大的过渡区，在“棱区”边缘伴有向外扩展，如果冲击能量足够，冲头会对镜面反射下凹边缘区产生熨平作用，冲击结束后有明显的回弹。单层内空壳体具有较好的吸能能力，但会使壳体产生较大的顶点位移，极大的压缩了壳内的有效防护空间。双层充液半球壳可以在产生不大的变形情况下吸收较大的冲击能量，并在内壳形成一定的防护空间，而单层充液壳体其吸能及变形情况与双层壳的外壳基本一致。
  
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  LEMD端点延拓方法及其在微震信号降噪中的应用

  梁 喆;;彭苏萍;郑晶

  . 2014, 33(21): 155-160.

  摘要 ( 357 ) PDF全文 ( 422 )   可视化   收藏

  针对非平稳的微震信号，采用经验模态分解（Empirical Mode Decomposition，EMD)方法对其滤波、消噪。但该方法在应用中存在严重的端点效应，会影响分解结果。为了改善端点效应，针对微震信号低频特点，提出了基于LMS自适应滤波器对微震数据端点处进行波形延拓的方法。LMS自适应滤波器经过信号内部的数据训练后从端点处向左右延拓波形，延拓过程中生成符合内部信号趋势的极小值和极大值，波形的延拓长度由延拓算法自适应决定。在EMD对信号分解过程中得到前一层模态分量后均再次对剩余信号进行延拓，进而进行下一层分解，以此修正插值算法带来的误差。最后根据信号频率特点对得到的模态分量有选择的重构，达到降噪的目的。利用仿真数据和煤矿微震监测数据对LMS自适应延拓法进行了验证，结果表明该方法能够明显减小经验模式分解的端点效应，特别对低频的微震信号有很好效果。
  
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  调节阀-管道-流体系统流固耦合动态特性研究

  王雯;徐丽;傅卫平;孔祥剑 马玉山

  . 2014, 33(21): 161-165.

  摘要 ( 388 ) PDF全文 ( 277 )   可视化   收藏

  针对调节阀-管道-流体系统的流固耦合问题，建立了考虑阀门定位器作用的系统动态仿真模型，给出了求解调节阀阀芯-阀杆系统响应的预估-校正算法和求解调节阀-管道-流体系统响应的流固耦合有限元方法，利用ANSYS软件对系统在固定开度与变开度情况和流开型与流闭型情况下振动响应进行了定性分析。研究表明：在给定压差下，管道以及流体流向对调节阀阀芯-阀杆系统的位移响应以及阀芯受到的流体不平衡力响应都有较大影响。
  
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  变质量贮箱类流固耦合系统的振动响应及时频特性分析

  马驰骋;张希农;柳征勇;胡迪科

  . 2014, 33(21): 166-171.

  摘要 ( 310 ) PDF全文 ( 337 )   可视化   收藏

  研究了变质量贮箱类流固耦合系统的动力学特性。根据虚拟质量法，使用有限单元法构建了变质量贮箱类流固耦合系统的动力学模型，建模过程中着重考虑了质量变化对系统的影响。通过Newmark直接积分法计算出变质量贮箱时变系统的振动响应，分析了不同质量变化率对变质量贮箱系统动力响应的影响，并借助平滑伪Wigner-Ville变换获得变质量贮箱时变系的统动力响应时频谱。结果表明：由于系统质量减少，引起了系统振动频率的增大，并产生一个附加的负阻尼。这个负阻尼的大小与系统的质量变化率成正比。对比不同质量变化率和不同结构阻尼变质量贮箱的动力响应及时频特性，系统的振动频率的范围可以通过系统质量的范围确定，而且当附加负阻尼的作用超过系统结构阻尼的作用时，会使得系统的振动振幅增大，引起系统的不稳定。平滑伪Wigner-Ville变换是处理非平稳信号的一种有效工具。
  
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  激励环境下rainbow型压电换能器发电性能分析

  刘祥建 ;陈仁文

  . 2014, 33(21): 172-176.

  摘要 ( 297 ) PDF全文 ( 142 )   可视化   收藏

  为提高有限体积rainbow型压电换能器的能量收集能力，针对外力和外界位移两种激励环境，通过数值模拟分析了换能器输出电压与结构参数及材料特性的影响关系。结果表明，在外力激励环境中，随着宽度及初始曲率半径的增加，换能器的输出电压单调减小；随着长度和弹性模量比的增加，换能器的输出电压不断升高；随着厚度比的增加，换能器的输出电压将呈现一最大值。在外界位移激励环境中，随着厚度比、长度和弹性模量比的增加，换能器的输出电压不断降低；随着初始曲率半径的增加，换能器的输出电压不断升高；而宽度对换能器输出电压的影响可基本忽略。另外，不论在何种激励环境中，换能器内侧压电薄膜的输出电压都要大于外侧压电薄膜的输出电压。
  
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  基于相关原理的相位差测量改进算法及应用

  沈廷鳌;涂亚庆;李明;张海涛

  . 2014, 33(21): 177-182.

  摘要 ( 387 ) PDF全文 ( 290 )   可视化   收藏

  为提高相关法在非整周期采样情况下的相位差测量精度，增强算法的动态响应能力，提出了一种基于相关原理的相位差测量改进算法。该算法利用原两路同频信号产生具有 相移的两个参考信号，经零相位滤波后，将原两路信号分别与两路参考信号进行相关运算，再利用相关和正弦函数的一些性质得到相位差的计算公式。理论分析和实验结果表明，该算法具有不必预先知道信号频率的特点，测量精度不受采样是否整周期的影响，且能实现相位差的动态检测，与传统算法相比，该算法测量精度更高，更具鲁棒性和普适性。
  
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  基于多源信息的高速列车走行部故障识别方法

  朱建渠;金炜东;郑高;朱斌;

  . 2014, 33(21): 183-188.

  摘要 ( 356 ) PDF全文 ( 245 )   可视化   收藏

  针对高速列车安全性能跟踪监测点多、监测数据量大而导致的走行部故障识别难的问题，提出了一种基于模糊证据理论的多特征、多源信息融合的走行部故障识别方法。首先根据不同传感器信息的某类特征属于不同故障模式下的隶属度间的差异来计算传感器间的信息融合度，利用融合度来确定不同传感器在融合中的权重，从而得到同类特征不同传感器间信息融合后的隶属度；然后由融合后的隶属度转化为基本概率分配函数；最后用证据理论对不同特征间信息进行融合。实验结果表明，该方法能有效地识别列车正常、空气弹簧失气、抗蛇形减震器全拆、横向减震器全拆四种情况，同时在不同速度下均取得了满意的识别率，验证了该方法的有效性。
  
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  超高速撞击作用下C/SiC薄板抗冲击特性研究

  杨扬;徐绯 寇剑锋汤忠斌

  . 2014, 33(21): 189-192.

  摘要 ( 344 ) PDF全文 ( 306 )   可视化   收藏

  空天飞行器热防护系统的抗冲击性能是其安全在轨运行的重要决定因素之一。首先，基于已获得的实验结果，对冲击载荷作用下平纹编织C/SiC复合材料薄板的碎片云团结构进行了定性建模和分析，指出了C/SiC碎片云中特殊的轴向柱状高能区。其次，基于Autodyn正交各向异性材料模型，推导材料参数并与实验工况对比，验证了模型及参数的合理性。最后，根据C/SiC碎片云团特点，选取弹丸剩余速度、碎片云轴向平均速度及分散角作为主要特征参数，并以球形Al弹丸薄板撞击模型为对象，对超高速撞击多种工况下C/SiC面板的抗冲击性能进行了规律分析和评估。
  
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  汽车天窗风振噪声分析与优化控制

  杨振东;谷正气;董光平;杨晓涛;申红丽

  . 2014, 33(21): 193-201.

  摘要 ( 386 ) PDF全文 ( 304 )   可视化   收藏

  运用大涡模拟（LES）和FW-H声学模型，对某轿车天窗开启工况下风振噪声特性进行了数值仿真，揭示了天窗风振噪声的产生机理。在对轿车天窗风振噪声特性研究的基础上，引入现代优化算法，设计目标为降低驾驶员右耳及乘员左耳的噪声加权值。首先，选取某轿车的天窗开槽导流板作为优化对象，将导流板安装角度、开槽宽度及开槽深度定义成设计变量，通过设计实验选取20个样本点，采用kriging模型建立近似模型，并利用多岛遗传算法进行优化设计，获得了理想的导流板参数。仿真结果表明，优化后的导流板相比初始导流板，在监测点处其风振噪声的声压级降低了21.6%。
  
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  一种压缩空气驱动的武器发射过程动力学分析

  赫雷;尚兴超;周克栋;蒋远清;张作友;孙权岭

  . 2014, 33(21): 202-206.

  摘要 ( 432 ) PDF全文 ( 148 )   可视化   收藏

  气动发射武器以弹药结构简单和发射能量可控的优势在反恐防暴领域有着巨大应用前景，本文提出了一种以压缩空气作为动力源的气动发射武器的工作原理；基于气体动力学理论和赫兹接触理论，建立了其变质量热力学模型和摩擦力模型，从而建立了发射过程的动力学模型。采用MATLAB/Simulink对模型进行了数值仿真，得到了恒压气源条件下的膛内气体状态参数和弹丸运动参数的变化规律；并在此基础上分析了结构参数和动力源参数变化对气动发射武器发射过程的影响。研究结果对压缩空气驱动的气动发射武器的研发和设计具有理论指导意义。
  
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  基于最优小波基的主泵裂纹转子特征识别研究

  李彬;夏虹

  . 2014, 33(21): 207-212.

  摘要 ( 282 ) PDF全文 ( 180 )   可视化   收藏

  针对反应堆主冷却剂泵经过长期运行后，可能会出现的转子裂纹故障，利用小波分析，能够实现对故障特征的识别。结合反应堆主冷却剂泵裂纹转子振动模型的仿真信号，运用连续小波变换的方法，从小波基库中选出不同小波基分别计算与故障信号的互相关系数，确定最大值，其对应的小波基即为转子裂纹故障信号的最优小波基，并使用该小波基对故障信号进行分析，将功率谱、变换尺度以及频率以三维图的形式刻画出来。仿真结果表明，最大互相关系数选出的小波基可以作为转子裂纹故障信号的最优小波基，并且能够很好的识别出转子裂纹故障特征。
  
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  大跨桥梁行车振动测试与舒适性分析

  李枝军;吴晓超;徐秀丽;李雪红

  . 2014, 33(21): 213-217.

  摘要 ( 350 ) PDF全文 ( 313 )   可视化   收藏

  为研究大跨桥梁行车振动舒适性，对5座不同环境下的大跨桥梁行车内部振动进行了现场实测，基于实测数据分析了车辆动力特性、桥面动力特性、桥面不平整度以及车速等对行车振动的影响，此基础上对车辆行车振动舒适性进行了分析。通过采用小波变换的方法对车辆内部振动信号的时频域分布规律进行分析可以发现车辆内部振动信号的能量分布：在竖向受车辆动力特性的影响较大，在横向受桥面动力特性影响较大。桥面不平整度和伸缩缝对行车内部振动的幅值影响较大。行车内部竖向振动随着车速的增加而增大；对于风速较大的跨海大桥，当车速超过80km/h时，行车内部横向振动急剧增大。研究成果为合理评价大型桥梁行车振动舒适性具有重要的参考价值。