振动与冲击

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娄军强1, 2,魏燕定3,李国平1, 2,杨依领3,彭文飞1, 2

振动与冲击. 2016, 35(11): 1-6.

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为了抑制柔性臂的弹性振动，提出了一种结合遗传优化算法和多项式函数插值的抑振轨迹规划方法。基于假设模态法和Hamilton原理建立了柔性臂系统的动力学方程，揭示了抑振轨迹规划原理。在轨迹优化过程中，采用五次多项式函数构造运动轨迹控制点的基础位移值，以轨迹控制点的位移浮动值作为待优化变量，在满足初始和终止位置运动状态约束的前提下，基于遗传算法优化得到柔性臂振动能量最小的最优抑振轨迹。数值计算和实验结果验证了抑振轨迹规划方法的有效性。实验结果表明：与跟踪常规的五次多项式运动轨迹相比，柔性臂在跟踪最优抑振轨迹时的残余振动最大振幅减小了10倍左右，其衰减时间由12s缩短为4.5s，提高了柔性臂系统的定位控制精度，改善了系统的操作效率。

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手枪射击过程中士兵动态响应特性研究

杨洋，王亚平，张伟，徐诚

振动与冲击. 2016, 35(11): 7-11.

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为了研究士兵立姿无依托射击过程动态响应特性，在AnyBody人体肌骨建模平台中建立了人—枪系统模型。采用三维运动捕捉系统捕获了射击姿态，以实验数据驱动人枪模型。通过肌肉活动度最大/最小模型解决肌肉募集冗余问题，基于逆向动力学原理，计算射击过程中肌肉发力和人体关节受力规律。结果表明：对于手枪在立姿无依托连续射击过程，同时也是行为意识学习过程，射击结束后肌群会本能的按照上一次射击所需的预紧力进行有规律的收缩；对于每一次射击过程，肌肉及关节受力会有3个波峰，前2个波峰是由于手臂随着枪械被动运动造成的，最后1个波峰是主动控制造成的，从击发到主动控制需要243ms；射手在连续4发射击后，肌肉的疲劳会迅速加剧。研究结果对射击训练和手持轻武器效能的最佳发挥提供了科学参考。

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端部摩擦约束对混凝土单轴动态压缩强度影响分析

金浏，韩亚强，丁子星，杜修力

振动与冲击. 2016, 35(11): 12-19.

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混凝土宏观力学行为与其微/细观结构密切关联，考虑内部结构非均质性的影响，假定混凝土是由骨料、砂浆基质及界面过渡区组成的复合材料，建立了考虑端部摩擦约束的混凝土细观力学模型。以单轴压缩情况为例，针对不同的端部约束条件，模拟了中低应变率水平下混凝土的动态压缩行为，分析了端部摩擦约束对混凝土动态压缩力学特性尤其是动态强度的影响机理。数值结果表明：1) 相同加载速率下，混凝土动态压缩强度随端部摩擦系数的增大先增大，后逐渐趋于平稳；2) 端部摩擦约束效应改变了混凝土的单轴受力状态及损伤分布，对混凝土单轴压缩强度的提高有明显的贡献；3) 端部摩擦约束条件相同时，摩擦贡献因子随应变率的增大呈减小趋势，且端部摩擦系数越大，减小的趋势越明显。

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考虑摆动效应的立式储罐隔震分析简化力学模型

孙建刚1,2 郝进锋3 刘扬3 王振1 崔利富1

振动与冲击. 2016, 35(11): 20-27.

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对于基础隔震大型立式储罐的地震响应分析问题，考虑土壤与结构的相互作用和储罐的摆动效应，从流体速度势理论出发，结合储罐储液与罐壁的边界条件，建立液体运动势函数和相应的基底剪力、倾覆力矩及波高的理论表达式；并依据剪力和弯矩等效的原理，建立了具有摆动效应的基础隔震储罐的力学简化模型，利用能量原理建立了考虑摆动效应的立式储罐隔震体系的运动方程。同时，以15万m3大型储罐为例，进行了减震效应数值计算分析，并与无摆动效应的隔震体系的简化力学模型进行了比较分析。结果表明：大型储罐采用基底隔震装置，可以有效地降低储罐的基底剪力，对液体晃动波高的控制效果较差，建议在高烈度区，满足晃动波高的前提下，储罐上部结构可以降低烈度进行设计。

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巷道内爆炸冲击作用下煤矿救生舱动态响应的数值分析

荣吉利，刘迁，项大林

振动与冲击. 2016, 35(11): 28-33.

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运用AUTODYN有限元软件，基于流-固耦合方法，分析了某型号圆柱形救生舱在巷道内的冲击响应规律。研究表明，冲击载荷峰值压力为2.14MPa时，救生舱受前端面和尾端面冲击的最大等效应力均未达到强度极限，迎爆面中心点的最大位移也均未超过失效准则的要求，救生舱强度符合国家标准。当迎爆面换成平面结构时，在相同的爆炸冲击下，救生舱发生了强度失效和变形失效，这说明采用凸出结构的迎爆面可以增强救生舱的抗冲击性能，相关结论对救生舱的设计具有一定工程价值。

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重型刮板输送机链传动系统负荷启动刚柔耦合接触动力学特性分析

王学文王淑平龙日升杨兆建刘广鹏

振动与冲击. 2016, 35(11): 34-40.

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针对刮板输送机链传动系统负荷启动动力学行为与接触响应，以某型号重型刮板输送机机尾部链传动系统为例，建立了其刚柔耦合动力学分析模型与接触计算模型，详述了建模过程与方法，进行了链传动系统刚柔耦合动力学仿真与接触计算，并对计算结果进行了讨论和分析。根据计算结果，某型号重型刮板输送机链传动系统负荷启动对圆环链与链轮产生较大冲击应力与荷载变形，链环间接触处、链环直臂到弯臂过渡部分以及链轮齿根与链窝处变形较大，且有应力集中现象，需对链环节距、啮合间隙与链窝结构进行优化设计。

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液压弯辊控制参数对热连轧机振动能量影响研究

闫晓强么爱东刘克飞

振动与冲击. 2016, 35(11): 41-46.

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近年来热连轧机振动问题显得更加突出和多样化，众多企业迫切需要解决这一难题。本文首先对某热连轧机振动进行在线监测；然后依据轧机实际参数建立液压弯辊系统和轧机垂直系统的耦合动力学模型，利用MATLAB进行了仿真研究，通过改变液压弯辊系统中控制器参数，得知液压弯辊的控制性能对辊系振动能量的影响，为减小轧机振动能量提供了有效的措施之一。

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桥梁断面两个涡振锁定区间的数值模拟研究

黄俐1，周帅2，梁鹏3

振动与冲击. 2016, 35(11): 47-53.

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对于某类大宽高比桥梁断面或者钝体形式断面，在基于同一组试验参数的节段模型风洞试验中，能够实测到相同振型两个分离的涡振锁定区间现象，并且两个区间内振动频率一致，这与一个断面对应一个Strouhal数的理论不相符合。为了进一步研究这类非常规振动形式的气动机理，以一组宽高比为6的矩形断面为研究对象，基于风洞试验中实测的两个独立的涡振锁定区间响应数据，采用流体动力学软件Fluent开展了相应的数值模拟研究。数值计算获取了与风洞试验一致的两个独立分离的涡振锁定区间风振曲线，并且在区间跨度以及幅值关系上均吻合良好，然后通过Fluent提取了前后两个涡振锁定区间内的气动力和尾流漩涡进行了对比研究。研究结果表明，第一个锁定区间内的尾流漩涡呈现出经典的卡门涡街形态，第二个区间内的尾流涡模态则主要表现为非典型的“鱼尾摆动”形态，两个涡振区间的尾流形态完全不同；在两个独立的锁定区间内，气动升力与位移响应之间始终存在着相位差，并且均随着锁定区间的发展而持续增大，第一个锁定区间相位差的跳跃程度明显大于第二个锁定区间。

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正方形顺排排列四圆柱流致振动响应研究

及春宁1,2,陈威霖1，徐万海1

振动与冲击. 2016, 35(11): 54-60.

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对间距比正方形顺排排列四圆柱流致振动进行了数值模拟研究，圆柱仅横流向振动，雷诺数为，折合流速为。研究发现，上游两圆柱的响应与单圆柱涡激振动相似，呈现出明显的初始分支和下端分支。上游两圆柱的振幅均在折合流速时达到最大值，与单圆柱涡激振动最大振幅相近。下游两圆柱的振幅在折合流速时达到最大值，比单圆柱涡激振动最大振幅增大了74.8%。正方形顺排排列四圆柱流致振动响应中出现了三个不对称区间，分别为第一不对称区间、第二不对称区间和第三不对称区间。圆柱不对称的振动响应特性和圆柱间隙流稳定偏斜有关。

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高维强非线性隔振系统谐波及分岔分析

何其伟1, 俞翔1, 毛为民2

振动与冲击. 2016, 35(11): 61-65.

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从次谐波级联角度，利用谐波平衡法与跟踪延拓算法得到了高维强非线性隔振系统各级次谐波的幅频特性曲线，分析了次谐波的稳定性，研究了两条分岔道路，得到了典型的倍周期分岔值，以此估计了混沌参数区域，与数值计算结果吻合较好。

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基于样条有限点法的变截面Euler梁横向自由振动分析

刘鹏1，刘红军1，林坤1，秦荣2

振动与冲击. 2016, 35(11): 66-73.

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基于Bernoulli–Euler梁理论，采用样条有限点法建立考虑截面高宽度沿轴线性变化的变截面Euler梁振动分析的计算模型，通过沿梁轴线设置一定数量的样条节点对变截面梁样条离散化，采用三次B样条函数对梁的位移场进行插值，基于Hamilton原理导出变截面Euler梁的振动方程，推导考虑截面尺寸变化效应的总刚度和总质量矩阵的表达式，并编制计算程序，算例分析表明，本文模型的变截面梁的横向自振频率解答与文献解答吻合良好，计算精度和计算效率高，且模型边界处理简单，取样条离散节点数为15时，本文模型可以取得较高精度且解答趋于稳定。本文模型可适用于不同边界、不同截面变化率和不同截面类型的变截面Euler梁的自由振动分析。

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基于差分人工蜂群算法的梁结构裂纹识别

丁政豪吕中荣刘济科

振动与冲击. 2016, 35(11): 74-78.

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采用差分人工蜂群算法对裂纹梁结构进行损伤识别。人工蜂群算法是一种元启发式算法，具有结构简单，方便执行但易于陷入局部最优的特点。为改善这一不足，在引领蜂阶段引入差分进化机制增强算法的全局搜索能力，在观察蜂阶段引入新的搜索公式来加强算法的局部搜索能力。另一方面，通过利用完全开口裂纹梁的前几阶固有频率建立损伤识别的目标函数，然后利用改进方法优化目标函数得到识别结果。数值算例和实验验证的结果表明，在仅知道前几阶固有频率的情况下，差分人工蜂群算法能够有效地识别损伤参数，优于原始人工蜂群算法、遗传算法和粒子群算法并且对测量噪声不敏感。

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大跨楼板结构的车致竖向振动控制

滕军1, 2，李祚华 2，幸厚冰2，叶立渔2, 傅继阳3, 钱永梅4, 吴玖荣3

振动与冲击. 2016, 35(11): 79-86.

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为解决地下停车场内车辆通过减速带致使上部楼层竖向振动不满足舒适度要求的问题，提出一种用于楼板结构的车致竖向振动控制的减振装置。基于被控结构—减振带—车辆的一体化有限元模型，以楼板结构竖向振动加速度幅值及车辆荷载幅值为指标，对减振带进行参数优化分析，并通过实地实测验证了所选参数的合理性与减振带的有效性。

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涡动下高速离心泵的内部流动特性研究

袁建平，沈陈栋，刘君，付燕霞，周帮伦

振动与冲击. 2016, 35(11): 87-92.

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引起高速离心泵振动的原因很多，其中一种是由于流体作用力导致叶轮发生偏心转动，即“涡动”引起的高速离心泵的振动。为了探讨涡动情况下高速离心泵内部流场特性，以高速离心泵为研究对象，给定了三种流量、四种偏心距以及六种涡动频率比组成的不同方案，应用CFX软件对高速离心泵的内部流动进行定常数值模拟，研究了涡动频率比、偏心距对高速泵内部流动的影响。结果表明：在1.0Qd设计工况点，偏心距越小，叶片进口低压区面积越小；在0.6Qd小流量工况点，当涡动频率比小于0时，随着涡动频率比的减少，旋涡的个数逐渐增加，旋涡的面积增大；在1.7Qd大流量工况点，当涡动频率比小于0时，随着偏心距的增大，旋涡的个数增加，旋涡区面积增大；在1.0Qd设计工况点，切向力Ft受涡动频率比以及偏心距的影响很小，且随着流量的变化，它在x轴、y轴、z轴分力的方向均会发生变化。

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不平顺路面的车辆动载诱发饱和地基的动应力响应

周仁义1,2,钱建固1,2,黄茂松1,2

振动与冲击. 2016, 35(11): 93-101.

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对由于不平顺路面引起的车辆附加动荷载在饱和多孔地基中的动应力开展了解析理论研究。通过承受移动矩形垂直荷载的三维饱和多孔地基的基本解，采用矩阵递推法得到多层饱和半空间解，数值积分得到数值结果。将该方法运用于具有不平顺路面的饱和多孔半空间的情况，得到了附加动荷载在饱和多孔地基中所产生的动应力。计算结果分析了分层地基半空间计算模型的优点，还发现土体的软硬程度对地基动应力极为重要。附加动荷载的速度频率同步效应在地基中作用明显，尤其对于所产生的剪应力，在具有较硬较厚路面的情况下，附加动荷载所产生的剪应力的最大值已经超过自重恒载所产生的剪应力。不平顺波长对动应力也有很大影响，尤其是短波不平顺。在高速移动的四轮车辆荷载的情况下，不平顺的路面会造成地基的剧烈振动，不平顺波长越短（即路面越不平整），振动的越剧烈。

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RSS机座拓扑结构对径向刚度和稳定性的影响

邓晗,2，买买提明?艾尼1，2，王晓亮1，2，陈华磊3，徐华4，周广民5，

振动与冲击. 2016, 35(11): 102-108.

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以燃气轮机透平端RSS（旋转对称支承板）机座为研究背景，通过用D’Alembert原理建立了RSS机座的拓扑优化域和等价边界条件，从而用均匀化方法为基础的变密度法(SIMP)实现了RSS机座拓扑结构优化，得到了旋转对称的弧形支承板拓扑结构的机座。然后，在统一基本尺寸和边界条件下在ANSYS workbench中建立了三种不同的RSS机座拓扑结构的光滑有限元模型并进行了有限元分析、计算了中心标高的变化量，对比分析了三种RSS机座的对中性和径向刚度。同时，通过建立转子系统动力学方程，运用穷举法分析了三种机座支承参数对转子-轴承系统过临界振幅的影响，对比分析了三种机座支承最佳匹配刚度以及振幅的变化。通过分析可知，RSS机座的拓扑结构对机座中心标高、支承刚度和过临界振幅的影响很大。特别是，偏心率越大其影响也越大。偏心率的影响也影响最佳匹配的支承参数。这将为转子系统设计过临界振幅最小的RSS机座最佳支承刚度匹配提供参考。

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直升机机动飞行对尾传动轴临界转速的影响

陆凤霞1 朱如鹏1 倪德2

振动与冲击. 2016, 35(11): 109-115.

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直升机的平动分量和尾传动轴的位置参数均不影响传动轴的临界转速，仅直升机的转动分量对传动轴临界转速产生影响。通过几种典型机动飞行分析了直升机各转动分量对尾传动轴临界转速的影响，结果表明：偏航角速度与水平轴的临界转速近似呈抛物线关系，而与尾斜轴的临界转速近似呈线性关系且为左右对称图形；随着尾斜轴倾斜角的增大，对称轴向左偏移；俯仰角速度对尾传动轴临界转速的影响与偏航角速度相同；横滚角速度与水平轴和尾斜轴临界转速之间均呈线性关系，且随尾斜轴倾斜角的增大，对称轴向右偏移；传动轴第二阶临界转速变化曲线的对称轴对应角速度大小近似为第一阶临界转速时的16倍。

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单、双隔舌对离心泵径向力特性及内部流场的影响

牟介刚，刘剑，谷云庆，代东顺，郑水华，马艺

振动与冲击. 2016, 35(11): 116-122.

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为了明确不同型式隔舌对离心泵内部流场的影响，利用标准k-ε湍流模型，对不同工况下单隔舌、双隔舌蜗壳离心泵外特性参数进行数值模拟及相关试验，验证双隔舌蜗壳离心泵的可行性，分析不同工况下单隔舌、双隔舌离心泵叶轮与蜗壳处径向力特性，并对蜗壳和叶轮静压分布以及流场的湍动能进行研究。结果表明：采用双隔舌蜗壳并不会对离心泵外特性造成影响；不同工况下，作用在蜗壳上的径向力均远大于叶轮上的径向力，当采用双隔舌时，叶轮处径向力略微减少，而蜗壳处则降低显著；两种隔舌离心泵叶轮内流体流动趋势相当，各处静压分布较为均匀；不同时刻下，采用双隔舌时，其蜗壳内静压分布变化更小，尤其表现在蜗壳扩散段，说明双隔舌蜗壳更利于流体流动。

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一种基于自适应灰色预测控制的复合控制方法

孟红波，王昌明，张爱军，包建东

振动与冲击. 2016, 35(11): 123-129.

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通过对稳定平台位置跟踪回路的时滞特性分析，提出了一种基于自适应灰色预测控制的复合控制方法(CAGPC)，从而提高稳定平台伺服系统的响应和干扰的抑制。首先针对常规固定步长灰色预测和预测模型存在预测误差的弊端，提出了一种同时调节预测步长和综合误差权值的自适应调节模块，依据控制系统实际误差和预测误差，同时调节灰色预测步长和预测误差的权值，来提高预测模型的适应性与系统的控制精度；其次针对外界干扰引入前馈补偿控制器对扰动进行抑制来改善稳定平台伺服系统的干扰抑制；最后通过数值仿真和稳定平台实验验证表明，基于自适应灰色预测控制的复合控制方法提高了稳定平台伺服系统的响应和干扰抑制能力。

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含输入时滞的电动汽车悬架系统有限频域振动控制的研究

陈长征1，2，王刚1，于慎波1

振动与冲击. 2016, 35(11): 130-137.

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由于轮毂电机驱动的电动汽车的驱动系统安装在轮毂处，使得汽车悬架系统簧下质量增加，造成舒适性变差及电机轴承磨损严重等问题。基于上述现象，并综合考虑控制回路的输入时滞及参数摄动因素，研究了该类悬架系统的有限频域动态输出反馈振动控制策略。对比于传统的时滞全频域的H∞控制方法，该方法能在人体对振动较为敏感的频段内取得更好的干扰衰减，同时也能保证相关的时域硬约束。为了降低车身加速度在非簧载模态频率处的奇异值，并减少传递到电机轴承上的力，考虑将动力吸振器(DVA)安装在电机轴承座上。通过Lyapunov-Krasovskii泛函及广义KYP引理，以线性矩阵不等式的形式推导出基于动态输出反馈的控制准则。最后，通过一个数值实例验证该方法在频域及时域的有效性。

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移动荷载激励下基于时空信息融合技术的弯桥损伤识别

孙珂，张延庆

振动与冲击. 2016, 35(11): 138-145.

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利用移动荷载激励下获得桥梁某测点的时程响应数据，结合小波包时频分析的特点，引入频带内具有时序性的局部能量概念，并以此定义了一个单测点时的损伤指标；进一步为了提高指标的准确性及抗噪能力，提出了利用不同速度（不同周期）不同测点的时空信息融合技术来进行最终损伤判别及分析。以一弯桥为研究对象，建立有限元模型，通过瞬态分析方法进行桥梁移动荷载作用下的损伤识别模拟，利用选定测点的时程响应数据，验证本文提出方法的可行性，并进一步进行了因素分析及抗噪能力研究。研究表明：本文提出的单测点损伤指标适用于多损伤识别，损伤位置处指标数值大小与测点位置有关，测点离损伤越近，数值越大；一定范围内移动荷载速度对结果的影响不大；通过时空信息融合技术做最终损伤判别可以有效的提高损伤识别的精确度及抗噪能力。

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基于随机振动响应相干函数的梁结构损伤检测

张宇飞1，王山山1，甘水来2

振动与冲击. 2016, 35(11): 146-150.

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损伤通常会减小结构的刚度，增加结构动力响应的非线性程度，基于该原理，提出了基于随机振动响应相干函数的梁结构损伤检测的方法，并推导出判别损伤的改进型局部损伤因子（MLDF）。该法考虑了结构本身非线性和系统噪声的影响，提高了检测精度，根据MLDF出现的位置以及大小可以对损伤进行定性和定量的分析。通过不同工况下悬臂梁的随机振动试验研究，验证了该方法对识别梁结构单裂缝损伤与多裂缝损伤的准确性和可靠性，表明此法可有效地检测梁结构中损伤的程度和位置。

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高架桥爆破拆除触地振动速度特征分析

杨永强1 胡进军1 谢礼立1,2 吴兴和1

振动与冲击. 2016, 35(11): 151-154.

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以某高架桥爆破拆除工程为例，总结了高架桥爆破拆除塌落引起的地面振动特征，通过与经验公式对比，分析了高架桥爆破拆除塌落触地振动速度衰减规律与经验公式之间的差异，主要结论如下：三条测线地面振动速度峰值中竖向分量最大，两个水平分量较小；测线2和测线3各测点的地面振动速度峰值比测线1略大，说明地面振动存在一定的叠加，并且测点距离高架桥越远叠加越明显；本次高架桥爆破拆除塌落触地振动的主振频率偏低；竖向分量的主振频率最高，径向和切向主振频率较低且相近；在测点距离较小时，地面振动速度实测值小于经验公式计算值，而距离较大时在相反，实测值与距离接近于线性关系；本次爆破拆除方案设计合理，周边建筑物安全。

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新型欧拉屈曲梁非线性动力吸振器的实现及抑振特性研究

刘海平，杨建中，罗文波，钱志英

振动与冲击. 2016, 35(11): 155-160.

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将欧拉屈曲梁和线性弹簧并联使用，构建非线性动力吸振器。建立了安装欧拉屈曲梁非线性动力吸振器的系统动力学模型。利用谐波平衡法推导了主从振系的频响方程组。利用四阶龙格—库塔法对比计算了在瞬态激励和多频稳态激励条件下，未安装吸振器、安装线性和非线性吸振器时主振系在时间域和频率域的响应特性。在此基础上，开展欧拉屈曲梁的初始挠度、初始倾角和阻尼系数对其振动抑制性能的影响分析。结果表明：所提欧拉屈曲梁设计参数成功构建了改进的本质非线性动力吸振器；与安装线性吸振器前后的主振系响应相比，对主振系的抑振效果明显；欧拉屈曲梁初始挠度和阻尼系数存在最优值；初始倾角增大可增强非线性动力吸振器的振动抑制能力。

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基于曲线特征分段的多阶FRFT滤波提取齿轮早期故障特征

王国威1, 梅检民 2，曾锐利2，常春1

振动与冲击. 2016, 35(11): 161-166.

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对于变速器齿轮早期微弱故障特征难以提取的问题，提出了一种基于曲线特征进行分段的多阶分数阶傅里叶变换（Fractional Fourier Transform，FRFT）滤波方法。首先，依据振动信号频率曲线的特征将目标档位的啮合频率曲线分成若干频率近似线性变化的信号段，然后通过计算确定相应信号段的分数阶傅里叶变换的滤波最佳阶次，再逐段进行滤波，从而分离出包含故障特征信息的目标阶比分量，进而进行故障特征提取。通过采用该方法分析变速器变加速工况振动信号，结果表明，基于曲线特征进行分段的多阶FRFT滤波能够有效分离出啮合频率分量，对分离出的分量进行阶次包络解调分析，能准确提取出齿轮微弱故障特征。

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往复压缩机气阀故障混合诊断方法研究

张思阳1,2，徐敏强1，李永波1，赵海洋1，王日新1

振动与冲击. 2016, 35(11): 167-173.

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由于往复压缩机气阀振动信号呈现强非线性和非平稳性特点，目前应用较好的三次样条EEMD（S-EEMD）方法仍然存在模态混叠及包络不准确问题。针对此情况提出一种基于四次Hermite插值EEMD（QH-EEMD）与功率谱熵（PSE）相结合的分析方法。结合四次Hermite插值保形性、可调性与EEMD提高信号在不同分解尺度上连续性的优点改善插值曲线的逼近精度，减少模态混叠，通过对振动信号进行分解，得到IMF分量。通过与S-EEMD-PSE（S-EEMD结合PSE）算法、QH-EEMD-SE（S-EEMD结合样本熵）算法比较，验证了QH-EEMD-PSE（QH-EEMD结合PSE）方法的优越性。以往复压缩机常见故障为研究对象，基于QH-EEMD-PSE方法提取故障特征实现了常见故障的准确诊断。

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椭圆轴承-转子耦合系统动力学特性研究

李强1 马龙1 许伟伟2 郑水英3

振动与冲击. 2016, 35(11): 174-179.

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为研究椭圆轴承的润滑特性及转子-轴承系统的非线性动力学特性，采用适用于椭圆轴承的变流域动网格方法实现了润滑流场的非稳态计算，通过在润滑流场与转子系统间进行数据传递，形成了椭圆轴承润滑流场与转子动力学之间的弱耦合计算。从滑动轴承润滑流场内部分析了圆柱和椭圆轴承的瞬态工作过程，比较了上轴瓦的油膜压力分布及承载力的变化情况。分别就轴承结构参数、转速和不平衡量对轴承-转子系统工作特性的影响展开讨论，数值计算表明，椭圆轴承在x、y方向的支撑刚度不一样，对稳定性起主要作用为顶隙；轴颈的涡动中心不仅决定于转速，而且随动载荷的变化而变化，随着不平衡量的增加，涡动中心逐渐向坐标原点靠近，使转子-轴承系统稳定裕度降低。该方法为椭圆轴承动力特性及转子-轴承系统稳定性的研究提供了理论支持。

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小波-ICA联合技术在水工结构应变损伤识别中的应用

张建伟，暴振磊，江琦

振动与冲击. 2016, 35(11): 180-185.

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针对环境激励下的结构参数辨识问题，提出一种小波阈值和独立分量分析（Independent Component Analysis, ICA）联合辨识水流激励下水工结构模态参数的方法。利用小波阈值对原始信号进行降噪处理，减小环境激励对各响应分量间独立性的干扰，使其满足ICA的分离假定；然后运用ICA辨识结构模态参数，通过不同工况下应变模态参数的对比，实现对水工结构损伤的识别。运用该方法对水流激励下的悬臂梁模型试验进行分析研究，结果表明，联合运用小波阈值和ICA可有效辨识水工结构的模态参数，利用应变模态参数的差异可识别结构是否存在损伤。该方法为大型水工结构在水流激励下的结构模态参数辨识提供捷径，为结构的安全运行与在线监测提供参考，应用前景广阔。

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时滞影响下MR阻尼器--斜拉索控制系统主共振分析

彭剑1，胡霞1，谢献忠1，王连华2

振动与冲击. 2016, 35(11): 186-190.

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基于Hamilton变分原理，建立了考虑时滞作用下的MR阻尼器-斜拉索控制系统的非线性运动方程。采用Galerkin方法和多尺度法，从理论上推导出时滞动力系统的分岔响应，得到了该系统主共振的一阶近似解及响应峰值关于时滞的解析式。进而，分析了时滞、控制增益、外激励幅值等参数对系统主共振幅值响应的影响。结果表明，受控系统的主共振幅值存在跳跃和滞后现象，并随着时滞量、控制反馈增益和外激励幅值的增大而增大，且系统可能出现失稳；主共振响应的峰值与时滞正相关，当时滞达到一定值后，峰值显著增大。

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基于小波包与质心粒子群的齿轮箱故障诊断及应用

钱林1，康敏1,2

振动与冲击. 2016, 35(11): 191-195.

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针对齿轮箱振动信号中蕴含大量状态信息难以有效提取的问题，利用小波包分解对原始振动信号进行降噪及特征能量提取，通过BP神经网络实现故障的模式识别。针对神经网络收敛速度慢、易陷入局部最优值问题，提出利用简单、易行的质心粒子群算法对BP神经网络的权值和偏置进行优化。在粒子群算法中，通过设计种群质心和最优个体质心、根据粒子位置动态改变惯性权重，并将其引入粒子群算法的速度调整公式中，来构建质心粒子群算法。分别将该方法与基本粒子群算法、遗传算法应用在齿轮箱故障诊断中，通过比较表明该方法可以有效提高分类效率和准确率。

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基于变形和能量的双参数损伤模型

屠冰冰

振动与冲击. 2016, 35(11): 196-202.

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为了弥补既有Park-Ang双参数损伤模型计算工作量大，不便于实际应用，且易产生较大累积误差等方面不足，本文针对RC框架结构，基于构件位移损伤和耗能损伤关系，提出了一种基于层的半解析半数值双参数损伤模型，并通过与Park-Ang模型计算得到的层间损伤模式对比，验证了本文所提出模型的有效性。同时，得出以下结论：构件损伤由位移损伤和耗能损伤两部分组成，其中位移损伤起主要作用，且针对各层梁或柱，二者之间有较好的线性关系；RC框架梁、柱层间损伤模式与结构累积塑性变形能分配系数沿楼层的分布趋势相同。

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疲劳效应对蜂窝纸板系统的内共振条件参数影响的研究

范志庚1,2，卢立新1,3，王军1,3

振动与冲击. 2016, 35(11): 203-207.

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研究了疲劳压缩条件下，蜂窝纸板内共振条件的参数变化规律。首先，对预压缩后的蜂窝纸板进行不同次数疲劳压缩，接着进行准静态压缩，最后将得到的应力-应变曲线多项式拟合后得到蜂窝纸板本构模型参数值。利用变分迭代法得到单自由度和二自由度蜂窝纸板内共振条件，最后由本构模型参数计算得到内共振条件参数的变化规律。该结果对避免蜂窝纸板缓冲包装设计内共振的产生具有一定意义。

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一种旋转机械弯曲转轴平衡配重补偿方法

路鹏吴玉华

振动与冲击. 2016, 35(11): 208-212.

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提出一种旋转机械弯曲转轴的平衡配重补偿方法，从所测转轴弯曲分布曲线中计算得到补偿转轴弯曲影响的配重量，从而降低旋转机械振动。根据转轴弯曲变形的特点，认为轴段截面上弯曲值与角度之间的关系以及弯曲沿轴向的分布可以分别用三角函数和多项式来拟合。为了考虑弯曲截面位置对振动的影响，依据力和力矩平衡方法，把不同轴段上的力分解到两个端面上，在两个端面上保留反对称分量力并将对称分量力修正后移到转轴中部。结合某台135MW汽轮机高压转子弯轴实例进行了分析。

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斜拉索-摩擦型阻尼器系统的阻尼特性分析

王慧萍1，孙利民2，胡晓伦1

振动与冲击. 2016, 35(11): 213-217.

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研究了采用非线性摩擦型阻尼器的斜拉索振动控制的阻尼特性。通过数值模拟斜拉索-摩擦型阻尼器系统的自由振动，分析了斜拉索位移时程曲线的衰减特征，系统模态阻尼比的变化规律以及拉索振动形状的变化。通过对拉索模态阻尼比的参数分析，得到了摩擦型阻尼器参数和拉索附加阻尼关系的通用设计曲线。研究了拉索-摩擦型阻尼器系统最大附加阻尼的取值，结果表明斜拉索的最大模态阻尼比依振动初始条件等参数影响分布在一个范围而非定值，其下限值仍高于采用线性粘滞阻尼器时所获得的最大模态阻尼比。最后将数值模拟结果与已有实索试验数据进行了对比，二者吻合良好。

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基于向量式有限元的深水顶张力立管动力响应分析

李效民，张林，牛建杰，韩永庆，郭海燕

振动与冲击. 2016, 35(11): 218-223.

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向量式有限元法亦称有限质点法是以向量式力学与数值计算为基础的一种结构行为分析的创新性方法。该方法将结构离散为一系列质点的集合，质点间采用单元连接，单元没有质量，只承受内力，质点的运动则直接采用牛顿第二定律来表达，采用中央差分的显式积分法求解质点群各时刻运动方程。首次将该方法应用于顶张力立管的动力行为分析中，采用平面弯曲杆件元模拟质点间的相互作用力，推导了立管质点运动公式，编制相应Matlab求解程序，计算了立管在海流、波浪作用下的动力响应特性并与基于传统有限元法的结果进行了对比分析，表明该方法在立管行为分析中的正确和有效性，并指出了该方法在处理其它立管形式行为分析中的优势。

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基于全矢排列熵的齿轮故障特征提取方法研究

郝旺身，王洪明，董辛旻，郝伟，韩捷，张坤

振动与冲击. 2016, 35(11): 224-228.

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针对齿轮的故障振动信号的非平稳、非线性特征，采用非线性信号分析方法排列熵算法计算振动信号的排列熵大小来反映信号的复杂度。单通道的信息源难以反映出设备的真实运行状态，采用同源信息融合技术对双通道振动信号进行同源信息融合，计算融合后的信号的排列熵，进而提出了一种基于全矢排列熵（FVPE）的齿轮故障特征提取方法，通过实验模拟齿根裂纹、断齿和缺齿这三种故障状态，实验结果表明本方法有效地解决了单一通道信息源不完善造成的误诊难题，并可以很好地区分三种故障。

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2016年, 第35卷, 第11期　
刊出日期：2016-05-25

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