振动与冲击

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韩东颖1 时培明2 赵东伟2

振动与冲击. 2016, 35(12): 1-7.

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建立了含参激非线性、不确定性、负载转矩的轧机机电传动系统扭振动力学模型，研究了板带轧机电机速度鲁棒跟踪非脆弱控制问题。将板带轧机机电传动系统的非线性按参数不确定性处理，通过H∞理论、Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)方法得到了通过状态反馈使得系统满足二次稳定、抑制外界干扰的充分条件。为了实现给定速度信号跟踪非脆弱控制，设计了前馈补偿器。轧机实例仿真结果验证了方法的有效性，并发现控制器的非脆弱性表现为控制器参数的鲁棒性，即可以通过控制器参数的直接选取达到板带轧机机电传动系统扭振非脆弱控制效果。

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EMA与OMA模态参数辨识统一性方法

董磊1，宋汉文2，郑铁生1

振动与冲击. 2016, 35(12): 7-12.

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现代模态测试的对象正从系统部件转向整体结构，系统的动力学特征正变得越来越复杂，表现在结构组件众多导致系统模态密集化、局部化。在实际的工程结构中，甚至无法对大型结构施加有效的激励或激励的成本很高，使得EMA方法不能进行，只能使用OMA方法。在系统动力学特征越加复杂与参数辨识难度增加的同时，对参数辨识的要求越来越高，对算法的模态辨识能力要求越来越高。EMA与OMA都面临着整体频段的拟合困难、模型阶次与模态参数选择困难以及测点数的迅速增大带来的计算量剧增等困难。并且，EMA与OMA之间还存在着辨识方法不能统一的问题。本文简要回顾了VF算法原理，并进一步将VF算法拓展到OMA问题中，将频域内的EMA与OMA建立一个统一辨识流程，实现了整个频段上的整体拟合。简化了模态参数辨识流程，减少人工介入工以及由于频段划分不当造成的识别质量的下降。利用公开数据进一步验证了EMA问题中，VF算法在低信噪比和大规模曲线数目时的辨识效果，以及在OMA问题中的良好适用性。

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高墩梁桥的水平向主导振型理论分析

陈洋洋，崔杰，刘博，周福霖

振动与冲击. 2016, 35(12): 13-21.

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单自由度模型被广泛应用于规则中、低墩梁桥的抗震分析和设计，而高墩梁桥由于墩身高阶振型的影响，有必要发展多自由度甚至分布参数体系的简化分析模型和方法。本文基于分布参数欧拉梁理论对单墩-质点体系进行解析推导，分析了体系动力特性和振型质量分布的控制因素和规律，从纯解析角度更为严格的证明梁-墩质量比是决定体系水平向振型质量参与系数的主要因素，解释了已有数值分析结果给出的统计规律，纯解析给出比已有数值拟合公式精度更高、适用范围更广的分析公式，探讨了高阶振型的影响，最后给出手算评估等效单自由度模型有效性的建议公式。

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基于贝叶斯正则化BP神经网络的铝平板超高速撞击损伤模式识别

刘源，庞宝君

振动与冲击. 2016, 35(12): 22-27.

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损伤模式识别是空间碎片撞击航天器在轨感知技术中的一个重要功能模块，是目前研究的重点和难点。采用超高速撞击声发射技术，以铝合金平板为研究对象，通过大量超高速撞击实验获取实验信号，结合虚拟波阵面的精确源定位技术、时频分析技术及小波分解技术，从超高速撞击声发射信号中提取并优选与损伤模式直接相关的时频参数，建立了基于贝叶斯正则化BP神经网络的损伤模式识别方法，识别了铝合金板面受撞击形成的成坑/穿孔两种主要损伤模式。

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双足跑步模型稳定性及结构动力响应分析

王益鹤，杨娜

振动与冲击. 2016, 35(12): 28-34.

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建立新型双足模型，提出同时考虑腿部回摆和外力做功的综合控制机制来保持平稳跑步运动。研究了人体跑步的力学特性、控制特征及稳定性，并对跑步下结构动力响应进行分析。结果表明：新型双足跑步模型能够模拟完整的跑步过程；施加的综合控制机制可自动调整运动状态并补偿能量损失，提高双足模型跑步时的稳定范围并保证运动稳定；跑步状态下的人与结构相互作用较弱。

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峡谷复杂地形风场空间分布特性试验研究

张玥1，唐金旺1，周敉2，高亮3

振动与冲击. 2016, 35(12): 35-40.

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山区峡谷地貌复杂，风场参数确定是桥梁设计面临的突出问题，而现有桥梁抗风规范缺乏对此类地形条件的描述。以某实桥作为工程背景，进行了桥址区峡谷地形风洞试验研究。根据试验数据分析了峡谷复杂地形下不同风向的平均风和脉动风特性，并基于气象站历史风速记录和规范风速标准，总结了以梯度风高度及基本风压推算桥址区基本风速的方法。试验结果表明：桥址峡谷地带，无明显峡谷风效应，平均风剖面分布不能依据统一形式描述；拟合得到桥址桥面高度处风速剖面指数α=0.20，地表类型归为C类；顺着峡谷中心来流，湍流强度值明显小于其它来流；与理论曲线相比，实测风速功率谱在低频段偏低而高频段略微偏高；随着风向角增大，水平脉动风速谱向高频段偏移。

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水下爆炸气泡与浮体结构相互作用的研究

王加夏 1,宗智 1，2，周力 1，姜明佐 3

振动与冲击. 2016, 35(12): 41-49.

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基于势流理论，利用三维边界积分法模拟水下爆炸气泡与其附近浮体之间的相互作用，同时考虑到自由液面对气泡特性的影响。该数值计算结果与电火花气泡实验结果吻合良好，验证了该数值方法的有效性。通过爆点与自由液面的距离，爆点与结构的距离，结构的运动响应三个方面来研究近自由面时，气泡、浮体结构和自由液面之间的耦合特征。尤其关注它们对气泡动力特性，结构上的压力载荷以及自由液面升高等方面的影响。

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异面冲击下金属蜂窝结构平均塑性坍塌应力模型

赵国伟 1，白俊青 1，祁玉峰 2，陈景春 1

振动与冲击. 2016, 35(12): 50-54.

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在已有的蜂窝结构静态平均塑性坍塌应力理论模型和Cowper-Symonds本构模型的基础上，考虑应变强化效应和双壁厚粘结层，建立了在异面冲击载荷下的金属蜂窝结构平均塑性坍塌应力理论模型。使用LS-DYNA动力学软件模拟了铝合金蜂窝结构在冲击载荷作用下的异面变形，采用仿真和实验数据对理论模型进行了对比验证，结果表明：应用所建立的平均塑性坍塌应力理论模型能够更准确地计算金属蜂窝结构在异面冲击载荷下的平均塑性坍塌应力。

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四边弹性约束矩形板面内自由振动的DQM求解

蒲育,滕兆春,赵海英

振动与冲击. 2016, 35(12): 55-60.

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基于二维线弹性理论，应用Halmiton原理，建立了四边弹性约束边界矩形板面内自由振动的控制偏微分方程。采用微分求积法(DQM)数值研究了弹性约束边界矩形板面内自由振动的无量纲频率特性。通过设置弹性刚度系数为0或∞，问题退化为各种典型边界矩形板的面内自由振动，与已有的矩形板面内自振频率结果进行比较，结果显示，本文的分析求解方法行之有效。最后考虑了矩形板边界条件、长宽比、刚度系数对自振频率的影响。

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移动简谐荷载作用下层状地基-轨道耦合系统动力响应分析

巴振宁1，2，金威1，梁建文1,2

振动与冲击. 2016, 35(12): 61-70.

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采用格林函数方法求解层状地基-轨道耦合系统在移动简谐荷载作用下的动力响应问题。通过求解层状地基表面作用移动均布线荷载时的动力格林影响函数，由位移连续条件实现层状地基与轨道的耦合，求得移动简谐荷载作用下频率-波数域内的系统动力响应，最后通过傅里叶逆变换求得时间-空间域内的动力响应。与已有结果的比较验证了方法的正确性，并以均匀半空间地基和基岩上单一土层地基-欧拉梁耦合系统为模型，研究荷载振动频率、移动速度、地基刚度以及土层厚度对动力响应的影响。研究表明移动简谐荷载频率较高时与移动静荷载情况不同，不再具有跨音速时地表位移幅值最大的规律；成层地基-轨道耦合系统在移动简谐荷载作用下的动力响应与均匀地基情况存在显著差异，当荷载频率与层状地基固有频率接近时，地基表面位移幅值较大；另外随着基岩与土层剪切波速比的增大，荷载以超音速经过后地基表面位移振动更加剧烈，振动时间更长，随着土层厚度的增大，位移幅值逐渐向低频区域迁移。

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2K-H行星轮系的平移扭转模型建立与非线性动态特性分析

周璐，巫世晶，李景, 王晓笋，朱伟林，李小勇

振动与冲击. 2016, 35(12): 71-76.

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为探讨2K-H行星轮系的非线性动态特性，建立了考虑时变啮合刚度、综合啮合误差和齿侧间隙等强非线性因素的平移-扭转耦合动力学模型，并推导了系统的无量纲化18自由度运动学微分方程组。通过相轨线、Poincare图和时间历程曲线分析了啮合频率、啮合阻尼和齿侧间隙对系统分岔与混沌特性的影响。结果表明：随着啮合频率的增大，系统由激变途径进入混沌状态；增大啮合阻尼可以使系统摆脱混沌运动进入周期运动状态；在高速轻载时，系统的动态响应对间隙非常敏感，而在某些间隙范围内，响应只有幅值的改变，动力学行为不发生变化。

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安装误差对变刚度系数的复合行星轮系均载特性的影响分析

朱伟林1，巫世晶1，王晓笋1，周璐1，张海波1，何融2

振动与冲击. 2016, 35(12): 77-85.

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本文以复合行星齿轮传动系统为对象，采用集中参数法，建立其多自由度平移-扭转耦合非线性动力学模型。该模型在综合考虑轴承支承刚度、时变啮合刚度、齿侧间隙和齿轮安装误差的基础之上，研究安装误差位置及其相位角对系统均载特性的影响。研究结果表明：中心构件的安装误差对系统产生均等的周期性影响，行星轮的安装误差会导致行星轮出现持续偏载或者均载现象；中心构件安装误差的相位角对系统均载系数没有影响，而行星轮安装误差的相位角对系统有影响，且沿切向分布时，影响最大。

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斜裂纹悬臂梁非线性振动特性分析

马辉1,?，曾劲1，郎自强2, 太兴宇3

振动与冲击. 2016, 35(12): 86-91.

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针对工程中悬臂杆件可能出现的斜裂纹故障，本文基于ANSYS软件对斜裂纹悬臂梁的非线性动力学特性进行了分析。仅考虑悬臂梁的弯曲振动，采用混合单元建立了斜裂纹悬臂梁的有限元模型，该模型在裂纹位置采用平面单元(Plane183)来模拟，采用接触单元来模拟裂纹的呼吸效应，在远离裂纹位置采用梁单元(Beam188)来模拟，通过与纯平面单元的振动响应对比，首先验证了模型的精度，其次对比了该模型相对于纯平面单元模型的计算效率。最后，本文还分析了裂纹角度和激振力幅值对系统振动响应的影响。研究表明随着裂纹角度的增加，裂纹导致的系统非线性特性更为明显；系统响应产生的基频及倍频成分幅值与激振力幅值具有线性关系。

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双线性滞迟干摩擦模型的无谐振振动特性分析

余慧杰，张乐京

振动与冲击. 2016, 35(12): 92-95.

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本文对双线性滞迟振子的无谐振机理进行了理论和试验研究。建立干摩擦阻尼隔振系统力学模型，对其低频锁止特性进行了研究，并由此得到解锁频率的解析解，确定了最优解下的系统参数关系；利用运动方程对系统时间响应过程进行了深入的数值计算；最后通过试验对理论结果进行了验证。所得结论对无谐振隔振器的合理设计具有指导意义。

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中空轴系多模态纵向减振研究

赵帅1，陈前1，黄志伟2，姚冰1

振动与冲击. 2016, 35(12): 96-101.

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采用阻尼动力吸振器对中空轴系纵向多阶模态进行振动控制，结合子结构综合法和传递矩阵法，建立了多个阻尼动力吸振器—轴系耦合系统的动力学模型，并进行了动力学特性分析。考虑到各阶阻尼动力吸振器间的相互影响，以极小化目标频段范围内轴系位移响应的均方值为目标函数，对各阶阻尼动力吸振器的参数进行了联合优化。针对轴系中空特点，设计了阻尼动力吸振器的具体结构形式，利用有限元仿真对理论计算进行了验证。研究表明：轴系多模态控制时，在多阶阻尼动力吸振器作用下，目标频段范围内的轴系纵向共振峰得到抑制，频响曲线趋于平缓；对多阶吸振器进行联合优化后，吸振器的吸振效果得到进一步提升；文中提出的多阶吸振器设计方法能为连续系统多模态振动控制提供一定的参考。

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软土地基上土—高层建筑群体系对高层建筑影响的试验研究

葛琪1，熊峰1，陈江1，谢伦武1

振动与冲击. 2016, 35(12): 102-109.

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在软土地基上，城市密集的高层建筑群间通过场地土将产生动力相互影响，为研究土与高层建筑群间动力相互作用对高层建筑动力响应的影响，本文设计了两组对比试验，一组为建筑群振动台试验，另一组为单个建筑振动台试验。试验结果表明：在软土地基上，土与高层建筑群间存在明显的动力相互作用，建筑群间的动力相互作用加剧了建筑物的破坏，并使得高层建筑的加速度减小，且影响程度与输入的地震波特性有关；在两种波的激励作用下，相互作用对速度的影响是一致的，减少了短周期结构的速度，对长周期结构的影响则与输入的地震峰值相关；相互作用对短周期结构的位移影响很小，而对长周期结构的位移影响较大。

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刚玉空心球混凝土动态特性实验研究

陆松1，许金余1, 2，罗鑫1，董宗戈3，王宏伟4

振动与冲击. 2016, 35(12): 110-116.

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采用φ100mm分离式Hopkinson压杆试验装置研究了刚玉空心球混凝土(HCBC)和素混凝土(PC)在不同应变率下的冲击压缩性能，研究了动态抗压强度和临界应变与应变率之间的关系，以材料本构能的耗散定义损伤变量，分析了HCBC和PC的动态损伤演化规律。结果表明，应力-应变曲线表现出明显的三个阶段：弹性区，平台区和致密区，HCBC的三阶段效应比PC更加明显，表明HCBC脆性小，韧性大；这两种混凝土的动态抗压强度和临界应变与应变率成线性关系，并给出了经验公式，表明HCBC是一种率相关的增强增韧材料。HCBC和PC的损伤发展可以归纳为三个阶段：损伤未发展，损伤稳定发展和损伤不稳地发展；损伤应力槛值和损伤槛值与应变率变化关系不大，损伤应力最大阀值和损伤最大阀值随应变率增大而增大，而且HCBC的损伤应力槛值低于PC的，表明HCBC的韧性较好。这为HCBC作为军事防护工程分配层的填充材料提供了理论指导。

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深孔钻削刀具系统磁流变制振器设计及其动态性能研究

孔令飞1,孟维昌1,侯晓丽 1,王杰 1,李超 1

振动与冲击. 2016, 35(12): 117-124.

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依据实际深孔钻削刀具系统的结构布局及其振动特征，设计了一种新型刀具系统制振器的结构布局形式。以制振器理想输出阻尼力和内磁感应强度达到饱和为设计目标，给出了磁流变制振器结构的优化设计方法及其具体结构参数。运用有限元法，分析了新型制振器的磁场分布特征及其输出阻尼特征。以此为基础，通过深孔钻削实验研究，获得了不同励磁电流和切削参数条件下刀具振动的抑制效果，验证了本文所提出的新型磁流变制振构型的可行性和有效性。

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充填材料对节理岩石动力学性能影响的模拟试验

杨仁树 1，王茂源1，杨阳 1，王建国 2

振动与冲击. 2016, 35(12): 125-131.

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采用相似材料模拟制作与真实节理岩石性质相同的节理模型试件，通过在大直径（50mm）分离式霍普金森压杆（SHPB）装置上对人工制作的节理岩石试件进行冲击试验，探究节理充填材料对岩石动态力学性能的影响。试验结果表明：随着充填材料强度的降低，节理试件动态弹性模量降低，动态抗压强度呈指数形式衰减，软材料充填的试件呈现塑性破坏，试件整体破坏形态与充填材料性质相关；能量分析方面，反射能量比随充填材料强度降低呈增大趋势，透射能量比降低，耗散能量比与充填材料性质相关，由能量表征的损伤变量与冲击速度呈弱幂函数关系，满足，试件破坏时的损伤d值为0.458。

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SH波对半空间界面圆孔的动力效应

赵春香1，齐辉2

振动与冲击. 2016, 35(12): 132-135.

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采用“镜像法”和“剖分—契合”思想，对SH波作用下半空间双相介质水平界面上圆形孔洞的动应力问题进行了研究，给出了该问题的解析解和孔边动应力分布规律。分析结果表明：适当避开较大的波数比、较高的入射波波数与垂直入射的同时出现，可达到降低孔边动应力的目的。

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基于人行通道测试系统的单人步行载荷建模

王彩锋高世桥谭杨康

振动与冲击. 2016, 35(12): 136-140.

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应用人行通道测试系统同时测得了行人自然行走状态下的多步载荷和载荷压力中心点位移，计算了行人的步频、步长以及傅里叶级数步行载荷模型的前五阶动载因子及相位角。对94个测试者的步行载荷参数进行统计分析，行人的步频、步长均近似服从正态分布。提出前五阶动载因子依赖于步频的线性回归模型，构建了考虑五阶谐波的精细化傅里叶级数步行载荷模型。与其他步行载荷模型对比发现，步行载荷因所研究人群的不同而有较大差异，所构建模型较好地反映了国人的步行载荷特性。

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风屏障对大跨度桁架桥风致振动及车辆风荷载的综合影响研究

李永乐，苏洋，武兵，张龙奇，郑史雄，李龙安

振动与冲击. 2016, 35(12): 141-146.

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为探究风屏障对大跨度桁架桥风致振动及车辆风荷载的综合影响，以某公铁两用桁架桥为背景，在XNJD-1号风洞中进行了1/47.48的缩尺节段模型试验，测试了无风屏障和设置不同风屏障方案时，车桥系统中车辆及桥梁各自的气动力系数、主梁的颤振临界风速以及主梁的涡振响应。结果表明：大跨度桥梁风屏障增加了车桥系统中主梁的阻力系数，降低了主梁的升力系数、车辆的阻力系数及升力系数。设置风屏障使主梁的颤振临界风速降低明显。风屏障在一定程度上可用作抑制主梁涡振的气动措施。

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基于反射系数建模的层状CFRP超声共振特性研究

陈越超1,杨辰龙1，周晓军1，郑慧峰2

振动与冲击. 2016, 35(12): 147-154.

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对层状碳纤维复合材料(CFRP)超声反射系数进行建模并研究超声波在CFRP内的共振特性。首先建立了声波在多层介质中传播时的反射系数频响模型。在此基础上对多层CFRP反射系数频域响应进行数值计算并对反射系数频响随CFRP层数的变化特征进行分析。结果表明使用中心频率接近层状CFRP固有共振频率的超声探头进行检测时，超声波在层状CFRP中将产生共振现象。在CFRP层数较少时，共振结构噪声中会夹杂其他频率的信号成分。随着CFRP层数增加，共振结构噪声在信号共振区域的占比将会提高。当CFRP层数增加到一定数量后，共振结构噪声将只在离超声波入射表面较近的区域出现。随着超声波远离入射表面，共振结构噪声将逐渐消失。最后对薄板型CFRP和厚截面CFRP的实验信号进行分析，得到的实验结果和数值计算结果相一致。

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基于相空间独立分量分析及峭度贡献系数的早期故障分析方法研究

陈建国1 王珍1 李宏坤2

振动与冲击. 2016, 35(12): 155-159.

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独立分量分析方法在信号分析中具有振源分离的特点,但由于机械设备早期故障信号具有强背景噪声及振源复杂等特点，独立分量分析方法对于单通道强背景噪声信号中的早期故障检测也无法取得满意效果。因此提出相空间对独立分量方法对其进行振源分离及重构，获得早期故障成分较为集中的重构信号，进而提出了峭度贡献系数来提取重构信号的早期故障特征信息。在对于某挤压机变速箱轴承的早期故障信号应用中，此方法在强背景噪声下成功的提取了早期故障的特征信息,确定了早期故障发生的部件。上述实验证明，相空间独立分量分析及峭度贡献系数方法在早期故障检测方面提供了一个可行的研究方向。

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跨断层隧道动力特性大型振动台试验研究

刘云1,2，高峰1

振动与冲击. 2016, 35(12): 160-165.

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通过与普通隧道进行振动台对比试验，探讨了跨断层隧道的地震响应规律及破坏特点，分析了衬砌裂缝的发展过程、加速度响应、应变大小以及围岩动土压力分布规律。试验结果表明：(1)从应变和破坏现象上看，断层隧道的横断面破坏程度远大于纵向；(2)强地震作用下断层隧道接缝处将产生较大的错动，接缝的错动极大影响隧道安全；(3)衬砌围岩动土压力具有两侧大、上下小的特点，临近破坏时隧道加速度响应将发生突变；(4)衬砌不同位置裂缝的产生和发展方向并不相同，顶部和底部由内向外发展，腰部两侧由外向内发展。以上试验研究结果对断层隧道的抗震设计提供参考。

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基于深度学习理论的轴承状态识别研究

郭亮，高宏力，张一文，黄海凤

振动与冲击. 2016, 35(12): 166-170.

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针对滚动轴承振动数据耦合程度高，信号特征提取和识别模型建立困难的问题，本文提出了一种基于深度学习理论的状态监测方法。提取振动信号的时域、频域和时频域特征构成特征向量。通过稀疏自编码非监督学习网络对输入向量进行特征学习，并将单层网络叠加构成深度神经网络。最后采用少量有标签数据对整个深度神经网络进行微调训练，建立轴承状态监测模型。试验结果表明，提出的方法对于轴承状态识别准确率达到90.86%，且性能退化阶段识别率最高，能满足视情维修的工程需求。

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粘滞阻尼器在集装箱起重机上的减震研究

王贡献?，王洋洋，胡勇，王东

振动与冲击. 2016, 35(12): 171-176.

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本文基于能量耗散的原理提出了一种集装箱起重机抗震方法，该方法是在门腿与横梁之间安装粘滞阻尼器以吸收和耗散输入到结构的地震波能量，提高集装箱起重机的抗震性能。通过建立集装箱起重机减震结构的等效单自由度力学模型，推导了减震结构的等效阻尼和等效刚度，并与有限元模型计算结果对比验证了等效模型的有效性和可信度，提出了基于位移和耗能比的阻尼器阻尼系数和撑杆刚度系数优化方法，得到了不同烈度地震作用下的优化阻尼系数和刚度系数，计算了集装箱起重机减震结构在不同地震载荷作用下的位移响应特性。结果表明本文提出的集装箱起重机抗震方法能够有效的耗散地震能量，减小结构位移响应，其减震率达到了46.18%，该方法是行之有效的。

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磁场中导电旋转圆板的磁弹性非线性共振

胡宇达，王彤

振动与冲击. 2016, 35(12): 177-181.

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研究旋转运动圆形薄板在磁场中受到机械载荷作用时的磁弹性非线性共振问题。根据哈密顿原理推导出旋转运动圆板在磁场中的磁弹性非线性振动方程，基于电磁理论给出了旋转板所受电磁力的表达式。通过位移函数的设定并应用伽辽金积分法，得到横向磁场中旋转导电圆板的磁弹性轴对称振动微分方程。应用平均法对系统非线性主共振问题进行求解，得到稳态运动下的幅频响应方程。通过数值计算，得到固支边界条件下圆板的幅频特性曲线以及振幅随磁感应强度、转速、激励力等参数的变化规律曲线图，分析了不同参数对旋转板共振幅值及非线性特性的影响。

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超声珩磨作用下单双空化泡振动系统动力学对比分析

郭策，祝锡晶，王建青，刘国东

振动与冲击. 2016, 35(12): 182-187.

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针对超声珩磨加工过程中空化泡的振动预测及现有理论模型的局限性，将空化泡泡内气体的膨胀视为等温过程，压缩视为绝热过程，修正了超声珩磨下单、双空化泡的动力学模型。利用四阶龙格库塔方法分别对超声珩磨和超声两种条件下单、双空化泡的振动特性进行了数值计算，并讨论了声压幅值、超声频率、磨削液静压力及泡内含气量对单、双空化泡振动的影响。结果发现，超声珩磨要比超声作用下单、双空化泡的膨胀幅值更低、溃灭时间更短、泡壁溃灭速度更小；声压幅值和磨削液静压力都存在某一临界值，可用于区分磨削液单、双空化泡的应用范围；通过铝箔腐蚀法观察到磨削液单个空蚀坑体积要大于两相邻的空蚀坑，间接验证了理论模型的合理性。

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基于局部特征尺度分解谱熵和VPMCD的液压泵退化状态识别

王余奎, 李洪儒, 魏晓斌，许葆华

振动与冲击. 2016, 35(12): 188-195.

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针对液压泵故障信号的非平稳特性以及其退化状态难以识别的问题，结合局部特征尺度分解与信息熵理论，提出了局部特征尺度分解谱熵的退化特征提取方法，并将基于变量预测模型的模式识别(Variable Predictive Model based Class Discriminate, VPMCD)方法引入到液压泵的退化状态识别。对不同程度故障的液压泵振动信号进行局部特征尺度分解，从得到的内禀尺度分量中提取振动信号的复杂度和随机性度量指标能谱熵、奇异谱熵和包络谱熵，以其作为液压泵的退化特征向量，通过建立VPMCD退化状态识别模型实现液压泵的退化状态识别。仿真信号分析结果验证了本文提出的局部特征尺度分解谱熵具有较好的表征液压泵故障退化状态的能力。通过对实测液压泵松靴和滑靴磨损两种故障模式下的退化状态振动信号进行分析验证了提出方法的有效性。

关键词：液压泵，退化状态识别，局部特征尺度分解，谱熵，VPMCD

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基于流固耦合的离心泵启动过程瞬态叶片动应力特性

袁建平夏水晶宗伟伟周帮伦付燕霞

振动与冲击. 2016, 35(12): 196-201.

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为研究离心泵启动过程的叶片的应力和变形情况，本文针对IS65-50-160的离心泵启动过程瞬态内部流场和结构场进行了双向流固耦合联合求解。其中流场计算基于RANS方程与SST湍流模型；结构场计算基于弹性体结构动力学方程。对叶轮叶片在双向流固耦合作用下的变形和应力分布进行了计算，获得了离心泵启动过程中瞬时效应对叶片应力和应变的影响规律。研究结果表明：叶片的最大等效应力和应变呈振荡上升趋势，振动强度先减小后增大；在离心泵启动过程中，叶片进口与后盖板的交界处出现应力集中，叶片的变形量从后盖板到前盖板呈递增的趋势；叶片的最大等效应力和应变量都大于稳态工况下的最大等效应力和应变量。

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双曲线型壳体结构爆炸荷载数值模拟

朱正洋1，徐亚洲2，白国良2

振动与冲击. 2016, 35(12): 202-208.

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利用数值模拟技术研究了地面爆炸冲击波与双曲线型壳体结构相互作用的模拟方法及作用于结构表面上爆炸荷载的预测方法。采用多物质欧拉与拉格朗日耦合算法，建立了不同比例距离下TNT炸药-结构耦合模型。通过参数分析，研究了结构表面爆炸荷载超压峰值沿环向和高度的分布规律，以及基本点反射超压峰值放大系数，并给出了拟合函数表达式。结果表明，结构背面（0°~90°区域）荷载超压峰值相比正面的超压峰值很小，在分析结构动力响应时可以忽略不计。荷载超压峰值沿环向及高度的分布与比例距离关系不明显，除环向局部分布需要用波形函数拟合外，其余部分均可以用线性函数拟合。基本点反射超压峰值放大系数与比例距离呈指数关系。结合已有的研究结论，建议了双曲线型壳体结构爆炸冲击荷载模型。

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基于改进Hashin准则的复合材料低速冲击损伤研究

刘万雷，常新龙，张晓军，胡宽，张有宏

振动与冲击. 2016, 35(12): 209-214.

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针对复合材料力学性能的分散性和传统模型中退化系数选取的随意性问题，将退化系数与复合材料强度的威布尔分布参数相结合，采用改进的三维Hashin准则建立了复合材料低速冲击渐进损伤模型。考虑复合材料非线性剪切行为改进了Hashin准则，将原始准则中的剪切项用应变能替代，并采用最大应变准则判断剪切失效，避免了应力准则导致的变形不连续。采用该模型对三种能量下的T300/3501复合材料层合板低速冲击过程进行了仿真分析，计算得到的冲击响应曲线、层内和层间分层损伤结果与实验结果吻合良好，表明本文建立的模型适用于复合材料层合板低速冲击损伤预测。

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海上风电场运营期水下噪声测量及特性初步分析

牛富强1,2, 杨燕明1, 许肖梅2, 周在明1, 黄跃坤1

振动与冲击. 2016, 35(12): 215-220.

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海上风电场运营期间产生的水下噪声影响了海洋生态环境。针对国内对风机水下噪声定量研究的缺乏，测量分析了海上风电场运营期单机容量3.0MW和5.0MW风机产生的水下噪声，并利用简正波模型仿真噪声分布。数据处理结果表明，风机产生的水下噪声强度较低，集中分布在800Hz以下的低频段，噪声谱具有主频特性，高风速下主频更加明显。噪声强度随风速的增加而增大，而与风机功率差异不明显；噪声谱主频分布与风机功率、风速、桩基结构等有关。总体看，单个风机运营期间产生的水下噪声对海洋生态环境影响区域小。现场测量数据及结果可为海上风电工程环境影响评价提供技术参考，具有较大的工程应用价值。

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R波谱能量透射比法检测大体积混凝土裂缝研究

冯若愚1,陈瑛2，李志双3

振动与冲击. 2016, 35(12): 221-225.

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目前混凝土裂缝检测常用的超声波法和冲击回波法仅限于浅裂缝。本文基于自我校正的傅里叶透射系数法，提出了检测大体积混凝土裂缝深度的R波谱能量透射比法，并对含不同深度表面裂缝的混凝土试块进行试验和数值模拟，研究传感器位置、不同裂缝分布数目及间距对R波谱能量透射比的影响，得到不同裂缝深度与谱能量透射比之间的回归关系。该法可以用于大体积混凝土裂缝的检测。

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PSO_SA算法在水下结构激励力源识别中的应用

肖妍 1,2, 商德江 1,2

振动与冲击. 2016, 35(12): 226-232.

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提出一种识别水下弹性结构内部激励力源的匹配场处理方法，建立基于辐射声场的广义拷贝场概念，并提出采用粒子群模拟退火融合搜索算法对最优力源强度进行匹配搜索。以水下自由声场中的单层圆柱壳体作为研究对象，对声压传递函数进行了数值计算，针对激励力源识别匹配场处理方法进行了数值仿真分析。在消声水池中进行了水下单层圆柱壳体结构振动与辐射声场测试，将测试结果与拷贝场进行匹配处理，搜索最优力源强度，并以该搜索结果进行了圆柱壳体辐射噪声预报。仿真结果与试验结果均表明，这种方法可以有效的针对结构内部的力源强度进行分析排序。同时，利用匹配识别的结果进行辐射噪声预报时，预报精度很高。

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刊出日期：2016-06-15

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