振动与冲击

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王锡雄1，秦朝烨1，丁继锋2，褚福磊1

振动与冲击. 2016, 35(14): 1-6.

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由于火工冲击试验条件的限制，测试所得冲击加速度信号中通常含有低频趋势项，导致试验数据不准确。因此需要对信号进行有效性分析，校正信号，消除积分零漂。现有的校正方法大都是基于经验的定性方法，具有一定的局限性。本文基于离散小波分解，提出了一种冲击数据有效性分析方法，该方法通过分析信号的频谱与相关性，能够定量确定小波分解层数的范围，此外本文还讨论了Db小波基函数的消失矩对数据校正结果的影响。通过这种方法对某分离冲击试验数据进行有效性分析与校正，证明该方法能够有效抑制积分零漂，消除趋势项对冲击谱的影响，提高试验数据的准确性和有效性。

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橡胶压电堆隔振系统参数最优化反馈控制

刘露1,2，裘进浩1，季宏丽1, 高俊1，刘灿昌1,2

振动与冲击. 2016, 35(14): 7-12.

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为了减小振动对飞行器上仪器的影响，设计了一种橡胶和压电堆相结合的主被动一体化隔振器, 提出了一种基于遗传算法并考虑系统稳定性的反馈参数优化方法，并对该系统的隔振效果进行实验验证。建立了该隔振器结构的动力学模型，通过实验对橡胶和压电堆进行参数识别。以系统的振动传递率为目标函数，考虑控制系统的稳定性，以稳定条件作为约束条件，应用遗传算法得到最优化的速度反馈控制参数。搭建实验平台并采用最优化的控制方法进行隔振控制实验。实验结果表明，主被动一体化隔振系统比单纯的被动隔振系统隔振效果好，而且在共振点附近减振效果最好。

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正交各向异性矩形薄板振动的一种半解析方法

王淼1 陈永强2 李志敏3

振动与冲击. 2016, 35(14): 13-18.

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使用半解析的多项康氏法分析对边简支、对边固定和对边固定-简支的正交各向异性矩形薄板振动问题。选择多个梁特征函数作为试函数，精确满足对边所有边界条件。通过Gakerkin积分将偏微分振动方程转化为常微分方程组并整理为状态方程形式。强迫满足另一对边的边界条件，获得频率方程，确定固有频率。文献结果比较不仅证实了该方法的有效性，而且揭示通过该方法获得的对边简支板的解是精确解。最后，研究了不同长宽比下试函数项数对无量纲固有频率的影响。

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库前水位对混凝土重力坝抗爆安全性能的影响

李麒,王高辉，卢文波，陈明

振动与冲击. 2016, 35(14): 19-26.

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现代战争有征兆可察，通过预警放水不仅可以有效提高大坝的抗爆安全性能，同时能够减少大坝失事风险损失。基于显示动力分析平台，考虑爆炸高加载率下的混凝土应变率效应，建立水下爆炸条件下炸药-气体-库水-坝基-坝体全耦合动力分析模型，对比分析了正常蓄水位及死水位条件下混凝土重力坝水下爆炸毁伤破坏特征及抗爆安全性能；同时针对战时预警放水条件，分析不同库前水位下混凝土重力坝的动态响应特征、破坏发展过程及毁伤空间分布特征，全方位研究了库前水位对大坝抗爆安全性能的影响。结果表明：对于混凝土重力坝，随着库前水位的降低，坝体损伤破坏范围逐渐减小；当库前水位降低到大坝下游折坡以下时，大坝抗爆安全性能得到显著的提高。

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计及应力刚化效应的空间大运动曲梁动力学建模与分析

张建书1,芮筱亭1，陈刚利1

振动与冲击. 2016, 35(14): 27-33.

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从连续介质力学非线性位移-应变关系出发，导出计入应力刚化效应的空间柔性梁变形能表达式。利用浮动框架有限元方法和哈密顿变分原理推导了满足小变形假设的空间曲梁的一般运动动力学方程，并利用模态缩减法对动力学方程进行了维数降阶。所推导的动力学方程可用于高速旋转一般运动空间柔性曲梁动力学问题的求解。通过数值仿真讨论了应力刚化效应对大范围运动小变形空间柔性曲梁动力学特性的影响，并与ADAMS软件和ABAQUS软件的仿真结果进行了对比，指出了ADAMS软件在高速旋转柔性多体系统数值计算方面的一些缺陷。所提出的计及应力刚化效应的空间曲梁动力学建模方法为高速旋转一般运动柔性多体系统动力学建模和分析提供了参考。

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快捷货车转向架降低车轮动荷解决方案

朴明伟1，张令1，徐世锋2，杨晶1，方吉1，兆文忠1

振动与冲击. 2016, 35(14): 34-40.

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根据160 km/h快捷货运及其客货混用需求，制订了降低车轮动荷解决方案。若改进货车转向架提速运用,则存在车轮动荷问题。基于单轮对的单振子机理模型仿真表明：轴箱悬挂干摩擦对车体簧上质量沉浮运动模态形成了结构阻尼约束。而基于单转向架的半车简化模型仿真研究发现：无论轴箱悬挂采用干摩擦或油压黏性减振技术，形成二系橡胶悬挂应当作为其主要适用条件之一。为了避免形成垂向振动传递机制，快捷货车转向架两级悬挂应具有其特殊性，即二系悬挂垂向刚度远大于一系悬挂的，且必须具有适当的比例阻尼。鉴于高速磨耗问题，快捷货车转向架设计需应用类比法，合理选配轴箱悬挂垂向减振器，以预防空车轴箱悬挂形成相位滞后非线性的负面影响。

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基于密度修正的滤波器模型在轴流泵叶顶区空化数值模拟中的应用与验证

石磊张德胜陈健潘大志耿琳琳

振动与冲击. 2016, 35(14): 41-46.

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为了准确揭示轴流泵叶轮叶顶区的流场结构和空化形态，选用某一模型轴流泵进行数值模拟和空化可视化实验研究。研究结果表明，基于密度修正的滤波器湍流模型（Density Correction Method Based Filter Based Method, DCMFBM）可准确预测汽蚀余量NPSH值，预测最大误差比SST k-ω模型小3%；在小流量工况下，叶顶泄漏流和泄漏涡在叶顶区充分发展，随着流量的增大，泄漏流向叶顶中后部发展，且泄漏涡与叶片吸力面的夹角减小，泄漏流对相邻叶片压力面的影响减小；叶顶区轴向速度先减小后增大，泄漏流进入间隙时在压力面拐角处发生流动分离，在叶顶端面附近卷吸形成角涡，在离开间隙区前泄漏流又会重新附着在叶顶端面上；湍动能呈现先增大后减小的趋势，且峰值随着弦长系数的减小而增大。通过空化性能曲线和叶顶泄漏涡的空穴形态对比分析，验证了DCMFBM湍流模型的适用性。从高速摄影结果可见，随着空化的发展，叶轮叶顶区泄漏流空化、射流剪切层空化以及泄漏涡空化共同构成三角形云状空化结构，且叶片尾缘存在空泡脱落，揭示了叶顶泄漏涡不稳定的空化特性。

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钢筋混凝土框架结构非线性静、动力分析的高效计算平台HSNAS(GPU)——Ⅰ程序开发

李红豫，滕军，李祚华

振动与冲击. 2016, 35(14): 47-53.

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基于传统串行计算平台的有限元分析面临精度不足、耗时巨大的问题成为目前高层钢筋混凝土框架结构非线性动力时程分析面临的瓶颈，利用GPU强大的并行计算能力，开发了一种结构非线性有限元静力、动力分析的高精度和高效率分析平台HSNAS(GPU)。针对静力问题提出了适用于GPU计算，且能有效解决结构负刚度问题的位移增量迭代算法，开发了相应的GPU线性方程组并行求解器；针对动力问题，开发了GPU基于Newmark时间积分算法的动力分析软件平台，结合纤维模型单元技术，引入扭转、剪切变形以及材料非线性。算例模型表明，HSNAS(GPU)平台在满足精度条件下能有效地提高结构非线性静、动力分析的计算效率。

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钢筋混凝土框架结构非线性静、动力分析的高效计算平台HSNAS(GPU)——Ⅱ验证分析

李红豫，滕军，李祚华

振动与冲击. 2016, 35(14): 54-60.

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利用GPU强大的并行计算能力，开发了一种结构非线性有限元静力、动力分析的高精度和高效率分析平台HSNAS(GPU)。为了验证所开发平台的计算精度和效率，分别对反复荷载作用下的钢筋混凝土构件层次和整体结构层次的拟静力试验以及典型框架结构的振动台试验进行模拟。结果表明HSNAS(GPU)平台得到的计算结果与试验结果吻合较好，该平台能较好地模拟构件轴力-弯矩-剪力的多维耦合效应以及刚度和强度退化等非线性行为，求解精度较高。与传统CPU计算平台相比，HSNAS(GPU)平台显示出12-14倍以上的加速效率。鉴于GPU的巨大计算潜能空间，所开发的计算平台为工程应用中大规模梁柱结构非线性有限元分析提供了高精度和高效率的分析手段。

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点接触弹流润滑条件下的深沟球轴承表面局部缺陷动力学建模

剡昌锋，苑浩，王鑫，吴黎晓，韦尧兵

振动与冲击. 2016, 35(14): 61-70.

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传统轴承动力学模型多为无润滑干接触状态下建立的接触力学模型，没有考虑润滑对轴承振动的影响。由于球轴承内部钢球与滚道之间润滑油膜的存在，油膜影响轴承的接触刚度。基于非线性赫兹接触变形和弹性流体润滑，提出了一种深沟球轴承局部缺陷的两自由度动力学模型。首先将接触变形、径向间隙和缺陷的连续性变化关系对轴承的局部缺陷影响提出了模拟的方法，然后加入了弹流润滑对轴承接触刚度的影响这一因素，并建立深沟球轴承的两自由度动力学模型，能更加准确的模拟轴承实际运转时的真实状态。最后通过振动响应的仿真信号与轴承故障实验台的数据进行对比，验证这种模型的准确性，为轴承故障诊断提供了理论依据。

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基于SPH-FEM方法的半球形聚能装药破甲特性研究

张之凡1 李兵2 王龙侃1 张阿漫1

振动与冲击. 2016, 35(14): 71-76.

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为了研究杆式射流的形成及破甲过程，基于SPH-FEM方法建立半球形聚能装药模型，对半球形聚能装药起爆后形成金属射流及射流穿透双壳的过程进行仿真模拟。通过对射流形成过程、速度衰减规律以及壳体破口形成过程进行分析，得到以下结论：在半球形聚能装药的爆轰作用下，药型罩被高压冲击变形继而形成了高速的金属射流；射流头部最大速度可达约4174 m/s ；射流在击穿双壳的过程中会发生断裂形成射流断裂块，第一层壳在被击穿过程中，经历了冲塞、凹陷等过程，第二层壳直接被射流穿透，之后不断地被射流断裂块击穿。整个计算对半球形聚能装药的工程设计具有一定的参考价值。

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5A06铝合金力学性能测试及其平板抗水下冲击动态响应分析

任鹏1，田阿利1，张伟2 黄威2

振动与冲击. 2016, 35(14): 77-82.

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通过万能实验机和分离式霍普金森拉杆分别获得了5A06铝合金材料在25 ºC～250 ºC范围内的准静态及常温高应变率下的拉伸应力-应变曲线。基于实验结果，对Johnson-Cook本构模型中的温度软化项进行了修改，进而拟合得到了修改后的本构模型参数。利用动力学有限元软件AUTODYN-2D的Euler- Lagrange耦合算法，结合力学性能实验所得到的5A06铝合金本构模型，对水下冲击波作用下5A06铝合金平板的动态响应历程进行了数值仿真，仿真结果与实验结果吻合良好，证明了材料模型及其参数的有效性。进而获得了铝合金平板在水下冲击波作用下的动态响应特性。

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基于小波熵的非稳态声品质评价参数研究

夏小均1，徐中明1,2，严涛1，赖诗洋1，贺岩松1,2

振动与冲击. 2016, 35(14): 83-89.

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以非稳态声信号为对象，针对现有小波变换计算的小波熵在反映声信号时-频特征存在的不足，提出了改进的冗余小波分解算法并构造了零相位巴特沃斯小波滤波器。通过复合的时变和频变信号，验证了基于该方法计算的小波熵能更加准确的体现信号的时变和能量分布特性。提取了反映时频能量大致特性的小波熵均值作为非稳态声品质的客观评价参数,并应用于汽车关门声品质的分析评价中，计算了该声信号传统心理声学参数，完成了声样本的主观评价试验并获得到各声样本的偏好性评价绩效值。通过主客观相关性分析表明，小波熵均值与主观评价有更高的相关性，比传统的心理声学能好的描述和预测主观评价结果。

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爆炸冲击下车辆底部结构与座椅系统多参数优化研究

魏然1;王显会1;周云波1;张明1;王良模1

振动与冲击. 2016, 35(14): 90-95.

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为了减少爆炸冲击环境下某防护型车辆内的乘员损伤，对车辆底部结构与座椅系统进行多参数优化。优化过程中，利用多物质单元与流-固耦合算法仿真乘员损伤，并通过试验标定。以乘员小腿受力、颈部力矩为目标函数，以车辆底部结构的厚度、材料、座椅安装位置为设计参数，建立了底部结构及座椅系统的优化数学模型。引入多元统计学的降维技术，形成了基于因子分析的多参数优化方法，在满足精度的条件下，合理缩减参数样本空间，节省了计算成本。通过该算法得到了优化模型的帕累托解集，最终获得了减小乘员损伤的底部结构与座椅系统设计方案。

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有限长线接触混合润滑特性研究

刘明勇1，刘怀举2，朱才朝2，王雷1

振动与冲击. 2016, 35(14): 96-100.

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选择规则表面粗糙度分布，建立了有限长线接触混合润滑模型，数值模拟粗糙度幅值、波长、方位角和工况变化对润滑特性的影响。结果表明：建立的数学模型在较宽工况范围内具有良好的适应性；随着粗糙度波长增大，接触线中部首先发生润滑状态改变，说明增大粗糙度波长有益于改善润滑；随着粗糙度幅值增大，压力波动剧烈，边缘效应更加显著；工况变化对润滑状态影响明显，其中在润滑状态转换区域的润滑特征参数变化显著；随着粗糙度方位角的变化，润滑特征参数呈现周期性波动，当方位角为0°时润滑状态最佳，方位角为45°时润滑状态最差。

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基于时频幅值匹配的列车轴承故障声学信号的多普勒校正方法

张尚斌，张海滨，欧阳可赛，何清波，孔凡让

振动与冲击. 2016, 35(14): 101-106.

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由于列车运动所产生的多普勒频移和扩展现象，给轴承的故障识别、诊断带来了难度。本文提出了一种基于时频幅值匹配的多普勒校正方法，并将其运用到列车轴承上。首先，依据莫尔斯声学理论和短时傅里叶变换，推导出时频幅值曲线与中心时间的关系，通过匹配理论与实际信号的时频幅值曲线求出相对应的中心时间。而后，依据该中心时间建立重采样时间序列，并以此实现信号的多普勒校正。本文通过仿真信号和实际信号验证了该方法的有效性。

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轴向运动变截面黏弹性梁的振动与稳定性分析

李成澄赵凤群

振动与冲击. 2016, 35(14): 107-111.

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由D ' Alembert 原理，建立了轴向运动黏弹性变截面梁的运动微分方程，给出了一种重心有理插值DQ法的数值求解方法。对于简支黏弹性变截面梁，用该方法得到了特征方程，获得了变截面梁前两阶无量纲复频率与无量纲轴向运动速度的变化关系。分析了梯形截面梁和抛物形截面梁随轴向运动速度变化的失稳形式，并与等截面梁进行了比较，同时分析了变截面梁的高度比和黏弹性系数对梁动力稳定性的影响。

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基于塔筒振动特性识别风机塔螺栓松动的研究

何先龙1，佘天莉1，徐兵2，李杰2，陈刚2，曹国福2，

振动与冲击. 2016, 35(14): 112-118.

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法兰盘螺栓松动是风机塔常见的一种严重病害。本文基于大量实测试验得出：塔筒的1阶相位差特性对法兰盘螺栓松动病害很敏感。首先对6座存在此病害的风机塔开展了详细的振动测试与分析，然后分析出法兰盘螺栓松动后，其1阶固有频率值未发生变化、阻尼比变化不明显、1阶振型变化也不突出，但在各法兰盘上、下盘之间的相位差即使在螺栓松动比例为6%时也存在明显的突变特性，而在对法兰盘螺栓重新紧固后，其相位差未表现出此特性。实测试验表明：相比其它振动特性，风机塔的1阶相位差特性受法兰盘螺栓松动的影响更明显，因此能更准确地反映出法兰盘螺栓松动现象，可基于法兰盘上、下盘之间的相位差绝对值是否存在突然增大的特性来识别出法兰盘螺栓是否存在较严重的松动病害。本文的研究结果是基于6座风机塔多个工况下的实测数据得出的，具有较高的可靠性，对风机塔的法兰盘螺栓松动病害的快速检测方法的研究具有较大的参考价值。

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点接触弹流润滑条件下的深沟球轴承表面局部缺陷动力学建模

剡昌锋，苑浩，王鑫，吴黎晓，韦尧兵

振动与冲击. 2016, 35(14): 119-124.

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传统轴承动力学模型多为无润滑干接触状态下建立的接触力学模型，没有考虑润滑对轴承振动的影响。由于球轴承内部钢球与滚道之间润滑油膜的存在，油膜影响轴承的接触刚度。基于非线性赫兹接触变形和弹性流体润滑，提出了一种深沟球轴承局部缺陷的两自由度动力学模型。首先将接触变形、径向间隙和缺陷的连续性变化关系对轴承的局部缺陷影响提出了模拟的方法，然后加入了弹流润滑对轴承接触刚度的影响这一因素，并建立深沟球轴承的两自由度动力学模型，能更加准确的模拟轴承实际运转时的真实状态。最后通过振动响应的仿真信号与轴承故障实验台的数据进行对比，验证这种模型的准确性，为轴承故障诊断提供了理论依据。

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峨眉黄山石灰石矿台阶边坡爆破振速安全阀值研究

余海兵，胡斌，冉秀峰，李俊，祝凯

振动与冲击. 2016, 35(14): 125-129.

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爆破振速幅值的控制对边坡的稳定性起着重要的作用，以峨眉黄山石灰石矿山台阶边坡为例，采用拟静力法研究含软弱层边坡，倾角 =15°~34°，临界高度 =5m~14m在安全系数为1.1情况下的安全阀值；采用应力判别法得出灰岩的安全阀值；采用FLAC3D有限差分法对边坡进行动力响应分析，对边坡关键监测点的位移，塑性区云图、剪应变增量云图、关键点的主振速度进行综合分析，得出边坡在临界状态下的安全阀值；通过对算例的研究分析得出，拟静力法得出的安全阀值和数值模拟动力分析的计算结果接近，互相印证了对安全阀值的取值比较合理。最后综合以上三种方法对爆破振速安全阀值进行合理取值。

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某自行火炮输弹机液压-控制系统故障仿真研究

冯广斌陆继山孙华刚张云峰

振动与冲击. 2016, 35(14): 130-134.

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分析了输弹机液压传动系统电机转动异常和电磁阀失灵、液压系统泄漏等典型故障产生的原因，利用Matlab/Simulink、RecurDyn、AMESim软件建立了输弹机机电液一体化联合仿真平台，对典型故障进行了联合仿真分析，得出了故障影响规律，并提出了相关改进措施。

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辐射噪声线谱多涡卷混沌同步化方法研究

刘树勇位秀雷方煊王基

振动与冲击. 2016, 35(14): 135-139.

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针对非线性隔振系统不容易产生小幅值混沌振动的难题，选择合适的多涡卷混沌系统及其参数，实现了非线性隔振Duffing系统与涡卷混沌系统同步，重构了隔振系统响应信号的频谱，得到小幅值的宽频动力学行为。研究了不同参数条件下涡卷混沌行为以及对应的频谱特征，通过计算系统响应的最大Lyapunov指数，证实该系统处于混沌状态。通过参数驱动同步策略，发现非线性隔振系统在周期状态下，能够被有效地同步到混沌状态。而且从系统的分岔图以及吸引子相图可以看出，同步后系统的混沌响应具有明显的小幅值特性；同时驱动系统的涡卷参数可调，可以满足不同系统的同步需求。

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基于波函数法的附加弹簧阻尼薄板的振动研究

夏小均1,2，徐中明1,2，张志飞1,2,贺岩松1,2

振动与冲击. 2016, 35(14): 140-144.

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基于Kirchhoff薄板弯曲振动理论和波函数法Wave Based Method(WBM)理论，推导了运用WBM将附加弹簧阻尼结构转化为点激励的方法，构建了基于WBM计算含弹簧阻尼支承薄板振动响应的系统矩阵，得到了含弹簧阻尼支承的薄板弯曲振动响应。以四边简支矩形板为例，计算了50-600Hz频段内参考点的振动响应，并与解析法和有限元法的计算结果进行了对比。运用该方法对比计算了添加不同弹簧阻尼结构数与无弹簧阻尼结构时薄板在120Hz的弯曲振动响应。结果表明：通过将弹簧阻尼结构转换成点激励的方法,能有效的将WBM应用于附加弹簧阻尼支承薄板弯曲振动响应的仿真计算，与有限元法相比，有着更高精度和收敛速度。

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冲刷深度对简支桥模态参数影响的模型试验

梁发云 1, 2,王琛 1, 2,贾承岳 1, 2,王玉 1, 2

振动与冲击. 2016, 35(14): 145-150.

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大多数的桥梁损毁是由于桥梁基础受到冲刷，使桥墩埋深减小，降低了桥墩基础的承载能力所致。对于桥梁基础冲刷深度的直接量测比较困难，而在简支桥的桥墩系统中，桥桩基础的裸露程度直接影响到桥墩系统的整体刚度，进而影响系统的模态频率。基于该测试原理，采用瞬时激励的方式，通过三跨简支桥动力模型试验，研究简支桥桩基础的冲刷深度与其动力特性，揭示简支桥中同跨下两墩不均匀冲刷时简支桥振动特性的变化规律。试验研究表明，易受冲刷影响的是扭转弯曲模态和侧向弯曲模态，这两个模态频率值随着冲刷深度的增加而逐渐减小，且侧向弯曲模态（低频模态）频率值降低相对较快，扭转弯曲模态（高频模态）频率值降低相对较慢；当简支桥同跨下两墩受到不同程度冲刷时，桥墩冲刷程度可以采用峰值频率的幅值变化进行判断，越靠近冲刷程度更严重的桥墩测点，测得的模态频率值相同，但是频率值对应的幅值却有着明显差别，可以作为判断桥墩冲刷程度的重要依据。

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距离对连续性泄漏声源定位精度的影响研究

龚小月，李一博，靳世久，边旭

振动与冲击. 2016, 35(14): 151-154.

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波束形成是一种较成熟的声源定位算法，已被成功应用于大型混凝土等结构的健康检测[1]，但该方法多用于主动检测或对突发性信号的被动检测。波束形成算法将被用于对连续性声信号的被动检测及源定位，利用L型传感器阵列，通过在1m×1m×2.5mm的镁铝合金平板上实施实验，从原理和实验两方面研究阵列与泄漏源之间的距离对基于波束形成算法的声源定位技术定位精度的影响。实验结果将为该技术在实际应用中传感器阵列的布局提供参考数据。

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双流道污水泵内非定常压力脉动特性研究

谈明高1，丁荣1，刘厚林1，吴贤芳2，董亮1

振动与冲击. 2016, 35(14): 155-162.

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基于拓展的标准k-ε湍流模型和Mixture多相流模型，对双流道污水泵内非定常压力脉动进行了数值模拟，计算结果与试验结果较为吻合，数值计算模型和方法可靠性高。在泵蜗壳内设置了监测点来分析不同颗粒粒径和颗粒体积分数时压力脉动的变化。结果表明：颗粒物性对泵内压力脉动影响明显，加入粒径0.5mm、体积分数5%的颗粒后蜗壳周向压力脉动强度有减弱的趋势且最大减小了34.80%。隔舌下端与蜗壳出口成15°夹角的TP1点因受隔舌处回流影响主频大多不是叶频，而正对隔舌的TP2点和隔舌上端第9断面的TP3点压力脉动主频均为叶频。颗粒在TP3点处发生沉降离析导致静压波动异常，颗粒体积分数一定时选择合适的粒径或粒径一定时适当增大两相流输送浓度都能有效降低压力脉动强度。

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空间钢网格盒式结构的随机地震响应研究

白志强1,2 马克俭1 刘文锋3

振动与冲击. 2016, 35(14): 163-168.

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给出了空间钢网格盒式结构地震反应运动方程，利用复模态理论推导了盒式结构体系的时域闭合解和随机响应闭合解。假定随机响应符合极值I型分布，给出了结构响应的可靠度计算公式。利用随机响应的峰值因子和变异系数，构建了随机响应给定概率的置信区间。以南京多功能展厅为工程背景，以KANAI-TAJIMI功率谱作为随机激励，计算了空间钢网格盒式结构的随机响应峰值和方差；同时选用14条强震记录作为确定性激励，得到盒式结构复模态时程响应峰值。计算结果表明，两种方法所得结果具有一致性。随机地震响应方法可作为盒式结构这一新型结构体系的补充计算方法，也可用于估计和校核确定性时程响应的可靠程度。

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持续可变载荷条件下液压泵故障信号的多尺度形态滤波分析

刘思远1, 2, 王闯1, 2, 姜万录1, 2, 张文文2

振动与冲击. 2016, 35(14): 169-175.

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改变液压系统载荷的大小会使液压泵振动信号的幅值发生变化，从而引起信号振动特征发生改变，因此，单一尺度结构元素的数学形态学方法对液压泵变载荷条件下的信号滤波不一定有效。为此在单尺度形态分析方法的基础上，同时兼顾长度（时间）和高度（幅值）两种尺度对持续可变载荷条件下泵的振动信号进行多尺度形态滤波。以冲击特征比值和二阶原点矩为特征指标构建的复合评价体系为依据，提出结构元素长度和高度尺度的寻优方法。对持续可变载荷条件下的液压泵进行了故障模拟试验，检验了多尺度形态分析方法对液压泵正常状态、单柱塞滑靴磨损以及中心弹簧失效三种不同状态信号的滤波效果。通过与单尺度形态滤波方法相比较，证实了多尺度形态滤波方法更适合于处理液压泵变载荷条件下的振动信号。

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饱含柴油密闭结构抗射流侵彻性能分析

高振宇1，黄正祥1，郭敏1,2，祖旭东1，肖强强1，贾鑫1

振动与冲击. 2016, 35(14): 176-181.

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应用LS-DYNA有限元软件对射流垂直侵彻饱含柴油液体密闭结构过程进行数值模拟。通过射流侵彻内腔直径30 mm、内腔高度30 mm、壁厚5 mm的饱含柴油液体密闭结构的脉冲X光摄影和剩余穿深实验，验证了数值计算方法。研究了不同结构尺寸时，饱含柴油液体密闭结构的抗射流侵彻能力。分析了密闭结构尺寸特性对射流稳定性以及射流侵彻密闭结构后的剩余侵彻能力的影响。结果表明，柴油液体径向汇聚严重干扰射流稳定性，容器内腔直径和高度影响受干扰射流的速度区间的长度及位置，容器壁厚影响柴油径向汇聚强度。

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大型风力机的几何非线性动态响应研究

曹九发，王同光，王枭

振动与冲击. 2016, 35(14): 182-187.

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随着风力机大型化、柔性化发展，风力机叶片的变形越来越大，几何非线性效应也越来越明显。采用自由涡尾迹方法提高风力机气动载荷计算精度，应用有限元方法建立了风力机叶片结构梁模型。应用伽辽金方法建立叶片的几何非线性刚度矩阵，同时构建了叶片的非线性动力学方程。采用Newmark直接积分法进行时间步长推进，并采用修正的Newton-Raphson方法进行增量迭代计算，实现了大型风力机叶片气动与非线性结构耦合计算模拟。最后，通过美国可再生能源实验室的 Phase VI风力机实验数据验证了计算模型的准确性和可靠性。同时以大型风力机NH1500为算例，计算了叶片的线性与非线性动态响应，分析了叶片几何非线性对动态响应和气动性能的影响。这对于提高大型风力机设计水平和各个部件载荷计算准确度具有重要意义。

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铁路桥墩损伤识别模型试验研究

闫宇智，战家旺，张楠，夏禾

振动与冲击. 2016, 35(14): 188-194.

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在实验室建立了适用于铁路桥梁低墩的模型桥墩，通过改变墩顶集中质量和基础约束刚度的方法模拟梁重变化和基底损伤。分析了地基约束变化和墩顶质量变化对模型桥墩动力参数的影响规律。以实测频率和振型为输入，利用优化算法对模型桥墩的损伤进行了识别，并将识别结果与设定损伤进行了对比。分析表明：当实际桥梁结构的轨道和支座约束刚度较大时，在简化模型中不可忽略墩顶约束的作用；频率和振型等模态参数对墩顶集中质量、墩顶约束和基础刚度的变化比较敏感；利用基于模态参数的模型修正技术可准确识别桥墩的损伤位置并确定损伤程度。

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复杂地形场地上多维多点地震动模拟研究

田利，盖霞

振动与冲击. 2016, 35(14): 195-201.

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本文研究了复杂地形场地上多维多点地震动的模拟。将基岩加速度反应谱转换成相应的功率谱，介绍了多土层多维地震波的传播理论和基岩相干函数的选取。利用基岩功率谱与相干函数，给出了复杂地形场地上多维多点地震动的模拟方法。针对一算例进行分析，得到了非同类多土层复杂地形场地上的三个点地震动加速度时程曲线、功率谱以及不同分量的放大函数，通过比较功率谱和相干函数的吻合程度，验证了研究成果的准确性。该研究成果可应用于复杂地形场地上大跨度结构的多维多点地震动的分析。

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移动载荷作用下海岸囊式浮桥动力响应分析

王欢欢1,2 杨勋1,2 金先龙1,2

振动与冲击. 2016, 35(14): 202-208.

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针对一种新型囊式浮桥，分析了其在移动载荷作用下的动力响应问题。基于ALE方法描述浮桥周边流体及囊内气体，采用拉格朗日方法描述浮桥结构，并结合罚函数方法实现结构与流体之间的耦合。通过与以往试验数据的比较，验证了此方法的可行性。建立了囊式浮桥的三维有限元模型，确定了浮桥的初始平衡位置。在此基础上，模拟了重载卡车在浮桥上的通行过程。通过比较浮桥中部承重板的位移，研究了载重、速度及拼装间隙等因素对浮桥位移响应的影响。针对作为浮桥关键结构的囊体，分析了其不同时刻的最大一阶主应力，以及最大应力出现的位置。研究结果可为这类新型浮桥的设计提供参考依据。

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调频式钢轨阻尼器对剪切型减振器轨道动力特性的影响

孙晓静1，张厚贵1,2，刘维宁1，吴宗臻1

振动与冲击. 2016, 35(14): 209-214.

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为了探讨采用调频式钢轨阻尼器（TRD）整治剪切型减振器轨道结构区间异常钢轨波磨的可行性，在长25米的轨道试验平台上采用锤击试验测试了安装TRD前后剪切型减振器轨道的结构动力特性。结果表明：安装TRD可以优化150-400Hz频段内剪切型减振器轨道结构的频响特性与钢轨的竖向振动衰减率。一方面，TRD降低了此频段内的钢轨频响函数峰值，而该频段内的轮轨共振被认为是导致剪切型减振器轨道钢轨波磨产生的主要原因。另一方面，TRD使钢轨竖向振动衰减率提高了4-8倍，抑制了竖向振动沿钢轨纵向的传播；不仅如此，安装TRD后，钢轨的水平向振动衰减率大于原剪切型减振器轨道，即提高了轨道系统沿钢轨纵向对钢轨水平向振动的衰减能力，增强了对钢轨横向振动的约束，在一定程度上增加了轨道的横向稳定性。

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接合间隙对齿轮系统非线性特性的影响分析

刘延伟 1，赵克刚 2

振动与冲击. 2016, 35(14): 215-221.

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面向一类带有开关控制接合元件的齿轮传动系统，以动态传递误差DTE为响应指标，在较大啮合频率范围内对带有齿前或齿后接合间隙的多间隙构型齿轮系统的非线性特性进行了研究。建立了带有时变啮合刚度、齿侧间隙和接合间隙的齿轮传动系统动力学模型，采用4阶Runge-Kutta法对单间隙（齿侧间隙），齿侧间隙叠加齿前或齿后接合间隙等不同间隙构型的微分方程组进行数值求解，研究了不同间隙构型在不同负载驱动惯量比和系统转矩下响应指标的变化情况。分析发现，间隙构型对齿轮系统动力学特性存在较大的影响，齿前或齿后间隙的存在会改变系统跳跃频率、幅值、重叠频域宽度、混沌程度等主要动态特性，总体上多间隙构型相对于单间隙响应的幅值减小，但是波动程度加大；在负载端惯量大于驱动端时，含齿前间隙多间隙构型的响应幅值和波动程度都明显大于含齿后间隙的多间隙构型，说明接合间隙远离惯量较大一端时系统的振动比较大。

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基于性能的集装箱起重机结构地震易损性分析

杨毅，王贡献，王东，李哲

振动与冲击. 2016, 35(14): 222-228.

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根据集装箱起重机（简称岸桥）结构在地震作用下的破坏表现特征，定义了4个破坏等级和3个性能水准，以门框位移角为准量化指标，给出一种岸桥结构性能水准的确定方法。考虑结构和地震动的不确定性，对两台岸桥实例进行地震易损性分析，得到结构易损性曲线。分析结果表明：两台岸桥门框构件延性变形能力较差，在强震作用下的倒塌概率较大。易损性曲线明确了岸桥结构在不同地震动强度下的性能水准概率，为岸桥结构抗震性能评估和灾害分析提供理论依据。

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刊出日期：2016-07-15

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