振动与冲击

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毛玉明林剑锋刘靖华舒忠平

振动与冲击. 2016, 35(16): 1-5.

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提出了一种飞行器地面振动试验状态的界面载荷和条件分析方法，该方法基于结构动态质量计算，既能根据给定的振动试验条件计算飞行器界面载荷，又能够根据飞行试验状态的结构设计载荷修正地面振动试验条件，使得主结构不会因过试验而造成结构破坏。另外，该方法可以由目前的单自由度结构振动分析，推广到多自由度复合振动载荷环境分析。数值仿真表明，该方法可以有效地应用于地面试验状态载荷环境分析和控制，便于应用于实际工程。

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地震作用下结构拟静力分量对车桥系统动力响应的影响分析

杜宪亭1,乔宏1,夏禾1,王少钦2, 李啸1

振动与冲击. 2016, 35(16): 6-11.

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在地震易发区域当地震发生时桥上正行驶列车的概率越来越大，然而地震作用下结构拟静力分量对于车桥系统动力响应影响的研究不足。将桥梁、车辆分别简化为等截面简支梁、簧上质量系统，建立耦合振动系统在多点地震作用下运动方程，将桥梁结构动力响应分解，推导出拟静力分量影响的精确表达式。在此基础上，给出耦合振动系统求解流程。以簧上质量系统通过32m简支梁遭遇地震作用为例，进行结构拟静力分量影响规律研究。分析结果表明：1）地震作用下车桥耦合振动分析考虑结构拟静力分量的影响需要输入地震位移、速度、加速度时程；2）相对于桥梁子系统，结构拟静力分量对簧上质量系统影响较大，最大到16%，且该影响对于车速更加敏感；3）忽略结构拟静力分量可能造成车桥动力分析结果出现较大偏差，这与结构抗震分析显著不同。

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衍射和衰减修正下材料非线性系数的检测方法

李雄兵1 张书增1 胡宏伟2 Jeong Hyunjo 3 Cho Sungjong 3

振动与冲击. 2016, 35(16): 12-16.

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为提高有限幅值法测量材料非线性系数的精度，给出了一种基于衍射和衰减修正的测量方法：由KZK方程入手，以平面波解、衰减修正和衍射修正组合的形式描述有限孔径的探头产生的声场，其中采用25组高斯声束实现衍射修正的准确快速计算；运用非线性最小二乘拟合原理提取基波和二次谐波的衰减系数，并根据实测的衰减系数实现声场的衰减补偿。通过检测声压值的衍射和衰减修正有效抑制声束扩散和声能衰减对测量结果的不利影响，提高其检测精度。以水的测量为例进行了实验验证，结果表明采用本文方法检测的值误差在5%以内，且不受测量距离的限制，为精确测量材料非线性系数提供一种有效方法。

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基于CFD降阶的非线性气动弹性稳定性分析

周强，陈刚，李跃明

振动与冲击. 2016, 35(16): 17-23.

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为了快速寻找基于CFD/CSD的非线性气弹系统的颤振边界，本文根据Lyapunov稳定性理论对非线性流固耦合系统进行稳定性分析。首先通过微扰理论对非线性流固耦合系统处理建立近似线性化状态空间方程，再通过POD (proper orthogonal decomposition)方法将高维状态空间方程降阶为便于分析的降阶系统，根据系统所有特征值即可判定原始非线性系统稳定性。Lyapunov稳定性理论主要针对非线性系统，在实现过程中采用了POD降阶的方法，与大多数对降阶系统稳定性判定不同，其数学理论上是反映原始非线性流固耦合系统稳定性。本文POD降阶方法从系统内部流场出发，可以较好反映系统内部特性。二维三维算例仿真结果验证了本文方法预测颤振边界的正确性，分析发现，在亚音速阶段，稳定性主要由于结构模态主导；而在跨音速和超音速流动阶段，气弹稳定性主要由受流体特性影响。

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水平振动情况下颗粒系统振动分离机理的离散元数值研究

王振宇1, 2，周伟1, 2，杨利福 1, 2，马刚1, 2，常晓林1, 2

振动与冲击. 2016, 35(16): 24-29.

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采用三维离散元方法，生成不同大小颗粒粒径比与上覆颗粒厚度的颗粒集合体，模拟颗粒振动分离实验。通过离散元数值模拟研究颗粒数目对大颗粒振动分离的影响，揭示水平振动条件下孔隙的产生机制，分析了颗粒振动分离行为的细观机理。研究结果表明：振动分离过程中系统动能沿颗粒集合体高度方向分布不均匀，振动过程中系统下部颗粒所具有的动能更大，系统下部颗粒通过不断碰撞传递能量使得大颗粒底部产生孔隙，小颗粒随后快速填充大颗粒底部孔隙从而将大颗粒位置垫高；在相同粒径比之下，随着颗粒数目的增加，颗粒间碰撞作用和孔隙填充作用更加剧烈，大颗粒完成振动分离所需时间越来越短，但持续增加颗粒数目并不会缩短完成振动分离所需时间。

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基于模型试验的高坝泄洪诱发场地振动影响因素研究

张龑1,2，练继建1，刘昉1，张文皎1，李松辉2

振动与冲击. 2016, 35(16): 30-37.

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高坝泄洪引起巨大水流脉动荷载产生的振动，通过地基沿河谷向上下游传播，结果会导致场地振动，对周围建筑物及居民正常生活造成不利影响。本文通过改进传统物理模型，结合原型观测建立关联体系，研究高坝泄洪诱发场地振动的振源特性，以及影响振动强度的关键因素。结果表明：通过一系列隔振、减振措施建立的完全水弹性模型，能较好的模拟实际泄洪振动情况；通过线性预测，能准确的反映实际场地振动情况。泄流时孔口处脉动荷载是诱发坝体地基以及场地振动的首要振源，导墙和底板荷载次之。泄洪过程中不同的孔口开启方式，以及不同的上、下游水位是影响场地振动强度的主要因素。通过调节泄流方式可以从振动源头上有效的控制场地振动强度。地基刚度较小区域会对场地振动产生放大效应。

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基于Hankel矩阵的奇异值分解法对脑血容积计算的研究

任雅姿,李颖,刘欢

振动与冲击. 2016, 35(16): 38-42.

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针对动态对比度增强磁共振灌注成像中脑血容积的计算，本文提出基于Hankel矩阵的奇异值分解（singular value decomposition，SVD）算法。在奇异值数目的确定上采用差分谱量级差的研究方法，对算法进行理论推导与仿真模拟，得到较为理想的滤波效果。由于成像过程存在测量噪声的干扰，分析了信噪比和示踪剂延迟对算法的影响。仿真结果表明，信噪比越低（SNR=5dB），算法处理效果越明显；信噪比增高（SNR=100dB），估计值偏差减小，结果越为准确。且该算法不受示踪剂延迟的影响。与传统奇异值分解算法相比，采用基于Hankel矩阵的奇异值算法可以更为准确地估计脑血容积。

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厦门本岛近地表三维速度结构建模研究

师黎静,苏茜2，刘宇实1，刘恒3

振动与冲击. 2016, 35(16): 43-48.

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本文搜集整理了厦门本岛202个钻孔资料，分析、总结了工程场地剪切波速度结构的空间相关性和带状异向性特征。在此基础上，发展了一套先通过不规则三角网（TIN）法和克里格法划分出不同土层的分界面，建立场地三维工程地质模型，再基于克里格方法对土层内部剪切波速进行空间预测，最后整合各土层剪切波速度结构的建模方法。通过建立厦门岛近地表三维速度结构模型，对方法可行性和精度进行了检验。结果表明，本文建立的模型，能够很好反映出厦门岛工程场地同一土层内的剪切波速变化规律及不同土层剪切波速的带状异向性。

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基于重整化方法的冲击载荷下岩石振动分析

李玮1，纪照生1，董智煜2，李卓伦1，李悦1

振动与冲击. 2016, 35(16): 49-54.

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旋转冲击钻井是当前钻进深井硬地层应用较多且效果显著的一种高效破岩技术。笔者基于振动学理论，在考虑岩石重力的情况下，建立钻头冲击载荷下岩石振动响应的数学模型，采用重整化方法对其求解，利用MATLAB软件分析各参数对钻头高频冲击下岩石振动的影响，并进行了室内实验对理论分析结果进行了验证。结果显示：冲击载荷下岩石的运动为两个简谐振动的互扰振动；岩石的密度越小，刚度越小，冲击力越大，岩石的振动幅度越大，振动速度也越快；岩石存在一个固有频率，冲击载荷冲击频率越接近这个固有频率，岩石的振动越剧烈。当钻头高频振动频率和岩石固有频率相等时，岩石振动幅度和振动速度最大，即达到了共振。冲击载荷下岩石响应的分析对于揭示动载作用下岩石的破碎机理，指导冲击工具的设计具有重要意义。

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两自由度磁力悬浮非线性振动能量采集研究

王祖尧1, 2,丁虎1，陈立群1, 3

振动与冲击. 2016, 35(16): 55-58.

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首次研究通过增加自由度数，扩大磁力悬浮非线性能量采集器的采集区域。通过引入线性弹簧振子，将单自由度非线性磁力悬浮能量采集器扩展到两个自由度。使用谐波平衡法近似分析两自由度非线性常微分方程组，研究位移激励下系统主共振的稳态幅频响应特征。研究结果表明，两自由度系统能够显著扩展系统的共振区域。还通过对比系统各个参数对共振幅频响应幅度以及区域的影响，研究了系统质量比、频率平方比和非线性系数比对增强共振强度、扩大共振区域，也就是提高能量采集的强度和带宽的影响。另外，还通过直接的数值模拟验证了近似解析分析结果的正确性。

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机械振动无线传感器网络节点高精度数据采集方法

曾贵伟，汤宝平，邓蕾，肖鑫

振动与冲击. 2016, 35(16): 59-63.

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为满足通用机械振动监测中高采样率、采集精度的需求，提出一种基于IEPE加速度传感器的无线传感器网络节点高精度数据采集方法。采用双核心处理器构架，降低网络维护与采集控制的耦合性，独立高精度时钟控制采集时序，提高数据采集频率精度。设计低噪声DC-DC电源转换方案，在充分考虑转换效率的前提下抑制电源噪声为30μVRMS；设计能自抑制电源噪声的恒流源激励，减小IEPE加速度传感器的信号噪声；设计通带平稳的三阶低通滤波器，有效避免频率混叠，提高数据采集幅值精度。实验结果表明：节点采集信号噪声仅40.7μVRMS，滤波通带范围内平均幅值误差仅0.37%；与有线采集系统NI9234数据采集对比分析，频率误差低于最小频率分辨率，幅值误差最大仅2.99%，验证了该无线传感器网络节点高精度数据采集方法的有效性。

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基于LS-DGF-DG方法的船体板架结构近场水下爆炸毁伤特性研究

王龙侃，张之凡，郎济才

振动与冲击. 2016, 35(16): 64-71.

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基于可压缩流体力学基本理论，采用间断迦辽金（DG）方法结合直接虚拟流（DGF）方法和水平集（LS）方法(简称LS-DGF-DG方法)，首先建立水下爆炸爆轰模型，对不同装药形式的水下爆炸冲击波载荷进行对比研究，分析讨论装药形状对冲击波载荷特性和爆轰产物初始形态的影响，随后将数值结果与经验公式进行对比，验证LS-DGF-DG计算程序的有效性，最后通过非线性有限元软件ABAQUS建立船体加筋板架模型，将LS-DGF-DG计算得到的近场水下爆炸载荷传输给ABAQUS，模拟加筋板架结构在近场水下爆炸载荷作用下的毁伤过程，并将计算结果与实验进行对比分析，总结相关规律。结果表明：起爆初期，柱形装药逐渐形成椭球形的爆轰产物，最终膨胀为球形；装药径向的冲击波压力峰值高于轴向，柱形装药的冲击波压力峰值高于球形装药的压力峰值；在近场水下爆炸载荷的作用下，加筋板架结构出现塑性大变形和剪切破坏的现象，数值结果与试验值吻合良好；加强筋的强弱对板架结构的破坏模式和塑性变形程度有较大影响,加强筋较强，破坏首先从加强筋位置出现，加强筋较弱，破坏主要出现在固支边界处。

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基于广义相关系数自适应随机共振的液压泵振动信号预处理方法

经哲郭利

振动与冲击. 2016, 35(16): 72-78.

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针对液压泵故障振动信号信噪比低，故障特征难以提取的问题，对液压泵振动信号预处理方法进行研究。针对现有自适应随机共振优化算法及其目标函数存在的问题，将量子遗传算法(Quantum Genetic Algorithm，QGA)引入自适应随机共振中，提出一种改进的自适应随机共振的信号预处理方法。该方法以广义相关系数为目标函数，采用QGA算法对随机共振系统的结构参数进行优化，从而实现对信号的降噪预处理。仿真及实验结果表明，该方法能够有效提取强噪声背景下的液压泵振动信号频率特征，是液压泵故障特征提取及故障诊断中信号预处理的有效方法，可进一步发展至实际工程应用。

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正浮力开放腔体圆柱壳垂直入水数值研究

路中磊，魏英杰，王聪，陈晨

振动与冲击. 2016, 35(16): 79-85.

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开放腔体结构以开口端撞击水面引起腔体内部气体介质流动，并与壳体下沉运动相互耦合，形成独特的运动特征和流场特性．基于均质平衡流理论，针对具有正浮力特性的开放腔体圆柱壳模型低速垂直入水运动进行了三维数值模拟，得到入水过程中的运动轨迹、轴向压差阻力波动特性及入水空泡发展规律，结果表明：开放腔体具有较好的缓冲作用；腔体内气体运动分为冲击振荡和压缩振动先后两个截然不同的运动过程；气体振动具有高频率、低幅值、快衰减特点，对壳体下沉运动具有扰动作用，同时导致开口端以同频率吸入-排出液体，形成复杂的流场环境，使空泡壁面发生波动，并过早脱落溃灭。

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基于数学形态梯度谱熵的性能退化特征提取方法及其应用

刘鹏，李洪儒，许葆华

振动与冲击. 2016, 35(16): 86-90.

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针对数学形态谱熵难以准确描述信号的形态复杂度以及性能退化趋势评价效果不理想的问题，提出一种基于数学形态梯度谱熵的性能退化特征提取方法。该方法利用形态梯度算子在信号处理中能有效提取故障特征信息并抑制噪声的优势，将其引入到形态谱熵的定义中，得到数学形态梯度谱熵的概念。通过对仿真信号进行分析，验证了所提出的形态梯度谱熵作为信号复杂度指标的合理性与有效性。最后，将该方法应用到滚动轴承的性能退化研究中，结果表明，形态梯度谱熵能有效反映滚动轴承的性能退化趋势。

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基于误差估计的发动机排气声源特性间接识别模型求解方法研究

刘海涛1，2，连小珉2，刘林芽1

振动与冲击. 2016, 35(16): 91-98.

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用于发动机声源特性识别的线性时不变频域模型仍然是较为实用的方法，但尚存在求解误差大、对输入误差敏感、识别及求解过程复杂等问题。为了提高声源识别的准确性，建立了间接法声源特性识别的误差估计方法，即声源声压离散度估计和声源阻抗值偏差估计。将识别模型中超定非线性方程组中的方程式进行两两组合，通过解析几何的方法直接求解方程组，获得声源特性参数的多个解，再利用声源阻抗值偏差估计选取最优解。经分析计算，获取的声源特性参数的误差估计值要明显低于传统四负载法。最后，采用三维声流耦合仿真方法对获取的声源特性参数进行验证，仿真预测的远场响应点声压值与试验结果吻合良好，表明基于误差估计的声源特性参数最优选取法可以获取更加准确的发动机声源特性参数，减少识别误差和识别的复杂程度。

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基于遗传算法的复杂双层磁悬浮精密隔振系统LQR控制研究

宋春生，于传超，张锦光，陈金亮

振动与冲击. 2016, 35(16): 99-105.

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主被动结合混合隔振技术能充分利用主被隔振性的各自优势，是精密隔振的研究热点。磁悬浮隔振技术具有无接触、无摩擦、寿命长、支承参数可控可调等特点，在主动精密隔振领域内得到广泛研究。设计磁悬浮主动隔振器并将其应用到被动精密隔振系统组成复杂双层磁悬浮精密隔振系统，建立了其动力学方程，推导出了相应系统的状态方程，提出了一种基于最小加速度响应的LQR主动隔振控制策略，并采用遗传算法进行优化，得到Q与R矩阵的值，并进行仿真研究。仿真结果表明：在不同的激励下，复杂双层磁悬浮精密隔振系统较被动隔振系统，隔振效果都有显著提高。

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考虑局部非线性影响的设备-结构相互作用研究

姜忻良张崇祥

振动与冲击. 2016, 35(16): 106-113.

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针对某些设备在地震时容易破坏的特点，进行考虑设备非线性因素影响的设备-结构动力相互作用体系分析。引入了能考虑局部非线性的混合动态子结构法，并将设备作为非线性二级子结构参与分析，导出了线性与非线性耦合的混合动态子结构方程。应用该方法进行了设备-结构动力相互作用体系三种不同计算模型的地震时程响应分析。研究表明：一般情况下，考虑非线性设备与线性结构相互作用后，结构反应有所减小，设备反应增大，具体结果不仅与结构自身特性有关而且与地震动类型密切相关。提出的该方法具有计算可靠、效率高的特点。

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老化及海蚀作用下近海桥梁隔震支座橡胶材料性能劣化试验

马玉宏1 赵桂峰2 罗佳润1 崔杰1，2 周福霖1

振动与冲击. 2016, 35(16): 114-122.

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设计了由与橡胶隔震支座相同材料的橡胶片组成的橡胶块体，将橡胶支座与橡胶块体和橡胶片放置在同样的试验环境下开展试验，研究橡胶材料硬度、定伸应力、拉伸强度及扯断伸长率在老化和海蚀作用下随时间及厚度方向的变化规律。试验结果表明：老化仍然是影响橡胶材料性能的主要因素；橡胶含水率的高低会极大影响其性能；随老化时间的增长，橡胶的硬度、定伸应力呈增大的趋势，而拉伸强度、扯断伸长率呈减小的趋势；单纯海蚀对橡胶硬度、定伸应力的影响不明显，但拉伸强度和扯断伸长率则随着海蚀时间的增长而减小；老化+海蚀试验结果是老化作用与海蚀作用的叠加，该作用会使得橡胶的性能劣化在大应变时表现得更为明显；从橡胶表面至内部，橡胶材料性能大体呈略微减小的趋势，老化及海蚀作用基本发生在表面，而内部橡胶的性能变化程度均较轻。

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基于分数阶导数的黏弹性悬架减振模型及其数值方法

李占龙1，2，孙大刚1,2，宋勇2，刘付喜1，赵树萍2

振动与冲击. 2016, 35(16): 123-129.

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为了准确掌握黏弹性悬架的动态响应，针对传统整数阶减振模型的不足，引入分数阶导数原理，构建了黏弹性材料FKV本构模型，建立了考虑几何参数的黏弹性悬架分数阶减振模型，利用Grumwald-Letnikov定义将模型中分数阶导数离散化，并转化为状态方程形式，依据矩阵函数理论推导出模型的数值解。以某型安装黏弹性悬架的履带车辆参数为例，分别建立了悬架的动态接触有限元模型和分数阶减振模型，获得了在翻越障碍工况下两种模型响应的对比解。结果表明：分数阶减振模型体现了黏弹性悬架响应具有全局相关性和记忆性，且历史作用渐近加强；黏弹性悬架有较好的缓冲减振性能；分数阶减振模型解与有限元方法计算结果有较好的一致性。旨为下一步的实车试验和实际应用提供理论参考。

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基于CEL不同角度超声空化微射流冲击的仿真分析

叶林征，祝锡晶，王建青，张乐林

振动与冲击. 2016, 35(16): 130-134.

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为探究超声珩磨中不同角度空化微射流冲击下壁面特性的变化，应用耦合欧拉-拉格朗日（CEL）方法建立了超声空化微射流冲击壁面模型，并进行了数值仿真。结果表明：壁面在微射流冲击下出现微型凹坑，最大坑深可达0.11 μm；微射流背侧的侧向射流速度较前侧低，且微射流背侧压强、凹坑深度、等效应变均大于前侧；随冲击角度的增大，壁面压强、凹坑深度及等效应变均先略有增大随后减小，特别是冲击角度为15º的微射流冲击效应最强。大量微射流冲击壁面，有利于超声珩磨中材料的去除。

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一种反馈式自适应振动控制方法研究

刘锦春 1，何其伟 1，朱石坚 1，陈章位 2

振动与冲击. 2016, 35(16): 135-141.

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对一种反馈式的线谱振动自适应主动控制方法的参考信号生成方法进行了研究，分析了该参考信号生成方法的基本原理和不足，并对此进行了改进，抑制参考信号生成中，背景噪声引起的参考信号幅值波动。然后，通过应用改进的参考信号生成方法，形成了新的反馈式自适应控制方法。最后进行了，仿真分析和基于主动控制平台的试验研究。仿真结果表明，相比原算法，改进后的反馈式自适应控制方法具有更快的收敛特性和较小的稳态误差；在相同的高背景噪声和大步长系数下，改进算法具有更好的抗噪稳定性能。试验结果表明，改进后的算法能够在参考信号与振源信号存在频率偏差的情况下，对多频振动信号取得有效的主动控制效果。

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基于铣刀精确建模的刀尖点频响函数预测方法

朱坚民，何丹丹，张统超

振动与冲击. 2016, 35(16): 142-151.

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为准确地获取铣刀刀尖点频响函数，提出一种基于铣刀精确建模的刀尖点频响函数的预测方法。该方法基于RCSA理论和Timoshenko梁理论，将机床-主轴-刀柄-刀具系统划分为机床-主轴-刀柄-部分刀杆和剩余铣刀两个部分，并将剩余铣刀细分为剩余刀杆、过渡段以及多段刀齿。将铣刀分为对称型铣刀和非对称型铣刀两类，并针对每类铣刀各部分分别进行精确建模。以多把2刃和4刃铣刀为研究对象，进行实验测试，比较本文方法、等效质量法预测的铣刀刀尖点频响函数与实测刀尖点频响函数之间的差异，分析结果表明：本文方法比等效质量法具有更高的预测精度，所预测频响函数的固有频率与实测频响函数固有频率的相对误差在5%以内。

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自复位单自由度体系随机地震响应分析

胡晓斌，江卫波

振动与冲击. 2016, 35(16): 152-157.

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给出了自复位体系恢复力的数学描述，建立了正态白噪声地面激励下采用等价线性化法求解自复位单自由度体系随机响应的流程，并采用Monte-Carlo法验证了其正确性，最后通过参数分析对随机响应的影响因素进行了研究。结果表明：结构周期越小，屈服位移系数或耗能参数越大，体系位移方差系数和速度方差系数越小；结构屈服后刚度系数越大，位移方差系数越小，速度方差系数越大；结构周期越大，屈服位移系数、屈服后刚度系数和耗能参数对位移方差系数和速度方差系数的影响越大。

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多回路高压输电塔典型横担结构风力系数风洞试验研究

张庆华1，马文勇2

振动与冲击. 2016, 35(16): 158-163.

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应用高频测力天平技术，对多回路高压输电塔典型横担模型进行了不同紊流度下的风洞试验，研究了其风力特性。结果表明风场对横担结构的平均风力系数影响较小，静风力主要以顺风向风力为主，而顺、横风向和扭矩向脉动风力值都较大，不能忽略。横担阻力系数0°风向附近取值最大，随风向基本呈单调递减趋势。通过对比不同模型升力系数可以发现，升力系数取值与横担的长度有关，横担越长，横风向升力系数越大。不同规范中给出阻力系数与本文试验结果较为接近，但需要注意的是，相关格构式结构规范均未考虑横、扭风向风力对结构的影响。通过相关性分析可以看到，横担基底剪力与扭矩相关性很小，风场对相关性有一定的影响。

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考虑老化时间影响的隔震支座橡胶本构Moony-Rivlin模型常数研究

李艳敏1，马玉宏1，罗佳润2 赵桂峰3

振动与冲击. 2016, 35(16): 164-169.

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目前Moony-Rivlin模型被广泛应用于橡胶隔震支座的有限元分析中，其中，材料常数的标定是关键环节。为充分了解老化作用对橡胶材料常数的影响，采用最小二乘拟合法计算老化试验后的Moony-Rivlin模型材料常数，拟合出材料常数随老化时间的变化关系式，提出了修正Moony-Rivlin模型，并将拟合值和计算值进行对比。最后，根据上述方法确定的材料常数用Abaqus软件对隔震橡胶支座老化前后的性能进行了模拟分析，并将有限元分析结果与试验结果进行对比。结果表明：随着老化时间的增加，Moony-Rivlin模型常数逐渐增大；老化前、后橡胶隔震支座的竖向刚度、水平刚度试验测试与有限元模拟值的误差均在可接受的范围内，验证了所建立修正本构模型的准确性，可为橡胶隔震支座老化性能的研究和桥梁等结构全寿命性能设计提供理论支撑。

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基于ANSYS二次开发冷却塔施工全过程风致极限承载性能研究

杜凌云柯世堂

振动与冲击. 2016, 35(16): 170-175.

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为研究施工全过程中冷却塔风致强度和稳定极限承载性能，首先基于UIDL和APDL对ANSYS进行相应功能的界面化模块二次开发，在此基础上进行智能化有限元建模，通过分别施加规范与风洞试验风荷载，进行施工全过程中冷却塔强度及屈曲失稳极限承载能力计算，且考虑对比了混凝土龄期变化对屈曲稳定性的影响。结果表明：临界风速在冷却塔施工初始阶段迅速降低后渐趋平稳，整体风致强度极限承载能力要显著大于屈曲失稳极限承载能力，计入龄期变化后冷却塔屈曲模态与不计时相似，但临界风速相对减小；对比各施工阶段不同工况下的两种承载能力发现最小临界风速为100.7m/s，远大于当地50年一遇最大设计风速29.7m/s。算例分析表明本文二次开发的冷却塔结构智能化分析模块实用高效，实现了冷却塔施工全过程极限承载能力有限元分析的参数化和可视化。

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压电材料中多个孔边径向裂纹的动力相互作用

李冬1，王慧聪1，宋天舒2

振动与冲击. 2016, 35(16): 176-180.

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采用Green函数法对压电材料中多个孔边径向裂纹在SH波作用下的相互作用问题进行了研究。首先利用复变函数方法构造出具有多个半圆形凹陷的半无限压电介质的位移Green函数和电场Green函数，然后采用裂纹“切割”技术构造孔边径向裂纹，根据界面上的位移和应力连续性条件建立求解问题的第一类Fredholm定解积分方程。最后作为算例，给出了裂纹尖端动应力强度因子随缺陷几何尺寸、材料物理参数和入射波频率的变化特征图并进行了讨论。

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超高层混凝土框架-核心筒结构试验研究

杨远威，钱德玲，佟国锋

振动与冲击. 2016, 35(16): 181-186.

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为了研究超高层框架-核心筒结构在地震激励下的动力响应规律和抗震性能，按照动力相似关系设计了一个1/50缩尺模型，并实施了振动台试验。基于试验结果，对不同设防烈度地震作用下的结构自振频率、阻尼比、振型曲线、加速度动力放大系数、层间剪力、应变和位移响应进行了计算与分析。研究结果表明：随着振动次数的增加，结构自振频率降低，阻尼比基本呈增大趋势，振型曲线幅值减小；实验结束后，结构的动力特性变化不大，说明结构的损伤不大；结构的动力响应与地震强度和地震波的波形有关；结构抗震性能能够满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防要求。研究结果可为同类超高层结构的抗震设计提供参考。

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功能梯度板的振动功率流特性分析

张玲，朱翔，李天匀，殷学吉

振动与冲击. 2016, 35(16): 187-191.

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根据功能梯度复合材料矩形板的基本动力方程，基于模态叠加法求出简谐激励载荷作用下功能梯度板横向振动位移，结合结构振动功率流方程，研究功能梯度材料矩形板的振动及输入和传播功率流特性。算例中，首先计算功能梯度板固有频率，并与数值解进行对比分析，验证了算法的准确性。然后研究了功能梯度板输入功率流特性，讨论了不同梯度指数对输入功率流特性的影响。并通过可视化方法计算得到了功率流在板中的传播特性，通过功率流矢量图和流线图描述了功能梯度板。

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声结构耦合系统双材料模型的拓扑优化设计

商林源1,赵国忠1，陈刚2

振动与冲击. 2016, 35(16): 192-198.

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基于微结构设计域法，并结合伴随法与放松形式准则法，研究了针对声结构耦合系统的双材料拓扑优化方法。提出并详细地推导了声压级关于拓扑变量的伴随灵敏度分析公式。推导了一种放松形式的最优准则法，并应用到声结构耦合问题的优化求解中。数值算例证明了在求解声结构耦合问题中，伴随灵敏度分析方法具有高精度，高效率的特点；放松形式的最优准则法具有收敛快速，迭代稳定的优点。数值结果说明文中提出的拓扑优化方法能有效降低结构内部的噪声，验证了方法的正确性。

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温压弹爆炸冲击波作用下防护门破坏模式研究

李秀地1，苗朝阳1，耿振刚1，杨森2

振动与冲击. 2016, 35(16): 199-203.

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为研究温压弹爆炸冲击波作用下防护门的破坏模式，利用ANSYS/LS-DYNA软件建立了考虑材料应变率效应的分离式钢筋混凝土防护门数值计算模型。对防护门加载温压弹爆炸冲击波波形，分析了防护门的挠度、转角和剪应力，并与TNT的作用结果进行了对比。结果表明：温压弹爆炸冲击波作用下，随着距爆炸源距离的增加，防护门的破坏模式由直剪破坏、弯剪耦合破坏逐渐变为弯曲破坏；防护门的响应与温压弹爆炸冲击波的高冲量有关，温压弹爆炸冲击波作用下防护门的破坏程度大于TNT的作用结果；防护门跨中速度值可以用来快速评估防护门的破坏模式。

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水平管内气液两相流诱导振动的数值研究

马晓旭,田茂诚，张冠敏，冷学礼

振动与冲击. 2016, 35(16): 204-210.

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利用多场耦合有限元软件ADINA，结合任意拉格朗日-欧拉（ALE）动网格方法，对水平弯管内气液两相流诱导振动问题进行了数值模拟研究；重点考察了管结构振动响应特性及流型、体积含气率β和分相折算速度等对激振力的影响。计算结果表明：管结构动态响应表现为低频带内随机振动和周期性振动的混合，响应主频随分相折算速度的增加而逐渐增大。脉动激振力均方根值FRMS在环状流时最大，泡状流时最小；β在60%-100%范围内且固定两相平均流速时，FRMS随β的增大而减小；FRMS随分相折算速度的增加而增大。最后通过建立数学模型总结出了水平弯管内气液两相流诱导振动的机理，并提出了针对性的减振措施。

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带子系统的动力包双层隔振系统隔振设计研究

陈俊1，董大伟1，时威振1，赵明2，高峰2，闫兵1

振动与冲击. 2016, 35(16): 211-218.

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目前对带子系统的动力包双层隔振系统的隔振设计尚未形成一套行之有效的设计方法，针对这一研究现状本文展开了对其隔振设计的研究。提出了一种先优化设计主隔振系统确定一、二级隔振器刚度，然后将子系统充当主系统吸振器按照H∞准则设计出子系统隔振器刚度的两级优化设计方法。以某型内燃动车动力包为研究对象，采用提出的两级优化设计方法对动力包进行优化设计，并基于优化后的参数对动力包进行了隔振性能测试。结果表明，经过优化后，在常规工况和停机工况，动力包双层隔振系统皆具备优良的隔振性能，验证了方法的有效性。

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冲击信号零漂修正的冲击响应谱互相关系数分析

李海广1,2,潘宏侠1，任海锋1

振动与冲击. 2016, 35(16): 219-225.

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冲击振动信号通常因为冲击能量强、传感器特性等因素的影响，存在基线漂移现象，进而影响到后续的数据分析处理。针对这一问题，本文首先通过计算冲击信号的冲击响应谱，提出正负冲击响应谱互相关系数的定义，利用互相关系数开展检测基线漂移程度、检验修正效果等工作；其次，提出利用响应谱互相关系数为重构条件的自适应经验模式分解（EMD）漂移修正新方法，并与其他方法进行了比较。在对某机枪自动机动作过程中的冲击振动基线漂移信号分析和验证，数据结果表明，冲击响应谱互相关系数较传统的响应谱低频斜率等响应谱特征值，更能准确有效的表征基线漂移程度、以及修正效果的评判。

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古琴共鸣体的声固耦合模态分析

于洋，许震宇

振动与冲击. 2016, 35(16): 226-230.

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模态分析中考虑古琴共鸣体与声腔内空气的声固耦合，得出不同固有频率下古琴的各阶位移场模态及声场模态。对比结构系统、声腔系统与耦合系统的仿真结果，研究空腔内空气对共鸣体壁板振动以及共鸣体壁板振动对腔内声压分布情况的影响。结果显示对古琴音量贡献较大的振动模态为呼吸模态，并且面板与底板以不同相位振动时表现的呼吸模态形式所辐射出的音量有所不同；理论推导建立了激励力频率与古琴发声响度之间的关系，为斫琴师根据激励力频率来调整古琴响度提供参考。

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刊出日期：2016-08-15

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