振动与冲击

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张瑞成，卓丛林

振动与冲击. 2016, 35(17): 1-6.

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针对交流传动机电耦合模型往往忽略转子磁电转化问题，考虑交流电机转子复杂多变的磁电转化，根据交流电机电磁转矩机械特性，并引入交流电机内部空气摩擦阻力这一非线性因素，建立交流异步电机-轧机主传动系统机电耦合模型。采用多尺度法求解该机电耦合模型在主参数共振情况下的近似解，并利用数值方法研究了定常解的稳定性，同时用Poinacre映射方法分析了转子感应电流频率对于轧机主传动机电耦合系统非线性参数共振的影响。研究结果表明转子感应电流频率是导致系统振动的一个重要因素，当转子感应电流频率变化时，轧机系统的运动形式从混沌运动到周期运动交替变化，最终变为混沌运动。给出了从生产工艺的角度利用变频技术稳定转子感应电机的频率可以有效的避免轧机的混沌运动，为进一步研究、控制轧机主传动系统提供了新思路。

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隔舱式颗粒阻尼器在沉管隧道中的减震控制试验研究

闫维明1, 谢志强1，张向东2，王瑾1，杲晓龙1

振动与冲击. 2016, 35(17): 7-12.

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基于修正的TLD设计理论，提出了一种适合沉管隧道使用的隔舱式颗粒阻尼器及其设计方法，并以某沉管隧道为原型，设计制作了1:60的缩尺模型，对设置颗粒阻尼器前后的模型隧道进行了振动台试验。研究结果表明：颗粒阻尼器对沉管隧道纵向的减震控制效果良好，能够有效地降低模型隧道接头轴力和相对位移等动力响应，颗粒堆积状态、较优附加质量比、激励频谱特性、激励强度是影响其减震效果的主要因素。颗粒阻尼器对沉管隧道的纵向基频有降低效果，而颗粒的附加质量比和堆积状态是调谐主体结构基频的关键因素。采用传递函数幅值可以表述模型隧道模态响应程度，提出了通过模型隧道的模态响应降低程度确定较优附加质量比的方法，并进而实现对主体结构低阶振型的有效控制。

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岩土动力极限应变判据在边坡稳定分析中的应用

赖杰1，郑颖人1，阿比尔的2，唐晓松1，刘云3，谭仪忠4

振动与冲击. 2016, 35(17): 13-18.

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岩土材料受力从弹性进入塑性，最终发展到破坏，材料的屈服与破坏不同，屈服表示材料从弹性进入塑性状态，破坏表示从塑性发展到工程失稳。对于理想弹塑性材料，应力表述的判据难以区分屈服与破坏，为此提出采用极限应变作为岩土材料的破坏判据。本文给出了岩土材料动力极限应变的求解模型与方法，并以动力极限应变作为破坏准则，它既可以表述动力作用下材料的点破坏或开裂破坏，当点破坏贯通形成破坏面时，还可以表述材料整体破坏。通过地震作用下动力边坡工程算例，得到边坡滑体起裂的位置、演化过程和起裂极限荷载；当边坡中极限应变区贯通时得到边坡整体破坏极限荷载，并与数值极限分析中（超载法、强度折减法）采用位移不收敛破坏准则的计算结果比较，基本一致，验证了极限应变法在动力分析中的可行性。

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2A12铝合金薄板对卵形头弹抗冲击性能研究

郝鹏，卿光辉，李建峰，邓云飞，魏刚

振动与冲击. 2016, 35(17): 19-25.

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利用轻气炮撞击实验研究卵形弹丸冲击总厚度相等的2A12铝合金单层板和双层板，分析靶板分层和板间间隙对靶板失效模式以及抗冲击性能的影响，通过高速相机图片获取弹体速度数据。实验结果表明，单层板的弹道极限高于双层板的弹道极限，包括间隙式和接触式，并且接触式双层板的弹道极限高于间隙式双层板。随着弹体初始速度增加，靶体结构对其抗侵彻性能的影响随之减小。此外，利用Abaqus软件建立了数值模拟模型对实验工况进行了计算，将数值模拟和实验结果进行了对比，两者之间存在较好的一致性，这也表明数值模拟能够有效地测靶体的弹道极限。

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基于质量放大局域共振型声子晶体的低频减振设计

张印,尹剑飞,温激鸿,郁殿龙

振动与冲击. 2016, 35(17): 26-32.

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针对低频结构振动控制，设计了一种质量放大局域共振型声子晶体。基于周期结构的Bloch定理和有限元方法研究了无限声子晶体的能带特性，同时基于有限元法研究了弹性波在有限周期结构中的传播特性。在此基础上，对声子晶体质量放大带隙与局域共振带隙的形成机理和带隙特性进行了研究。最后以梁框架结构低频减振为目标，将设计的质量放大局域共振声子晶体嵌入框架结构中，综合应用声子晶体带隙特性和粘弹性材料阻尼特性，实现低频宽带振动抑制效果。进一步，针对框架结构一阶固有频率，进行声子晶体结构优化设计，实现了一阶固有频率处振动的高量级抑制，并设计制备实验样件，进行实验验证。结果表明，这种质量放大局域共振声子晶体可以为结构低频减振提供一种新的实现方法。

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基于时变ARMA和EMD-PSO-LSSVM算法的非平稳下击暴流风速预测

李春祥1 迟恩楠1 何亮1 李正农2

振动与冲击. 2016, 35(17): 33-38.

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根据非平稳过程的进化谱理论，导出基于TARMA模型的非平稳脉动风速模拟式。基于模拟解析式，得到一些空间点非平稳下击暴流风速的模拟时间序列；运用经验模式分解（EMD）和基于粒子群优化（PSO）的最小二乘支持向量机（LSSVM）（简称为PSO—LSSVM）算法，经MATLAB平台编制程序，根据上下空间点风速样本预测出中间高度处的非平稳下击暴流风速时程。通过功率谱、自相关和互相关函数预测值与模拟值的比较及平均误差（AE）、均方根误差（MSE）和相关系数（R）的评价，验证了基于时变ARMA模型和EMD-PSO-LSSVM算法的下击暴流风速模拟与预测的可行性。

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随机激励下汽车非线性悬架系统的混沌研究

牛治东1，吴光强1,2

振动与冲击. 2016, 35(17): 39-43.

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研究了具有迟滞非线性特性的单自由度悬架模型在随机激励下的混沌运动。运用随机梅尔尼科夫（Melnikov）方法，推导并得到有界噪声激励下系统在均方意义下发生混沌运动的临界条件，讨论了悬架迟滞参数对系统混沌运动的影响，并运用庞加莱截面、功率谱和最大李雅普诺夫指数（LLE）进行了数值验证，研究表明，悬架系统存在混沌运动。分析了C级路面激励下，汽车单自由度悬架迟滞非线性系统的随机响应，并运用庞加莱截面、功率谱和最大李雅普诺夫指数进行了数值模拟，揭示了此类系统在随机路面激励下发生混沌运动的可能性。

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基于柔性支撑的风机传动链动态特性研究

张盛林，朱才朝，宋朝省，黄华清

振动与冲击. 2016, 35(17): 44-51.

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为了获得高空的风力资源，风力发电机组大多安装在100米的塔架上，在变风向与变载荷等恶劣工况共同作用下，塔架的柔性使得风机传动链受力变形复杂，成为风机的薄弱环节。以三点支撑风电机组为研究对象，将塔架考虑成柔性体，利用有限元法提取支撑塔架三个支撑接合部处参数，建立基于柔性支撑风机传动链耦合动力学模型，得到传动链的固有特征。其第一阶次和第二阶次固有频率分别对应塔架的摆振和传动链的扭振，利用坎贝尔图得到传动链的潜在共振频率，通过计算模态能量，对潜在共振点进行识别，得出1.55Hz为传动链的潜在共振频率。通过风场在线监测，跟踪风机主轴振动随转速的变化规律，实测风机传动链共振频率为1.56Hz，理论计算结果与实验结果基本一致，误差约为1%。

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单人Bounce荷载的实验建模研究

王磊1，陈隽1,2，楼佳悦1，李果1

振动与冲击. 2016, 35(17): 52-57.

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Bounce指音乐会或体育比赛中常见的观众双脚不离地的身体有节奏的上下往复运动。利用测力板以及无线测力鞋垫，开展了单人在不同频率下的bounce荷载的测试实验，共得到了109人次822条有效单人bounce荷载记录。在此基础上，建立了Bounce荷载的傅里叶级数模型，给出了四阶动载因子和相位角的建议值，并与国外已有模型进行了对比分析。本文模型所模拟的Bounce荷载与实测荷载的时域特性相同，所引起的结构响应幅值一致，可供工程设计参考使用。

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四边弹性约束FGM矩形板面内自由振动的DQM求解

蒲育,赵海英,滕兆春

振动与冲击. 2016, 35(17): 58-65.

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假设矩形板为正交各向异性, 材料的物性沿矩形板的宽度方向按幂律连续分布，基于二维线弹性理论，建立了四边弹性约束功能梯度材料(FGM)矩形板面内自由振动的控制偏微分方程。控制方程为复杂耦合的变系数偏微分方程，采用微分求积法(DQM)数值研究了四边弹性约束FGM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∞，梯度指数为0，问题退化为各种典型边界下矩形板的面内自由振动，与已有的各向同性矩形板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FGM矩形板边界条件、长宽比、梯度指数及刚度系数对自振频率的影响。

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柱形装药水下爆炸远场冲击波压力峰值分布

刘磊1,2,郭锐1, 裴善报1,3, 陈亮1, 刘荣忠 1

振动与冲击. 2016, 35(17): 66-70.

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基于动力学分析软件AUTODYN，对柱形装药水下爆炸进行数值模拟。采用无限水域下的二维计算方法， RDX柱形装药，仿真得到在药包径向，轴向间相隔22.5°的5个方向上不同位置的冲击波压力峰值，据此先定性分析了作用方位和长径比对远场压力峰值分布的影响。为避免对柱形装药冲击波直接量化分析，假设其压力峰值分布对于等量球形装药存在映射关系，进而得到映射系数，再结合球形装药经验公式得到压力峰值近似分布。最后用TNT水下起爆数值模拟初步验证了假设和分布式。

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基于EKF-BP网络的矿用自卸车轮胎材料参数辨识

张菲菲1 谷正气1,2 张沙1 马骁骙1 朱一帆1

振动与冲击. 2016, 35(17): 71-76.

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轮胎材料参数对轮胎有限元模型至关重要，但轮胎材料多，结构复杂，导致轮胎材料参数难以获取，对此提出利用扩展卡尔曼（EKF）优化的BP神经网络辨识轮胎材料参数的方法。基于轮胎有限元模型，模拟了轮胎脉冲工况动态仿真，将仿真得到的轮胎垂向加速度作为网络理想输入样本，将需要辨识的轮胎材料参数作为网络理想输出样本，通过网络训练，建立两者之间的非线性映射网络模型。将经过小波去噪的轮胎垂向加速度试验数据输入训练好的网络，有效辨识出了轮胎材料参数。通过材料参数辨识的轮胎模型在相应工况下的仿真数据与试验数据的对比，显示两者最大误差为6.45%，证明了基于材料参数辨识的轮胎有限元模型垂向特性的准确性。

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基于空气阻尼高速弹体软回收方法研究

潘孝斌，倪梯闵，谈乐斌

振动与冲击. 2016, 35(17): 77-82.

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现代智能弹药中的末端敏感、制导装置及引信主要由精密光机电、微处理器和电源等部件组成，对其进行高过载试验是研究弹炮适应性、弹道联动特性的重要手段。为了使经历高过载后的高速弹体能在有限距离内截停且无损回收，对软回收方法进行了理论分析和试验研究。利用高速弹体在同口径回收管内压缩弹前空气产生运动阻尼，采用单级破膜的方法，缓冲吸收弹体动能并释放能量。采用一维定截面非定常无粘流动描述压缩气室气体流动状态，结合弹体运动方程建立了软回收过程数学模型，采用带有人工粘性项的二阶MacCormark格式和经典四阶Runge-Kutta法进行数值求解，分析了弹体初速、气室初压和破膜压力之间的匹配关系，为试验开展提供必要指导依据。通过试验，可实现对质量36kg、最大初速为548m/s的弹体在42m距离内进行软回收。

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球轴承刚度对涡轮增压器瞬态响应的影响

黄若1，甄姗姗1，张威力2

振动与冲击. 2016, 35(17): 83-87.

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在载荷的作用下，角接触球轴承的接触角会产生变化，从而影响轴承支撑刚度。本文针对某型号车用混合陶瓷球轴承涡轮增压器，建立考虑密封结构及叶顶间隙气流激振的涡轮增压器混合陶瓷球轴承-转子系统动力学模型，在加速和减速两种工作状态下，分析考虑轴承载荷作用时转子系统的瞬态响应规律。结果表明：轴承载荷作用使轴承支撑刚度减小时，压气机质心振幅变化小且有增有减，涡轮质心振幅均增加。在涡轮增压器混合陶瓷球轴承-转子系统设计参数许可范围内，轴承载荷变化使接触角变化、轴承刚度变化，导致涡轮增压器瞬态响应振幅的变化较小。

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基于梁段单元法轨道连续箱梁的车桥耦合动力响应分析

欧阳冲，陈应波，谢伟平，孙亮明

振动与冲击. 2016, 35(17): 88-94.

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城市轨道交通可能会引起桥梁振动安全性问题和列车运行平稳性问题。建立精确、快速及通用性较好的车桥耦合计算程序，可对新兴的轨道交通进行振动预测提供借鉴。目前车桥耦合研究中，基于有限元软件建立的桥梁模型，通用性不高；而直接利用空间梁单元建模则无法考虑桥梁面板横向振动差异。采用梁段单元建立桥梁模型，并在MATLAB中建立整个车桥计算程序；以宁波轨道交通一号线为数值模拟对象，将计算结果与实测数据对比验证，最后考虑了不同车速对列车运行平稳性的影响。研究得到，直线运行的状态下，车桥响应都有竖向振动比横向振动受车速影响更大的趋势，且底板垂向加速度幅值最大，比腹板横向及悬臂板垂向振动加速度要显著的多；基于平稳性指标的评价结果比加速度指标更加合理。

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无阻塞潜水磨碎泵的空化及压力脉动特性研究

付强1,卢永刚1,朱荣生1,王秀礼1,王学吉1

振动与冲击. 2016, 35(17): 95-101.

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由于磨碎泵在实际运行中刀盘的流道容易发生堵塞，本文主要模拟磨碎泵静刀盘的刀盘流道堵塞情况对磨碎泵性能的影响，该模拟基于ANSYS-CFX14.0软件分别对无阻塞潜水磨碎泵模型进行定常和非定常计算，并对无阻塞潜水磨碎泵的外特性进行了试验验证。分别堵塞磨碎泵静刀盘流道的1/4、1/3、1/2，通过对不同的流道堵塞工况分析发现：随着流道堵塞程度的增加，潜水磨碎泵的扬程整体下降，潜水磨碎泵的功率整体下降，效率降低，且最高效率点向小流量区域移动，可发现当堵塞静刀盘流道的1/4、1/3时，对磨碎泵的扬程、效率和功率的影响不大，堵塞1/2时，磨碎泵的扬程和效率下降明显，即堵塞不严重的工况下，磨碎泵的水力性能所受影响很小；随着流道堵塞程度的增加，刀头附近的空化程度在加剧，当堵塞比达到一定程度时，叶轮进口背面也开始发生空化；静刀盘流道内压力脉动脉动能量最大，且随着远离静刀盘流道位置的脉动能量降低，动静刀盘的动静干涉作用是影响动刀盘和靠近静刀盘流道的监测点压力脉动的最主要因素，且随着流量的增加，各个监测点主频幅值均有所降低。

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聚能射流侵彻土壤/混凝土复合目标理论研究

肖强强1, 2，刘荣忠2，冯成良1，黄正祥2，魏许昌1

振动与冲击. 2016, 35(17): 102-106.

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为了研究聚能射流对土壤/混凝土复合目标的侵彻效应，分析土壤/混凝土复合目标在聚能射流侵彻下的响应特性，通过考虑聚能射流侵彻下塑性波在靶板中的传播和衰减，以及在土壤/混凝土界面的反射和透射，分析了反射波和透射波作用下射流对土壤和混凝土的侵彻过程，研究土壤/混凝土复合目标界面效应对聚能射流侵彻的影响，建立了聚能射流侵彻土壤/混凝土复合目标的理论模型。对聚能射流侵彻单一混凝土靶和土壤/混凝土复合靶进行对比试验发现，由于反射波和透射波的影响，聚能射流对土壤/混凝土复合靶的侵彻深度反而低于对单一混凝土靶的侵彻深度。在反射波和透射波的作用下射流的侵彻速度下降，导致了对土壤/混凝土复合靶侵彻深度的降低，试验结果与理论分析一致。

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冲击作用下混凝土裂纹扩展试验研究及数值模拟

张华1，郭继鑫1，傅玉珍1，高群2，王斌1

振动与冲击. 2016, 35(17): 107-112.

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采用改进的分离式霍普金森杆（SHPB）分别对混凝土无切槽平台巴西圆盘FBD (flattened Brazilian disc)、直切槽平台巴西圆盘CSTFBD (cracked straight-through flattened Brazilian disc)试件进行不同应变率的径向劈裂试验，得出无切槽平台巴西圆盘的劈裂拉伸应力-径向应变曲线，以及三种不同强度等级混凝土的动态弹性模量、峰值应力、峰值应变、拉伸敏感系数的应变率效应。此外，分析了不同角度预制裂纹对中心直裂纹巴西圆盘断裂韧性的影响以及复合裂纹的复合比与加载角度的关系。采用ABAQUS中的扩展有限元法对劈裂冲击试验中的直切槽平台巴西圆盘的破坏过程进行了模拟，并且对试件的裂纹扩展和破坏机理进行了分析，将数值模拟得到的结果与试验结果进行对比，得到主裂纹的扩展趋势是一致的。

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考虑热振特性的连续体结构拓扑优化设计

刘远东莫军尹益辉徐兵

振动与冲击. 2016, 35(17): 113-116.

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为实现传热和振动条件下连续体结构的拓扑优化设计，以结构散热弱度最小化和动态特征值最大化加权函数为目标，建立传热和振动条件下连续体结构的多目标拓扑优化模型，实现了相应的算法和算例。方法中采用Rational Approximation of Material Properties(RAMP)方法对密度进行惩罚，利用优化准则法控制设计目标与材料分布，以敏度过滤技术抑制棋盘格效应，通过归一化目标函数有效地避免了不同性质目标函数的量级差异。通过算例，获得了热-振权重系数对结构拓扑构型和目标函数(宏观结构的散热弱度和基频)的影响规律，算例结果表明了该方法的有效性。

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不同初始损伤混凝土动态轴向拉伸试验研究

范向前1,2，胡少伟1,2,3，陆俊1,2，陈启勇3

振动与冲击. 2016, 35(17): 117-120.

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利用MTS-NEW810动态试验机，通过对30根混凝土棱柱体试件施加应力幅值为1kN到5kN、频率为5Hz、应变速率为10-4/s的5组不同循环荷载，研究不同初始损伤对混凝土棱柱体试件动态轴向拉伸特性的影响。研究结果表明，遭受初始损伤程度越严重，混凝土棱柱体试件动态轴向拉伸破坏断面越整齐，且破坏断面粗骨料被拉断数目越少；随着初始损伤程度的增加，混凝土棱柱体试件逐渐产生有不可恢复变形，随着损伤程度的增加，不可恢复变形的增幅明显增大；初始损伤程度对混凝土棱柱体试件动态拉伸应力应变关系曲线上升段影响较小；混凝土棱柱体试件动态轴向拉伸强度和峰值应变均受初始损伤程度影响不大。

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引入撞击力的滚动轴承内圈故障振动模型

黄文涛，董振振，孔繁朝

振动与冲击. 2016, 35(17): 121-126.

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轴承动力学建模是深入理解故障产生机理的重要手段，是滚动轴承故障诊断的理论基础和关键环节。为了更准确地预知振动特征，以Hertz接触理论为基础，将轴承内圈与轴、外圈与轴承座之间的接触部分简化为弹簧-阻尼连接，轴承与滚道的接触点等效为线性弹簧。并将与轴承转速密切相关的撞击力这一运动参数引入到振动模型中，建立了一种能够综合考虑结构参数和运动参数的三自由度滚动轴承故障振动模型。对滚珠与缺陷的接触过程进行了详细分析，给出了包含转速参量的撞击力求解公式，并采用Runge-Kutta法对得到的非线性振动方程进行数值求解。最后采用6204滚动轴承内圈故障实测信号与所提出的振动模型求解得到的仿真信号进行了比较分析。结果表明，所建立的考虑撞击力的振动模型能够有效地对轴承故障信号的故障频率以及幅值进行预测。

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抛物面镜球面波反射声场特性的理论研究

张军 1，陈鹏 1，陈正武 1，赵云 2，曾新吾 2

振动与冲击. 2016, 35(17): 127-133.

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根据Kirchhoff-Helmholtz声衍射理论，独立推导了沿抛物面镜轴线的球面波反射声场的时域理论解。基于理论解预测近场反射波中存在三种子波，即“中心波”、“边缘波”和“尾波”，中心波的相位与边缘波和尾波相反。远场反射波与声源波形的导数形式相同，声压幅值和传播距离成反比而与声波频率成正比。以典型的正弦波为例给出了反射声场的演化形成过程，并通过COMSOL软件进行数值模拟验证了三种子波的存在及理论解的正确性。最后研究了球面波反射声场的特性，如果抛物面镜的口径固定，则存在一个最优的深焦比参数d/zF=3.92使得远场的反射波声功率密度最大。

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基于振动敏感时频特征的航天轴承寿命状态识别方法

陈仁祥1,2，陈思杨1，杨黎霞1，王家序2，董绍江1，徐向阳1

振动与冲击. 2016, 35(17): 134-139.

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针对非敏感特征削弱了航天轴承寿命状态特征集表征能力和识别率的问题，提出基于振动敏感时频特征的航天轴承寿命状态识别方法。设计出基于散布矩阵的寿命敏感性指标计算方法，根据该指标优选出使样本类内散度小、类间距大的敏感特征构建出寿命状态敏感特征集，增强对寿命状态的表征性。通过线性局部切空间排列算法(Linear local tangent space alignment, LLTSA)对寿命状态敏感特征集进行维数约简和特征融合，去除冗余信息，获得分类特性更好的低维寿命状态特征集，并输入最近邻分类器(K-nearest neighbors classifier，KNNC)实现航天轴承不同寿命状态的识别。工程应用结果证明了所提方法的有效性和可行性。

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基于ABAQUS的SPH粒子生成及其在高速冲击计算中应用

肖毅华，董晃晃，平学成

振动与冲击. 2016, 35(17): 140-145.

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提出一种新的基于ABAQUS的SPH粒子生成方法。采用Python语言编写脚本，通过ABAQUS运行脚本实现粒子划分。在脚本中，利用ABAQUS提供的内部函数，先导入几何模型，再进行几何区域均匀正交分割，最后将分割所得的各子区域转化成粒子。该方法适用于任意区域，生成的粒子以规则的矩形分布为主。通过对半圆环区域进行粒子划分，对比了基于该方法和传统方法生成的粒子的近似精度。以截卵形弹体为例，说明了通过该方法结合参数化几何建模易于实现参数化粒子模型的建立。应用生成的粒子进行了高速冲击问题的SPH模拟，验证了该方法在实际应用中的可行性。

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筒壁沟槽式制退机主流液压阻力系数分析

潘孝斌1，宋彦明2，谈乐斌1

振动与冲击. 2016, 35(17): 146-150.

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液压阻力系数k1是反映主流流道结构特征的参数，是火炮制退机设计的关键，相似流道结构特征时可参考取值，而不同流道结构时取值范围相差较大。针对某筒壁沟槽式制退机，为了确定合理的k1取值范围，对其影响参数、变化规律进行了研究。通过筒壁沟槽式制退机主流流道特征进行分析，经合理简化，将活塞杆固定，设定入口边界流速V’模拟制退杆后坐运动速度V，出口边界为自由流出，在Fluent软件中建立了主流流场等效分析模型，通过仿真得到活塞壁面受力大小，再由伯努利方程推导得到液压阻力系数k1，并以某成熟制退机为例进行了方法验证。按照该方法，研究了后坐速度V和流道截面积ax对k1的影响，其在后坐过程中是动态变化的，随着后坐速度、流道面积减小，在一定范围内逐渐增大。在本文所设计的制退机结构参数条件下，结合后坐阻力仿真与试验结果对比，k1合理的取值范围为2.4~2.7。

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夹层结构声振耦合分析方法

宁少武，史治宇，张杰，王琪，李疆怀

振动与冲击. 2016, 35(17): 151-159.

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为了研究夹层结构的声振耦合特性，提出了夹层声场的声波导模态展开方法，在此基础上发展了声波导模态展开方法的弱耦合形式，波导边界分别研究了绝对软边界和绝对硬边界两种形式，与结构模态展开方法和声腔模态展开方法及其弱耦合形式作对比，分析了声模态和声波导模态阶数对传声损失计算精度的影响，研究了不同夹层边界条件下夹层结构的声振耦合特性和夹层声场声压的分布情况。计算表明，需要的声波导模态阶数和声腔模态阶数由计算频率段的最高频率决定，最高频率越大，需要的声波导模态阶数和声腔模态阶数也越多；夹层结构的声振耦合特性是结构振动模态和声腔模态综合作用的结果，“梁-空气-梁”共振、驻波共振以及结构共振都会使得结构的隔声性能下降；夹层边界对结构的声振耦合特型有显著的影响；不同的夹层声场处理方法对于相同的物理现象得到的夹层声场分布不完全相同，从声场分布的特点可以反映所发生物理现象的机理。

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球壳在可压缩空气下的耦合振动分析

刘平1，付功义2

振动与冲击. 2016, 35(17): 160-164.

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大跨空间结构近年来应用越来越广，此类结构对于风荷载十分敏感。如何考虑空间结构与空气耦合振动作用成为业界难点。本文通过对三维球形结构在可/不可压缩空气下振动问题进行分析，在假设边界为简谐振动并忽略低阶项的情况下，求解出两种情况下的理论解。结合具体的物理模型，对理论结果进行了探讨，得出以下结论：不可压缩假设下，结构表面压力值主要部分与振动加速度及结构曲率半径成正比，流场对结构作用力相当于附加质量；而在可压缩空气情况下，压力值与振动速度成正比、与结构形式无关，流场对结构作用力可相当于粘滞阻尼。最后，利用数值方法对理论解进行了验证，结果符合良好。本文结果可以推广到壳形结构，为大跨空间结构的抗风、抗振提供理论支持。

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高速铁路双线路基动应力的特性研究

张石友1，孙海建1，陈艳国2

振动与冲击. 2016, 35(17): 165-170.

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双线路基是高速铁路路基中常见的一种形式，其动应力的特性研究至关重要。本文建立了列车-轨道-双线路基三维有限元模型，并在两股钢轨上添加了两种典型的高低不平顺谱。通过数值计算，得到了两种轨道不平顺谱及三种列车运行速度下路基动应力沿纵向的分布，统计了不同深度处路基动应力的均值及变异系数，并给出了均值的拟合公式。最后，对两种轨道不平顺谱下路基动应力的概率分布型式进行了验证。利用柯尔莫哥洛夫检验方法，证明了轨道不平顺谱下路基动应力近似服从对数正态分布。

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磁流变弹性体吸振器的拓频控制设计与simulink模拟优化

李绿洲1,2，丁建宁1，田煜2

振动与冲击. 2016, 35(17): 171-176.

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磁流变弹性体因其剪切模量可控、稳定性好且响应速度快，逐渐被应用于动力吸振器，而以定点理论推算的最优阻尼比和调谐比不适用于主系统含阻尼、振子固有频率变化的吸振系统。本文根据磁流变弹性剪切模量随磁场强度变化而变化，子系统振子固有频率随之变化的原理，设计优化了双自由度主系统含阻尼的磁流变弹性体吸振器数学模型，通过磁场强度的改变可实现吸振的目的。基于Matlab simulinkd模块，为实际应用构造了时域、频域模型，模拟分析了吸振器的工作原理和拓频设计，为磁流变弹性体的半主动吸振器的应用提供了设计依据。

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交叉吊索对超大跨CFRP主缆悬索桥静风失稳的抑制作用

李翠娟，李永乐，强士中

振动与冲击. 2016, 35(17): 177-184.

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大跨度桥梁静风失稳有可能先于动力失稳，且破坏性更强，应予以重视。简单经济的交叉吊索可在基本不增加成本的前提下，有效改善超大跨悬索桥的静风稳定性。本文采用三维非线性分析方法，研究了交叉吊索对超大跨CFRP（Carbon Fibre Reinforced Plastic）主缆悬索桥静风抗力、失稳过程及失稳形态的影响。在提出有助于提高其静风稳定性的交叉吊索最优设置位置的同时，揭示超大跨悬索桥静风失稳机理，并就交叉吊索对静风失稳的抑制作用机理进行了深入研究。研究表明，交叉吊索能有效改善超大跨CFRP主缆悬索桥的静风失稳性能。

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低采样率下经验模态分解性能提升研究

黎恒1，李智2,3，莫玮1

振动与冲击. 2016, 35(17): 185-190.

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经验模态分解(EMD)使用信号极值点的位置和取值信息进行分解，对采样率有较高的要求。针对EMD在低采样率下性能降低的现象，提出一种基于B样条拟合的信号局部均值计算方法。首先提取信号极值点出现的时刻作为尺度，然后通过对极值点时刻进行重新采样构造B样条节点，最后应用B样条最小二乘拟合方法直接计算局部均值。与EMD方法相比，本文方法不需要信号极值点的准确位置和取值，因此不容易受到低采样率的影响。对平稳信号和非平稳信号的仿真结果表明，该方法能在接近奈奎斯特频率的低采样率下获得较高的性能。与基于插值的解决方案相比，该方法的分离性能更好。

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薄板件铣削颤振稳定性的非线性判据实验研究

吴石边立健刘献礼宋盛罡姜彦翠

振动与冲击. 2016, 35(17): 191-196.

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铣削过程中非线性动力学行为一直伴随整个切削过程，为准确地判定和预测加工过程的颤振稳定性，本文基于实验方法，研究了两端固定薄板件铣削颤振稳定性的非线性判据。实验中以薄板件振动信号为研究对象，基于相平面法、庞加莱法和频谱分析了不同加工参数时的振动信号，绘制并讨论了最大Lyapunov指数与主轴转速和铣削深度的变化关系。最后以最大Lyapunov指数作为判据，通过等高线法确定铣削颤振稳定域，并和基于全离散法得出的铣削颤振稳定域进行比较分析，实验得出了航空铝合金7075-T6薄板件颤振稳定域的非线性判据。

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非弹性碰撞振动系统的首次穿越分析

徐明 1，2，金华斌 1，2

振动与冲击. 2016, 35(17): 197-200.

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对高斯白噪声激励作用下的非弹性碰撞振动系统的首次穿越问题作了分析，得到了非弹性碰撞振动系统的条件可靠性函数和相应的条件概率密度函数。不同于以往碰撞物理模型，非弹性碰撞作用采用了修正赫兹接触模型。首先，基于能量耗散平衡法，将碰撞振动系统转化为不含碰撞的等效非线性系统。其次，应用基于系统能量的随机平均法，得到关于系统总能量的平均伊藤随机微分方程。然后，建立条件可靠性函数的控制方程及相应的初边界条件，并数值求解。最后，分析了不同系统参数情形下条件可靠性函数及相应的条件概率密度函数的变化规律。本方法可有效分析非弹性碰撞振动系统的首次穿越问题，数值分析结果表明较大的阻尼系数可提高系统可靠性，而较大的激励强度则往往增加发生首次穿越的概率。

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HVDC单极运行对500kV交流变压器的振动影响分析研究

丁登伟, 张星海, 兰新生

振动与冲击. 2016, 35(17): 201-206.

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当特高压直流系统单极大地回路运行时，直流电流将经中性点接地线流入接地极附近的变压器，使得变压器振动加强。在宾金特高压直流系统调试时，研究人员采用振动测试系统检测了宜宾接地极附近的泸州站500kV变压器振动信号。本文利用小波时频变换，分析变压器振动信号的频谱分布特征，提取了变压器振动声学指纹和三个典型特征参数，包括频谱能量分布百分比、奇偶谐波能量比和波形畸变比。当直流系统的电流从0A增至5000A时，通过分析泸州站500kV变压器的振动声学指纹和三个典型特征参数的变化，研究直流偏磁对500kV变压器运行状态的影响。测试分析发现变压器振动信号的奇偶谐波能量比随电流增大而明显变小，此外频谱能量分布百分比和振动声学指纹也变化显著，有利于准确评估直流偏磁对变压器的运行影响。

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考虑非比例阻尼的基础隔震结构非线性反应谱研究

杜永峰1,2，徐天妮2，包超2，陈凯2，洪娜2

振动与冲击. 2016, 35(17): 207-212.

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对于基础隔震结构而言，其上部结构和隔震层的阻尼特性截然不同，往往呈现出明显的非比例阻尼特性。因此，有必要建立一种考虑非比例阻尼的隔震结构实用计算方法以便于推广和应用。通过用双自由度振动体系模拟基础隔震结构，在建立运动方程时考虑其非比例阻尼效应。通过对该简化模型进行动力时程分析，得到其在近场及远场地震记录作用下考虑非比例阻尼与瑞利阻尼的反应谱，并通过曲线拟合得到了非比例阻尼反应谱和瑞利阻尼反应谱的谱比值与结构自振周期之间的关系式。然后对某实际隔震工程进行地震响应分析，验证所提公式的合理性。

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一种框架摇摆墙结构的实现形式及其有限元分析

张富文1,2，李向民1,2,，陈玲珠1,2，许清风1,2

振动与冲击. 2016, 35(17): 213-217.

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基于可更换构件理念，提出了一种框架摇摆墙结构的实现形式。在试验研究基础上，构建了4种不同节点形式的有限元模型，计算结果表明：延性连接件与摇摆墙和框架之间应采用刚接节点进行模拟，摇摆墙与基础之间的橡胶垫与抗剪键可采用铰接节点进行简化；随着连接件直径和摇摆墙厚度增加，框架摇摆墙层间位移更为均匀，结构承载力随之增加但增加幅度逐渐减小。实际工程中应首先结合结构抗震需求确定较为合理的摇摆墙厚度，而后再按本文方法优化连接件直径和构造。

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刊出日期：2016-08-25

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