振动与冲击

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郭文杰1,2，李天匀1,2,3，朱翔1,2，缪宇跃1,2, 杨国栋1,2

振动与冲击. 2017, 36(10): 1-6.

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本文提出了一种求解有限浸没深度下圆柱壳振动特性的解析方法。采用镜像原理和Graf加法定理得到流体速度势的解析表达式，然后再结合能量泛函变分方法推导出计及自由液面影响的壳-液耦合振动方程，通过求解该方程，得到结构各阶固有频率。研究表明，相比于无限域，自由液面的存在会增大同阶次模态固有频率，而且离自由液面越近，固有频率越大，但是随着浸没深度逐渐增加，自由振动特性很快趋近于无限域。与有限元软件Nastran计算结果对比表明本文方法准确、可靠，且具有方法简便、计算量小、易于参数优化的优点，也为近水面结构流固耦合振动特性分析提供了新的思路。

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新型橡胶隔震支座临界行为理论模型研究

孙新阳,杨维国,王萌

振动与冲击. 2017, 36(10): 7-12.

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橡胶隔震支座在地震作用下同时受到巨大轴力与剪切变形，易发生稳定性问题进入临界状态，现行设计方法及计算理论不能准确计算临界力及临界位移，严重威胁隔震结构安全。为此本文提出计算橡胶支座临界行为新型理论模型，根据支座进入临界状态时受力规律，以两层竖向弹簧模拟支座转动性能，非线性水平弹簧模拟剪切性能，建立力学模型对支座临界行为进行分析。通过与试验结果进行对比，表明建立的理论模型能够准确模拟橡胶支座的临界行为，解决了现存分析模型中需要依靠试验校正系数以及误差过大的问题，为隔震结构设计提供有力工具。

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对角切片谱提升的形态学滤波方法及其在万向轴故障识别中的应用

李奕璠1，林建辉2，刘伟渭1

振动与冲击. 2017, 36(10): 13-18.

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针对多尺度形态学滤波器将所有尺度的滤波结果进行算术平均这一问题，提出利用三阶累积量对角切片谱对其进行改进，用于对高速列车万向轴不平衡故障进行检测与识别。该方法首先对安装在齿轮箱的振动传感器采集到的信号进行多尺度形态学滤波，得到不同尺度下的滤波结果，再计算滤波后信号的三阶累积量及其对角切片谱，最后依据对角切片谱的特征频率系数，选取出最能凸显故障特征的切片谱，从而避免了多尺度滤波器滤波结果的算术平均问题。在万向轴不平衡试验台进行了试验，结果表明，该方法能有效地识别出万向轴不平衡引起的基频和倍频故障特征，与传统的多尺度形态滤波相比，此方法更能彰显故障特征。

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高速电主轴角接触球轴承刚度及其对电主轴临界转速的影响分析

黄伟迪，甘春标，杨世锡，徐立晖

振动与冲击. 2017, 36(10): 19-25.

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针对高速电主轴角接触球轴承高转速的特点，建立角接触球轴承的拟静力学模型，分析径向力与电主轴转速对轴承滚珠与轴承沟道的接触角、接触力的影响；根据轴承与滚珠的受力平衡条件，研究角接触球轴承刚度受电主轴转速与预紧力的影响；基于Timoshenko梁理论，建立轴承-主轴的有限元模型，分析不同预紧力下角接触球轴承对电主轴临界转速的影响。结果表明：径向力与电主轴转速将改变轴承滚珠与轴承沟道的接触角与接触力，减小预紧力与升高转速会导致轴承的刚度降低，进而降低电主轴的临界转速；需要综合考虑角接触球轴承离心力、内圈膨胀和预紧力等影响因素，才能有效保障电主轴的安全运行。

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节理对爆生裂纹扩展影响的试验研究

杨仁树1,2，丁晨曦1，杨立云1，王雁冰1，许鹏1

振动与冲击. 2017, 36(10): 26-30.

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采用模型试验方法，结合新型数字激光动态焦散线试验系统，比较了不同炮孔与节理间距下节理处起裂的动态行为，研究了节理对爆生裂纹扩展的影响。结果表明：由于节理结构的细观差异，试件的破坏形态表现出多样性。根据节理处起裂时段的差异，节理处起裂形式有2种，形式Ⅰ：在爆生裂纹扩展至节理之后，节理处起裂并扩展；该种起裂形式下，爆生裂纹对节理的直接作用是节理处起裂的主要原因，炮孔到节理的距离对节理处起裂裂纹的偏移距离影响不大。形式Ⅱ：在爆生裂纹扩展至节理之前，节理处已经起裂并扩展；该种起裂形式下，爆炸应力波对节理的作用是节理处起裂的主要原因。节理处裂纹的整体偏移范围由这两种起裂形式决定。试件的不同破坏形态在裂纹扩展的应力特征上表现出差异性和复杂性。

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基于实测数据的某高层建筑结构动力参数和气动阻尼识别

黄铭枫1，吴承卉1，徐卿1，张凤亮2，楼文娟1

振动与冲击. 2017, 36(10): 31-37.

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根据在北冕台风及汶川远震作用下某270米高大楼顶层实测得到的加速度响应数据，对该高楼的结构动力参数和气动阻尼进行了识别。采用两种方法识别得到了该大楼的模态振动频率和阻尼比参数。一是经验模态分解(EMD)结合随机减量法(RDT)及希尔伯特黄变换法(简称EMD+RDT)，另外采用了基于贝叶斯理论和快速傅里叶变换的识别方法。利用EMD+RDT法，还得到了阻尼比随加速度幅值的变化规律。两种方法识别得到了非常一致的模态振动频率结果。而在台风作用和地震作用下所识别的大楼阻尼比特性却表现出明显不同的特性和规律。这种不同主要是由于在台风作用下的建筑物阻尼包含了气动阻尼成分。如果把地震作用下识别得到的该高楼阻尼比作为结构阻尼比，台风条件下识别得出的阻尼比为总阻尼比，则二者相减可以作为该楼气动阻尼比的估计。

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环境敏感区桥上有砟轨道铺设道砟垫的减振效果

谭诗宇，蔡小培，崔日新，井国庆

振动与冲击. 2017, 36(10): 38-44.

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为了给环境敏感区桥梁地段有砟轨道的减振设计提供理论依据，采用有限元方法建立了车辆-有砟轨道-桥梁空间耦合动力学模型。基于所建立的动力学模型，计算分析了铺设道砟垫对轨道结构和桥梁动力响应时频特性的影响，并对道砟垫的合理刚度进行探讨。计算结果表明：桥上有砟轨道采用道砟垫的减振效果明显，桥梁结构的动力响应显著减小，其中桥墩振动减小3～9 dB；铺设道砟垫不会加剧轮轨动力作用和影响行车安全，而且还有利于降低轨道结构的振动，其中以道床的振动减小最为显著；从保证减振效果、控制道床加速度以及道砟垫压缩量等角度综合考虑，建议道砟垫的合理面刚度取值为100～150 MPa/m。

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抑制失谐星载天线振动局部化的失谐优化及控制改善

贺尔铭1，聂良1，马小飞2, 徐宏英1

振动与冲击. 2017, 36(10): 45-50.

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为了抑制随机失谐星载天线结构的振动局部化及其导致的振动控制失效问题，本文建立了径向肋天线结构的单肋多自由度集中参数模型，提出了一种衡量结构整体振动模态品质的局部化因子；分析了失谐肋的安装顺序对结构整体模态振型的影响，利用遗传算法对失谐肋的安装顺序进行了减振优化，并评估了失谐优化对天线振动控制系统性能的提升。结果表明：对于一组具有特定随机失谐参数的径向肋，基于本文的模态局部化因子和智能搜索算法可以快速、准确地得到其最优或近似最优安装顺序，不仅能大大改善天线整体振动模态品质、降低结构振动响应，还能提高天线结构控制系统效能。

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狭长受限空间油气爆炸抑制实验研究

魏树旺，蒋新生，徐建楠，何标，齐圣，王世茂

振动与冲击. 2017, 36(10): 51-56.

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为研究气态抑爆介质对油气爆炸的抑制作用，搭建了狭长受限空间油气爆炸抑制实验系统。以二氧化碳和七氟丙烷（FM200）作为抑爆介质，进行了油气爆炸抑制实验，与无抑爆介质条件进行了对比，并分析了爆炸超压值、升压速率、火焰传播速度、火焰强度以及爆炸产物等特性参数变化情况。实验结果表明：当以二氧化碳和七氟丙烷作为抑爆介质时，最大超压值分别下降28.85%和42.54%，最大升压速率分别下降11.62%和16.04%，火焰传播速度分别下降60.69%和89.23%，火焰持续时间缩短，火焰强度减弱；在相同条件下，七氟丙烷的抑爆效果优于二氧化碳。

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基于冲击响应分析的星载可展天线解锁策略优化

王朋朋，高博，艾永强，牛宝华

振动与冲击. 2017, 36(10): 57-62.

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各种类型的火工装置被广泛应用于航天工程，火工装置点火会对航天器施加爆炸冲击载荷，进而激励起结构的模态响应。为了保证足够的锁紧刚度，星载可展天线往往包含多个锁紧释放装置，锁紧释放装置火工品不同的点火顺序会引起结构不同的冲击响应结果，因此应当对火工品点火策略进行优化以减小冲击载荷对天线的影响。开展了某包含三个火工品的星载可展天线的解锁策略优化，优化结果显示，基于冲击响应分析的解锁策略优化，可以有效减小天线关键部位的加速度冲击响应，冲击环境对天线的潜在危害得到有效控制。该可展开天线已经成功通过飞行验证，证明了基于冲击响应分析的解锁策略是可行有效的。

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破碎软岩注浆结石体的动力冲击试验及动态损伤模型辨识

黄明1,2 唐克1 詹金武1 邓涛1

振动与冲击. 2017, 36(10): 63-68.

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岩体注浆结石后的动力特性直接影响到岩体加固工程的动力稳定性，目前对破碎软岩注浆结石体的动力特性并不明确，因此开展结石体动力特性的定性与定量研究具有较大意义。本文选取典型的软岩碎块，假定注浆裂隙的均匀性并忽略浆液扩散的随机性，通过简化控制注浆模仿过程制备注浆结石体试样，借助SHPB装置进行了动态冲击压缩试验。研究结果表明，注浆结石体的破坏大部分发生在浆-岩胶结面，细观上表现出显著的脆性损伤开裂特征，宏观全应力-应变曲线初始阶段无显著的压密过程，较小应变时便达到峰值强度，但峰值强度后阶段表现出显著的应变软化特征，破坏后阶段存在一定的残余强度；软岩碎块与水泥的质量比对结石体的动力特性具有显著影响，成分最优配比条件下结石体的峰值强度可达到极大值；相同材料含量比条件下含水率越高其动峰值强度及弹性模量普遍越小，表明含水率对结石体动力特性具有显著影响。此外，基于连续损伤及统计强度理论，辨识得到了软岩注浆结石体的动态损伤力学模型及其参数，对比表明理论计算结果与实测曲线具有较好的一致性。研究成果可为开展破碎软岩注浆体的特性研究提供借鉴与参考。

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双开槽箱梁断面悬索桥的抗风性能及气动措施研究

夏锦林 1,曹丰产 1，葛耀君 1

振动与冲击. 2017, 36(10): 69-75.

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为研究双开槽箱梁断面桥梁的抗风性能，并提出合理的颤振和涡振气动控制措施，本文以拟建的某钢箱梁悬索桥为研究对象，开展了一系列的节段模型风洞试验，并结合二维三自由度方法和CFD数值模拟分别分析了不同措施下颤振和涡振机理的改变。研究表明，相比于单箱梁断面，双开槽断面能有效的改善颤振性能；防撞栏杆基座的有无，对该类桥的颤振临界风速影响显著；中央稳定板作为改善颤振稳定性的常用手段，对提高双开槽断面颤振临界风速同样适用，且在一定范围内，临界风速与稳定板高度正相关；二维三自由度分析结果显示，中央稳定板和较优形式的栏杆均能减缓气动阻尼随风速的变化趋势。针对开槽引起涡振的问题，尝试采用各种控制措施，试验证明：均匀间隔的纵向格栅能有效的抑制涡振。结合CFD模拟，其根本原因为纵向格栅明显改变了流场绕流特性，阻碍了大规模涡脱的形成。

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热声载荷下C/SiC层合薄板动态响应分析及寿命预测

白文君，沙云东，李华山，唐晓宁

振动与冲击. 2017, 36(10): 76-83.

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鉴于处在热声载荷下的薄壁结构工作条件恶劣，极易发生屈曲和声疲劳从而影响构件的稳定性和使用寿命。以四边固支C/SiC复合材料层合板结构为研究对象，运用有限元方法计算结构在不同温度和声压级组合下的振动响应，分析屈曲前后响应特性并总结了典型的非线性振动响应特性；基于复合材料层合板高比强和特殊的结构疲劳损伤机理特点，运用改进的雨流法统计了层合板在超高温度强噪声工况下的应力响应，结合材料对称循环疲劳性能试验所得数据拟合地考虑平均应力影响的等效寿命公式和Palmgren-Miner线性累积损伤准则估算层合板的疲劳寿命。

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基于双树复小波包自适应Teager能量谱的滚动轴承早期故障诊断

任学平,王朝阁，张玉皓，王建国

振动与冲击. 2017, 36(10): 84-92.

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针对滚动轴承早期故障特征信息难以识别以及带通滤波器参数设置依赖使用者经验等造成共振带不能有效确定并自适应提取的问题，提出了频带幅值熵的概念。在此基础上，将双树复小波包变换和Teager能量谱结合，提出了基于双树复小波包变换自适应Teager能量谱的早期故障诊断方法。该方法首先利用双树复小波包将采集到的振动信号进行分解，并计算各子带的频带幅值熵。然后将熵值按升序排列后依次作为阈值，提取频带幅值熵大于或等于阈值的子带，依据峭度指标确定最佳熵阈值和双树复小波包最佳分解层数，从而自适应并有效地提取出共振带。最后对共振带进行Teager能量谱分析，即可从中准确地识别出轴承的故障特征频率。通过信号仿真与工程实验数据分析验证了该方法的有效性与优越性。

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2015年初湖北架空线路覆冰舞动灾害原因的理论分析与应对措施

赵彬1，程永峰1，王景朝1，刘彬1，陈予恕2

振动与冲击. 2017, 36(10): 93-97.

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覆冰舞动是严重威胁输电线路安全运行的自然灾害之一。2015年1月28日，湖北地区多条500kV超高压线路发生覆冰舞动，造成放电、跳闸、断线等数起严重事故。本文根据该地区气候变化过程，以及线路参数、覆冰条件，气动参数以及防舞器布置方案等情况，利用基于曲梁模型并考虑防舞器分布的输电线路覆冰舞动三自由度方程，得到荆林I、II、III回，三江II回，南荆I线湖北段等线路覆冰舞动的平均方程，并依此对其进行了非线性动力学理论分析。得到结论：1.本次事故是典型的Nigol舞动；2.双摆防舞器的合理安装可有效提升线路的防风抗振能力；3.在理论计算基础上，给出了双摆防舞器的合理布置数量和次档距建议。本文分析过程和结论为提升输电线路防风抗振能力打下理论基础。

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基于高阶矩阵函数的广义逆波束形成改进算法

陈思 2，张志飞 1，2，徐中明 1，2，贺岩松 1，2，黎术 2

振动与冲击. 2017, 36(10): 98-103.

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广义逆波束形成是一种高效的声源识别定位方法，然而其计算稳健性易受随机噪声影响，阻碍了其声源识别动力学水平进一步提高。为改善广义逆波束形成声源识别方法的稳健性，基于高阶矩阵函数提出一种广义逆波束形成改进算法：定义了基于广义逆波束形成的正则化矩阵；对正则化矩阵与波束形成输出进行迭代运算；利用高阶矩阵函数对迭代求解所得广义逆波束形成输出的互谱进行优化。通过数值仿真详细分析了声源频率对波束形成矩阵函数阶次取值的影响，得到阶次的最优取值区间。最后通过数值模型和实验算例对单极子与相干声源进行定位识别，结果表明:改进算法在准确识别声源基础上能有效抑制旁瓣干扰，且具有更高的声源识别精度。

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基于不同工况下辅助数据集的齿轮箱故障诊断

段礼祥，谢骏遥，王凯，王金江

振动与冲击. 2017, 36(10): 104-108.

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针对变工况下齿轮箱监测数据重用性低，受复杂工况影响大和已训练模型经常失效的问题，提出迁移成分分析方法用于设备故障诊断。迁移成分分析（Transfer Component Analysis, TCA）通过核函数将训练样本与测试样本映射到潜在空间，进而减小训练样本与测试样本的分布差异性。重点对比分析四种核函数对迁移成分分析算法性能的影响，并提出了可迁移度指标KL散度（Kullback-Leibler divergence），用来衡量训练样本与测试样本的分布差异度。通过仿真分析和实验验证，迁移成分分析方法相比传统机器学习算法明显地减小了训练样本与测试样本的分布差异，有效提高了齿轮箱变工况故障诊断的准确率和可靠性，结果表明高斯核函数下的迁移成分分析方法性能最优。

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带外挂机翼颤振分析的传递函数方法

段静波1,2，江涛2

振动与冲击. 2017, 36(10): 109-116.

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将传递函数方法应用于带外挂机翼的颤振分析。首先，利用干净机翼的弯扭振动微分方程和Therdorson非定常气动力模型建立了机翼颤振方程。其次，将外挂视为与机翼连接的具有质量及转动惯量的刚体，且考虑机翼与外挂间的俯仰联接刚度，通过变形协调和内力平衡等连接条件引入机翼颤振模型。然后，运用传递函数方法，将颤振微分方程转换为状态空间形式，通过求解复特征值问题获得了带外挂机翼的颤振速度和颤振频率。通过与已有文献及有限元结果对比，验证了本文方法的正确性和有效性。最后，讨论了外挂质量、转动惯量、外挂位置、挂架俯仰联接刚度等因素对带外挂机翼颤振特性的影响。

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基于自适应小波的二十辊轧机轧辊局部缺陷识别研究

吴胜利1，邵毅敏,王利明1，袁意林2，叶维军1

振动与冲击. 2017, 36(10): 117-120.

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轧辊在磨削过程中，轧辊表面会产生振纹等局部缺陷，严重影响带钢表面质量，有效识别轧辊缺陷尺寸大小仍是目前轧机诊断存在的难题之一。利用Matlab小波工具箱构造与信号对应的自适应小波，通过与Haar小波、Morlet小波和试验数据的对比分析，不仅证明了构建自适应小波方法的正确性，而且也验证了自适应小波对轧辊缺陷识别的有效性，为有效识别轧辊缺陷以及分析缺陷尺寸提供了理论基础和实践支撑。

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空间飞行器磁性液体阻尼减振器减振性能的研究

朱姗姗1,2，李德才1，崔红超1，杨晓雪2

振动与冲击. 2017, 36(10): 121-126.

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结合弹性悬臂梁的振动微分方程，根据牛顿第二定律和液体的连续性方程，设计了两种用于空间飞行器的磁性液体阻尼减振器的外形结构，分析其对减振性能的影响；并且通过采用不同直径的永磁体、不同的磁性液体饱和磁化强度、不同磁性液体注入量实验分析对比减振器的消振时间，得出不同振动频率下，永磁体直径尺寸、磁性液体饱和磁化强度以及磁性液体注入量均存在最佳值。为用于空间站飞行器中许多低频率、小位移的太阳能帆板、卫星天线的磁性液体阻尼减振器结构优化提供了一定的依据。

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重载铁路隧道基底结构长期动力特性试验研究

吴秋军1，2，李自强1，2，于丽1，2，华阳1，2，王明年1，2

振动与冲击. 2017, 36(10): 127-133.

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本文针对重载铁路隧道基底结构受列车荷载作用更大的特点，根据付营子隧道现场大型激振试验实现了27t轴重的重载列车动力加载和长期荷载作用，与远程实测动力数据进行比对验证了试验的客观准确性。讨论了双线重载铁路隧道基底结构在大轴重、高密度的运输环境下由上至下的道床、仰拱填充、仰拱结构和围岩表面的接触压力动力响应和长期变化。研究表明：激振试验能够很好的模拟27轴重作用下双线重载铁路隧道基底结构的动力特性，具体表现为各结构表面重载线路轨道下方相应位置的动力响应和长期效应最为明显，且由上至下随竖向深度逐渐减弱。各位置的动压力长期效应受该位置的列车动荷载附加值影响，动力响应越大，长期效应越明显。试验结果可为双线重载铁路隧道基底结构的稳定性评价和设计参数提供理论基础。

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高温后钢管RPC的SHPB试验研究

郭志昆，陈万祥，姜猛，邹慧辉

振动与冲击. 2017, 36(10): 134-139.

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采用ø75mm分离式霍普金森压杆（Split Hopkinson Pressure Bar，SHPB）分别对常温、高温200℃和300℃后的钢管活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete-Filled Steel Tube，钢管RPC）及RPC进行冲击压缩试验，分析了应变率效应及温度效应对试件动态力学性能和破坏形态的影响。结果表明：高温作用后钢管RPC的韧性和相对韧性均随应变率的提高而增大，相同应变率下钢管RPC的韧性和相对韧性随过火温度提高而增大。冲击荷载作用下钢管RPC和RPC的破坏程度均随过火温度提高而降低，RPC发生脆性破坏而钢管RPC发生延性破坏。钢管RPC的吸收能随过火温度提高而增大，但RPC的吸收能受过火温度影响较小。钢管RPC和PRC的吸收能均随应变率的提高而增大。试件的吸能能力取决于能量吸收率的大小。

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框架-剪力墙结构基于地震强度的新一代抗震性能评估方法研究

朱汉波1,梁兴文2，党英杰3

振动与冲击. 2017, 36(10): 140-148.

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近几年来，在一些发达国家，基于概率理论的新一代抗震性能评估方法已开始用于特定建筑物的抗震性能评估。研究基于全概率理论的新一代抗震性能评估方法，并将其应用于我国建筑结构的抗震性能评估，对于减灾防灾和提高建筑结构的抗震性能有重要意义。本文以FEMA P-58的抗震性能评估流程为框架，结合我国建筑结构的特点和规范要求，以某一单个建筑物为对象，采用有限元分析软件PERFORM 3D和抗震经济性能评估分析软件PACT，用增量动力分析（IDA）方法进行建筑物各个强度状态的易损性分析；用基于强度的性能评估方法，依据构件易损性分组和人员流动模型，得到包括人员伤亡、修复和重建造价以及居住中断时间等建筑性能的概率分布，为我国建筑结构的抗震性能评估提供了参考。

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基于改进SDRE非线性鲁棒控制的二元机翼颤振抑制

苟义勇，李洪波，董新民，杨任农，左仁伟

振动与冲击. 2017, 36(10): 149-153.

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为有效抑制二元机翼颤振现象，采用Lyapunov稳定性理论设计了一种改进状态相关黎卡提方程(SDRE)的非线性鲁棒控制律。首先将含前/后缘双控制面的二元机翼模型以状态空间形式描述，然后将该模型转化成输入矩阵为行满秩的形式，进而解决了基于SDRE的非线性控制方法不能直接应用于二元机翼颤振主动抑制的问题。仿真结果表明：在阵风干扰和控制面存在偏转角限制的情况下，闭环系统能快速达到稳定状态，颤振现象得到有效抑制。通过调节权重矩阵和，能够减小控制输入幅值。

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大跨隔震结构基于结构随机因子法的响应分析

王曙光，杜东升，李威威，缪卓君

振动与冲击. 2017, 36(10): 154-158.

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结合等价线性化方法，将随机因子法拓展应用到非线性多自由度结构中。选取隔震支座的屈服位移、面积、面压和高度等四个参数为随机变量来考虑隔震层刚度和结构质量的随机性，采用结构随机因子法建立大跨隔震结构的四个随机变量与结构刚度和质量之间的关系，应用代数综合法推导了结构位移响应的数字特征计算表达式。最后通过算例研究了多维地震下大跨隔震结构中结构随机性对位移响应的影响，并获得了一些有意义的结论。

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高温后钢管RPC动态力学性能及数值模拟研究

郭伟东，?陈万祥，张涛，梁文光

振动与冲击. 2017, 36(10): 159-167.

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采用ø74mm分离式霍普金森压杆（Split Hopkinson Pressure Bar，SHPB）装置对30块高温后的钢管活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete-Filled Steel Tube，钢管RPC）进行了不同应变率的冲击压缩试验，得到了高温后钢管RPC的动态应力-应变关系和破坏形态。利用ANSYS软件模拟了钢管RPC截面温度场分布，然后根据加权平均法得到高温后钢管RPC的轴心抗压强度代表值，最后采用LS-DYNA软件模拟了高温后钢管RPC动态力学行为。结果表明，高温200~300℃后钢管RPC具有明显的应变率效应，经历高温作用后的钢管RPC仍保持较高的强度，较好的延性和整体性，变形能力有所增强。基于*MAT_CONCRETE_DAMAGE_REL3模型的数值模拟结果与试验结果吻合良好，能够较好预测高温后钢管RPC的动态峰值应力。

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含液饱和不可压多孔弹性板的随机振动

周凤玺1,2?,李丹1,曹小林1

振动与冲击. 2017, 36(10): 168-174.

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在不可压多孔弹性介质理论和随机振动理论的基础上，以kirchhoff假定和小变形为前提，根据饱和不可压多孔板弯曲的数学模型，针对孔隙流体沿面内扩散的情形，建立了含液饱和多孔弹性板在集中荷载作用下横向弯曲的随机振动方程。针对四边简支矩形板，对板内位移响应和截面固相弯矩响应进行了分析，分别得到了输入集中荷载为平稳随机过程时简支板的位移响应和弯矩响应的功率谱密度函数和方差等数字特征。作为数值算例，考虑一理想白噪声平稳随机集中荷载作用下的简支饱和多孔板，对其位移响应和界面固相弯矩的功率谱密度函数进行了分析，并讨论了流-固耦合项对板位移以及弯矩的影响规律。结果表明，通过调整孔隙中流体的渗透系数可以达到控制板随机振动的目的。

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多线谱振动噪声主动控制中误差传感器的优化配置

周刘彬1，刘记心1，杨铁军2

振动与冲击. 2017, 36(10): 175-181.

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针对振动主动控制中的误差传感策略问题，改进了现有的传感器优化算法，求解过程采用整数编码和混合编码的遗传算法，在保证整体减振效果基本不变的前提下减少传感器数目并优化其位置，使整个控制系统的规模得到了降低。同时为了消除多通道主动控制时各通道之间的耦合作用，采用FxLMS算法，在浮筏到舱段振动传递途径中安装了4台液压作动器，误差信号同时作为每个作动器的反馈信号，结合提出的误差传感优化策略，对多个激励频率的主动隔振进行了详细的实验研究。实验结果表明，对舱段结构上优选出来的4个误差点进行有效控制后，舱段结构上22个误差点的全局减振效果基本不变，且10个监测用传声器的声压得到了有效的抑制。

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考虑铅芯温度效应的橡胶支座参数影响分析

秦川1,刘文光 1,，何文福 1，杨巧荣 1

振动与冲击. 2017, 36(10): 182-189.

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对铅芯橡胶支座试验中支座力学性能参数的不同确定方法进行比较，并考虑温度效应对支座铅芯屈服应力影响，采用修正双线性支座模型比较了考虑铅芯温度效应前后支座的累积塑性变形需求，在此基础上选用多条地震动实测记录分析铅芯温度效应对隔震支座力学性能和地震响应的影响，结果表明地震作用下铅芯随着塑性变形的累积和地震能量的耗散温度不断变化，三组不同场地波作用下铅芯屈服应力随着地震动输入的增大均呈现下降趋势，对于中硬土和基岩场地，铅芯屈服应力的国内规范取值较实际计算值偏小，导致支座位移响应的高估和支座剪力响应的低估，不能有效预测地震作用下隔震支座及结构真实地震响应。

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基于满意度原理的自立式高耸钢结构环形TLCD控制多目标优化设计

陈鑫1 李爱群2 李启才1 朱江3 安蔚伟3

振动与冲击. 2017, 36(10): 190-196.

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本文主要针对自立式高耸钢结构振动控制的优化设计开展研究，首先，根据自立式高耸钢结构的特点，设计了环形调谐液柱阻尼器（Tuned Liquid Column Damper, TLCD），描述了其力学模型，并进一步推导了高耸结构环形TLCD控制的动力学方程。随后，采用Sigmoid函数和线性叠加法构建了用于自立式高耸钢结构风振控制的复合满意度函数，从而基于满意度原理，并结合模式搜索算法，建立了自立式高耸钢结构多目标优化设计方法。最后，针对某自立式高耸钢结构的风振控制设计，以环形TLCD的几何参数为设计变量，以由顶点位移、质量比和迎风面积比组成的复合满意度为目标，编制程序开展了所建立方法的数值算例研究。研究表明，该方法能够快速有效地得到一组满足工程需要的设计参数，同时最优参数和相应设计目标对权重组合的变异系数小于0.1，因此该方法具有较高的鲁棒性，降低了多目标优化设计时权重系数选取的难度。

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绳牵引机器人加入弹簧后刚度分析

李清桓1，段清娟2，李帆，段学超

振动与冲击. 2017, 36(10): 197-202.

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刚度是机器人重要的设计评价指标之一，不仅影响机构的动态特性，还决定机器人在负载情况下末端执行器的定位精度。对于n自由度的绳索牵引并联机器人，由于绳索只能承受拉力而不能承受压力，故至少要由n+1根绳索来驱动，冗余驱动的绳索拉力求解非常复杂。当在绳索牵引并联机器人中适当位置引入弹簧，构成绳索-弹簧机构，则可以实现n自由度的绳索-弹簧机构由n根绳索驱动。本文从刚度的基本定义出发，在绳索-弹簧机构静力学平衡方程的基础上推导出机构在可行工作空间内不同位姿点处的刚度矩阵解析表达式，即被动刚度矩阵和主动刚度中海瑟矩阵的解析式。加入弹簧后，绳索驱动机器人在力封闭可行工作空间内的主、被动刚度增加，并以3根绳索1根弹簧和4根绳索的平面3自由度机构模型的数值算例进行了验证。

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钢筋纤维混凝土侵彻深度计算方法研究

孙蓓1，林志翔2，焦楚杰1

振动与冲击. 2017, 36(10): 203-206.

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应用较为广泛的侵彻经验、半经验公式对普通混凝土和高硬度钢纤维混凝土抗侵彻性能进行了评估，分析了公式的应用范围与局限性，为此将骨料硬度和钢纤维混凝土韧度引入到侵彻深度的计算公式，在试验基础上提出了修正ACE公式。修正公式计算结果与实际测定结果符合良好，证明了该公式的合理性。

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计入齿面摩擦和热变形的齿轮传动系统动力学建模分析

张笑，卢剑伟，吴祚云，谢慧敏

振动与冲击. 2017, 36(10): 207-211.

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对计入齿面摩擦和热变形的齿轮系统动力学模型进行了分析。以渐开线直齿轮为例，计入温度效应并考虑齿面摩擦、齿侧间隙、时变啮合刚度等非线性因素，建立系统的动力学微分方程，并进行算例分析。结果表明，摩擦因数和温度对于系统的影响与转矩波动频率有关。当转矩波动频率较低时，系统一般呈现周期运动，摩擦因数和温度的影响不明显；当转矩波动频率较高时，摩擦和温度对于传动精度和运动形态的影响很大，随着摩擦系数和温度的增加，系统稳态运动由拟周期运动变为混沌运动，轮齿间敲击状态变复杂。

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导弹系统振动频率自适应估计方法与仿真

张衡，芮筱亭，杨富锋，陈刚利

振动与冲击. 2017, 36(10): 212-216.

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为了提高处于导弹高过载、强冲击、大振动复合动态环境中捷联惯组的输出精度，该文设计了级联型二阶自适应陷波滤波器来估计导弹的弹性振动频率。该滤波器采用带有遗忘因子的递推最小二乘法实时优化每个陷波滤波器的参数,具有计算复杂度低，收敛速度快等特点。仿真和实验结果表明，此方法对于处在复合动态环境中导弹振动信号的频率估计效果较好，且具有较好的抗噪声干扰能力，适合弹上计算机进行实时计算。

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基于小波奇异熵与SOFM神经网络的电机轴承故障识别

贺岩松1,2，黄毅2,徐中明1,2,张志飞2

振动与冲击. 2017, 36(10): 217-223.

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提出一种用小波奇异熵(WSE)和自组织特征映射(SOFM)神经网络进行电机轴承故障识别的建模方法。首先通过对电机驱动端和风扇端采集的故障振动信号的小波奇异熵的计算和比较来识别故障轴承的端位；在此基础上以故障端信号的小波包分解底层各结点能量为特征向量输入建立自组织特征映射神经网络模型来识别故障轴承内部的具体点蚀破坏位置。小波奇异熵和SOFM神经网络的结合实现了故障轴承端位及其内部点蚀位置的联合识别。分别对含有内外圈和滚动体点蚀故障的轴承进行建模和识别试验，结果表明：该模型可以有效地识别电机故障轴承的端位及其内部点蚀破坏位置；与传统支持向量机和BP神经网络识别模型相比,该模型故障识别准确率更高，识别稳定性更好，更适宜于故障识别这样的多分类问题。

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考虑震源机制的基础隔震结构反应谱研究

杜永峰1,2，洪娜1，徐天妮1，谢丽1

振动与冲击. 2017, 36(10): 224-231.

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将基础隔震结构简化为双自由度体系模型，研究震源机制对基础隔震结构反应谱的影响。在Ⅱ类场地条件下，选取605条地震记录作为统计样本，按照地震记录类型及震源机制进行分组，运用状态空间法得到了在近场及远场地震作用下的加速度、位移及能量反应谱。采用标准化和平均化的方式研究了反应谱的特性，并运用分段线性拟合的方法给出了设计反应谱的表达式，该表达式可以反映震源机制等因素对反应谱的影响作用，最后通过对某实际基础隔震工程进行算例验证，将计算结果与抗震规范进行对比，结果表明本文提出的表达式更为安全、合理，可将其应用于基础隔震结构的抗震设计中。

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随机振动响应下空间相机支撑结构设计与试验

李林1，2，王栋1,3，孔林1,3，谭陆洋1,2，杨洪波1

振动与冲击. 2017, 36(10): 232-236.

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针对某高分辨率空间相机结构随机振动加速度响应大的问题，对空间相机支撑结构进行了优化设计。首先，建立了基于随机振动响应分析的数学模型，推导了随机振动均方根响应表达式。然后，基于三点定位原理和双脚架柔性结构原理设计了相机支撑结构，以相机安装点RMS值最小为目标，基频作为约束，建立了相机支撑结构随机响应优化模型，对支撑结构柔性环节位置进行了尺寸优化设计。采用MSC.Patran&Nastran有限元分析软件对优化处理后的支撑结构进行了工程分析，相机安装点随机响应RMS值最大19.6grms。最后，对相机支撑结构进行了随机振动试试验，结果显示：有限元分析结果与试验测量数据符合的较好，最大相对误差为8.2%，所设计的空间相机支撑结构满足空间相机使用要求，验证了所采用优化方法的可行性。

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轴向冲击作用下嵌套式薄壁球壳结构吸能性能研究及优化设计

戎翔 1,邓安仲2,李飞 2,陈晨 3

振动与冲击. 2017, 36(10): 237-242.

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针对单个小直径薄壁球壳吸能能力有限的问题，提出了一种嵌套式薄壁球壳结构，并通过有限元软件模拟其在轴向冲击下的动态响应过程，分析了外球壳厚度、内球壳高度和内球壳厚度对结构在轴向冲击下力学性能和变形模式的影响；建立了以比吸能、冲击荷载峰值为吸能性能的评价指标，以外球壳厚度、内球壳高度和内球壳为试验变量的响应表面模型；基于响应表面模型，通过非支配遗传算法（NSGA-Ⅱ）对试验变量进行优化，提出了不同工况下结构几何参数选取方案。结果表明，结构几何参数对其吸能特性影响显著，建立的响应表面模型准确可靠，优化方法得到了有限元模拟验证，有利于工程实际应用。

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2017年, 第36卷, 第10期　
刊出日期：2017-05-15

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