振动与冲击

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张大伟 1，王开云 1，翟婉明 1，刘鹏飞 2

振动与冲击. 2017, 36(18): 1-7.

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为研究轨枕空吊对重载铁路货车与轨道动态相互作用的影响，针对具有二系悬挂的重载货车，在充分考虑非线性作用力基础上，建立了重载货车－轨道耦合动力学模型。数值计算轨枕空吊状态下轮轨系统的动力响应，比较分析了完全空吊和非完全空吊条件下列车运行速度和空吊轨枕结构参数对轮轨动力性能的影响。结果表明：轨枕空吊破坏了轨道结构支承的连续性，导致轮轨间动态相互作用加剧，尤其是完全空吊条件下随空吊数量的增加与列车运行速度的提高而显著增大；轨枕空吊还将影响其前后毗邻的正常轨道结构的动态特性；轨枕完全空吊与轨道不平顺的共同作用会加剧轮轨动态作用；在非完全空吊条件下，轨枕两端支撑间隙不一致时，也会加剧轮轨动态作用。

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基于动力学响应分析的透平机械多转子轴系虚拟动平衡研究

宾光富1 周伟1 王维民2 李学军1

振动与冲击. 2017, 36(18): 8-12.

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为解决透平机械多转子轴系动平衡需频繁多次启停机的问题，提出一种基于动力学响应分析的多转子轴系无试重虚拟动平衡方法。通过仿真构建与轴系结构尺寸和运行参数相符的有限元模型，分别在各转子平衡配重位置处施加虚拟不平衡激励，进行动力学稳态不平衡响应分析，得到轴系平衡转速下各振动测点处的振动响应值，从而避免需多次启机试重来获取轴系转子配重位置处的加重影响系数，结合实测的轴系不平衡振动基频值，通过矢量计算获得轴系各转子所需的平衡配重。最后通过搭建的四跨五支承透平机械轴系转子模拟实验台，应用该方法开展1200rpm低平衡转速下无试重虚拟动平衡实验，结果表明一次配重平均降幅高达55%，不仅减少了启停机次数，而且可降低因试重不当、测试误差所导致平衡失败概率。该方法还可推广应用到柔性转子轴系的现场动平衡。

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磁浮列车-桥梁耦合自激振动机理分析与仿真验证

王连春1，李金辉1,2，周丹峰1，李杰1

振动与冲击. 2017, 36(18): 13-19.

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当磁浮列车静止悬浮在某段桥梁上时，磁浮列车的电磁铁和桥梁会同时出现大幅垂向振动，这种现象被称为磁浮列车-桥梁耦合自激振动。目前国内外对于该问题的研究不够完善，振动产生的机理认识也不够清楚；同时在工程上，车-桥梁耦合自激振动问题仍未得到很好解决。为此本文从三个不同角度来分析车-桥梁耦合自激振动的基本原理。本文首先建立了单悬浮点-弹性桥梁简化的耦合模型，并基于此最小耦合模型，从能量传递的角度阐述了自激振动的机理，并指出悬浮系统在特定频段的有源性是导致自激振动产生的根本原因。其次，将桥梁子系统作为整个耦合系统的前向通道，将悬浮子系统视为耦合系统的反馈通道，由此从耦合系统的特征多项式的角度分析了自激振动的机理。最后根据系统开环传递函数，利用稳定性判据分析了自激振动的基本原理。基于上述分析，本文得出了四个有效结论，为认识并解决自激振动问题提供了理论参考。最后在构建起整个动态模型之上，进行了相应的数字仿真分析，仿真结果验证了所得出结论的正确性。

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弹性支承下的高速圆柱滚子轴承振动特性研究

孙雪1,2，邓四二2,3,，陈国定1，张文虎1

振动与冲击. 2017, 36(18): 20-28.

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基于滚动轴承动力学理论，建立了弹性支承下高速圆柱滚子轴承动力学微分方程组，采用预估-校正Gear stiff (GSTIFF)变步长积分算法对其进行求解，研究了弹性支承件的结构参数和轴承工况参数对圆柱滚子轴承径向振动的影响。结果表明：弹性支承件的沟槽数、梁厚及过渡角对轴承径向振动的影响较为显著，而沟槽间隙对圆柱滚子轴承径向振动的影响较小，合理的选择弹性支承件的结构参数可有效的降低高速圆柱滚子轴承的径向振动；在一定的载荷和转速范围内，弹性支承件可有效降低轴承的径向振动，选用沟槽数较少的弹性支承件可实现在较大转速和载荷范围内降低圆柱轴承振动的目的。

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大跨度桥梁高阶涡振幅值对比风洞试验研究

周帅1，陈政清2，华旭刚2，牛华伟2

振动与冲击. 2017, 36(18): 29-35.

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为研究三维（3D）柔性桥梁及其二维（2D）刚性节段模型的高阶涡振幅值换算系数，采用一3D多点弹性支撑气弹模型开展风洞试验实测高阶涡振响应，并基于该气弹模型的模态参数按照1:1的原则设计制作2D刚性节段模型开展对比风洞试验研究。气弹模型与节段模型之间的几何缩尺比为1，两者具有相同的截面尺寸、等效质量、固有频率以及阻尼比。风洞试验实测到了气弹模型和节段模型对应不同模态阶次的高阶涡振锁定现象，试验结果表明：对于同阶模态，气弹模型和节段模型的起振风速、振动卓越频率以及区间跨度吻合良好，在高阶涡振幅值换算关系上，气弹模型约为节段模型的1.3倍。

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浸液轴向运动板的非线性自由振动和内共振分析

张宇飞1，王延庆2,，闻邦椿1

振动与冲击. 2017, 36(18): 36-42.

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以竖直浸没于液体中的轴向运动矩形板作为研究模型，根据经典薄板理论以及von Kámán非线性几何关系，得到流-固耦合系统的非线性振动微分方程。假定液体为无粘、无旋、不可压缩的理想流体，流体对板的动压力采用速度势函数及Bernoulli方程描述。然后应用直接多尺度法求解系统的非线性偏微分方程，根据可解性条件，获得系统的非线性频率。最后，分析了浸液轴向运动板的1:1内共振及1:3内共振现象，并讨论了系统参数对该流-固耦合系统非线性动力学特性的影响。

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高应力率下混凝土动态粘结性能试验技术与数据处理方法

周继凯，沈大伟，潘杨

振动与冲击. 2017, 36(18): 43-48.

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本文在分离式霍普金森压杆装置基础上开发了一套钢筋与混凝土动态粘结性能试验加载装置。该装置由反力框、承力装置及固定支座等组成，该装置能够实现高应力率下钢筋与混凝土的粘结性能试验。并利用该装置对冲击气压为1.0MPa，混凝土强度分别为C30，C40和C50的3组共15个试件进行动态拔出试验。试验结果发现：粘结应力率越高，钢筋与混凝土之间的极限粘结强度越大，且达到极限粘结强度对应的滑移量越小；混凝土强度越大，极限粘结强度增大，但极限粘结强度对应的滑移量无明显变化。得出了合理的试件安装、荷载施加、数据采集和处理方法，最终形成了规范的动态粘结性能试验操作步骤，并得到了高应力率下粘结应力—滑移全过程曲线。

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采煤机截割传动系统耦合动力学建模与传动齿轮啮合状态分析

贾涵杰，秦大同，刘长钊

振动与冲击. 2017, 36(18): 49-55.

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为研究滚筒式采煤机摇臂壳体变形及其对齿轮传动系统的影响，建立了摇臂壳体-传动系统耦合动力学模型。首先分别建立摇臂壳体、平行轴齿轮、行星齿轮、轴系、电机和滚筒等子结构模型，然后利用连接界面的变形协调条件将这些子结构耦合得到完整系统模型。在此基础上以某型300kW采煤机为例，进行了额定工况下的截割传动系统动态响应仿真分析，得到了摇臂壳体变形状态及其对各齿轮副啮合状态(用啮合齿向误差衡量)的影响规律。对由壳体变形、轴承变形、轴系变形所引起的啮合齿向误差进行了溯源分析，分析表明双联齿轮的啮合齿向误差受轴变形影响最大，惰轮的啮合齿向误差受壳体变形影响最大。

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多域特征在行星齿轮箱局部故障识别中的应用

赵川 1,冯志鹏 1

振动与冲击. 2017, 36(18): 56-64.

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行星齿轮箱运动复杂，其振动过程中的调幅调频特性使得振动信号成分复杂且呈非线性，增加了行星齿轮箱故障识别的难度。采用相空间重构法分别构建信号时域及频域空间。通过局部均值分解及瞬时频率计算构建信号时频联合域空间，解决了传统时频分析方法对噪音敏感、存在负频率及虚假模态问题。利用奇异值分解法提取信号多域空间特征。在局部切空间排列降维基础上，改进虚假近邻点法来估计本征维数及最优k邻域，并通过局部切空间排列法对多域奇异值特征空间进行降维，获取低维流形特征，从而识别太阳轮、行星轮和齿圈的局部故障。上述理论方法经行星齿轮箱实验台及工程数据验证，有效诊断出了齿轮局部故障。

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基于样本熵和分数阶傅里叶变换的滚动轴承故障特征提取

郭学卫, 申永军, 杨绍普

振动与冲击. 2017, 36(18): 65-69.

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提出了一种基于样本熵和分数阶傅里叶变换的故障特征提取新方法。这种方法的核心思想是首先把原始数据空间中可分性较差的数据映射到合适的分数阶空间，然后计算并比较经过合适阶次分数阶傅里叶变换后数据的样本熵，从而实现故障的特征提取。实测数据的研究结果表明，用这种方法提取信号特征，能增强不同故障模式的可分性，可以容易地将正常滚动轴承、内圈故障、外圈故障和滚动体故障的信号区分。

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功能梯度Levinson梁自由振动响应的均匀化和经典化表示

王瑄1，李世荣1,2

振动与冲击. 2017, 36(18): 70-77.

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在两端简支边界条件下，给出了Levinson高阶剪切变形理论下功能梯度材料(FGM)梁的固有频率与参考均匀Euler-Bernoulli (E-B)梁的固有频率之间的解析转换关系。假设FGM梁的材料性质沿着梁的高度任意连续变化，通过分析FGM Levinson梁和均匀E-B梁的自由振动控制方程以及边界条件在数学上的相似性，推导出了用参考均匀E-B梁的固有频率表示的FGM Levinson梁的固有频率的解析式。从而，将复杂的耦合微分方程边值问题的求解简化为一些与梁的材料非均匀特性及几何特性有关的系数的计算问题。从而实现了Levinson剪切变形理论下FGM梁的振动响应的经典化和均匀化表示，可为工程应用提供便利。

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三维山体的风场特征及对输电塔风致响应的影响

姚剑锋1, 沈国辉1, 楼文娟1, 郭勇2, 邢月龙2

振动与冲击. 2017, 36(18): 78-84.

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针对三维山体风场进行CFD模拟计算以获得其风场特征，将CFD模拟结果与各国规范规定进行比较，建立输电塔的有限元模型并计算其风致响应，对比输电塔在CFD模拟和各国规范山地风场下的风致响应，最后给出输电塔在三维山体中抗风区域的划分建议。研究表明：三维山体山顶处风加速比最大，山前减速区和山后尾流区加速比较小；中美两国规范计算得到的加速比在迎背风坡对称，且沿顺风山脊线线性变化；本文CFD模拟获得山顶处的加速比介于日本和澳洲规范结果之间，小于中国和欧洲规范结果；输电塔的风致响应增大系数在山顶处最大，在山前与山后均较小；基于输电塔的基底弯矩响应将输电塔在三维山体中抗风区域分为四个区域。

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核电厂隔震支座硬化模型及其对结构地震响应的影响分析

刘文光1 于维欣1 秦川1 何文福1

振动与冲击. 2017, 36(18): 85-90.

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超设计特大地震下橡胶支座的力学模型对结构响应的影响在东日本大地震后得到了广泛的关注。在双线性模型的基础上提出了一种适合铅芯橡胶隔震支座在大变形条件下的非线性硬化模型，该模型考虑了支座硬化后的刚度退化现象以及压应力对于卸载曲线的影响。文中通过两组试验数据来验证模型的准确性，并得出屈服刚度与最大剪切应变之间的关系。最后采用数值分析方法研究隔震支座在特大地震下进入硬化后核电厂结构的地震响应。研究表明相比双线性模型，核电厂结构采用硬化模型计算得出剪切力和加速度都出现显著增加的现象，且在特大地震下隔震效果有所衰减。

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薄膜超材料的等效特性分析及试验研究

朱庆，白鸿柏，路纯红，黄凯，李拓，杨朝舒

振动与冲击. 2017, 36(18): 91-97.

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本文基于一维超材料梁的理论设计思想，将薄膜超材料简化成具有周期性的谐振单元和一维梁的结构。根据薄板的Kirchhoff理论，建立了整体结构的运动方程，计算了周期性谐振单元作用力及薄膜两侧载荷的声压差。利用牛顿第二定律及虚功原理，得到了薄板不同阶的振动模态幅值An所满足的运动方程。通过引入等效密度概念，得到等效密度共振形式受薄膜的刚度k、厚度h、谐振单元周期常数L及附加质量M等因素影响，并针对每种影响因素进行了等效密度峰值的分析。得出在一定尺寸范围内，得到了薄膜厚度h越薄，谐振单元刚度与质量的比值越小，共振频率越低的结论。而且周期常数L越大，薄膜自身的共振形式与谐振单元的共振形式同时存在，且薄膜本身的振动形式越强烈。最后，通过探讨谐振单元质量与透射峰值的实验验证，采用实验值与数值模拟值进行比较，结果吻合较好，表明质量-弹簧谐振子的共振作用对薄膜超材料的透射吸收起到至关重要作用。

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基于VMD和1.5维Teager能量谱的滚动轴承故障特征提取

向玲，张力佳

振动与冲击. 2017, 36(18): 98-104.

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为准确提取非线性、非平稳的滚动轴承故障信号中的故障特征，提出基于变分模式分解（Variational Mode Decomposition, VMD）和1.5维Teager能量谱的滚动轴承故障特征提取方法。变分模式分解（VMD）是一种新的信号自适应分解方法，1.5维Teager能量谱具有1.5维谱良好的降噪效果和Teager能量算子强化信号瞬态冲击的优点。故障特征提取过程：首先，对滚动轴承故障信号进行VMD分解得到一组分量，根据峭度-相关系数准则筛选出2个冲击特征明显分量进行信号重构；再次，对重构信号进行1.5维Teager能量谱分析；最后根据能量谱图的分析，提取出滚动轴承的内圈和滚动体故障特征。仿真信号和实验信号的分析都验证了所提方法的有效性。通过与EEMD分解比较，采用VMD变分模式分解和1.5维Teager能量谱的分析方法更具有区分性，可以有效识别滚动轴承的故障特征。

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基于低色散无网格仿真模型的舱室薄壁-腔体振声耦合研究

王海涛，曾向阳，杜博凯，陈克安

振动与冲击. 2017, 36(18): 105-111.

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对飞机舱室结构进行薄壁-腔体振声耦合特性的研究是进行舱室噪声控制和声学设计的关键问题。基于波动声学的数值仿真方法是舱室场景中振声耦合分析常用的方法，但由于受刚度矩阵失真影响，在中频段普遍存在高色散误差。针对此问题，本文以降低振声耦合系统的刚度矩阵失真为目标，发展了一种具有低色散误差的无网格仿真模型。论文首先推导了外力及声源混合激励源下的振声耦合系统；然后发展了一种基于无网格支撑域的声压梯度光滑技术，可降低耦合系统的刚度；最后将低刚度的声压梯度光滑技术与高刚度的经典无网格法进行结合，提出一种在中低频段内自适应的刚度矩阵重组技术，最终得到低色散无网格仿真模型。矩形封闭空间及实际舱段结构的算例对比均显示低色散无网格仿真模型能够使离散系统刚度更加接近连续系统的刚度，从而在较宽的中低频段内使数值解更加接近真实解。

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半潜式海洋平台风场模拟及风浪致结构动力效应分析

李芳菲1，周岱1,2,3，马晋1，鲁佳宝1,2,3，廖丽恒1

振动与冲击. 2017, 36(18): 112-117.

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研究半潜式海洋平台风压风载模拟，分析风浪致结构动力效应。以我国先进的海洋石油981平台为工程背景，运用FLUENT软件进行脉动风作用下结构的非稳态分析，针对平台不同倾斜度，计算不同入射风向角下平台的整体风载荷，确定最不利工况条件。利用ANSYS软件建立半潜式海洋平台主体和锚泊系统的一体化有限元力学模型，数值模拟随机风荷载和随机波浪荷载，计算最不利工况时在风浪荷载联合作用下半潜式海洋平台结构系统的动力响应，分析其动力响应规律，为海洋平台的设计及安全运行提供依据。

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多项式拟合振型函数法求解多跨传动轴的弯曲振动响应

彭勃，朱如鹏，李苗苗，李峙岳

振动与冲击. 2017, 36(18): 118-124.

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为求解边界条件为弹支的多跨传动轴弯曲振动响应，基于第二类拉格朗日方程，建立了瑞利连续轴动力学模型，并使用伽辽金法将偏微分方程转化为常微分方程。提出了多跨传动轴振型函数的多项式拟合方法，通过传递矩阵法计算得到了传动轴有限截面的振型值，据此用多项式分别拟合振型函数及其高阶导数。以直升机尾传动轴为算例,将拟合得到的前三阶振型函数及相应的高阶导数代入到动力学方程组中，通过振型叠加法计算得到了尾传动轴在偏心激励下的弯曲振动响应。算例结果表明，该方法具有较好的收敛性和可靠性。

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相关流形距离在转子故障数据集分类中的应用方法

赵荣珍，赵孝礼，何敬举，刘韵佳

振动与冲击. 2017, 36(18): 125-130.

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针对故障特征属性值域之间存在着一定相关性导致准确分类困难的问题，提出一种能够考虑相关系数影响作用的转子故障数据集分类方法。该方法是将相关流形距离的边界Fisher分析（Correlation Manifold Distance Marginal Fisher Analysis, CDMFA）与相关流形距离的K-近邻（Correlation Manifold Distance K-Nearest Neighbor, CDKNN）分类器概念相结合在一起的结果。首先，将振动信号集合转换成多域、多通道高维故障特征数据集；然后，通过CDMFA将融合相关系数的相关流形距离用于度量数据样本间的近邻与权值，据此能更好地反映高维数据间的相似性关系，提取出能使类间距离趋大的低维特征子集。最后，将得到的低维特征子集输入到CDKNN分类器中进行故障模式辨识。用一个由双跨度转子系统数据集与仿真数据集对所提出的方法进行了验证。结果表明：本方法降维效果良好，可获得更高的故障分类准确率。研究发现，采用相关流形距离作为信息测度的故障数据分类方法能更真实地揭示出高维特征间的几何结构关系。本方法可为高维故障数据集的特征属性约简与分类，提供数据预处理的理论参考依据。

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变轴力钢筋混凝土墩柱抗震性能试验研究

陈嵘 1，2,雷俊卿 1

振动与冲击. 2017, 36(18): 131-139.

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为研究钢筋混凝土墩柱在变轴力往复荷载下的抗震性能，制作6个试件进行试验，1个试件承受恒定轴力，5个试件承受变轴力。试验对比研究恒定轴力和变轴力，变轴力试件不同纵筋配筋率、箍筋体积配箍率、高宽比对抗震性能的影响，分析上述参数变化对滞回曲线、裂缝分布、骨架线、位移延性系数、残余变形、耗能能力的影响趋势。试验表明轴力变化对位移、残余变形、破坏程度有较大影响。最后基于性能化设计理论总结试验，依据我国桥梁规范要求给出设计建议考虑变轴力的影响。

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三体船在迎浪不规则波中的运动和载荷试验研究

唐浩云，任慧龙，李辉，仲琦

振动与冲击. 2017, 36(18): 140-147.

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通过三体船自航模型试验，对三体船迎浪不规则波下的运动和载荷状态进行对比和分析。通过统计不规则波下运动特征值，分析船体纵摇、升沉以及主船体加速度随浪级和航速的变化规律。在船体模型上合理的布置传感器，对不规则波下船体剖面载荷纵向分布进行研究，并分析浪级和航速变化对于载荷的影响。通过统计船艏上浪的次数和船体表面压力的极值，研究压力极值随船长、型深以及片体内外侧的分布规律，给出不规则波下浪级和航速对波浪砰击载荷的影响。通过一系列的模型试验，为三体船的设计以及后续的结构强度评估提供支持。

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双驱动进给系统动态建模及变化规律研究

黄俊，袁军堂，汪振华

振动与冲击. 2017, 36(18): 148-153.

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为了研究双驱动进给系统的动态特性，本文利用能量法建立了双驱动进给系统多自由度模型。该方法考虑了丝杠螺母副，支撑轴承及直线滚动导轨结合面参数的影响。根据拉格朗日方程推导了双驱动进给系统的刚度，质量矩阵，工作台的位移计算公式。数值仿真计算出系统的固有频率，并对其影响规律进行了进一步分析。研究表明系统轴向刚度、工作台的质量和位置是影响一阶固有频率的主要因素，增大丝杠跨距可以抑制工作台的扭转振动。实验结果表明该动力学模型能够准确地反映系统的动态特性。

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基于动力总成—整车模型的发动机等效激励参数识别

何智成 1,2，刘红谱 1，郝耀东 1，顾成波3

振动与冲击. 2017, 36(18): 154-163.

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发动机激励的提取对于动力悬置系统的设计至关重要，但目前发动机载荷识别以逆矩阵法为主，存在工作量大、耗时较长等不足。本文提出了一种新的发动机激励识别的方法：建立发动机等效激励参数模型，并将该激励加载于动力总成—整车仿真模型上，从而计算出悬置上下支点振动加速度；以仿真与试验加速度的差异为目标，采用遗传算法，对等效激励的参数进行识别，从而识别出发动机多方向激励；通过引入随机因子保证发动机激励识别的准确性。本文运用该方法对某款轿车进行了分析，所得加速度曲线拟合度高，载荷识别结果较好；运用识别激励进行悬置优化，最终怠速频率下悬置系统的隔振性能大幅度提升。

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基于直串扭振系统动力学响应通解的结构参数优化

王勇勤1 秦楠1 刘志芳2 严兴春1 罗远新1 雷刚3

振动与冲击. 2017, 36(18): 164-169.

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机械传动系统的动力学特性直接影响设备本身的安全和产品质量，针对机械主传动系统扭矩放大倍数过大时主要依靠经验调整传动零部件结构尺寸的问题，推导了直串扭振系统双边阶跃加载的动力学响应通解模型。以某轧钢厂的原始数据为基础，将解析结果与Matlab/Simulink框图解进行了对比验证，结果证明二者具有完全的一致性，以此为基础，对该轧机的直串传动系统进行结构参数优化研究，优化结果表明通过优化某部件的刚度可以显著降低最大扭矩放大倍数，提高传动系统的安全性。

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一种改进的窄带Fx_Newton算法及在振动主动控制中的应用

王春雨1,2，何琳1,2，李彦1,2，帅长庚1,2，胡泽超1,2

振动与冲击. 2017, 36(18): 170-176.

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窄带Fx_Newton算法应用在振动主动控制中具有收敛速度快、收敛效果好等优点，其中窄带滤波器在算法的信号通道和更新通道中能有效的提高待处理信号的信噪比，增强信号的相关性。针对多频带窄带算法在实际应用过程中不可避免出现的频带间过度问题，提出一种改进的窄带Fx_Newton算法，通过设计一组跨频带的窄带滤波器组，增加窄带滤波器的个数、改变窄带滤波器的分布，使得算法对于频带间的线谱控制能力得到提高。算法进行了仿真分析和试验对比，结果表明改进后的算法提高了线谱处于频带边缘时的收敛速度，提高了算法的稳定性和可靠性，对窄带Fx_Newton算法在振动主动控制中的应用具有重要意义。

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机械振动耦合反馈延时控制系统特性研究

刘树勇1，位秀雷2，方煊1，王基1,苏攀1

振动与冲击. 2017, 36(18): 177-183.

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针对耦合反馈振动控制系统中不可避免地存在延时问题，建立了双层耦合反馈数字控制系统模型。应用信号传递框图分析了反馈控制系统中多作动器的力耦合关系，克服了传统反馈控制流图中只考虑作动器单端反馈控制力的不足。推导了系统在耦合反馈控制策略时的力传递函数及Z域表达式，研究了控制系统在不同采样时间、阻尼参数和反馈方式下的阶跃响应。结果表明在延迟时间较小时，系统的响应能够逼近对应连续系统的响应，但延迟时间过大时，对应数字控制系统的极点将越过单位圆边界，系统失去稳定性，设计合适的延迟补偿环节可以显著增加控制效果。

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乘用车油箱的燃油晃动噪声工况传递路径分析

屠翔宇1, 蒋伟康1, 朱志勇2, 杨文华2

振动与冲击. 2017, 36(18): 184-188.

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汽车刹车之后油箱的燃油晃动噪声会引起车内驾驶员和乘客的不适。为了研究乘用车油箱晃动噪声的传递特性，采用工况传递路径分析方法，对某型号油箱进行研究。根据油箱的安装方式，以油箱的安装部件绑带和减振垫作为结构噪声传递路径，建立工况传递路径分析（OTPA）模型。对比车内噪声信号的计算值与实测值的频谱，发现两者吻合的很好，从而验证了模型的正确性。根据OTPA模型，计算出各路径的传递噪声贡献。通过分析结构路径振动加速度频谱和传递函数频谱，提出了改进燃油晃动噪声问题的方法。

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具有复阻尼特征板式变摩擦阻尼器滞回性能研究

彭凌云1，常健1，苏经宇1,秦丽2

振动与冲击. 2017, 36(18): 189-195.

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为使减震装置具有复阻尼特征，提出一种板式变摩擦阻尼器。基于静力平衡条件推导了根据阻尼器几何、物理参数确定其滞回模型的理论公式，采用非线性有限元对阻尼器在静力往复作用下的滞回曲线进行了模拟，通过低周往复试验进行了阻尼器滞回性能试验研究，基于上述方法对影响滞回性能的关键参数进行了研究。研究结果：该阻尼器的滞回曲线为位于一三象限、关于原点对称的三角形，理论公式和数值模拟得到的滞回曲线与试验数据吻合得较好，影响阻尼器滞回性能的关键因素是弹簧刚度、2个摩擦系数和1个角度。结果表明该阻尼器的滞回曲线具有明显的复阻尼特征，滞回模型的理论公式和数值模拟提供结果可以用于指导此类阻尼器的设计。

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分离双钢箱梁涡激振动气动干扰试验研究

刘小兵1,3 陈帅2 杨群2 张海东2 刘庆宽1,3

振动与冲击. 2017, 36(18): 196-201.

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通过节段模型风洞试验研究了-5° ~ +5°之间8个不同风攻角下分离双钢箱梁在极小间距（D/B=0.025，D为双箱梁的净间距，B为单箱梁宽）、较小间距（D/B=0.1）、中等间距（D/B=0.4）和较大间距（D/B=3.0）时的涡振特性，并将结果与单钢箱梁的结果进行了对比。研究发现：在极小间距和中等间距时，气动干扰放大了上下游箱梁的涡激振动；在较小间距时，双箱梁的涡振特性与来流风攻角密切相关，随着风攻角的逐渐变小，气动干扰对上下游箱梁涡激振动的影响由抑制效应逐渐转变为放大效应; 在较大间距时，上游箱梁对下游箱梁涡激振动存在一定的抑制效应，下游箱梁对上游箱梁涡激振动的影响可以忽略。

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中低速磁浮快线产生地表振动的现场测试分析

姜博龙，刘维宁，马蒙，孙晓静，曹容宁，李明航

振动与冲击. 2017, 36(18): 202-206.

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为研究中低速磁浮引起地表振动特性，在国内首条运营的长沙中低速磁浮快线某路段进行现场地表振动测试，同时测试北京地铁13号线某高架线区段地表振动作为对照工况。测试结果表明：由于轨道受均布力，磁浮快线引起的地表振动波形没有明显的周期性峰值；磁浮线路，由于轮轨分离，车辆、轨道系统的特征距离所对应的特征频率不明显，桥梁动力特性较明显；由于轮轨分离、受轨道不平顺影响较小，30~80Hz中低速磁浮存在明显优势地面振动，这部分振动主要来自导轨、轨道梁的结构振动以及线路不平顺；距线路0~40m范围内地表振动的最大Z振级，中低速磁浮快线较传统地铁高架线对应距离至少小4dB以上，且中低速磁浮快线引起地表振动在10~40m范围内均满足《城市区域环境振动标准》中的振动限值要求。

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叶片停机位置对风力机塔架绕流及尾流特性影响

余玮1,2柯世堂1,2 王同光2

振动与冲击. 2017, 36(18): 207-213.

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上风型风力机叶片的绕流和旋转直接影响塔架周围的流场，以南京航空航天大学自主研发的3MW水平轴风力机塔架-叶片体系为研究对象，采用大涡模拟（LES）方法对叶片不同停机位置（共计八种计算工况）下风力机塔架绕流和尾流特性进行了数值模拟，并与国内外脉动风压实测曲线进行对比验证了LES方法的有效性。在此基础上，对比分析了叶片不同停机位置对风力机塔架表面压力系数、整体升力及阻力系数、绕流和尾流特性的影响。研究表明叶片停机位置对塔架绕流及气动力分布的影响显著，其中工况五的停机位置最为不利，工况一的停机位置最为有利。主要研究结论可为大型风力机在停机状态下的抗风设计提供参考依据。

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不同场地条件下某新型核电厂房的地震响应试验研究

高永武1,2 王涛1,2 戴君武2 金波 2

振动与冲击. 2017, 36(18): 214-222.

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土-结构相互作用是准确模拟核电厂结构、附着系统和组件地震响应的重要因素。本文使用振动台多功能叠层剪切土箱模拟土体边界条件，对某新型核电厂房进行1:25缩尺模型地震模拟振动台实验。实验选取10组水平加速度地震动记录，按照运行安全地震动(OBE)0.15g、极限安全地震动(SSE)0.30g和超设计基准地震动(ULE)0.75g作为输入，研究不同地震动强度引起的场地土非线性反应，以及对楼层加速度响应的影响规律。该模型土-结构相互作用振动台试验表明，尽管在基岩场地上，场地仍然对结构的地震效应造成明显的放大作用，在OBE、SSE和ULE工况下，场地动力效应放大倍数分别为3.13、2.1和1.19，由于土体逐渐进入了非线性状态，这种放大作用随着输入地震动强度的增强而变小。因此，建议对基岩场地的条件进行界定，并建议在任何条件下均需要考虑土-结构相互作用的影响，特别是在对核电厂设备、管道抗震设计和地震裕度评估时，不考虑土-结构相互作用将造成评估结果偏小。

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基于核极限学习机的多变量非平稳脉动风速预测

郑晓芬1 钟旺2 李春祥2

振动与冲击. 2017, 36(18): 223-230.

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运用快速集合经验模态分解（FEEMD）技术将非平稳下击暴流风速分解为一系列的固有模态分量。随后，建立核极限学习机（KELM）非平稳风速预测模型（FEEMD-KELM），分别对分解后的非平稳脉动风速训练集和测试集实施预测。为比较，同时考虑了FEEMD-ELM的预测结果。通过比较这两种预测算法的结果，在非平稳下击暴流风速预测的稳定性和精度方面，发现FEEMD-KELM优于FEEMD-ELM。

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扣件刚度频变特性对轮轨振动噪声的影响

尹镪蔡成标朱胜阳

振动与冲击. 2017, 36(18): 231-237.

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基于车辆-轨道耦合动力学理论和声学理论，建立了考虑扣件刚度频变特性的轮轨滚动噪声频域分析模型。模型中，通过车轮有限元分析获得其模态特征向量，建立考虑车轮弹性的动力学方程；钢轨视为由刚度随频率变化的扣件离散支承的铁摩辛柯梁模型；通过等效线性化轮轨接触形成轮轨耦合动力学频域分析模型。将轨道粗糙度作为输入并考虑接触区滤波，计算得到了车轮和钢轨的振动响应频谱及声辐射功率频谱，并分析了扣件刚度频变特性对轮轨垂向振动以及轮轨滚动噪声的影响。结果表明，扣件刚度的频变特性对钢轨导纳特性、轮轨相互作用力频谱、钢轨总声功率影响明显，而对车轮总声功率影响较小；与扣件常刚度模型计算结果相比，钢轨振动沿纵向传播的衰减率增大，钢轨声辐射功率在100~1250Hz频段明显减小，轮轨总辐射声功率约减小2.4dBA。轮轨噪声辐射声压预测值与试验结果对比表明，频变刚度模型可有效修正常刚度系数模型对轮轨噪声的过高估计。

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地震作用下PTMD对JZ20-2MUQ型导管架式海洋平台的减振研究

李英娜1.2，张井财3，薛启超3，何建3，安宁3

振动与冲击. 2017, 36(18): 238-244.

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研究了地震作用下粘弹性碰撞调谐阻尼器（PTMD）对JZ20-2MUQ型海洋平台结构的振动控制问题，并与传统的TMD做了对比。附加阻尼和间隙比是PTMD对JZ20-2MUQ型海洋平台结构减震是否有效的两个关键参数。设置合适的附加阻尼和间隙比的PTMD，能充分发挥高频激励下的碰撞减振优势，并且避免低频激励下对结构产生的“负作用”。无论从位移还是加速度的角度，PTMD都大幅减轻了海洋平台结构的响应，且效果要优于TMD。PTMD对海洋平台控制的鲁棒性很好，同等控制要求下PTMD的其有效频率带宽是TMD的2倍左右。PTMD的质量块位移被有效限制，最优PTMD质量块的位移比TMD极值下降了75.3%，而安装空间只有TMD的13.7%左右，可以满足JZ20-2MUQ型海洋平台结构的安装需求。

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地震作用下风力机时频域动态响应特性分析

杨阳1，李春1,2，袁全勇1，张万福1,2

振动与冲击. 2017, 36(18): 245-251.

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为研究地震载荷对大型风力机结构动力学响应的影响，基于Wolf方法建立风力机基础与土地的耦合模型，在FAST软件中仿真了NREL 5MW风力机开机启动、正常运行、偏航和紧急停机等工况下的结构动力学响应。针对风力机气动弹性响应在地震和湍流风联合作用时典型的非线性和非平稳特点，通过希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform)分析风力机塔顶位移时频域响应特性，结果表明：地震载荷对塔顶位移的影响不可忽略，尤其是对侧向位移的影响，同时地震载荷是塔顶振动的主要激励，气动载荷影响几乎可以忽略。塔架一阶固有频率为塔顶振动特征频率，地震载荷明显增大固有频率响应幅值，且增大了其二倍频处的响应，塔架结构抗震设计时应考虑这一现象。

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基于变分模态分解和SVM的滚动轴承故障诊断

王新，闫文源

振动与冲击. 2017, 36(18): 252-256.

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针对滚动轴承振动信号的非平稳特征和现实中难以获得大量故障样本的实际情况，提出了基于变分模态分解（Variational mode decomposition，VMD）与支持向量机（Support vector machine，SVM）相结合的滚动轴承故障诊断方法。该方法融合了变分模态分解和支持向量机的优势，通过变分模态分解将滚动轴承振动信号分解成若干个本征模态函数分量，轴承发生不同故障时，不同本征模态函数内的频带能量会发生变化，从包含有主要故障信息的模态分量中提取能量特征作为SVM的输入，判断轴承的工作状态和故障类型。实验结果表明，该方法在少量样本情况下仍能有效地对轴承的工作状态和故障类型进行分类。

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数控凸轮轴磨床误差建模与辨识技术理论研究

范晋伟王鸿亮唐宇航

振动与冲击. 2017, 36(18): 257-264.

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以某类型数控凸轮轴磨床为研究对象，通过对其结构和运动的分析，确定了该机床共有21项误差参数。通过建立含有误差参数的相邻体坐标系运动关系模型，将机床运动体划分为“床身—工件”和“床身—刀具”两条运动链，建立了该机床的拓扑结构图，然后采用多体系统理论对该机床误差进行了建模。对各运动体分别建立了体坐标系和运动参考坐标系，结合相邻体坐标系运动关系模型求出对应的变换矩阵，提出了有误差影响情况下实现精密加工约束条件方程为Pw=Pt，并对该方程进行了求解。建立了凸轮轴磨削加工时X-C轴联动的数学模型，求出了磨削点在工件坐标系和刀具坐标系中的坐标。对影响凸轮轴加工的15项误差参数使用球杆仪采用3种测量方式进行了辨识，这为机床误差补偿的研究提供了必要条件。

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基于压电作动与鲁棒控制的弯-剪耦合叶片挥舞失速颤振抑制

刘廷瑞，吴鸿才

振动与冲击. 2017, 36(18): 265-272.

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针对风力机叶片的挥舞断裂失效，阐述压电作动与鲁棒控制下的挥舞/横向剪切（弯-剪）耦合叶片失速颤振及主动控制过程。结构模型是在复合材料基体中嵌入压电材料的薄壁单闭室叶型截面，气动力是适合于纯变桨运动的失速气动力模型。基于Galerkin方法进行解耦处理，气动力沿叶片展长计算采用片条理论。基于压电反馈作动理论和三权值混合灵敏度H∞鲁棒控制，研究基于时域响应的稳定性分析和失速颤振抑制方法。压电反馈基于结构裁剪技术，反馈为叶尖挥舞弯曲运动。三权值鲁棒控制通过第三权值在噪声衰减中，制约输出信号大小，迫使其稳定。通过大范围变化的变桨角和铺层角条件下的特征值分析及相平面分析，验证了三权值混合灵敏度H∞鲁棒控制不失一般性。

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刊出日期：2017-09-15

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