振动与冲击

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王宇1，钱旭东2

振动与冲击. 2017, 36(2): 1-6.

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利用落锤试验研究了双层钢管混凝土组合结构在多次侧向冲击作用下的抗冲击性能，分析了该组合结构在侧向冲击下的变形机理，并获取了双层钢管混凝土试件在历次冲击过程中的冲击力时程曲线以及历次冲击后的整体变形和凹陷变形数据。试验数据表明：外层钢管及其厚度对该组合结构的抗冲击能力和整体弯曲变形的大小有显著影响；混凝土层有效限制了结构的凹陷变形。相比于传统的空钢管，双层钢管混凝土结构在多次冲击荷载作用下显示了良好的抗冲击性能——更小的整体和凹陷变形，以及较高的吸能能力。

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基于神经能量场梯度的智力探索

王毅泓王如彬朱雅婷

振动与冲击. 2017, 36(2): 7-12.

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啮齿类动物可以在海马中形成代表环境的认知地图来解决空间问题。在经典的认知地图模型中，系统需要大量物理探索来学习空间环境，从而解决寻路问题，这个过程会耗费大量时间和能量。虽然Hopfield的智力探索模型弥补了这个缺陷，但是该模型并没有关注路径的高效性。并且这个模型主要来自于人工神经网络，缺乏明确的生理学意义。本文的计算模型在智力探索概念的基础上，运用神经能量编码的理论来解决路径搜索问题：该模型通过位置细胞集群的发放功率构建一种能量场，并计算能量场的梯度，进而用梯度向量来研究智力探索问题。研究结果表明本文提出的这种新的智力探索模型不仅可以更高效地找到优化路径，而且呈现了具有生物物理学意义的学习过程。这种新思路验证了位置细胞和突触对空间记忆的重要性以及能量编码的有效性，为了解空间记忆的神经动力学机制提供了理论基础。

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透射边界与谱元法的结合及对波动模拟精度的改进

于彦彦,丁海平1，2，刘启方1

振动与冲击. 2017, 36(2): 13-22.

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实现与高精度的谱元法具有一致精度的人工边界条件，对基于谱元法的波动数值模拟具有重要意义。给出了具有多阶精度的多次透射公式（MTF）与节点不等间距分布的谱元法的结合方法，并在通用的采用显式Newmark预估校正式和并行计算技术的谱元程序SPECFEM2D和SPECFEM3D中实现。利用改进后的谱元程序模拟了二维和三维模型下波源问题的响应，模拟结果与程序自带的粘性边界的结果及远置解的对比表明，结合MTF的谱元程序显著提高了对边界处大角度入射的体波及面波的吸收效果，消除了粘性边界存在的漂移现象。高阶MTF是与高精度的谱元法相匹配的边界条件。

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声学边界元拟奇异积分计算的自适应方法

缪宇跃1,2 李天匀1,2,3 朱翔1,2 张冠军1,2 郭文杰1,2

振动与冲击. 2017, 36(2): 23-31.

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提出一种自适应方法计算声学边界元中的拟奇异积分，通过单元分级细分将总积分转移到子单元上以消除拟奇异性。在此方法基础上深入研究拟奇异性，进一步提出接近度的概念，其中临界接近度可作为拟奇异积分计算的理论依据，并可用于预估拟奇异性是否存在。此方法的积分精度可调控，且不受场点位置限制，相比于已有方法更加灵活高效。数值分析表明拟奇异性强弱由场点与单元的相对位置决定,单元上远离场点的区域拟奇异性很弱，无需处理。研究结果为处理边界元法中的拟奇异性问题提供了新的选择和参考。

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全非平稳地震动过程的概率模型及反应谱拟合

刘章军1,2，刘增辉1，刘威1

振动与冲击. 2017, 36(2): 32-38.

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在强度调制函数基础上，发展了一类全非平稳地震动过程的时-频调制函数。结合平稳地震动过程的功率谱密度函数，建立了全非平稳地震动过程的演变功率谱模型，并根据建筑抗震设计规范确定了模型参数的取值。应用非平稳过程模拟的谱表示-随机函数方法，生成具有完备概率的非平稳地震动加速度过程的代表性时程集合，进而计算代表性时程的平均反应谱。为保证计算平均反应谱与建筑抗震设计规范反应谱的一致性，建议了反应谱容许误差的双重控制准则，即平均相对误差和最大相对误差。研究表明，通过对演变功率谱的3次迭代修正，即可实现计算平均反应谱与规范反应谱拟合的目的，为应用结构随机动力学进行实际工程结构抗震设计提供了依据。

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爆破振动对新浇混凝土影响的试验研究

吴帅峰1，王戈2，袁东凯1，刘殿书1

振动与冲击. 2017, 36(2): 39-44.

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为探究新浇混凝土受爆破振动作用下的安全振速，以保证混凝土结构的可靠性，采用露天深孔爆破作为振源，对龄期为6h、12h、36h、48h和72h的C40混凝土分别在2~10cm/s的爆破振速下进行试验。通过测试各龄期试件在受振动扰动后的纵波波速及抗压强度，分析得出：龄期为6h和12h时，2.3cm/s的爆破振速能够使混凝土产生大于0.05的损伤以及5%以上的强度折减；龄期为36h和48h时，能够对混凝土造成损伤和强度折减的振速为4cm/s，36h龄期为混凝土抗振能力提升的拐点；龄期为72h时，混凝土表现出明显的抗振性能。最后，以损伤不大于0.05和强度折减不大于5%双重指标，给出龄期为6h、12h、36h、48h和72h的混凝土安全振速分别为2cm/s、2cm/s、4cm/s、5cm/s、7cm/s。为完善新浇混凝土在爆破振动下的安全标准提供参考。

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基于KVMD-PWVD与LNMF的内燃机振动谱图像识别诊断方法

牟伟杰，石林锁，蔡艳平，孙钢，郑勇

振动与冲击. 2017, 36(2): 45-51.

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为了直接对内燃机振动谱图像进行诊断识别，提出一种基于改进变分模态分解（VMD）、伪魏格纳时频分析(PWVD)与局部非负矩阵分解（LNMF）的内燃机振动谱图像识别诊断方法。该方法首先针对VMD分解过程中的层数选取问题，提出了一种中心频率筛选的VMD分解层数改进方法（KVMD），然后将内燃机振动信号利用KVMD分解成一组单分量模态信号，并对生成的各个单分量信号进行伪魏格纳分析处理后表征成振动谱图像；在此基础上，对生成的内燃机KVMD-PWVD振动谱图像分别采用非负矩阵分解(NMF)和LNMF形成编码矩阵，并采用最近邻分类器、朴素贝叶斯分类器和支持向量机对上述编码矩阵直接进行模式识别，以实现内燃机振动谱图像的自动诊断。最后，将该方法应用在内燃机故障诊断实例中，结果表明：该方法改进了传统图像模式识别中的特征参数方法，能有效诊断出内燃机气门间隙故障，三种分类器识别精度均大于93%，其中支持向量机的分类精度最高，达到99.8%，且采用LNMF形成的编码矩阵识别精度整体高于NMF，为内燃机振动诊断探索了一条新途径。

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双变激振超细振动磨电机驱动转速多工况组合优选研究

高远 1,贾民平 1,杨小兰 2,刘极峰 2

振动与冲击. 2017, 36(2): 52-57.

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针对恒速振动电机振动磨在超细粉碎过程中易出现物料团聚而引起颗粒细化难度增大、超微粉碎发展受限的情况，提出振动电机转速、激振偏心块矢径随时间变化的双变激振方式，结合Adams仿真及样机试验对电机转速变化曲线进行优化,从而实现了对高振强特性超微粉碎激励方法的研究。通过模拟分析振动磨机不同转速工况下的运动响应特性、振强变化规律，对电机转速最佳变化范围和组合效应进行研究，以平均粒径为的金刚石粉末为研磨对象进行新型振动磨机的碎磨试验，从而验证了组合优选所得到的电机转速变化曲线能够使得颗粒进一步细化。

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EMD和FSWT组合方法在爆破振动信号分析中的应用研究

杨仁树，付晓强，杨国梁，陈骏，陈玮

振动与冲击. 2017, 36(2): 58-64.

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针对传统经验模态分解EMD时频分析功能不足的缺陷，提出了基于经验模态分解EMD和频率切片小波变换FSWT组合的爆破振动信号分析方法。对实际工程采集到的爆破振动信号进行EMD分解，根据相关性系数确定优势分量实现信号重构，并获取重构信号全频带FSWT时频特征。利用FSWT逆变换能切割任意频率区间的特点，将重构信号选择时间、频率切片区间进行了更为细化时频特征提取。研究了EMD-FSWT组合方法、Hilbert-Huang变换（HHT）、小波变换（WT）三种方法的消噪滤波效果，并与短时Fourier变换（STFT）、重排平滑Wigner-Ville分布（RSPWVD）两种传统时频方法进行了对比。分析结果表明：EMD-FSWT组合方法，对瞬态信号在时频域上的分辨率更高，消噪和滤波效果好，适于对爆破振动信号进行更为精细化的时频特征分析。

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围压对超临界二氧化碳射流冲击力与冲蚀射孔的影响

贺振国 1，李根生 1，石李保2，王海柱 1，沈忠厚 1，王友文 1

振动与冲击. 2017, 36(2): 65-71.

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与水射流相比，超临界二氧化碳射流破岩具有所需能量少、效率高，以及不产生储层渗透性伤害等优点。将其应用于非常规油气资源的径向井钻井与喷射压裂作业中已引起广泛关注。井底压力环境对水力能量具有严重影响，而超临界二氧化碳流体性质易随环境压力改变而显著变化，是否具有良好射流作业效率仍亟待研究。本文通过数值模拟与室内测试实验方法，研究了模拟围压对流场速度分布、射流冲击力以及冲蚀破岩效率的影响。结果表明，喷射压力恒定时，射流冲击力和射孔深度均随围压增大而显著减小，二氧化碳临界压力处变化明显；喷射压差恒定时，随着围压的增大，射流冲击力几乎不发生变化，而射孔深度先较稳定或轻微增长然后明显减小，在临界压力时达到最大。分析认为，围压升高引起喷嘴外流场二氧化碳由气态相变为超临界态，射流形式由非淹没射流转变为淹没射流，是超临界二氧化碳射流与水射流冲蚀射孔规律显著不同的主要原因。

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基于ERA模型辨识的H∞振动主动控制试验研究

邵敏强，陈卫东，佘重禧

振动与冲击. 2017, 36(2): 72-76.

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针对外扰作用下的尾撑式风洞测力模型进行H∞鲁棒控制试验研究。采用ERA算法(Eigensystem Realization Algorithm)进行模型辨识，可直接获得受控系统动力学方程。为保证系统的稳定性和鲁棒性，结合H∞混合灵敏度优化方法设计控制器，实现受控模型垂向前两阶模态的振动控制。试验结果表明，结合ERA辨识模型设计的控制器能够有效抑制模型振动，能够将前两阶振动幅值抑制到无控制时的10%以下。

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单面瓦楞机光辊机构动力学分析

尚雯; 杜群贵

振动与冲击. 2017, 36(2): 77-82.

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单面瓦楞机在成型的过程中存在较大的振动，为了分析振动的原因及减振，本文对单面瓦楞机的关键机构——光辊机构进行动力学建模，发现推杆刚度不足，造成光辊机构的非线性。进行振动测试，验证了动力学模型的正确性，得到单面瓦楞机振动的主要原因：单面瓦楞机在正常工作转速范围内，存在两个共振频率。最后对光辊机构提出改进方案，并仿真对比改进前后光辊机构在受迫振动下的振动位移，改进后的位移幅值降低了35.2%。研究结果为降低瓦楞机的振动提供了理论依据。

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不同初始静载混凝土轴向拉伸试验研究

范向前1.2，胡少伟1.2.3，陆俊1.2，陈启勇3

振动与冲击. 2017, 36(2): 83-88.

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为研究混凝土材料的动态性能，利用MTS-810NEW液压伺服试验机对尺寸为100mm×100mm×510mm棱柱体混凝土材料试样进行了初始静态荷载为0kN~20kN的动态轴向拉伸试验，研究了混凝土材料经历不同初始静态荷载后的动态拉伸破坏特征、应力应变关系和动态抗拉强度。结果表明：荷载值由静态过渡到动态荷载时，混凝土材料的动弹性模量发生较大变化，且随着初始静态荷载值的增加，混凝土材料动弹性模量有增大趋势；混凝土材料动态应力应变关系曲线中，峰值应力所对应的应变值与初始静态荷载值无关；随着初始静态荷载的增加，混凝土材料动态拉伸破坏断面面积逐渐增大，且粗骨料被拉断的数目随着初始静态荷载的增加而先增加，后趋于平稳；随着初始预加静态荷载值的增加，混凝土材料的动态轴向拉伸强度先增加，然后趋于稳定。

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高速摩擦制动界面振动信号时频法分析技术研究

王峰1，王文健1,2，刘启跃1，郭俊1

振动与冲击. 2017, 36(2): 89-94.

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利用MM-1000型摩擦制动试验机进行了高速摩擦制动试验，使用加速度传感器采集了摩擦制动过程中界面轴向与径向振动信号。利用Morlet小波变换对不同制动压力、干湿工况下的振动信号进行分析，结合摩擦制动过程中瞬时摩擦系数变化对高速摩擦制动界面振动行为时频法分析技术进行了研究。结果表明：重采样能够大幅减小计算量且对低频段振动时频分析无明显影响；Morlet小波时频分析比短时傅里叶变换和HHT边际谱具有更好的分辨率，对制动界面振动信号处理效果更好；时频图中的斜率与制动过程中的转速变化相对应，表明高速摩擦制动过程中转速基本呈线性降低；结合时频图与瞬时摩擦系数曲线可以评估高速摩擦制动过程中界面状况变化过程；振动能量主要集中在基频、二倍频和三倍频，超过三倍频部分能量较少。

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桥梁墩柱在近断层水平多脉冲地震动作用下响应特征分析

柳春光,2,夏春旭1

振动与冲击. 2017, 36(2): 95-100.

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对桥梁墩柱在近断层水平多脉冲地震动激励下的响应特征进行了研究。采用多脉冲小波分析方法从选取的22组地震动中识别出17组为脉冲型近断层地震动并确定了相关参数。采用时域叠加小波方法将这些时程与目标反应谱匹配得到匹配时程，通过匹配前后的时程和反应谱对比验证了匹配的有效性。基于OpenSees建立了四根桥梁墩柱模型并通过模态分析与Pushover分析验证了模型的合理性与准确性，加载匹配后的地震激励并分析其响应特征。分析表明，匹配时程的反应谱与目标反应谱基本一致，模型与试验的位移延性能力相对误差不超过5%。水平面内脉冲能量最强方向的地震输入能量大于水平面其他方向的输入能量，结构对应的地震需求也最大。从位移延性需求的角度应考虑水平最强能量的输入方向，抽取一个主要脉冲波形来替代原地震输入的做法偏于危险，应考虑多脉冲形式来代替单脉冲形式。

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部分失速工况下轴流压气机转子受力特性的研究

万书亭1,豆龙江1，詹长庚2

振动与冲击. 2017, 36(2): 101-106.

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本文首次将轴流压气机的受力特性与工况相结合，分析压气机转子的速度变化和受力特性。首先本文从理论角度阐述了轴流压气机的失速原理及过程，然后对压气机在正常运行工况和部分失速工况下的受力表达式进行理论推导，通过仿真得出轴流压气机在部分失速工况下的受力特性，最后将仿真结果与理论推导部分相对比。论文通过仿真验证了理论分析的可行性，并得出了失速工况下轴流压气机的速度变化与受力特性，为后续转子的振动分析以及转子的结构优化设计提供有益参考。

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复阻尼结构动力方程的增维精细积分法

吴泽玉1,王东炜2,李玉河1

振动与冲击. 2017, 36(2): 107-110.

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为了避开求解复阻尼结构强迫激励动力学方程的积分运算，引入增维精细积分方法。根据复阻尼系统复化对偶原则，将动力学方程和激励波对偶复化为实部和虚部的形式，推导出增维矩阵的精细积分求解过程。结果表明，由于不用求解迭代矩阵的逆矩阵，避免了矩阵奇异带来的计算解的不稳定性。在计算矩阵仅增加一维的情况下，化积分运算为代数运算，扩大了精细积分法的应用范围。通过对比增维精细积分法和频域法计算结果，二者结果保持较高的一致性。

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基于EEMD和自相关函数峰态系数的轴承故障诊断方法

刘永强1，李翠省1，廖英英2

振动与冲击. 2017, 36(2): 111-116.

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针对滚动轴承故障冲击信号周期性强且易被强烈的背景噪声所淹没的特点，提出了基于EEMD和自相关函数峰态系数的轴承故障诊断方法。首先，对采集到的复杂振动信号进行EEMD分解，根据自相关函数峰态系数和峭度准则重构IMF分量以突出故障特征信息；然后，利用谱峭度自动确定带通滤波器的最佳中心频率和带宽；最后，将滤波后的信号进行包络解调分析并与理论故障特征频率对比。通过轴承故障的仿真和实验研究，验证了该方法的有效性和可行性。

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钢板夹泡沫铝组合板抗爆性能研究

夏志成王曦浩, 赵跃堂龚华栋孔新立

振动与冲击. 2017, 36(2): 117-122.

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鉴于泡沫铝材料优异的吸能特性和夹层结构在强度、刚度上的优势，提出了分层结构为钢板-泡沫铝芯层-钢板的抗爆组合板。对厚度为10 cm、7 cm和5 cm的组合板进行了5组不同装药量的爆炸试验，考察了各板在不同装药量爆炸条件下的变形及破坏情况，并对变形破坏过程进行了理论分析。研究表明：组合板承受爆炸冲击荷载时，通过局部压缩变形和整体弯曲变形吸收能量。钢板相同时，适当增大泡沫铝芯层厚度，增强面板与芯层间连接，可提高该组合板的抗爆性能，防止组合板发生剥离，减小其承受爆炸冲击荷载时产生的变形。

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钢筋与结构型合成纤维对混凝土抗冲击性能混杂效应的分析

李冬，丁一宁

振动与冲击. 2017, 36(2): 123-128.

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为了研究钢筋与结构型合成纤维混杂后对混凝土抗冲击性能的影响，采用改进的自由落球冲击试验装置，对素混凝土、钢筋混凝土、结构型合成纤维增强混凝土以及钢筋-结构型合成纤维混杂增强的混凝土试件的抗冲击性能进行了试验研究，分析了钢筋、结构型合成纤维以及钢筋与结构型合成纤维混杂后对混凝土抗冲击性能的影响及其增强机理。同时，利用Weibull分布理论分析了试件初裂冲击次数和破坏冲击次数的分布规律。研究表明：结构型合成纤维可以提高混凝土抗冲击性能；对于提高混凝土的抗冲击性能，钢筋与结构型合成纤维表现出显著的正混杂效应；两参数Weibull分布能较好的描述钢筋-结构型合成纤维混凝土抗冲击次数的分布特征。

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粗糙结合面法向接触的能量耗散与阻尼特性研究

王庆朋，张力，唐志刚，罗求顺

振动与冲击. 2017, 36(2): 129-133.

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为了能够预测粗糙结合面法向接触的能量耗散和阻尼的变化规律，在Hertz和Abbott-Firestone经典接触模型的基础上，提出了一种加载—卸载混合弹塑性接触模型。首先，研究单个微凸体在完全弹性和塑性接触状态下的受力特性，推导出混合弹塑性状态下接触面积和力的数学表达式，进而研究能量变化规律和接触阻尼特性。然后，通过文献中的实验数据，并且和完全弹性、塑性状态下的接触模型进行对比，验证了本文模型的有效性。在此基础上，分析能量耗散和法向接触阻尼与法向变形量、硬度以及硬度指数的关系。结果表明，结合面能量耗散随着法向变形量的增加而变大，而法向接触阻尼随之减小；在法向变形量一定时，接触阻尼随着材料硬度的增加而变大，而硬度指数的影响很小。

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高速动车组牵引变流器振动特性及隔振优化研究

王永胜1，丁杰1,2，张平2，荣智林1，刘大1，周汉1

振动与冲击. 2017, 36(2): 134-138.

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本文针对某型高速动车组车辆地板高频振动过大的问题，研究车底牵引变流器振动及内部悬挂隔振的影响。对牵引变流器进行了装车和车间振动试验，对其振动特性及安装在变压器与变流器柜体之间隔振器的隔振性能进行了理论和试验评估，提出了优化隔振器参数降低变流器振动的措施，并利用有限元和多体动力学软件对优化前、后的隔振效果进行了仿真对比计算。结果表明采用优化后的隔振器参数可大幅降低该牵引变流器的振动，且可避免共振风险。

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含剪力销(锥)螺栓法兰连接结构弯剪扭耦合振动研究

芦旭张宇航陈岩毛鹏程余飞关振群

振动与冲击. 2017, 36(2): 139-146.

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大型工业装备中的连接结构，往往处于复杂多样的外载荷环境中，其振动特性分析尤为重要。本文针对含剪力销(锥)的螺栓法兰连接结构的振动特性开展研究，根据该类结构在实际工况中受弯、剪、扭组合作用的特点，建立了两种多自由度的质量—非线性弹簧系统，分别讨论了系统在弯剪组合作用以及扭转作用下的振动特性、耦合关系。在此基础上，研究锥角不同、装配间隙不同对螺栓最大拉力的影响，并给出相应关系图；指出在两种工况下剪力销最佳设计角度区间及相应的装配间隙。

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一种利用子结构综合技术的模型修正方法

王陶1，何欢1,2，闫伟1，陈国平1,2

振动与冲击. 2017, 36(2): 147-152.

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提出了基于改进自由界面子结构模态综合法的结构模型修正方法。首先给出了一种改进的自由界面子结构模态综合法，该方法通过构造一组与系统低阶模态加权正交的向量集，有效地解决了含有刚体模态时系统剩余柔度矩阵的求解问题。然后利用摄动法对每个子结构进行摄动，并计算灵敏度，通过子结构综合技术得到由摄动量表示的综合系统方程和灵敏度方程，给出了基于灵敏度分析的修正计算方法。本文方法仅需对综合方程进行修正，极大的减缩了待修正问题的计算规模，提高了修正效率。最后，以典型数值算例验证了本文提出方法的有效性。

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基于谐波平衡法的摆线钢球行星传动等速输出机构非线性动态特性研究

杨荣刚安子军

振动与冲击. 2017, 36(2): 153-158.

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为揭示摆线钢球行星传动等速输出机构的非线性动力学行为，建立考虑机构钢球数目、输入激励、啮合副啮合状态及啮合刚度的纯扭转强非线性动力学模型。将啮合副预紧函数表现为多项式的形式，将啮合副间隙函数表达为描述函数的形式，通过谐波平衡法将微分方程组转化为非线性代数方程组，利用matlab进行求解，得到系统的基频稳态响应。通过改变钢球数、轴向压缩量与啮合刚度，分析参数变化对系统非线性特性的影响。结果表明，预紧系统只有两阶频率激发共振，系统非线性程度随钢球数、啮合刚度和预紧量的增加而减弱，预紧量是影响系统非线性程度的主要因素；间隙系统激发共振频率的阶数与钢球数目有关，幅频响应曲线出现典型非线性特征，出现单边冲击与双边冲击现象。基于多项式函数的谐波平衡法为深入研究摆线钢球行星传动系统的动态特性提供了一种有效方法。

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恒星干涉仪延迟线系统地面随机振动响应分析

许明明，季杭馨，徐腾，章华涛，吴桢

振动与冲击. 2017, 36(2): 159-164.

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研究地面随机微振动对恒星干涉仪关键部件-光学延迟线系统性能的影响。利用美国蓝氏（Lansmont）集团生产的SAVER 3X型三轴振动仪实测地面随机振动信号，以输出的G加速度功率谱密度为激励，运用workbench有限元分析软件计算该结构系统的随机振动响应；根据抛物镜面节点数据拟合出抛物镜面的Zernike多项式系数、抛物镜刚体平移量和抛物镜面PV和RMS值；将Zernike多项式系数导入光学系统中分析光学延迟线系统光学性能；最后利用ELCOWAT 3000电子自准直仪测量抛物镜刚体平移量，分析实际测量结果和计算理论结果偏差。分析计算结果与实验数据最大偏差7.6%，计算抛物镜面形RMS值为9.6nm，PV值为46.1nm，波前差为0.043λ。目前的光学延迟线的地面振动满足光学延迟线系统的稳定性要求。同时，本文使用动态光学性能标准分析判断微振动对系统光学性能的影响程度，为恒星干涉仪其他子系统优化设计和隔振补偿措施提供参考。

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燃料柱塞泵流动特性仿真分析与低噪声设计

孙涛1，罗凯2，周华2，王晋中3，尹韶平1

振动与冲击. 2017, 36(2): 165-169.

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鱼雷燃料泵在对燃料增压时不可避免地产生强烈的振动并传递至鱼雷壳体，使之成为鱼雷的激振源之一。为了指导燃料泵的减振降噪，利用液压系统仿真软件AMESim 建立了与传统斜盘式柱塞泵结构及工作原理差异很大的燃料柱塞泵的液压模型。搭建燃料泵动态压力测试系统，测试了燃料泵出口的动态压力，并与泵出口压力仿真信号进行对比，验证了模型的正确性。在此基础上，进一步对泵出口压力、流量及柱塞腔压力动态过程进行仿真，确定出了既能削除柱塞腔尖峰压力又对泵出口压力流量无影响的错配角。以此为指导，制造出具有合理错配角的样机。对比测试表明新泵相对原泵，在全部十个测试位置振动能级均降低，最大降幅约5dB。

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考虑迟滞特性的多级刚度扭转减振器建模及试验验证

吴虎威1，吴光强1,2，陈祥1,3，庄婷3，朱德财3

振动与冲击. 2017, 36(2): 170-176.

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利用双曲正切拟合函数，建立了可推广的考虑迟滞特性的多级刚度扭转减振器扭矩传递特性数学模型，并通过了试制的多级刚度扭转减振器特性台架试验验证。首先，探讨了基于不同拟合因子的双曲正切函数在阶跃函数和分段线性函数拟合中的应用。其次，针对具有非对称特性的两级和三级刚度扭转减振器，建立了考虑迟滞特性的扭转减振器扭矩传递特性的非连续、不可微分的数学模型，之后利用双曲正切拟合函数重新推导了建立的扭转减振器扭矩传递特性模型，并将结果推广至多级刚度扭转减振器。最后，利用扭转减振器台架试验，验证了利用双曲正切函数拟合的可推广的多级刚度扭转减振器扭矩传递特性模型的有效性。

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压实系数对内填砂卵石薄壁方钢管柱在冲击载荷下力学性能的影响分析

徐刚姚勇邓勇军王明明鲁力

振动与冲击. 2017, 36(2): 177-184.

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利用落锤冲击装置完成了不同压实系数下内填砂卵石薄壁方钢管柱侧向冲击试验，试验中记录了冲击力时程曲线，并获得了试件的破坏形态以及残余变形量。基于剩余承载力损伤评估准则，定义损伤度来判定冲击荷载下内填砂卵石薄壁方钢管柱损伤破坏程度，分析压实系数与柱损伤度的关系。试验结果表明：试件在侧向冲击荷载作用下，主要以局部破坏为主，并伴有一定量的整体弯曲变形；除了试件塑性变形中产生的塑性铰能消耗部分冲击能量外，内填砂卵石也能耗散一部分冲击能量，且压实越紧密，能量消耗越多，该组合柱表现出了较好的抗冲击性能；在一定压实系数范围内，损伤度随着压实系数增大出现先增大后减小的趋势，且砂卵石离散程度越小，损伤度的变化速率就越大。

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基于VOF法的平底结构自由落体入水砰击载荷模拟

王易君，李明海，张中礼，李上明，史光梅

振动与冲击. 2017, 36(2): 185-189.

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应用动网格技术和VOF方法模拟了平底结构的自由落体入水过程和气-液两相流，得到了平底物体自由落体入水过程的运动特性、砰击载荷特性以及入水空泡演化过程。结果表明：整个入水过程中，平底物体在入水瞬间受到来自液面的砰击载荷最大，砰击面的载荷压力分布中间高两端低；砰击载荷随入水初速的增加而增大；平底物体入水空泡破裂后对上表面造成冲击压力。数值计算方法和结果对入水结构安全性和适应性评估具有实际意义。

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地震激励下储罐内液体的减晃试验研究及有限元分析

祁永成，邱洪兴，马涌泉

振动与冲击. 2017, 36(2): 190-195.

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为了避免因液体晃动过大而引起的储罐“象足”型失稳破坏，采用减晃板作为抑晃装置并对其进行了减晃优化设计。分别采用缩尺模型试验(缩尺比1:30)和有限元分析等手段对有、无安装减晃板的储罐内的液体晃动波高、罐底剪力及罐壁压应力等关键指标进行了实测和仿真模拟。研究结果表明：关键指标的模拟值与实测值较为接近，进而验证了储罐减晃有限元分析的可靠性；当减晃板在距液面0.125~0.225倍的储罐高度且其宽度在0.15倍的储罐半径附近时，减晃板对储液晃动波高、罐底剪力及罐壁压应力都具有较好的抑制效果；减晃优化设计后，“象足”失稳区(接近罐底处)的罐壁压应力峰值得到了较为显著的抑制。

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基于声发射及小波奇异性的钢轨损伤检测

宋阳1,吴凡1,刘德扣1,刘晓舟2,倪一清2

振动与冲击. 2017, 36(2): 196-200.

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很多重大脱轨事件都与钢轨的损伤密切相关，因此，对在役钢轨进行定期损伤检测显得尤为重要。本研究首先运用声发射原理，通过对在役钢轨损伤前后监测系统所采集的数据信号进行时域及频域的分析，根据有损信号的能量谱特点，判断钢轨中损伤的存在。其次，运用小波奇异性检测原理探讨研究了定位损伤。通过分析各种连续小波变换算法的结果，得出à Trous算法在奇异性检测中能够较准确判断出奇异点位置。因此，结合声发射原理和小波处理的方法的无损监测可应用于在役钢轨的损伤检测和定位，对铁路钢轨损伤进行检测和预报。

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椭圆形泡沫填充薄壁管斜向冲击吸能特性仿真研究

高强1，王良模1，王源隆1，王陶1，郭福祥2，张遵智2

振动与冲击. 2017, 36(2): 201-206.

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为了提高汽车在斜向碰撞中的防撞性，本文提出了一种新型的椭圆形泡沫填充管。以比吸能和冲击力峰值作为评价指标，采用有限元仿真的方法分析了椭圆向心率、壁厚和泡沫铝密度等参数对其斜向冲击吸能特性的影响。结果表明：向心率的减小，在小角度冲击时，可降低冲击力峰值，大角度冲击时，能提高比吸能量；比吸能和冲击力峰值与壁厚近似为线性关系；泡沫铝密度为0.153g/cm3时，泡沫填充管的综合比吸能最小，而冲击力峰值则随着泡沫密度的增大而增大。因此，合理地设计椭圆形泡沫填充管参数有利于提高汽车的防撞性，从而提高乘员安全性能。

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振动环境下压力传感器失效机理分析

崔宏敏1，陈宝成1，崔光浩1，丁钟凯1，胡运聪2

振动与冲击. 2017, 36(2): 207-211.

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在复杂的振动环境中，一种特定结构的压力传感器经常出现内引线断裂的失效现象。通过对内引线断截面及断口侧面的观察，确定为振动疲劳断裂。应用机械振动和模态分析理论，将转接引线的力学模型简化为伯努利-欧拉梁，通过自由振动偏微分方程计算其基频，与有限元软件计算的结果进行比对，证明建立的有限元模型能够准确反映传感器的动力学状态。应用该有限元模型，进行模态和振型的计算，寻求致使内引线断裂失效的原因，并将计算结果与试验结果对比，证明寻找的失效原因的正确性。

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基于动响应约束的结构材料优化设计

赵志军 1,3,4，荣见华 2，黄方林 1，岳海玲 4

振动与冲击. 2017, 36(2): 212-220.

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针对于随机荷载作用下动响应为约束的结构材料优化问题，基于结构拓扑优化思想,提出了一种变动响应约束的结构材料优化方法。采用分式有理式和幂函数识别结构材料单元特性参数，以微观单元拓扑变量倒数为设计变量，导出了频率及振型对微观单元设计变量的一阶导数，进而得到了随机荷载作用下结构均方响应的一阶近似展开式。结合变约束限的思想，建立了以结构质量作为目标函数，均方响应作为约束条件的连续体微结构拓扑优化近似模型，并采用对偶方法进行求解。对典型结构进行了考虑单个和多个动响应约束的结构材料优化设计，优化所得结果验证了本文方法的有效性和可行性。

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基于Mindlin解地震作用下压力型锚索的拟静力分析

叶红1,3，陈燕平2,3

振动与冲击. 2017, 36(2): 221-228.

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为了更加精确地研究地震作用下压力型锚索的锚固机理，本文基于Mindlin解推导出了圆形均布荷载作用下压力型锚索体系中注浆体受到的压应力表达式和注浆体与锚索孔壁之间的剪应力表达式，结合地震作用效应的拟静力简化方法，研究了锚索孔半径、承压板半径、岩土体的泊松比、锚索孔方向与水平线之间的夹角、预应力值大小、地震烈度等因素对压力型锚索加固效果的影响。研究结果表明：锚索孔半径、承压板半径、锚索孔方向与水平线之间的夹角、预应力值大小、地震烈度的影响结果较大，岩土体的泊松比影响结果较小。研究成果丰富了预应力锚索的抗震设计内容，可为边坡加固充分发挥压力型锚索良好的抗震性能提供参考。

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地铁列车振动环境响应的无线传感器网络快速评定

施毅1,2，张巍3?，孙可3，丁华平4，孙逊3

振动与冲击. 2017, 36(2): 229-234.

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地铁列车振动环境微弱响应的无线传感器网络测试需要mg量级的加速度测试精度，常规板载MEMS加速度传感器通常难以满足。本文采用低噪声运算放大器OPA4344与模拟/数字转换器QF4A512，将MEMS加速度传感器SD1221L-002量程限定在 0.2g，同时采用进行信号转换与调理，达到了0.043mg的加速度测试分辨率，满足了地铁列车环境微振测试要求。基于英特尔Imote2无线传感器网络硬件平台与嵌入式软件平台ISHMP Services Toolsuite，实现了地铁列车振动环境加速度测试专用无线传感器网络系统。基于TinyOS开源操作系统，采用组件式结构程序语言nesC编写了嵌入式应用组件VibrationLevelCalculation，实现了环境振级的嵌入式计算。应用该系统，对一地铁紧邻地下空间内地铁列车环境振动响应进行了实测。通过传感节点采集环境加速度信号，在传感节点Imote2主板内嵌入式计算振级，通过无线传输数据，在终端直接显示出测试环境振级分布。通过回溯存储于传感节点内三分之一倍频程中心频率上的振级数据，获得了各测点1/3倍频程。本系统实现了地铁列车振动环境响应的快速评定。

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废弃纤维再生混凝土框架中柱节点抗震性能试验研究

周静海1，康天蓓2，王凤池2，舒云聪2

振动与冲击. 2017, 36(2): 235-242.

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完成了再生骨料取代率为50%，废弃纤维长度分别为12mm、19mm、30mm以及废弃纤维体积掺量分别为0.08%、0.12%、0.16%的5个废弃纤维再生混凝土框架中柱节点在低周反复荷载作用下的抗震性能试验研究。主要对不同废弃纤维长度、不同废弃纤维体积掺量下梁柱节点的破坏形态、滞回特性、延性性能、耗能特性等问题进行了对比分析。结果表明：废弃纤维再生混凝土框架节点的破坏均经历了初裂、通裂、极限、破坏四个特征阶段，当纤维长度为19mm，废弃纤维体积掺量为0.12%时，废弃纤维再生混凝土梁柱节点构件的滞回性能、延性性能及耗能性能较好；废弃纤维的体积掺量比废弃纤维长度对梁柱节点抗震性能的影响大。提出了废弃纺织纤维再生混凝土的抗剪承载力计算公式，计算结果与试验结果吻合较好。

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2017年, 第36卷, 第2期　
刊出日期：2017-01-15

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