振动与冲击

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岳应娟，孙钢，蔡艳平

振动与冲击. 2017, 36(21): 1-7.

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针对轴承振动信号的非平稳特征和现实中难以提取故障参数的情况，提出了一种基于图像的轴承故障诊断方法即基于递归灰度图（Improved Recurrence Plots，IRP）和双向二维主成分分析（Two directional, Two dimensional Principal Component Analysis,TD2DPCA）的轴承故障诊断法。该方法首先对递归图(Recurrence Plots，RP)中阈值选取的问题进行了优化，提出了IRP算法，对采集到的轴承振动信号进行IRP分析，生成递归灰度图；然后用TD2DPCA对生成的递归灰度图进行特征参数提取，得到系数编码矩阵；最后采用分类器对上述编码矩阵直接进行模式识别，以实现轴承故障的自动化诊断。将该方法应用在轴承4种典型工况的故障诊断实例中，识别率高达99.8%，结果表明：基于IRP和TD2DPCA的轴承故障诊断方法能够自适应的对轴承进行故障诊断，具有故障识别精度高、噪声鲁棒性好等优点，为轴承振动诊断探索了一条新途径。

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基于同步挤压小波变换的时变结构损伤识别方法研究

刘景良 1 任伟新 2 黄文金 1 黄志伟 1 许旭堂 1

振动与冲击. 2017, 36(21): 8-15.

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提出一种基于同步挤压小波变换的时变结构损伤识别方法。首先采用小波总能量指标识别时变结构的损伤位置，然后对损伤位置处的响应信号进行同步挤压小波变换，识别其瞬时频率并重构本征函数分量信号。在此基础上，求解响应信号的模态振型参与系数比值并联合瞬时频率共同构建了一个新的时变损伤指标(TVDI)。采用一个刚度突变和线性变化的简支梁数值算例对提出的小波总能量和TVDI损伤指标进行了验证，结果表明，提出的指标能够准确地识别结构的损伤位置和时变损伤。

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手性和反手性蜂窝材料的面内冲击性能研究

卢子兴，李康

振动与冲击. 2017, 36(21): 16-22.

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采用数值模拟方法，研究了具有手性和反手性构型的负泊松比蜂窝（统称手性系蜂窝）在不同冲击速度下的变形模式和能量吸收等动力学响应特性。结果表明，低速冲击下，其变形模式为连接带和圆孔的先后坍塌；高速冲击下，为圆孔和连接带交替坍塌的逐层压溃；在中等速冲击下，为兼有低速和高速模式部分特征的过渡模式；随着冲击速度的提高，局部变形区逐渐集中于冲击端。并且，在中、低速冲击时，能观察到手性系蜂窝的动态负泊松比效应。此外，数值模拟结果使我们对这类二维负泊松比多孔材料的动态力学性能和能量吸收性能有了一定的认识，同时为进一步研究三维负泊松比泡沫材料的冲击行为奠定了基础。

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滚珠自动控制转子系统强迫振动研究（1/2次分数谐波振动）

张小龙魏井福东亚斌何育民

振动与冲击. 2017, 36(21): 23-27.

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应用两个滚珠在线自动平衡转子系统，并控制转子系统的强迫振动。目前相关研究主要集中在线性转子系统，然而实际的转子系统大多属于非线性系统，特别是在常见的滚动轴承等支承的转子系统中，由于装配误差等原因出现弱非线性弹性恢复力。本论文对具有弱非线性弹性恢复力作用的转子系统，在已完成的对主振动控制研究的基础上，通过理论解析与数值模拟，研究了两滚珠平衡制振时转子系统的1/2次分数谐波振动的响应特性及滚珠质量对振动响应大小的影响规律等。研究表明平衡滚珠在高速区域能够完全平衡非线性转子系统，对系统的1/2次分数谐波振动具有良好的制振性能。

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基于自激励人体模型的人-结构竖向相互作用研究

谢伟平 1，冯金鹏 1，何卫 2

振动与冲击. 2017, 36(21): 28-33.

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基于自激励人体模型，建立了考虑人-结构竖向相互作用下行人过桥运动方程，提出了考虑步频主谐和亚谐分量的单人步行力模型，并通过单人过桥试验对该模型进行了验证；分析了人-桥竖向相互作用的变化规律及影响因素。结果表明，人体步频亚谐可能与结构的基频相近，从而引起较大的结构响应；结构固有频率和人/结构质量比对人-结构相互作用影响较大，当结构频率与步频及其主谐波分量频率接近时，耦合效应最显著，其对人体足底力影响最大。随着人/结构质量比的增加，人-结构相互作用逐渐增强。

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基于滑移信息熵与最优滤波器构建的故障诊断方法

童水光1，徐剑2，从飞云1，唐宁2，张依东1

振动与冲击. 2017, 36(21): 34-39.

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以故障信号局部包含信息的差异性为基础，结合相空间重构和信息熵理论，提出滑移信息熵序列对故障信息进行局部冲击特征识别。在此基础上，引入最小熵反卷积、最优滤波器构建等理论，成功实现了滚动轴承的微弱故障诊断。仿真数据和实验数据分析论证结果表明，本文提出的故障特征提取技术对于滚动轴承微弱冲击故障特征具有优越的识别和提取能力，对于实现滚动轴承强噪声背景下故障智能诊断具有重要的意义。

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考虑附加质量的旋转柔性梁动态可靠性分析

靳红玲，王威，冯涛，郭成洋，陈军

振动与冲击. 2017, 36(21): 40-45.

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在带有附加质量的旋转柔性梁系统动态可靠性分析中，为了提高其计算精度和计算效率，提出了一种基于单项式容积法(MCR, Monomial Cubature Rules)的随机响应面法(SRSM, Stochastic Response Surface Method)。该方法利用MCR的积分点作为样本点，并以此生成柔性梁系统动态响应的小样本对，基于这些样本对和SRSM回归理论，建立柔性梁系统动态响应可靠度隐式功能函数的代理模型，使用该代理模型对柔性梁系统进行动态响应可靠性分析。通过与传统的蒙特卡洛(MC, Monte Carlo)法和改进的概率配点法(ECM, Efficient Collocation Method)比较，表明了文中方法在柔性梁系统动态响应可靠性分析中的高效率和高精度。在取相同变异系数的条件下，柔性梁截面宽度参数的分散性对系统动态响应的可靠性影响较大。

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修正G-W模型研究结合面微观接触特性

李玲李治强蔡安江阮晓光

振动与冲击. 2017, 36(21): 46-52.

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G-W模型在模拟结合面微观接触时，发现当微凸体接触点数0<n<1，两表面会产生接触这一不合理现象，提出修正G-W模型研究低载荷下机械结合面的微观接触特性。通过测量表面微观形貌特征和功率谱函数，获得结合面的微观形貌参数，研究表面粗糙度与接触力、微凸体接触数以及真实接触面积间的关系，分析结果表明：不同表面粗糙度下中心线间距与微凸体接触个数和接触力呈对数关系，间距越大，微凸体接触数目越少，接触力越小；在相同间距下，表面粗糙度越大，微凸体接触数目越少，接触力越大；不同表面粗糙度下微凸体接触个数与接触面积和接触力之间呈线性关系，微凸体的接触数目越多，表面接触面积和接触力越大；相同接触数目下，表面粗糙度越大，真实接触面积和接触力也越大；当接触变形量较小时，修正的G-W模型与Hertz接触模型吻合较好，接触变形与接触力之间呈对数递增，而与真实接触面积间近似呈线性递增关系。

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高温下含多条裂纹简支钢梁的模态分析

马一江1，陈国平2

振动与冲击. 2017, 36(21): 53-59.

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基于传递矩阵方法，提出了一种在高温下对含多条裂纹简支钢梁进行模态分析的方法。在模态分析过程中，用无质量的扭转弹簧来等效横向裂纹，推导出每条裂纹产生的局部柔度；通过材料力学参数的变化引入温度模块，考虑温度变化在简支梁截面产生的轴向载荷的影响，推导出含温度参数、裂纹条数和裂纹几何参数的整条裂纹梁传递矩阵。根据简支梁的边界条件，求解出不同温度下含多条裂纹简支钢梁的固有频率。结果表明：简支梁横截面上的轴向温度载荷对固有频率的影响非常大，不能忽略不计；温度的升高会显著减小裂纹简支钢梁的各阶固有频率；随着裂纹相对深度的增大，裂纹简支钢梁第一阶固有频率和临界温度均逐渐降低。

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基于包络角域加窗同步平均太阳轮故障特征提取

王志乐，郭瑜, 伍星

振动与冲击. 2017, 36(21): 60-64.

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行星齿轮箱广泛应用于风电机组等大型装备中，其振动特征提取在故障诊断领域有重要意义。但由于存在非平稳、调制、传递路径复杂、传递路径具有时变特性等特点，导致故障响应微弱，往往被强背景噪声所湮没。本文主要针对包络分析、加窗同步平均、计算阶比跟踪相结合，提出了一种适合弱特征信号解调、时变传递路径及变速工况的包络角域加窗同步平均技术。首先Tukey窗函数对故障振动信号进行加窗处理，其次希尔伯特变换（Hilbert）获取故障复包络信号，最后计算阶比跟踪对复包络信号进行等角度重采样，转换为准平稳角域信号，然后进行同步平均。该方法对太阳轮故障实测振动信号进行分析，实验结果表明，所提出方法能够有效地提取太阳轮故障的特征信息。

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基于不同支撑结构的薄壁管冲击微动磨损行为研究

关海达1，蔡振兵1，陈志强1, 钱浩2, 唐力晨2, 朱旻昊1

振动与冲击. 2017, 36(21): 65-71.

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在新型冲击微动磨损试验机上对304不锈钢薄壁管进行冲击微动磨损试验，研究了支撑结构（角度）和管长对薄壁管冲击微动损伤行为的影响，并对其界面响应和磨损机制进行分析。研究结果表明：当管长相同时，随着支撑结构角度的增大，薄壁管的变形量和冲击接触时间增大，而冲击接触峰值力、能量吸收率和磨损程度降低。当支撑结构角度相同时，管长的增加会导致变形量和冲击接触时间的减小，接触峰值力、能量吸收率和磨损程度的增大。通过对磨痕分析，304不锈钢薄壁管的冲击微动磨损的损伤机制主要是材料表面的疲劳剥落。

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基于混沌分形理论的金属疲劳损伤过程的特征分析

张玉华1,李欣欣2,黄振峰2,毛汉领2

振动与冲击. 2017, 36(21): 72-76.

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为了有效地分析金属疲劳损伤过程中裂纹扩展与演化的特征，提出利用混沌分形理论对蕴含疲劳裂纹扩展规律的超声非线性输出信号进行分析，用Lyapunov指数、K熵、关联维数等特征量对金属疲劳损伤过程的特性进行表征和评价。采用RITEC公司的RAM-5000系统获得具有不同疲劳损伤程度试件的超声非线性输出信号，计算疲劳过程中的Lyapunov指数、K熵、关联维数。分析结果表明金属疲劳损伤过程中超声非线性输出信号具有混沌特性；Lyapunov指数、关联维数、K熵等特征值随疲劳循环次数单调递增，当宏观裂纹出现后趋于饱和，说明疲劳损伤过程中试件内部的复杂程度和混沌特征逐渐增强；由疲劳过程中微裂纹的演化规律可知，混沌分形特征值可以有效地表征试件在疲劳过程中裂纹的变化规律和群体性行为。因此混沌分形理论可以有效地分析金属疲劳损伤过程中裂纹扩展与演化的特征，根据混沌分形特征值—疲劳循环次数的关系，为试件的疲劳寿命预测提供了一种新的分析方法。

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半空间双相压电介质垂直边界附近圆形夹杂的动态性能分析

张希萌，齐辉，丁晓浩，陈洪英

振动与冲击. 2017, 36(21): 77-84.

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利用“Green函数法”和“镜像法”对在SH波作用下半空间双相压电介质垂直边界附近圆形夹杂的动态性能进行分析，得到其稳态响应。利用镜像法得到满足水平边界应力自由与电位移自由的波函数解析表达式。根据垂直边界连续性条件，利用“契合法”建立第一类Fredholm型积分方程组，得到圆形夹杂周边的动应力集中系数与电场强度系数解析表达式。数值算例分析了入射波频率、入射角度、圆形夹杂位置等对动应力集中系数与电场强度系数的影响，并与已有文献进行比较。

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含有周期分布转动振子的声子晶体梁的弯曲振动带隙研究

朱学治1，陈照波1，焦映厚1，杨凯2

振动与冲击. 2017, 36(21): 85-91.

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将转动振子周期布置于基体梁上形成声子晶体梁，受到外激励时，转动振子对基体梁产生动态反力矩作用。基于欧拉梁理论，采用传递矩阵法计算得到含转动振子的声子晶体梁的复能带结构。计算结果表明，转动振子可以使得声子晶体梁产生窄频带局域共振带隙和宽频带Bragg带隙。分析转动振子的转动惯量和转动刚度对带隙的调控作用，得到带隙变化的一般规律。转动刚度恒定时，减小转动惯量会拓宽局域共振带隙。转动振子频率恒定时，过大或过小的转动刚度会减小局域共振带隙带宽。同时提高转动惯量和转动刚度可以有效拓宽Bragg带隙。针对有限长的含转动振子的声子晶体梁，用谱单元法计算振动传递率，验证了含转动振子的声子晶体梁的带隙特性。该研究为声子晶体的带隙设计提供了理论依据。

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基于AMESIM的高速气缸新型缓冲装置缓冲性能研究

张日红1，2，杜群贵2

振动与冲击. 2017, 36(21): 92-98.

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目前气动技术在现代工业技术发展过程中占有重要的地位，而作为执行元件的气缸的应用更是普遍，气缸的工作速度逐步向高速方向发展，而性能良好的缓冲装置对于气缸以稳定而低速的状态停靠在行程终点具有极其重要的作用。本文通过仿真和实验分析发现基于压力释放阀缓冲调节阀在气缸缓冲性能调节方面存在调节范围小，容易引发气缸活塞速度的振荡，进一步提出了一种新型缓冲装置，该新型缓冲装置通过气缸缓冲腔余隙容积与压力调节阀的分段调节来实现气缸良好缓冲的调整。接下来在构建具有新型缓冲装置的高速气缸AMESIM数值模型的基础上，对气缸活塞速度为3.0～3.7m/s，气缸执行系统可移动部件质量为4kg工况条件下进行了仿真分析，分析结果显示了气缸速度在3.0～3.5变化时，通过调节气缸缓冲腔的余隙容积大小即可实现最佳缓冲，而气缸速度在3.5～3.7m/s变化时，则通过调节压力调节阀来实现最佳缓冲。另外本文通过仿真得出了气缸实现良好缓冲的分段调节范围，稳定调节范围相比单纯基于压力释放阀的缓冲调节方式有了很好的提升。

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一种FFFSR轨迹跟踪及振动抑制的改进预测控制方法

庞哲楠1，张国良1，羊帆1,2，徐君1，贾枭1

振动与冲击. 2017, 36(21): 99-106.

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讨论了动力学约束和有界扰动条件下，自由漂浮柔性空间机器人(FFFSR)关节轨迹跟踪控制与柔性振动抑制的问题。本文提出一种基于预测控制的优化控制器设计方法，分别设计了跟踪控制器和轨迹规划器。跟踪控制器采用广义预测控制方法，生成使机械臂快速稳定跟踪期望轨迹的优化控制律；改进常规获取期望轨迹的柔化控制方法，设计基于约束预测控制方法的轨迹规划器，综合考虑动力学约束与柔性振动抑制，实时为跟踪控制器生成由初始位置到目标位置的优化期望轨迹，确保机械臂快速稳定跟踪到目标位置，并有效抑制柔性振动。数值仿真结果验证了所设计控制策略的可行性与有效性。

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剪切变形与转动惯量对层合金属厚壁短管振动模态的影响

郭建英1 白艳艳2

振动与冲击. 2017, 36(21): 107-116.

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对层合金属厚壁短管进行振动分析必须考虑非匀质、剪切变形和转动惯量效应。基于Timoshenko理论，推导了两端简支、两端固支、两端自由和悬臂四种边界条件下，层合金属厚壁短管弯曲振动的频率函数与模态振型函数的表达式。采用计算机代数系统MAPLE对四种边界条件下铜钢层合厚壁短管的固有频率进行求解，并绘制振型曲线。采用锤击实验法并结合有限元模态分析法，测得了铜钢层合厚壁短管在两端自由条件下弯曲振动的固有频率。理论解与实测值相比的最大误差为-4.56%，理论解与有限元解相比的最大误差为-0.76%。求解了剪切变形与转动惯量对铜钢层合厚壁短管固有频率的影响系数，并分析了该频率影响系数与管子的振型曲线随边界条件、阶序、层合管长径比、以及壁厚比等参数的变化规律。

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层理煤岩SHPB冲击破坏动态力学特性实验

解北京，王新艳，吕平洋

振动与冲击. 2017, 36(21): 117-124.

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为了研究层理对煤岩动态力学破坏特征的影响，利用Φ75mm大直径分离式霍普金森压杆（SHPB）动载实验装置，采用纺锤形子弹和超声波检测仪，开展层理原煤试样（垂直层理和水平层理取样）和均质性较好的砂岩试样冲击破坏动态力学特征对比实验。实验结果表明：（1）纺锤形子弹产生的近似半正弦波加载具有平缓应力波上升沿特征，更适合煤岩类脆性材料动载实验；（2）煤体层理使超声波垂直穿过时产生层理效应,导致波速严重衰减，试验中水平层理取样的原煤超声波波速约为垂直层理的2倍；（3）层理原煤和砂岩的动载破坏应力-应变曲线差异较大，层理特征是导致原煤具有较长塑性变形阶段和曲线波动性的重要因素；（4）砂岩的动态弹性模量比层理原煤试样大1个数量级，层理影响了煤岩冲击破坏动力学特性。

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栈式稀疏加噪自编码深度神经网络的滚动轴承损伤程度诊断

陈仁祥1,2，杨星1，杨黎霞3，王家序2，徐向阳1，陈思杨1

振动与冲击. 2017, 36(21): 125-131.

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针对滚动轴承损伤程度的特征自学习提取与智能诊断问题，提出栈式稀疏加噪自编码深度神经网络的滚动轴承损伤程度诊断方法。滚动轴承损伤特征受到工况、环境噪声等干扰，浅层自编码网络对损伤特征的自学习、提取能力不足。为此，论文将稀疏项限制和加噪编码融入自编码网络，同时将自编码网络堆栈并添加分类层，构建出栈式稀疏加噪自编码深度神经网络，进行轴承损伤特征非监督自动提取与损伤程度智能诊断。稀疏项限制和深度神经网络的构建提高了特征学习能力，加噪编码的融入改善了网络的鲁棒性。所构建深度神经网络通过多层无监督逐层自学习和有监督微调，完成损伤特征自动提取与表达，并实现了损伤程度智能诊断。不同工况下轴承损伤程度诊断的实验验证证明了所提方法的可行性和有效性。

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基于匹配追踪预处理的铁道车辆滚动轴承故障诊断方法

陈娜1，3，杨绍普2，潘存治2

振动与冲击. 2017, 36(21): 132-137.

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提出一种基于匹配追踪预处理的轴承故障诊断算法，避免了传统共振解调方法对带通滤波的经验依赖，消除了传统方法在处理环节产生的互调干扰频率成分，能够精确提取损伤轴承的故障频率。通过在轮对跑合实验台上进行试验验证，结果显示比传统共振解调方法有一定优势，可以更有效提取轮对轴承的损伤故障。

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3-RRR柔性平面并联机器人自激振动控制

杨杰，邱志成，张宪民

振动与冲击. 2017, 36(21): 138-143.

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对平面3自由度并联机器人进行了运动学建模和运动控制研究。在平台运动过程中，对柔性杆上压电陶瓷的振动进行实时采样，获取振动信号的情形和主要模态。在高速运动到目标点时，由于柔性杆弹性变形过大导致存储能量过高，使得残余振动可能转化为自激振动。由于平台存在建模误差，摩擦，间隙，机电耦合等非线性因素，无末端传感器，采用非线性算法半闭环反馈控制。在特定的区域，通过获取伺服电机编码器位置值并与所需脉冲值进行比较，应用非线性PD算法进行同向补偿实验，控制伺服电机的摆动，从而有效地抑制住了平台自激振动。

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脉动风激励下格构式输电塔动力特征识别

杨风利1，张宏杰1，杨靖波2，华旭刚3，温青3，牛华伟3

振动与冲击. 2017, 36(21): 144-149.

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准确获得模态特征是输电塔抗风抗震等动力响应分析的关键，其中阻尼参数识别尤为重要。本文以一基85.5m高的输电塔为背景，对输电塔的动力特性参数识别进行了研究。根据脉动风作用下实测加速度响应特征，假设信号分段平稳，采用随机子空间法识别了该塔的频率和阻尼比特征。研究结果表明：该输电塔一阶横线向和顺线向模态阻尼比大于2%，而一阶扭转模态阻尼比仅为1%；在加速度不高于0.1m/s2的小振幅振动范围内，阻尼比基本上与振幅无关，识别结果为小振幅下的结构固有阻尼。

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改进K-SVD算法在曲轴轴承AE信号的去噪研究

张峻宁1，张培林1，华春蓉2，秦萍2

振动与冲击. 2017, 36(21): 150-156.

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针对柴油机曲轴轴承声发射（Acoustic Emission, AE）信号中裂纹特征信息微弱，易与噪声混淆等问题，在K-SVD字典对信号稀疏的基础上，提出一种均值信号改进的K-SVD字典的滑动轴承AE信号去噪算法。首先重组均值信号和扩展到K-SVD信号矩阵中，在实现K-SVD稀疏AE信号矩阵的同时，稀疏提取均值信号的裂纹信号，然后利用K-SVD处理前、后的均值信号提取其中的本底信号，并采用模糊加权均值滤波器对本底信号进行去噪，去除与裂纹信号混淆的噪声，最后根据信号矩阵、稀疏的裂纹信号和去噪后的本底信号得到低信噪比的AE信号。试验结果表明，所提算法有效去除了AE信号中易与裂纹信号混淆的噪声，使故障特征更加明显，成功刻画了滑动轴承不同摩擦状态间的变化。

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耦合内流动力学的海洋柔性立管振动控制

郭芳1，刘屿1，赵志甲1，罗飞1，邬依林2

振动与冲击. 2017, 36(21): 157-162.

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针对耦合时变内流和洋流动力学的海洋柔性立管系统，为有效抑制其振动和避免控制溢出问题，基于立管原始无限维模型，本文将边界控制技术与高增益观测器相结合，设计了边界控制器对立管振动进行主动控制，通过严格的数学分析，验证了控制作用下立管系统的稳定性和闭环系统状态的一致有界性。仿真结果验证了本文所设计边界控制算法对立管振动抑制的有效性。

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近断层脉冲型地震动作用下大跨斜拉桥地震响应分析

张凡1,2，李帅1,2，颜晓伟3，王景全1,2

振动与冲击. 2017, 36(21): 163-172.

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为研究近断层脉冲效应和土-结构相互作用（SSI效应）对大跨斜拉桥地震响应的影响规律，以苏通大桥斜拉桥为研究对象，采用系统化的集总参数模型表征地基土的动力特性，建立了考虑SSI效应的结构动力数值计算模型，计算分析了破裂前方效应脉冲、滑冲效应脉冲和无脉冲三组近断层地震动作用下结构的地震响应。计算结果表明：相对于塔底固结模型，SSI效应降低了斜拉桥自振频率，并改变了高阶振型的产生次序；近断层地震动作用下，SSI效应可增大主塔位移响应，对其内力有削弱作用，并可降低纵桥向激励时主梁的位移和内力响应，但横桥向激励时，脉冲效应地震动作用下SSI效应明显增大了主梁的响应；脉冲效应地震动引起斜拉桥地震响应明显高于无脉冲地震动，滑冲效应主要影响纵桥向激励时主塔响应以及纵桥向（或横桥向）激励下主梁响应，破裂前方效应对横桥向激励下主塔响应影响更加显著。研究成果可为大跨斜拉桥在近断层地震动作用下的抗震设计提供借鉴。

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考虑突变状态检测的齿轮实时剩余寿命预测

石慧1，曾建潮1,2

振动与冲击. 2017, 36(21): 173-184.

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为解决齿轮疲劳退化过程中状态突变后剩余寿命难以准确预测问题，提出一种考虑退化突变点检测与剩余寿命预测相关联的齿轮疲劳实时剩余寿命预测新方法。首先针对齿轮磨损退化过程建立状态空间预测模型，利用接收到的齿轮实时监测振动信息实时更新模型参数，同时对退化过程中的突变状态点进行检测，并根据突变点所提供的寿命信息采用卡尔曼前向滤波及平滑算法结合期望最大化参数估计算法在滤波的同时不断对状态空间模型参数进行修正，改变退化突变后的滤波效果，进行实时状态预测与寿命估计。运用齿轮疲劳寿命试验台的实时监测数据对预测模型进行验证，结果表明利用突变点信息对预测模型进行修正后可以更快的对系统的动态变化进行跟踪，提高预测齿轮退化状态及实时剩余寿命的准确度。

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基于联邦扩展卡尔曼滤波的结构损伤识别方法

张纯，王路丹，宋固全，徐昌宏，廖群

振动与冲击. 2017, 36(21): 185-191.

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当结构损伤与传感器故障同时存在时，两者的相互影响会导致损伤识别结果的劣化；为此，提出了一种基于联邦扩展卡尔曼滤波的结构损伤识别算法。利用分散化滤波计算量小、滤波精度高的优点，联邦扩展卡尔曼滤波方法能根据正常的传感器信号准确识别结构的损伤位置与程度，具有良好的鲁棒性；同时利用联邦滤波容错性好的特点，能实现对故障信号的自动检测和剔除，并将剩余的正常子系统进行组合，以继续提供准确的损伤识别结果。梁式结构的数值算例及实验分析验证了本文算法的有效性及对故障传感器信号的检测隔离能力。

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机械信号时域平均消噪方法的滤波器实现

冯武卫 1，2,李鹏鹏 1，张玉莲 1，施立峰 3

振动与冲击. 2017, 36(21): 192-195.

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时域平均法是故障诊断中常用的非常有效的信号处理方法，主要特点是可以从混有噪声干扰的信号中提取感兴趣的周期性信号，同时抑制不相关的其它周期成份。然而时域平均存在两方面明显的不足：一方面，键相信号的拾取常受到应用环境和条件的制约难以实施，即便获得键相信号，也往往由于周期截断误差的存在使时域平均方法不能取得满意的效果；另一方面，时域平均要求大量数据的存储、运算，这给时域平均的应用也带来一定的不便。为了解决上述问题，本文根据时域平均的幅频特性提出采用FIR多带滤波器实现时域平均功能的方法，该法有效避免了传统方法需采集键相信号的不足，很好的扩大了时域平均在实际工程中的应用。最后，将传统的时域平均方法和利用多带滤波器实现时域平均功能的方法进行了分析比较，验证了本文方法的有效性。

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断层走向对隧道地震响应影响的振动台试验研究

刘礼标1，王永甫2，刘方1，周杰1

振动与冲击. 2017, 36(21): 196-202.

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为探讨不同断层走向下隧道在地震作用时的响应规律及破坏机理，开展了振动台模型试验及数值分析，研究了隧道的加速度反应、动应变及围岩动土压力的变化规律和隧道的动态破坏形态。分析结果表明：地震下隧道衬砌将受较大的拉、压作用，尤其穿越断层处隧道衬砌张拉裂缝分布数量多、复杂，多集中于拱脚、拱肩和仰拱；隧道各部位的加速度和动应变的时程变化规律与输入的地震加速度时程曲线基本保持一致，说明隧道在地震过程中保持整体运动性，但断层对地震动力反应具有一定的放大效应，且随着断层走向与隧道夹角减小而更加明显；动土压力伴随地震荷载作用呈现动力时程变化规律，动土压力幅值整体呈“两侧大、顶底小”的规律，且断层走向对隧道动土压力影响较大。研究结果可为隧道的抗震设计和施工提供参考，具有重要的实际工程意义。

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夹层边界上布置主动声学边界的有源隔声双层板结构

宁少武1，史治宇1，胥馨尹2

振动与冲击. 2017, 36(21): 203-212.

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在双层板结构中夹层声场边界上布置平面声源作为主动声学边界，构成有源隔声双层板结构，提出基于主动声学边界方法的有源隔声双层板结构。在双层板结构中夹层边界上布置四边简支板，用来代替主动声学边界，控制力作用到该简支板上，采用声弹性理论建立了有源隔声双层板结构的计算模型，分别以辐射声功率最小和夹层声功率最小作为控制目标来优化控制力，计算分析控制前后夹层结构的传声损失以及各子系统的响应，并研究了主动声边界尺寸大小对系统隔声性能的影响。计算结果表明：主动声边界控制策略可以有效提高双层板结构的隔声性能，且以辐射声功率最小为控制目标要优于以夹层声场的声功率最小为控制目标；控制后，主动声边界对入射板振动响应几乎没有影响，辐射面板的振动动能和夹层声场的声功率均被有效地抑制；不同尺寸主动声边界都提高了夹层结构的隔声性能；对于低频率段，不同尺寸主动声边界对夹层结构的隔声性能提高的程度相同；对于其他频率段，主动声边界对传声损失和各子系统响应的影响并没有一定的规律，可以对主动声边界的尺寸进行优化设计，达到提高特定频段隔声性能的目的。

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带支撑Maxwell阻尼器多层隔震结构的随机地震响应分析

邹万杰，马媛，李创第，葛新广

振动与冲击. 2017, 36(21): 213-219.

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对隔震层附设带支撑的五参数Maxwell阻尼器的多层基础隔震结构随机地震响应解析解法及平稳响应进行了研究。首先将上部结构用第一振型展开，采用带支撑的五参数Maxwell阻尼器的积分型分析模型，用微分积分方程组实现对该结构的时域非扩阶精确建模；然后采用传递矩阵法，直接在耗能隔震结构原空间获得结构在任意激励下的位移、速度和阻尼器的时域瞬态响应解析表达式；最后在Kanai-Tajimi平稳滤过白噪声激励下，基于该解析解，获得了结构的位移、速度和阻尼器受力的随机响应方差，并给出算例，从而建立了该多层隔震结构在Kanai-Tajimi滤过白噪声激励下的随机响应解析分析方法。

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具有无穷平衡点的新混沌系统动力学分析与振动控制

孙常春1，陈仲堂1，侯祥林2

振动与冲击. 2017, 36(21): 220-224.

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本文提出了一个新的三维混沌系统，对它奇特的动力学行为展开了理论分析和数值仿真。此系统具有无穷多个平衡点，全部位于一个平面的双曲线上。在状态和参数的组合变换下，系统能生成对称的隐藏吸引子。在双参数的对称变换下，混沌具有不变性。同时，系统轨道出现了大幅度的跃迁现象。最后，设计出单参数调节的线性状态反馈控制器，在有限时间内消除混沌。

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基于阻尼辨识的双层厚壁结构声振环境预示研究

赵长见 1,2，李炳蔚 2，张志勇 2，牛智玲 2，刘博 2

振动与冲击. 2017, 36(21): 225-231.

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高超声速飞行器主要舱段一般为双层厚壁结构,以满足防热和载荷需求。为了精确预示高超声速飞行器舱段结构的声振响应，开展了基于阻尼辨识的双层厚壁结构声振环境预示研究，提出了一种基于声振试验的阻尼损耗因子辨识方法，给出了基于阻尼辨识数据库的声振环境预示流程。以某超高声速飞行器双层厚壁舱段为研究对象，对结构声振耦合环境进行了统计能量分析，开展了声振试验和基于试验的阻尼辨识，得到了与试验结果吻合较好的声振环境预示结果。提出的双层厚壁结构阻尼辨识方法和声振环境预示方法对于飞行器结构动力学环境精确预示具有重要意义，可以广泛应用于航天、航空、船舶和汽车等领域。

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锚点耦合式双质量块音叉微机械陀螺的结构设计与振动分析

张亚平，刘海鹏，管延伟

振动与冲击. 2017, 36(21): 232-237.

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设计了锚点耦合式双质量块音叉微机械陀螺，分析了结构的模态顺序与振动灵敏度特性。所设计的结构驱动方向采用反平行杠杆机制，检测方向使用四根线弹性梁连接的锚点耦合圆环梁，实现了驱动方向和检测方向模态顺序的优化，其检测方向的同相频率比反相频率提高了30%。建立了音叉式陀螺的二阶振动微分方程，利用坐标变换法得出锚点耦合式比传统耦合式结构的反相和同相振动输出分别降低了74.8% 与 88.0%，并进行了Ansys仿真分析验证。在不牺牲陀螺灵敏度的前提下，锚点耦合式双质量块音叉微机械陀螺能够很好地实现模态优化和大幅降低振动输出误差。

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滚动直线导轨副滑块内滚道型面精度检测方法与方案验证

杜坤，欧屹，冯虎田，荣乾锋

振动与冲击. 2017, 36(21): 238-247.

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为检测滚动直线导轨副滑块内滚道的位置、圆弧半径，提出了一种基于激光位移传感器测距的滑块内滚道的检测方法，该方法将激光位移传感器相对内轨道轴线以一定角度倾斜,通过扫描内滚道轮廓得出一个半椭圆轮廓，以最小二乘法进行椭圆拟合。通过数学分析,内滚道位置和半径大小可以转化为拟合椭圆的形心位置和椭圆的短轴长。通过对高精度圆柱做等效验证试验，验证了测量方案的可行性，最后进行了多方面的误差分析。

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考虑多间隙耦合的齿轮机构动力学验证实验研究

张慧博1，游斌弟2，赵阳3

振动与冲击. 2017, 36(21): 248-256.

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在前期研究建立的考虑多间隙耦合的齿轮机构系统动力学模型基础上，利用相应的动力学实验验证了多间隙耦合建模方法的准确性。建立了考虑多间隙耦合的齿轮转子系统试验台，在试验中同时考虑轴承径向间隙和齿侧间隙，并能够实现径向间隙与齿侧间隙的大小可调。结合试验数据，对比分析了不同转速和间隙大小下的振动频率与副值。由分析结果可知，相比于传统的多间隙模型，本文提出的多间隙耦合模型在频率和振幅的计算上与试验数据更为吻合，且能够体现出转速和间隙大小变化可能引发的耦合振动现象。

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基于信息融合的刀具磨损状态智能识别

徐彦伟1 陈立海1 袁子皓1,2 颉潭成1

振动与冲击. 2017, 36(21): 257-264.

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采集声发射和振动加速度信号，搭建了数控车床刀具磨损状态多信息数据采集系统；用正交试验法采集相关数据并分析了不同切削条件、不同刀具磨损程度下数控车削加工过程中的声发射和振动信号；用小波包分解法提取了声发射和振动信号的最佳特征频段作为识别刀具磨损的特征参量，采用BP神经网络将数控切削过程中刀具磨损的声发射与振动信号特征信息进行融合，研究了数控车削刀具磨损状态的智能识别技术。

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内激励作用下行星传动系统振动响应研究

许华超1,2 秦大同1,周建星2

振动与冲击. 2017, 36(21): 265-282.

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基于齿轮系统动力学推导出行星齿轮传动系统的平移-扭转耦合非线性振动微分方程。采用特征值问题求解其固有频率及振型，并进行归类和描述。针对行星齿轮传动系统中内激励频率与转速成正比这一特性，提出一种利用正弦激振扫频模拟其内激励，并通过求解传动系统振动微分方程得到其响应的方法。与传统方法相比，该方法可将系统中复杂的激励分解为若干单一激励，从而量化评价各激励对系统振动响应的影响程度，使各激励与响应形成具体映射关系。研究发现内啮合激励对低阶（1～5阶）与高阶固有频率（16～18阶）影响较小，外啮合激励在低阶固有频率随阶数增加影响递增，并对太阳轮纯扭转振型影响较大，而在中阶固有频率（6～15阶）内外啮合均对行星轮纯扭转振型影响显著，为行星齿轮传动系统固有频率及振型的优化、降振减噪和减小故障发生率提供依据。

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刊出日期：2017-10-28

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