振动与冲击

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成谢锋1,2 傅女婷1 陈胤1 张学军1,2 黄丽亚1

振动与冲击. 2017, 36(3): 1-6.

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设计一种心音小波神经网络识别系统，将心音特征抽取、有针对性的神经网络层次化架构和分类识别融合一体，以解决复杂条件下的心音分类识别问题。本文首先提出基于心音小波神经网络的识别模型，然后讨论如何构造心音小波和心音小波神经网络的方法，重点讨论在网络结构的隐含层中引入心音小波作为激活函数的算法,从而获得一种把心音的针对性学习和心音识别技术高度融合的心音小波神经网络识别系统；最后通过选取正常心音信号与早搏心音信号作为实验对象，验证了心音小波神经网络识别系统的有效性和实用性，并且通过与morlet和Mexican-hat小波神经网络识别系统相比较，证明心音小波神经网络识别系统在收敛性、算法速度上呈现明显的优越性。

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空气隔层对水下爆炸冲击波的缓冲效应

寇晓枫，王高辉，卢文波，陈明，严鹏

振动与冲击. 2017, 36(3): 7-13.

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由于水下爆炸对结构的破坏能力比空中爆炸要强得多，因此针对水下结构的防护越来越受到重视。根据一维应力波在不同介质交界面的透射反射理论，从理论上分析了低波阻抗介质（如空气）对水下爆炸冲击波传播的影响；通过建立含空气隔层的水下爆炸全耦合模型，考虑水下爆炸冲击波与空气隔层及爆轰产物的动态相互作用，研究了空气隔层对水下爆炸冲击波的缓冲效应，揭示了空气隔层的运动发展过程；同时分析了空气隔层厚度及位置对水下爆炸冲击波缓冲效应的影响。结果表明：空气隔层距防护对象越近，防护效果越佳，具有重要的工程应用价值。

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基于声发射衰减特性的故障行星轮定位研究

张宇，卢文秀，褚福磊

振动与冲击. 2017, 36(3): 14-19.

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行星齿轮箱是风力机传动装置的重要组成部分，行星轮在低速重载、既自转又公转的复杂环境下容易诱发故障，其故障诊断特别是故障行星轮定位一直是研究重点和难点。本文建立了行星轮齿轮箱实验装置，模拟了行星轮故障，并利用声发射信号进行故障行星轮定位。首先，实验研究了声发射信号在齿轮内部、齿轮与齿轮之间的传播特性，利用信号的幅值衰减特性简化了故障定位模型；其次，利用信号幅度随信号传播距离增加而呈指数衰减的关系，建立了故障源定位方程组，从而获得故障齿的啮合位置，进一步确定故障行星轮的位置。实验结果表明，利用声发射信号的幅值衰减特性能够较为精确的确定故障行星轮的位置。

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地震激励下桩-土非线性耦合作用对桩基动力响应特性的影响

罗川,占昌宝 1，楼云锋 1，金先龙 1，丁振坤 2

振动与冲击. 2017, 36(3): 20-26.

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为探讨桩-土非线性耦合作用对桩基动力响应特性的影响，以桩-土-结构耦合系统为研究对象，建立三维非线性有限元模型，采用Drucker-Prager非线性土体本构模型，利用罚函数法实现桩-土-结构界面间的非线性耦合作用，引入无反射边界条件，并考虑重力因素，得到了水平和竖直方向组合地震激励下桩-土非线性相互作用对桩基地震响应的影响。结果表明：考虑桩-土接触非线性，桩基的加速度响应峰值减小，桩土之间出现明显的分离现象，桩基剪力和弯矩峰值有所增加；通过对桩基轴力的校核，桩基不承受拉力，不会发生拔桩现象。

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水下中空结构物内爆试验方法研究

黄治新1,2喻敏1，杜志鹏2，李营1,2，秦中华3，

振动与冲击. 2017, 36(3): 27-31.

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通过对直径3m、长5m的钢制压力罐内水域上方空气加压，进行0.5MPa水域环境下的光电倍增管内爆试验。在压力罐内壁粘贴声阻抗较小的橡胶层，能有效减小钢制壁面反射冲击波对内爆试验结果的影响，通过压力罐视窗提供的大功率灯光，为高速摄像机提供光源。在压力罐中进行0.5MPa水域环境下光电倍增管内爆试验得到了和理论研究一致的冲击波压力时域曲线，拍摄到清晰的光电倍增管内爆过程，本文研究内容为水下中空结构物内爆提供了一种较好的试验方法。

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高层建筑屋顶广告牌风致响应分析

韩志惠1,2，陆文强2，顾明2，谢壮宁3

振动与冲击. 2017, 36(3): 32-37.

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基于刚性模型测压风洞试验数据，采用时程分析法对高层建筑屋顶广告牌的风致响应进行了研究，并分析了单边布置、邻边布置、三边布置及四边布置广告牌对风致响应的影响。结果显示，高层屋顶广告牌单边布置时面板受力最大，而三边布置广告牌时面板受力最小；面板中间位置的斜撑单元对风荷载最为敏感，靠近面板迎风侧的立柱单元内力响应相对较大，面板中心位置的横向单元内力响应最大；不同的广告牌布置方式下，各类单元的阵风响应因子差别都不超过0.1。而同一种广告牌布置方式下各类单元之间的阵风响应因子差别最大为0.3；建议计算高层屋顶广告牌等效静力风荷载时，可偏保守地将阵风响应因子统一取为1.6。

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基于CEEMD与TQWT组合方法的爆破振动信号精细化特征提取

杨仁树，付晓强，杨国梁，陈骏

振动与冲击. 2017, 36(3): 38-45.

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针对传统小波在爆破振动信号特征提取和分析方面的局限性，提出了基于CEEMD和TQWT组合的信号精细化特征提取方法。预先设定可调品质因子小波（TQWT）高、低品质因子参数对CEEMD分解优势分量重组信号进行分解，并引入相对权重因子，优化了分解过程，实现了爆破振动信号特征的精细化提取。分析结果表明：组合方法对爆破振动信号的分析不依赖于先验小波基的选择，分解过程实现了信号的二次滤波。通过连续小波多尺度三维谱和时频小波脊线对比，说明组合算法分解得到的最佳分析信号可真实反映振动信号的细节信息，时频分辨率更高。该组合方法抑制了杂波分量对信号特征的干扰，可精确地提取复杂环境下的爆破振动信号特征信息。

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颗粒调谐质量阻尼器减震控制的数值模拟

鲁正1,2，陈筱一2，王佃超2，吕西林1,2

振动与冲击. 2017, 36(3): 46-50.

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提出一种颗粒调谐质量阻尼器，即通过摆绳将颗粒阻尼器悬挂于主体结构上，将目前广泛应用的调谐质量阻尼器与减震效能优越的颗粒阻尼器结合起来，以扩大减振频带，增加减振鲁棒性。基于一定的等效原则将多颗粒阻尼器等效为单颗粒阻尼器，提出一种近似的颗粒调谐质量阻尼器数值模拟方法，并介绍了系统参数的取值方法。进行了附加颗粒调谐质量阻尼器的单自由度结构实际地震输入下的振动台试验，通过对比试验结果与数值模拟结果，发现两者吻合较好，说明该简化方法可以较好地模拟颗粒调谐质量阻尼器的减震控制效果。

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非稳态雷暴冲击风场的瞬态数值模拟

汪之松1,2，王超3，刘亚南1，李正良1,2

振动与冲击. 2017, 36(3): 51-57.

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冲击射流是雷暴冲击风场研究中最常用的模拟方法。大部分物理试验和数值模拟都是假定射流速度入口风速不随时间变化，而实际雷暴冲击风的下沉气流速度都是随时间连续变化的。在雷暴冲击风的全生命周期内一般会经历逐渐增大到最大值后再逐渐减小的过程。对于重要的工程结构抗风设计而言，得到雷暴冲击风全生命周期的风速时程信息十分有必要。本文基于冲击射流三维足尺模型模拟雷暴冲击风风场，在入口处引入一个更符合雷暴冲击风实际演化过程的衰减函数，采用大涡模拟数值分析获得了雷暴冲击风的非稳态风场，并得到其随时间衰减的瞬态演化过程。结果表明，该模拟方法可以较好地再现雷暴冲击风场的非稳态过程，为进一步讨论非稳态雷暴冲击风场中的结构风荷载特性奠定了基础。

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基于人耳听觉特性的信号显著图计算方法研究

李国萌，李允公，王波，吴文寿，安超

振动与冲击. 2017, 36(3): 58-64.

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信号的幅值突变往往蕴含着设备的故障信息，为明确产生幅值突变的时频区域，基于听觉系统的信息处理机制，提出了一种信号显著图计算方法。首先,对信号进行带通滤波、相位调整、半波整流等听觉外周处理，然后，提取处理结果的一次或多次包络信息，并对包络信息进行多尺度二维滤波。继而,利用中心-周边差算子得到信号在不同尺度下的局部显著度，最后，对局部显著度进行跨尺度整合和线性合并得到信号的时频显著图和全局显著图。仿真和实验结果表明，该方法适用于振动信号和语音信号,可以清晰表征幅值突变的时频区域，并可抵抗一定的噪声干扰，具有一定的有效性和实用性。

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基于轨检车振动问题的钢轨轮廓匹配方法研究

鞠标1,朱洪涛1,徐鞠萍2,王志勇1,孙政1

振动与冲击. 2017, 36(3): 65-69.

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轨检车在进行检测过程中由于轨道不平顺引起的上下振动、左右摆动、倾斜等平面内三自由度随机振动，导致被检测钢轨轮廓图形与标准轮廓图形发生错位，无法进行钢轨轮廓高精度匹配，很难为钢轨磨损修复制定科学合理的策略。本文利用不共线的三点确定一平面原理，提出一种基于轨检车振动问题的钢轨轮廓匹配方法，对检测钢轨轮廓的位置信息进行先旋转再平移的坐标变换，彻底解决了轨检车在进行检测过程中由于轨道不平顺引起的振动问题，实现了钢轨轮廓的高精度匹配。该方法已经运用在轨道检测小车上，试验证明其匹配精度能达到微米级。

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基于降阶模型的水下结构振动主动控制仿真及实验研究

于丹竹，黎胜

振动与冲击. 2017, 36(3): 70-76.

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基于降阶模型对水下结构振动的主动控制进行了仿真及实验研究，并取得了较好的抑制振动的效果。基于结构在可压缩流体加载下的无阻尼实模态矩阵建立了水下结构的降阶模型，由于维数的降低，进而能够设计出相对简化的主动控制系统，减少传感器和作动器的数量。通过线性二次型最优控制和结构主动变刚度控制两种方法对水下结构振动进行了主动控制仿真，均使结构振动有所下降。仿真结果显示线性二次型最优控制能够降低结构振动的峰值，而结构主动变刚度控制能够将结构的固有频率按照需要进行改变。还通过水下平板振动主动控制模型实验，验证了主动控制技术对水下结构的减振效果。

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周期颗粒阻尼复合板结构的带隙特性研究

胡溧，杨驰杰，杨啟梁，施耀贵

振动与冲击. 2017, 36(3): 77-82.

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首次将颗粒阻尼运用到局域共振型性周期结构中，推导和验证了周期颗粒阻尼复合结构带隙的计算公式。通过设计一种周期颗粒阻尼复合板结构并测试该结构的振动传输特性，探究周期颗粒阻尼复合结构带隙特性的结构影响因素及变化规律。结果显示：⑴周期颗粒阻尼复合板结构的传输特性中会出现一个振动剧烈衰减区，说明周期颗粒阻尼结构具有带隙特性；⑵周期配重的板结构带隙起始频率会随着质量的增大而先增大后减小，其中，当配重50g时带隙起始频率最大；⑶相比较配重同等质量的结构，周期颗粒阻尼结构带隙均变宽，且最大衰减幅值均变大。⑷当颗粒阻尼器间距为0cm、2cm、4cm、6cm时，周期颗粒阻尼复合板结构带隙宽度分别为100Hz、170Hz、230Hz、400Hz，带隙宽度逐渐变大，且最大衰减幅值也逐渐变大。

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冗余驱动液驱振动台台阵系统内力分析及其抑制方法研究

张连朋，杨炽夫，杨志东，丛大成，韩俊伟

振动与冲击. 2017, 36(3): 83-92.

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冗余驱动振动台台阵系统误差不仅会造成单个振动台内力，也会使振动台之间产生台阵内力,这会减小系统的净出力，甚至损坏试件。本文首先应用冗余驱动并联机构动力学原理，分析冗余驱动振动台台阵系统内力的形成机理；建立台阵系统的内力耦合模型，推导系统的机械安装误差、位移测量误差和伺服阀零偏三种主要误差因素与振动台内力和台阵内力的数学关系式，进而定量地分析上述误差对系统内力的影响机理。然后结合动力学关系得到振动台的内力合成矩阵和自由度广义力合成矩阵，并根据系统内力的形成机理和影响机理，分别设计了比例-积分控制器对振动台内力和台阵内力进行抑制。最后，利用SimMechanics软件建立冗余振动台台阵系统动力学模型，结合Simulink软件建立其控制系统模型并进行联合仿真验证。仿真结果表明: 本文对台阵系统内力影响机理分析正确和提出的内力抑制方法能够有效地消除系统内力。

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基于实验的浮式圆柱体涡激运动研究

孙洪源1，黄维平1，李磊1，周阳2

振动与冲击. 2017, 36(3): 93-97.

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为研究浮式圆柱体在均匀流下涡激运动响应，对其进行了水槽模型实验研究。测试了约化速度自1.3至10.2范围内的有、无螺旋侧板圆柱的运动响应，从响应幅值、涡泄频率等多个角度出发，分析了其涡激运动的关键特征。研究表明：裸圆柱在约化速度5.5至8之间发生锁定现象，增加螺旋侧板后抑制涡激运动效果显著，且无明显锁定现象；流固耦合作用下，涡激运动横荡频率不再符合斯托哈尔频率变化规律。

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主被动混合压电网络悬臂梁结构的建模与比较

李明明1，黄春蓉2，方勃3，段磊1

振动与冲击. 2017, 36(3): 98-104.

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以Euler-Bernoulli悬臂梁作为研究对象，对主被动混合压电网络(Active-Passive Hybrid Piezoelectric Network, APPN)进行分析与优化。利用Hamilton原理和Rayleigh-Ritz法建立集成式和分离式APPN悬臂梁结构的动力学模型，并对APPN中的电阻和电感进行参数优化。在此基础上，利用速度反馈控制设计主动控制器，分别对集成式和分离式APPN悬臂梁结构的开环和闭环特性进行数值仿真分析。仿真结果表明，两种结构形式的APPN均能够有效地抑制结构振动，集成式APPN在窄频带的振动控制性能优于纯主动控制，而分离式APPN则在更宽的频带具有比集成式APPN和纯主动控制更好的振动控制性能。

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地震动强度指标与框架结构响应的相关性研究

陈健云1,2 韩进财1 李静1 徐强1

振动与冲击. 2017, 36(3): 105-112.

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随着当前结构性能设计及耗能减震技术的普遍应用，根据合理的地震动强度指标来选择和调整实测地震动记录进行结构地震动响应分析,对于保证结构抗震设计的可靠性具有重要的意义。该研究将13种常用的地震动强度指标按照加速度型指标、速度型指标和位移型指标分为3类，对强震作用下13种常用的地震动强度指标与不同周期框架结构响应参数的相关性开展了研究。研究结果表明：3类地震动强度指标中，加速度型指标与短周期框架结构响应参数的相关性最好；速度型指标与中周期和中长周期框架结构响应参数的相关性最好；位移型指标与中长周期框架结构响应参数的相关性相对较好；同一结构在线性反应阶段与非线性反应阶段的响应参数与地震动强度指标的相关性是变化的。

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复杂爆破作业环境下的加速度功率谱密度分析

闫鸿浩 1，浑长宏 1，李晓杰 1，赵铁军 1

振动与冲击. 2017, 36(3): 113-118.

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为了分析爆破振动对精密仪器的影响，以Intel集团场平爆破振动为案例，结合Intel公司提供的加速度功率谱密度要求标准和大连地区的爆破振动规律，设计了试验方案。对现场监测数据分析发现，原定控制点位置，无论深、浅孔爆破，在设计起爆网络下，振动速度均不大于0.02cm/s，且加速度谱密度值均小于给定标准。这种加速度谱密度的控制方法不仅能降低爆破施工的经济成本，同时也为复杂作业环境下爆破振动的安全评价提供可靠依据。

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随机振动下多跨弹性支撑梁桥的冲击系数分析

徐文涛1,2，张建波2，廖敬波1，唐光武1

振动与冲击. 2017, 36(3): 119-124.

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基于随机振动理论和正交试验设计，研究了三跨弹性支撑梁桥的冲击系数及其影响因素。采用虚拟激励法求解桥梁在车辆和桥面不平顺作用下的随机响应，根据三倍标准差准则将桥梁挠度随机响应由统计结果转化为确定性值域，进而求得桥梁冲击系数。通过设计桥梁冲击系数影响因素的正交试验，研究了桥梁长度、桥梁刚度、桥面不平顺、车速、车体质量和车辆轴距对桥梁不同部位的冲击系数的影响规律及显著性。计算结果表明：算法高效、精确，有效克服多因素正交试验带来的庞大计算困难；桥梁不同部位的挠度冲击系数差异较大，且随着桥面不平顺等级的提高而增大；与其他因素相比，对冲击系数影响最为显著的是桥面不平顺，其次为桥梁长度和车速。

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两种设计原则下自定心屈曲约束支撑框架的抗震性能分析

谢钦1.2，周臻1.2，王维影1.2，孟少平1.2

振动与冲击. 2017, 36(3): 125-131.

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基于9层支撑抗弯钢框架和支撑铰接钢框架，分别采用与屈曲约束支撑(BRB)的等强原则和等核心板面积原则设计自定心屈曲约束支撑(SC-BRB)框架，并对建立的6个支撑框架模型进行10条地震波下的非线性时程分析，结果表明：与BRB框架相比，SC-BRB能有效控制结构的残余变形；因为支撑铰接钢框架由地震引起的主体结构损伤较支撑抗弯钢框架小，所以结构的自定心效果也更好；基于等强原则的SC-BRB框架由于支撑刚度较小，因此其结构层加速度和支撑轴力小于按等核心板面积原则设计的SC-BRB框架；基于等核心板面积原则的SC-BRB框架凭借支撑较强的耗能能力，其层间位移角的控制要优于按等强原则设计的SC-BRB框架，且其较大的预张力和预拉杆截面面积也更利于提高结构的自定心效果和限制薄弱层的出现。

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基于拟合误差最小化原则的奇异值分解降噪有效秩阶次确定方法

崔伟成1，许爱强2，李伟1，孟凡磊1

振动与冲击. 2017, 36(3): 132-137.

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为了最大限度地提高旋转机械设备故障振动信号的信噪比，研究了奇异值分解降噪的原理，提出了一种新的奇异值分解降噪有效秩阶次的确定方法。首先，对振动信号进行相空间重构，对吸引子轨迹矩阵进行奇异值分解；然后，按不同的阶数，将奇异值分成信号组和噪声组，对每次分组的结果，以阶数为自变量、以奇异值为因变量，拟合成信号特征奇异值曲线和噪声特征奇异值曲线，并求拟合误差；最后，将拟合误差最小值对应的奇异值阶数确定为有效秩阶次，并进行奇异值分解降噪。通过数值仿真和实际齿轮故障数据分析，表明该方法可以有效地提高信号的信噪比，为后期的故障特征提取创造有利条件。

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后缘小翼智能旋翼减振效果影响因素分析

刘士明 1 杨卫东 1 虞志浩 1 吴杰 2

振动与冲击. 2017, 36(3): 138-144.

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建立了带后缘小翼智能旋翼气动弹性载荷计算模型及减振优化分析方法。模型考虑刚体后缘小翼的气动力与惯性力对弹性桨叶系统的影响，使用粘性涡粒子法结合翼型查表法计算旋翼气动载荷，采用力积分法计算桨叶与桨毂载荷，构造了包含桨叶根部扭转及桨毂振动载荷为目标函数的优化问题，基于最速下降-黄金分割组合优化算法寻找最佳小翼偏转规律。研究发现，建立的后缘小翼载荷控制方法有效，可降低振动目标函数70%。桨叶的弹性扭转使后缘小翼能有效实施减振，但弹性扭转对小翼气动力矩的放大作用使减振时通常伴随着桨叶扭转载荷增大的现象。

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基于声辐射模态的声场重建中的测点优化方法

苏俊博朱海潮? 毛荣富郭亮苏常伟

振动与冲击. 2017, 36(3): 145-150.

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少测点条件下，利用声辐射模态理论重建声场时，测点布置方式是决定声场重建精度的一个关键因素。为求得最佳测点布置方式，提出了一种基于声辐射模态的最优测点选择方法，即基于声辐射模态矩阵的奇异值分解，采用循环迭代的方式，逐次去除对其最小奇异值最敏感的测点，从而得到了一组使重建方程条件数最小的测点。实验结果表明，利用文中提出的最优测点选择方法布置测点，能够对声场进行有效的重建，重建效果优于均匀布置方式，显著提高了声场重建精度。

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基于互易原理和空间平均的水下传递函数测量

程果，陈景兵，何琳

振动与冲击. 2017, 36(3): 151-155.

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提出了不均匀混响声场中扩散声场互易传递函数的测量方法。通过交换激励位置和测量位置，互易测试可以回避正向测试中所遇到的激励空间狭小，受激结构脆弱等问题。基于空间平均方法，可以在混响声场中得到扩散声场传递函数。结合互易传递函数测量技术和虚拟力重构技术，可以仅依靠振动数据评估水下结构辐射噪声。通过数值仿真和湖上试验验证了上述理论。仿真和试验结果表明，提出的方法可以应用于复杂水下结构，有效消除不均匀混响声场的影响。相关工作可以为互易原理和空间平均方法的研究提供参考。

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基于行波法的多板耦合结构振动功率流研究

漆琼芳1，喻敏1，陈攀2

振动与冲击. 2017, 36(3): 156-162.

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通过引入局部坐标，离散波幅系数矩阵，组装状态向量矩阵，建立了离散板的行波法通用表达式，该表达式的提出可以将行波法的研究对象由简单结构推广到多板耦合结构。自编行波法MATLAB程序计算结构的稳态响应，将行波法半解析结果与有限元数值结果进行对比，验证了提出的行波法通用表达式计算多板耦合结构的有效性、高效性。应用行波法分别求解经典薄板理论和Mindlin板理论的振动控制方程，计算耦合结构的主动功率流和被动功率流，结果表明：在全频范围内，面内剪切和旋转惯量对主动功率流和被动功率流有很大影响，在进行功率流主动控制时应尽可能采用厚板理论。损耗因子的增加可以有效减少共振频率范围附近的被动功率流峰值，但对其他频率范围内的被动功率流峰值影响不大。

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冷却塔风振响应时程计算和风振系数分析

张军锋1, 2，葛耀君2，赵林2

振动与冲击. 2017, 36(3): 163-171.

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为全面获得冷却塔塔筒的风致动力响应特征，探究各响应包括内力和位移的峰值因子g、动力放大系数D以及用于结构设计的风振系数β的取值和各参数在不同响应间的差异，以某大型冷却塔为例，经风洞试验获得塔筒表面风压时程，采用时程方法进行结构动力响应计算。分析表明，作为空间结构，不同位置不同响应的g值和D值有较大差异，难以直接应用；但结合各响应的时程特征、塔筒结构特性及配筋设计原则，可以将塔筒的g值和D值从环向和子午向的二维分布简化为仅沿子午向的一维分布，由此所得各响应的D值可达工程实用范围，但用法与现行设计方法仍不一致；根据环向和子午向配筋设计的独立性，并考虑风致各内力在结构设计中的不同权重，在实用中对D值可仅区分环向内力和子午向内力独立取值，但环向内力的D值要大于子午向内力。此时，环向和子午向的D值即可作为风振系数β参与结构设计。

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基于奇异值分解的摩擦振动吸引子特征参数提取方法

柳霆1，李国宾1，魏海军2，穆雪3，邢鹏飞1

振动与冲击. 2017, 36(3): 172-175.

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为定量研究摩擦副磨损过程中摩擦振动吸引子的变化，根据相空间重构理论，应用C-C法重构摩擦振动吸引子相空间矩阵，对相空间矩阵进行奇异值分解，通过奇异值构建矩阵奇异值特征向量，定义其特征参数为摩擦振动吸引子特征参数K，并分析特征参数K在摩擦副磨合磨损过程中的变化规律。结果表明：磨合开始，摩擦振动能量较低，吸引子体积较小，K值亦较小，为9.36；随磨合进行，摩擦振动能量逐渐增加，吸引子体积逐渐增大，K值亦逐渐增大；43min后，摩擦振动能量保持平稳，吸引子体积趋于稳定，K值在24.72附近平稳波动。因此，摩擦振动吸引子参数K可用于定量分析磨合过程中摩擦振动能量的变化；K与摩擦系数对磨损阶段的判断一致，进而可用于磨损状态的识别。

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基于改进MP的稀疏表示快速算法及其滚动轴承故障特征提取应用

王林,蔡改改,高冠琪,周菲,杨思远,朱忠奎

振动与冲击. 2017, 36(3): 176-182.

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在恒定转速情况下，旋转机械中滚动轴承的局部故障往往导致周期性冲击，从而产生周期性瞬态振动信号。对局部故障的瞬态特征提取一直是故障检测的关键问题。基于匹配追踪（Matching Pursuit MP）算法的稀疏分解是一种信号自适应分解算法，是强噪声背景下微弱特征提取的有效方法之一。针对滚动轴承故障振动信号稀疏表示过完备字典的选择与构造问题，基于相关滤波法优选与冲击波形匹配的Laplace小波原子构造稀疏表示中的过完备字典；针对基本匹配追踪算法计算量大、效率低的问题，结合FFT快速运算特性，通过互相关运算替换基本匹配追踪算法中的内积运算，研究基于改进MP的稀疏表示快速算法，进而提高计算效率。仿真与滚动轴承故障实验分析结果表明该算法能准确的提取滚动轴承故障特征且计算效率高。

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基于A-T模型的长杆弹超高速侵彻陶瓷靶体强度分析

翟阳修，吴昊，方秦

振动与冲击. 2017, 36(3): 183-188.

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Alekseevskii-Tate（A-T）模型广泛应用于长杆弹超高速冲击的终点效应分析中。A-T模型对于金属弹靶强度有明确的表达式，而对于陶瓷靶体强度尤其是弹体初始冲击速度大于1500m/s时还没有统一的结论。基于长杆钨弹超高速（1500~5000m/s）侵彻三种陶瓷（AlN，B4C，SiC）/铝复合靶体的缩比逆弹道实验数据；基于A-T模型，给出了上述陶瓷材料在不同侵彻速度范围内的靶体强度表达式。进一步通过与47发长杆钨弹超高速（1250~2500m/s）侵彻陶瓷（AlN，B4C，SiC，AD85）/RHA钢复合靶体DOP实验数据对比，验证了提出的陶瓷靶体强度表达式的适用性。

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30t轴重重载铁路简支梁桥-轨道系统地震响应研究

闫斌1,2，潘文彬1，刘施1，戴公连1,2，魏标1.2

振动与冲击. 2017, 36(3): 189-195.

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为研究多跨30t轴重重载铁路简支梁桥-轨道系统地震响应规律，采用经过验证的梁轨相互作用模拟方法，建立了考虑桩-土共同作用、桥墩弹塑性变形、滑动支座摩阻力、线路非线性阻力的多跨重载铁路简支梁桥与双线有砟轨道相互作用仿真模型，揭示了一致激励和行波效应下重载铁路简支梁桥-轨道系统地震响应规律，探讨了路基段钢轨长度、简支梁跨数、跨度、线路纵向阻力形式、滑动支座摩阻系数等设计参数的影响，分析了温度、列车制动和地震耦合作用下系统的受力特征。研究表明：当地形地质条件相差不大时，简支梁跨数可简化为11跨、路基段钢轨长度可取为150m；线路阻力减小时，梁体间、梁体与桥台间可能出现碰撞现象甚至发生落梁；纵向一致激励下，钢轨应力包络图呈“双菱形”，其最大值出现在桥台附近，而梁缝附近梁轨相对位移较大，易发生动力失稳；行波效应下，系统受力和变形规律发生显著改变，即使对于跨度较小的简支梁桥，也应考虑行波效应的影响；温度和列车制动作用将进一步增大轨道结构在地震中发生动力失稳的可能性。

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基于TMD的风力发电机组降载设计方法

刘展1 贾利民1 庞宇1

振动与冲击. 2017, 36(3): 196-201.

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针对山西某风电场44#风电机组在水平垂直于传动链方向的突发性、间歇性振动而导致风电机组振动超限停机，本文设计了质量阻尼调谐装置（TMD）对风电机组进行减振，并对TMD减振装置的原理和设计流程进行了详细的介绍，同时，设计开发了TMD减振装置，成功应用于风电现场，应用结果表明，本文设计的质量阻尼调谐装置在机组满发工况下减振效果能达到40%以上，能够减轻风电机组机舱振动幅度，消除风电机组机舱振动故障，减少风电机组的故障停机时间。

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基于径向基函数的AL2A12薄壁件铣削稳定性研究

闫正虎,刘志兵，王西彬，刘彪，王东前

振动与冲击. 2017, 36(3): 202-208.

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在薄壁件铣削过程中，颤振对工件表面质量有很大影响，在实际加工之前进行铣削稳定性预测，便于获取无颤振的加工条件。本文基于径向基函数逼近理论，提出一种铣削稳定性预测方法。通过试切法和锤击法获得了AL2A12薄壁件的切削力系数和模态参数，并基于所提出的方法推导了系统的状态转移矩阵，通过Floquet定理来判定系统的稳定性，从而获得了AL2A12薄壁件铣削过程的稳定性图。为了验证本文所提方法的计算效率，采用相同的系统参数来进行计算。通过与零阶半离散法和全离散法相比，表明在获得的铣削稳定性图一致的前提下，本文所提方法的计算效率最高。在预测的稳定性图中选择4个参数点，利用参数点所对应主轴转速和轴向切深来加工AL2A12薄壁件，将实际加工结果与稳定性预测结果进行比较，验证了所提预测方法的有效性。通过实际切削表明，在AL2A12薄壁件的加工过程中，当轴向切深相近时，较高的主轴转速可以获得更好的加工表面，同时也可以避免粘刀现象的产生。

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斜交简支梁桥地震碰撞反应参数分析

王军文吴天宇1 闫聚考2

振动与冲击. 2017, 36(3): 209-214.

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为研究斜交简支梁桥地震碰撞反应，采用开放式地震模拟软件OpenSees，建立能够考虑梁体与桥台间纵向碰撞、摩擦作用及梁体与挡块间横向碰撞效应的斜交简支梁桥精细化动力计算模型，分析水平地震动输入方向、竖向地震动和斜度等对斜交简支梁桥地震碰撞反应的影响规律。结果表明：忽略横向碰撞时，斜度为α的简支梁桥梁端纵向最大位移、上部结构峰值转角在水平地震动以角度θ=90°-α输入时达到极小值；考虑横向碰撞后，由于挡块的有效限位作用，梁端纵向最大位移、上部结构峰值转角会减小，竖向地震动对地震碰撞反应的数值有一定影响，但对其随斜度的变化规律没有明显影响，钝角处支座上拔力随斜度增大而增大，锐角处支座上拔力随斜度增大而减小，且支座上拔力由钝角处向锐角处逐渐减小，考虑水平地震动输入方向影响时，梁端纵向最大位移随斜度增大而增大，上部结构峰值转角、梁端纵向最大碰撞力随斜度增大呈先增大后减小的变化规律，梁体与挡块间横向最大碰撞力随斜度的增大总体变化不大。

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盘式分布拉杆转子系统扭转振动非线性动力学特性分析

李忠刚1,2，陈照波1，朱伟东2,3，梁廷伟2

振动与冲击. 2017, 36(3): 215-221.

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随着燃气轮机技术的发展，盘式分布拉杆转子系统在燃气轮机等动力机械中得到广泛应用。本文主要研究盘式分布拉杆转子扭转振动的非线性动力学特性，通过考虑叶盘接触效应和拉杆等效简化，建立一个新的系统扭转振动方程。利用多尺度方法求解动力学方程解析解，并获得拉杆转子系统扭转振动幅频方程和解析曲线，根据奇异性理论获得系统转迁集，并利用动力学系统的扰动方程零解稳定性研究原系统的周期解的稳定特性，并发现系统动力学参数对其影响规律，并根据新模型建立实际结构参数与非线性动力学参数的联系，给出系统稳定性边界条件。本文的分析结果对燃气轮机转子系统动力学设计具有一定的指导意义。

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基于拉伸振动精确化理论求解含孔厚板弹性波散射问题

周传平1 胡超2

振动与冲击. 2017, 36(3): 222-226.

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针对采用弹性力学平面问题求解波动/振动时常产生较大误差的问题，基于厚板拉伸振动精确化方程，采用复变函数方法对含孔平板中弹性波散射与动应力集中问题进行了研究。利用正交函数展开的方法将待解的问题归结为对一组无穷代数方程组的求解。给出了含椭圆孔厚板拉压弹性波散射与动应力集中的数值结果。研究结果表明：动应力集中系数与分布取决于入射波数、平板厚度、椭圆偏心率等无量纲化参数。

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基于VMD的自适应形态学在轴承故障诊断中的应用

钱林1，康敏1,2，傅秀清1，王兴盛1，费秀国3

振动与冲击. 2017, 36(3): 227-233.

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为有效提取滚动轴承信号的特征频率，提出了基于变分模态分解（VMD）的自适应形态学的特征提取方法。首先利用VMD将目标信号分解为有限个模态信号，依据互信息法提取与原始信号相关的模态信号，将其进行求和重构；然后利用形态学对重构信号进行降噪处理，提取出滚动轴承的特征频率。针对形态学固有统计偏移和结构元素的选择问题，利用粒子群算法来优化改进的广义形态学滤波器，实现自适应滤波。通过数字仿真实验与滚动轴承故障试验分析，将其与基于经验模式分解（EMD）的自适应形态学、包络解调方法进行比较，结果表明该方法可以有效提取故障信号的特征频率。

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定向战斗部破片飞散的数值模拟与试验研究

凌琦何勇何源

振动与冲击. 2017, 36(3): 234-241.

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利用数值模拟方法对展开型定向战斗部的破片飞散过程进行研究，获得了破片数目和速度的分布规律，对比分析了不同展开姿态对破片飞散区域的影响特性，总结得到了最优展开姿态的取值范围，并通过静爆试验验证了数值模拟结果的准确性。研究结果验证了展开型定向战斗部具有较高的定向毁伤效能，为战斗部展开过程及二次起爆设计提供了重要的参考依据。

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汽车转向试验台加载系统惯性力补偿策略研究

陈帅通,骆艳洁,麦云飞，刘丹丹

振动与冲击. 2017, 36(3): 242-246.

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针对汽车转向试验台加载系统的惯性力进行了补偿方法研究，通过机理建模原理建立了汽车转向试验台数学模型并得到简化方框图，求出方框图中相应的传递函数，分析试验台中转向器驱动系统和加载系统存在的耦合，并根据前馈补偿解耦原理设计了前馈补偿解耦控制器，以消除加载系统惯性力，最后将加载系统补偿前后的模型进行了Simulink仿真。解耦仿真结果表明，加入前馈补偿解耦器后，加载系统在不同频率下具有较高的跟踪精度，惯性力有效地得到补偿。

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2017年, 第36卷, 第3期　
刊出日期：2017-01-25

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