振动与冲击

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孙守保，郭瑜，伍星

振动与冲击. 2017, 36(4): 1-6.

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疲劳剥落是引起滚动轴承失效的主要原因。跟振动信号一样，当滚道出现疲劳剥落故障时滚动体在进入和退出剥落区时的声发射信号也存在对应的两类不同冲击特征，称为双冲击现象。对双冲击特征的提取可实现双冲击间隔的有效测量。声发射信号具有对早期故障敏感、不易受噪声干扰等优点。本文采用将两类特征分离处理的方法，首先将声发射信号中两类冲击特征分开分为两部分，然后通过AR模型和最小熵解卷积滤波增强故障特征信号，再通过基于复Morlet小波的谱峭度图算法提取优化解调频带对应的包络信号，最后对包络信号相加并进行双冲击间隔测量。实验研究表明，该方法能够有效地分离出滚动轴承外圈疲劳剥落故障声发射信号中的双冲击特征。

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手枪弹侵彻明胶靶标特性的实验研究

黄珊1，徐诚1，温垚珂1，豆恂2

振动与冲击. 2017, 36(4): 7-11.

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为揭示手枪弹对人体的致伤机理，利用压力和高速摄影综合测试系统实验研究手枪弹侵彻明胶过程中压力波和瞬时空腔的特性。实验中选用4℃，10%浓度配比，尺寸为350mm×250mm×175mm的明胶块作为靶标，9mm 92A手枪弹作为杀伤元，在15m射距下测量压力波数据和空腔图像。通过对数据进行处理和分析得出以下结论：（1）压力波形成两个尖峰状波峰，同步枪弹形成的相似，第一波峰是高速撞击明胶靶标所致，第二波峰是手枪弹快速翻滚释放能量所致，且第二波峰高于第一波峰,最大幅值约为12MPa；（2）4000μs时刻瞬时空腔达到最大直径约为73mm，之后开始收缩并再次膨胀，9600μs时刻空腔达到第二次最大直径约为64mm，比第一次下降了约12%；（3）手枪弹形成的瞬时空腔直径呈半正弦衰减，符合经验公式，求得系数为：；；。

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振子及其耦合条件对圆窗激励式人工中耳性能影响的数值研究

徐丹1，刘后广1，田佳彬2，饶柱石2，程刚1，杨建华1

振动与冲击. 2017, 36(4): 12-20.

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为研究振子及其耦合条件对圆窗激励式人工中耳植入性能的影响，建立了包括振子和隔膜在内的人耳有限元模型。该模型基于一无任何听力损伤病史的成年志愿者右耳，采用CT扫描和逆向成型技术建立而成，通过与相关文献的实验数据比对验证了模型的可靠性。基于该模型，分析了圆窗上的初始预压力、振子和隔膜的设计参数变化对振子听力性能的影响。结果表明：振子横截面积越大，其对耳蜗的激励效果越差；隔膜的引入有利于提高振子的激振性能，在文中研究范围内，较小的隔膜杨氏模量和厚度有利于提升振子的激振性能；振子质量的增加会恶化振子在高频段的植入性能；在圆窗上施加的初始预压力能够提高中高频段上对耳蜗的激振效果。

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柱形波纹压溃元件轴向冲击力学行为研究

付本元1，廖昌荣1，李祝强1，章鹏1，简晓春2，吴春江2

振动与冲击. 2017, 36(4): 21-27.

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针对冲击载荷作用下多层柱形波纹压溃元件的力学特性分析非常困难的问题，结合柱形波纹压溃元件的冲击压溃变形特征，将柱形波纹压溃元件的变形划分为弹性变形阶段、壁面接触前的塑性变形阶段、混合塑性变形阶段、壁面接触过程中的塑性变形阶段，研究了轴向冲击下柱形波纹压溃元件变形抗力的理论计算方法。利用Matlab Simulink软件编程，计算分析了不同高度落锤冲击柱形波纹压溃元件产生的变形抗力与压溃量之间的映射特性，并与实验结果进行了比较。研究结果表明：在不同跌落高度冲击下，理论计算的变形抗力与实验结果吻合较好，证明所提出的理论分析方法是合理的，对波纹压溃缓冲元件的工程应用具有指导意义。

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高速转子分布式不平衡量无试重识别方法

章云1，胡振邦2，梅雪松2

振动与冲击. 2017, 36(4): 28-31.

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为有效抑制分布式不平衡量所导致的转子故障振动，提出一种高速转子分布式不平衡量识别方法，该求解方法无需试重，且振动测试过程可在低于临界转速下进行。首先，通过扩展影响系数动平衡方法与转子动力学模型的比较分析，得出了动力学传递函数与影响系数之间的关联关系；其次，基于有限元动力学模型结点，实现了分布式不平衡具体描述，通过增加振动测试转速的方式，实现了动力学传递函数矩阵的满秩，进而给出了分布式不平衡量的求解公式；最后，在转子动平衡实验平台上进行了实例验证，结果表明：按该方法识别的不平衡量进行配重校正后，转子临界转速前后残余振动比动平衡前降幅非常明显，验证了该方法所识别不平衡量的准确性。

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数值计算结合试验测定模态阻尼法

唐宇航1，陈志坚1，梅志远1，孙建连2

振动与冲击. 2017, 36(4): 32-40.

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任一种分布的激励必将引起多个模态的响应，试验中要激出单一模态振动是很难的，传统阻尼比估算方法所采用的信号处理手段不能有效分离叠加模态，以致测试阻尼比往往误差较大。从多自由度叠加法动响应分析入手，指出模态混叠现象是制约精确阻尼比测试的重要因素，在阻尼较大、刚度较低时模态更密集、叠加效应更显著，提出通过数值计算进行模态截断以实现“纯模态”提取的方案，推导了共振激励下试验与数值仿真结果中频响峰值谱线表达式，找出二者间的关系，用纯模态计算结果修正测试阻尼比。通过对4块不同板单元进行前8阶试验模态分析与数值计算参数修正，结合频响函数验证了修正阻尼比的数据可靠性，得出了不同结构、材料间阻尼比差异的部分规律，结果表明：模型试验对复合材料板的阻尼比识别准确性要低于钢板，其阻尼性能往往被低估且修正幅度较大，该方法为模态参数识别的进一步研究提供了思路。

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电磁场下颗粒阻尼动态特性试验研究

胡溧1, 涂迪1，杨啟梁1，徐贤2

振动与冲击. 2017, 36(4): 41-46.

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利用稳态能量流法对直流电磁场作用下颗粒阻尼器的阻尼特性进行了试验研究。试验结果表明：在一定振动情况下，通过施加直流电磁场的方法，可以改变颗粒阻尼器阻尼性能。在较低振动加速度幅值（小于32.5m/s2）下，颗粒体产生的损耗功率和损耗因子随电流强度的增强而减小；当振动加速度增大到32.5m/s2后，损耗功率和损耗因子会随电流强度的增强而增大。阻尼颗粒的有效质量随激励幅值的增加呈先平缓再降低的趋势，且电流强度的变化对有效质量影响较小。

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非线性铁木辛柯梁饱和吸振

杨柳1，杨绍普2，杨月婷3

振动与冲击. 2017, 36(4): 47-51.

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本文主要研究了利用饱和现象降低非线性梁的振动。基于哈密尔顿最小势能原理建立非线性梁的动力学模型，利用多尺度方法求解非线性梁系统的频率响应方程，通过调节有效参数使梁进入饱和状态，梁的振动得到效抑制。

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基于改进人工鱼群算法的输电塔塔腿拓扑优化

郭惠勇1, 2 宋小辉1, 2 李正良1, 2

振动与冲击. 2017, 36(4): 52-58.

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为了解决输电塔塔腿的优化问题，提出了基于改进人工鱼群算法的拓扑优化方法。首先建立了输电塔结构拓扑优化的计算模型，采用罚函数形式确定了人工鱼群算法的目标函数，并提出了拓扑变量的判定规则。然后采用人工鱼群算法对输电塔塔腿进行了拓扑优化研究。考虑到基本人工鱼群算法易陷入局部优化解，提出了视野和步长的变化策略，以及觅食行为的加速策略。数值算例结果表明，采用基本人工鱼群算法可以较好的优化输电塔塔腿，而在此基础上利用改进人工鱼群算法可以更有效的优化输电塔塔腿，并且其优化效率明显优化基本人工鱼群算法和差商算法。

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双分裂导线尾流诱发振荡数值模拟研究

何小宝1，严波1,2，伍川1，张博3,4，杨晓辉3,4

振动与冲击. 2017, 36(4): 59-65.

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利用Fluent流体动力学软件模拟双分裂导线绕流场，计算两根子导线的空气动力系数，得到背风侧子导线的升力系数和阻力系数随其与迎风侧子导线相对位置的变化规律。进而利用ABAQUS软件模拟典型双分裂线路段的尾流诱发振荡过程，获得两根子导线的运动轨迹、振动幅值和频率特征。结果表明，两子导线的位移相位相反，运动轨迹近似为水平椭圆，与现场观测一致。模拟分析了间隔棒等间距和非等间距排布方式下双分裂导线尾流诱发振荡的特征。

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高效低噪的二维翼型优化设计

李鑫 1,屈转利 1，李耿 1，刘雨 1，李国才 1，余培汛 2

振动与冲击. 2017, 36(4): 66-72.

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针对传统的气动优化设计未考虑气动噪声影响的局限性，开展了基于噪声预测模型的气动优化设计方法在二维翼型中的应用研究。建立了由几何外形参数化方法、径向基函数(RBF)动网格技术、改进粒子群优化算法、气动分析方法、气动噪声预测方法等五大模块构成的优化设计系统，且各模块均采用标模算例进行验证。最后，通过对二维SC(2)-0714超临界翼型进行了单点多目标优化设计。通过对比翼型几何形状、压力系数分布以及在不同迎角下的气动力系数曲线与总声压级的关系，对比分析可得：翼型头部半径、厚度影响其头部压力峰值、压力恢复、逆压梯度等特性，从而影响升阻比和总声压级；逆压梯度越小，翼型的总声压级越小。优化结果表明：在设计状态下显著提高了升阻比、降低气动噪声，考虑气动噪声的二维翼型优化设计系统可在实际的工程设计中进行应用。

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考虑材料动态非线性影响的VLCC搁浅性能研究

王自力，傅杰，王哲，梁恩强，刘昆

振动与冲击. 2017, 36(4): 73-80.

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对船舶搁浅相关冲击问题进行数值仿真计算时，合理可靠的材料输入是保证仿真结果准确性的基础。本文首先开展了船用低碳钢材料的准静态拉伸和高速拉伸试验，以试验结果为基础，通过相关计算及校准研究，考虑材料硬化、失效应变以及应变率敏感性，得到满足材料动态非线性要求的仿真材料输入方法及参数。在此基础上，利用非线性有限元软件ABAQUS对VLCC舱段结构搁浅触礁事故进行仿真计算，从损伤变形、搁浅载荷以及搁浅过程中的能量吸收情况等方面分析船体结构的搁浅性能。本文的研究成果可为大型结构冲击问题数值仿真中的材料非线性输入提供参考和依据。

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离合器摩擦副摩滑过程轴向振动特性研究

王晓燕2，李杰1,3，张志凯1，王志勇1，邢庆坤1

振动与冲击. 2017, 36(4): 81-87.

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通过对摩擦副表面结构特征和接触力学等理论的应用, 建立了热变形微观法向单元接触数学模型, 采用数理统计和归一化方法, 将微观模型转换成宏观数学模型, 分析了摩擦副法向弹性接触特性, 并引入Kelvin-Voigt (KV)模型, 增加粘弹性接触微分算子, 构建了包含有应力和应变关系的粘弹性接触属性的数学模型, 得到了摩擦副轴向振动数学模型, 经仿真分析, 获得了摩擦副摩滑过程的振动特性, 同时对不同转速条件下的摩擦副摩滑过程轴向振动特性进行了实验测试, 经对比分析, 结果表明：仿真模型精度达到87%, 仿真结果准确。这为进一步深入研究振动特性对摩擦副使用性能和寿命, 具有理论研究和工程设计指导意义。

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一类含有分数阶导数的参数激励振动问题

葛志新1,陈咸奖2, 陈松林1

振动与冲击. 2017, 36(4): 88-92.

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研究了一类具有分数阶导数阻尼的参数激励振动问题. 首先对含有由 Riemann-Liouville 定义的分数阶导数的Mathieu振动方程构造渐近解,利用多重尺度法,在激励参数取不同值的情况下,求得渐近解, 得到分数阶指数对解的影响.

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分离式气液混合弹射动力系统的研究

贾文昂 1,赵伟 2

振动与冲击. 2017, 36(4): 93-98.

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现有的机载导弹弹射系统主要采用热气弹射和冷气弹射两种动力源，这两种弹射方式每次弹射后都需要及时维护更换，本课题组早期提出一种气液混合式弹射动力系统，弹射效果良好，基本免维护，但也存在分离角速度不可调的不足之处，为此提出了一种分离式气液混合弹射动力系统，采用双流量阀控制双多级液压缸的结构，有利于速度和角速度的控制。在对动力系统工作过程分析的基础上，应用流体动力学理论建立其数学模型；并在MATLAB平台上应用四阶龙格库塔算法编制仿真程序，对分离速度、角速度与阀口开度之间的关系进行理论分析；最后建立实验装置进行验证，实验结果证明方案可行。

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基于子结构的有限元模型修正方法

翁顺1，左越1，朱宏平1，陈波2，赵会贤1，田炜1，颜永逸1

振动与冲击. 2017, 36(4): 99-104.

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本文提出了一种基于子结构的有限元模型修正方法。该方法首先将整体结构有限元模型划分为多个子结构模型，求解独立子结构的主模态特征解和特征灵敏度；然后通过位移协调条件和能量方程，约束相邻独立子结构，得到整体结构的特征解和特征灵敏度；最后，以整体结构模态和结构试验模态的残差为目标函数，通过调整子结构单元参数，完成有限元模型修正。当结构局部参数发生变化，通过分析某一个或几个子结构即可求解整体结构特征解和特征灵敏度，而不需要分析其他未发生变化的子结构。由于子结构模型尺寸远小于整体结构，该方法能够极大地提高有限元模型修正方法的精度和效率。

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振动时效消除GH4169合金辗扩成形环件的残余应力的试验研究

杨艳慧1,赵兴东2,刘东1，牛关梅3，苏理瑶1，吕楠1

振动与冲击. 2017, 36(4): 105-109.

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对辗扩成形的GH4169合金环件进行振动时效处理试验，采用X射线法测试并比较振动前后环件内的残余应力大小及变化情况，提出残余应力消除率计算公式并对振动效果进行评价。结果表明，试验工艺对环件端面径向和周向残余应力的正应力分量σr和σθ、以及壁面上周向残余应力的正应力分量σθ有消减作用，其消减率为10%~20%；试验工艺不能消减环件壁面上周向残余应力的正应力分量σθ。

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汶川地震公路桥梁易损性研究

林庆利，林均岐，刘金龙

振动与冲击. 2017, 36(4): 110-118.

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研究发现汶川地震Ⅵ度区和Ⅶ度区内公路桥梁震害调查数据相对于更高烈度区的调查情况不够全面详实，特别是完好桥梁的数据偏少，因此，基于这些原始调查数据生成的经验易损性曲线就会和实际的地震易损性有偏差。针对这一问题，本文利用高烈度区域内桥梁调查数量与烈度区分布面积的比例关系对低烈度区域的桥梁调查数量进行了补充。基于补充后的桥梁震害数据，得到了汶川地震公路桥梁的经验易损性曲线，并分析了桥型和桥梁规模对易损性的影响。

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机电液系统动能刚度图示化在线识别技术

杨彬1，谷立臣1,2，刘永1,3

振动与冲击. 2017, 36(4): 119-126.

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为在线检测机电液系统动能刚度，评价动力源与负载之间的功率匹配特性，提出利用李萨如图进行信息融合的动能刚度图示化识别方法。首先根据电机拖动液压系统的动力学模型，分析了系统的节能原理、动能刚度的物理意义及其对机电液系统功率的影响机理。再结合信号调制与信息融合技术，将系统的转矩、转速以及压力、流量信号融合成李萨如图形，通过观察图形特征的变化可以实现对系统动能刚度的在线识别。理论与实验研究结果表明：机电液系统动能刚度的变化是参数相互耦合的结果，可用于衡量动能变化率，评价系统的节能效果；融合的李萨如图形倾角可量化动能刚度大小，倾角变化反应了动能刚度的变化规律，由此得到的刚度圆能够评价系统动力源与负载之间的功率匹配性与在线运行状态。

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热环境对FGM壳模态频率的影响

刘文光，舒斌，郭隆清，贺红林

振动与冲击. 2017, 36(4): 127-131.

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为了推动功能梯度材料(FGM)在高超音速飞行器热防护结构设计中的应用，旨在探讨不同温度场对热防护壳模态频率的影响，提供热防护壳动力学设计参考。从陶瓷金属基FGM的热物性参数模型入手，结合圆柱薄壳能量原理，建立FGM圆柱壳的模态方程。在此基础上，首先分析热物性参数变化规律对FGM壳模态频率的影响，然后探讨考虑热应力后不同热环境下FGM壳模态频率的变化规律。结果表明，FGM物性参数变化对模态频率的影响没有热力耦合影响明显；温度梯度小于300K时，物性参数变化对模态频率起主导作用，反之温度梯度大于300K时，热应力和热变形对模态频率起主导作用。

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电流变夹层板控制系统的传感器优化布置

陈春强, 陈前

振动与冲击. 2017, 36(4): 132-138.

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为了解决ER夹层板系统的模态控制的实用性问题，研究了悬臂板模态坐标估计和传感器定位问题。首先，按照变刚度模态控制算法的要求，给出了离散坐标下模态坐标估计的方法；然后，根据连续结构的振型分析，分析传感器定位计算，建立了数学优化模型；最后，按照模态动能法初步筛选然后，枚举得到传感器优化布置方案，并且从估计精度和控制效果两个角度进行了布置方案的算例验证。结果表明，优化的传感器布置能在较少的数目下，模态坐标估计满足模态控制算法的输入需求。

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一种基于数据间相关性的激光喷丸声学监测技术

邱辰霖1,2,程礼1,何卫锋1

振动与冲击. 2017, 36(4): 139-143.

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激光喷丸作为一种新兴的金属材料表面强化技术，与普通喷丸相比，具有更显著的改性作用，使其在航空等领域有着重要的应用价值。随着该技术的工业化程度不断加深，需要加强对其工作状态的监测诊断，保证其良好的运行状况。由于声学信号不仅携带有丰富的工作特征信息，而且获取成本较低，并能够实现无损检测，所以将声学信号应用于激光喷丸的状态监测。通过分析由等离子体冲击波衰减所产生的声波信号，提取信号特征，进行过程监测。针对于冲击信号的非线性特征，从信号内相邻数据间相关性的角度，提出了一种新的冲击声信号特征挖掘方法。一方面对于模拟冲击信号进行了分析，另一方面，对于激光喷丸实际声信号进行了处理，表明该方法能够识别冲击信号的特征变化，可以用于监测激光喷丸的工作过程，操作简单且速度较快，具有较好的应用前景。

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基于混合萤火虫算法的桥梁颤振分析方法

陶仕博1,2，汤爱平1,2，胡庆杰1,2, 刘克同3

振动与冲击. 2017, 36(4): 144-150.

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在进行颤振临界状态分析时需要求解高次非线性方程组，为了克服传统解法的缺陷，采用混合萤火虫算法对方程组进行求解。使用双参数优化模型，将桥梁颤振临界状态的求解问题转化为优化问题。为弥补萤火虫算法的不足，在萤火虫算法基础上，将量子遗传算法的量子计算、交叉和变异操作与萤火虫算法相结合，提出一种混合萤火虫算法。最后，通过若干试验对比分析，证实了该优化模型的可靠性及求解方法的有效性。

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冲击载荷下双预置裂纹三点弯曲梁动态断裂实验

岳中文，宋耀，邱鹏，胡庆文

振动与冲击. 2017, 36(4): 151-156.

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采用数字激光焦散线实验系统，对双预置裂纹三点弯曲梁进行了动态冲击实验，分析了双预置裂纹对试件裂纹尖端扩展速率和动态应力强度因子值的影响。实验结果表明：(1) 双预置裂纹三点弯曲梁在动态冲击实验中，B裂纹作为开裂裂纹，其起裂时间和扩展速率峰值受到冲击载荷加载点与其预置位置之间水平距离值的影响，距离越小，起裂越快，扩展速率峰值越大；(2) 试件开裂后，裂纹的裂纹扩展速度和动态应力强度因子值随时间的变化曲线均具有快速上升然后波动下降的规律；(3) B裂纹起裂所需能量随着A、B裂纹间距a值减小而增大。

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基于构件性能的RC框架-核心筒结构抗震性能研究

季静 1,2，罗煜 1，韩小雷 1,2

振动与冲击. 2017, 36(4): 157-163.

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钢筋混凝土框架-核心筒结构是目前我国超高层建筑中广泛采用的一种结构体系。本文以18个满足我国现行规范的典型钢筋混凝土框架-核心筒结构为例，利用Perform-3D软件对模型进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析，并采用基于构件性能的结构抗震评估方法判断结构安全性。结果表明：对于不同设防烈度的地震，7度设防的结构安全度最高，7.5度与8度设防次之。本文还将该评估结果与基于层间位移角的评估结果进行对比分析，进一步论证了基于层间位移角的评估方法尚存在不足之处。

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基于模糊神经网络的智能故障诊断专家系统

司景萍，马继昌，牛家骅，王二毛

振动与冲击. 2017, 36(4): 164-171.

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发动机是车辆的核心部件，及时有效地发现并排除故障,对降低维修费用,减少经济损失,增加发动机工作时的可靠性，避免事故发生具有重大的意义。以某型号发动机为研究对象，运用测试技术、信号处理、小波分析、神经网络和模糊控制理论，提出了基于模糊神经网络的智能故障诊断系统。本文建立了发动机故障信号采集试验台，在试验台上人工模拟3种转速下6种工况，通过加速度传感器采集正常工况和异常工况的振动信号，之后利用小波包技术进行消噪处理，并提取出故障信号的特征值，作为网络训练和测试的样本数据。用样本数据训练和检测自适应模糊神经网络，完成对信号的离线模式识别，之后以测试样本数据实现在线故障诊断，通过仿真分析，取得了很好的诊断效果。与传统的BP神经网络故障诊断方法进行对比，无论在诊断精度上还是学习速度上，模糊神经网络在故障诊断中更具有优势。同时，在专家系统的理论基础上，将模糊神经网络与专家系统进行信息融合，实现数据接口通信，利用网络的自学习能力建立智能故障诊断数据库和诊断规则库，通过程序语言快速高效的设计出智能诊断系统。最后，通过发动机故障诊断实例仿真分析，验证了基于模糊神经网络的智能故障诊断专家系统的可行性。

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基于磁流变弹性体的缓冲装置设计及其冲击响应特性研究

朱秘 1,余淼 2,浮洁,綦松,杨平安

振动与冲击. 2017, 36(4): 172-177.

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本文利用聚氨酯基磁流变弹性体，结合ANSYS有限元仿真，设计制作了一种剪切式磁流变弹性体缓冲装置。搭建自由跌落冲击试验系统和冲击响应谱试验系统分别测试了该缓冲装置的冲击响应特性，研究了在不同磁场下缓冲装置的缓冲性能。实验结果表明在自由跌落冲击和冲击响应谱两种试验中，所设计的磁流变弹性体缓冲装置都具有较高的缓冲率，且装置的缓冲率随着磁场的增加而增大，表明磁流变弹性体缓冲装置起到了一定的缓冲作用，且可以实现外加电流对其缓冲效果的控制，本研究为磁流变弹性体在半主动/主动隔振缓冲领域的应用做出了有益探索。

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基于双层相空间相似度的滚动轴承故障模式与故障程度的综合辨识

刘永斌1,2，何兵1，刘方1，赵艺雷1，方健1

振动与冲击. 2017, 36(4): 178-184.

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提出了一种基于双层相空间相似度分析算法结构，应用于滚动轴承故障类型和故障程度的综合辨识。该算法第一层结构中，首先对测试数据和样本数据进行相空间重构(PSR)，得到在拓扑意义下等价的相空间，然后使用滑动窗截取数据段，采用归一化互相关函数(NCC)进行相空间相似度分析，实现轴承故障类型的分类；在第二层结构中，以已知不同故障程度数据之间的相空间相似度(PSS)为特征训练SVR结构，实现对故障程度的跟踪。实验信号分析结果表明，该方法能有效对轴承故障类型和故障程度进行综合辨识。与传统方法的对比表明该方法在准确性上有了一定的提高。

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基于动网格降阶算法的机翼颤振边界预测

仲继泽1，徐自力1

振动与冲击. 2017, 36(4): 185-191.

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基于弹性体动网格技术，本文发展了一种用于机翼流场网格变形的降阶算法。将流场网格所包围的空间区域视为虚拟弹性体。以虚拟弹性体变形的静力平衡方程为基础，结合机翼的振动控制方程，推导了机翼与虚拟弹性体的整体的振动控制方程。通过模态叠加方法计算机翼和流场网格节点的位移，进而得到变形后的流场网格。考虑到机翼颤振多为一阶弯曲和扭转振动，所以在流场网格节点位移的计算中只需考虑一阶弯曲和扭转振型。为了保证计算精度，本文在计算中同时考虑了2阶弯曲和扭转振型。RANS方程为流体控制方程，采用Spalart–Allamras湍流模型，结合本文的动网格降阶算法，对AGARD Wing 445.6颤振边界进行了流固耦合计算。计算结果相对于实验值的偏差小于2%，且与已有的弹性体动网格方法比，计算时间减少了54.8%。

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高速车铣加工三维颤振的稳定性分析与试验研究

关跃奇1，魏克湘1，2，张文明3，关汗青4

振动与冲击. 2017, 36(4): 192-197.

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针对立铣刀高速车铣加工，基于其切削原理采用解析法建立三维颤振稳定域的理论模型。在立铣刀四轴车铣加工模态试验基础上，仿真分析了颤振稳定域叶瓣图，结果表明立铣刀高速车铣加工产生颤振的条件与铣刀几何形状、工件材料、铣刀转速、切削深度和机床结构的频率响应函数等密切相关。在进行车铣切削颤振稳定域试验时，其切削力频谱分析的结果表明：当刀齿切入频率起主导作用时，切削过程是无颤振和稳定的；当系统模态频率起主导作用时，将产生颤振并测得切削力和表面粗糙度值都大于或高于无颤振情况。因此该理论模型及仿真结果对立铣刀车铣加工零件的加工效率和加工精度可提供相应的理论指导。

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地铁列车运行引起远场低频振动响应预测研究

孙晓静1, 袁扬2, 马蒙1, 刘维宁1

振动与冲击. 2017, 36(4): 198-202.

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精密仪器对工作环境的振动要求通常有微振、低频等特点，因此准确预测分析列车振动对精密仪器的影响具有一定的难度。本文结合北京地铁16号线规划通过北京大学西门的工程案例，首次在频域内采用两位校准法进行了远场低频微振动的定量预测研究。研究过程中，首先利用实测钢轨振动加速度时程计算得到模拟地铁列车荷载；随后建立北京地铁4号线校准模型，利用实测隧道壁和地表的振动响应对输入荷载、模型参数选择进行校核，确保了模型的预测精度；最后采用校核过的建模方法建立地铁16号线预测模型进行低频振动预测。结果表明：利用本文方法得到的地铁列车振动荷载及振动预测模型可以较准确的进行远场低频振动响应预测；地铁16号线地铁采用钢弹簧浮置板后，北大新建实验楼外预测点10-20Hz频段的振动满足仪器振动要求，但10Hz以下频段的振动仅满足VC-C标准，需进行实验室或仪器隔振处理。

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正矢波激励下简支印制电路板的跌落响应研究

陈思佳1，许富华1,2，阮丽1，卢富德1，高德1

振动与冲击. 2017, 36(4): 203-207.

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对印刷电路板(PCB)的跌落响应进行了研究，将一对边固定一对边自由的电路板简化为简支梁，建立了其在正矢波脉冲激励下的动力学模型。利用SY11-100气压驱动垂直冲击试验台搭建跌落试验，测得电路板跌落时的脉冲激励以及电路板中心位置的加速度响应，通过与试验结果的对比验证所建动力学模型的正确性。在此基础上，对正矢波脉冲激励的周期以及PCB的材料结构属性对跌落冲击产生的最大应力的影响进行了分析。计算结果表明：电路板跌落冲击产生的最大应力以及达到最大应力所需的时间都与正矢波脉冲激励周期成正比，与材料结构参数λ成反比。

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基于三角函数的脉冲型近场地震动的近似模型

蒲武川，梁瑞军，戴枫禹，黄斌

振动与冲击. 2017, 36(4): 208-213.

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本文对用于模拟脉冲型地震动的Makris模型的适用性进行了评价，通过对脉冲周期的计算方法的比较分析，发现从该模型推导的由实测最大位移和最大速度计算得到的周期过小估计了近场地震动的脉冲周期。考虑地震动正负速度幅值的不同，本文提出了一种新的基于三角函数的脉冲型近场地震动的近似模型，该模型用于具有单循环的脉冲型地震动，可模拟位移完全不复位、完全复位和部分复位的地震动。通过比较实测地震动和近似模型的时程曲线和反应谱，证明新模型具有较好的适用性。

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横摇和纵摇非线性耦合下船舶运动的全局动力学

周莎1，2，张伟1,2，于天俊1.2，杨晓东1.2

振动与冲击. 2017, 36(4): 214-217.

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针对横摇和纵摇非线性耦合下船舶的混沌运动，首次应用能量相位法研究了船舶动力系统在1:2内共振，第2阶主共振情形下系统的全局分叉及多脉冲混沌动力学行为，揭示了船舶运动存在模态作用、能量转移和多脉冲混沌运动的机理，并给出了船舶系统发生多脉冲混沌运动的参数区间。数值模拟验证了横摇和纵摇非线性耦合下船舶运动系统存在多脉冲混沌运动。

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基于能量方法的拉索尾流驰振风洞试验研究

吴其林1，华旭刚2，胡腾飞3

振动与冲击. 2017, 36(4): 218-225.

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为了研究近距失稳区并列拉索尾流驰振性能，发展了基于能量方法的风洞试验方法。采用强迫振动装置重现了拉索尾流驰振现象，通过能量判断方法分析了下游拉索尾流驰振的运动方向和不稳定区域。从气动力对下游拉索做功的角度，研究了其振动机理，并对比分析了下游拉索不同振幅、来流风速以及频率对尾流驰振性能的影响。试验研究表明：基于能量分析方法所得到的结果与已有结论较为吻合，验证了该方法的可靠性。

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基于ICA-CEEMD小波阈值的传感器信号去噪

赫彬，张雅婷，白艳萍

振动与冲击. 2017, 36(4): 226-231.

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针对传感器在采集信号时混入不同的噪声，提出一种基于ICA-CEEMD小波阈值的组合去噪算法。该方法是对一维含噪信号进行剪切分段、平移和拼接，得到几个不同的含噪信号作为独立分量分析（ICA）的输入通道信号。通过ICA的盲源分离技术使得信号和噪声进行初步分离。再利用互补集合经验模态分解（CEEMD）对分离信号进行分解去噪，由于不同的高频和低频噪声，需要对分解的高阶和低阶固有模态函数（IMF）进行处理。对第一层和最后一层IMF利用3原则提取细节信息，进一步抑制模态混叠影响，重构去噪信号。最后，利用小波阈值对重构信号做去噪处理，提升去噪效果和性能指标。为验证该方法的有效性，进行了仿真和中北大学汾机实测实验，结果表明，该方法在去噪效果和性能指标上都优于小波软阈值去噪和基于CEEMD的小波阈值去噪方法，是一种有效的信号去噪新方法。

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完全互补小波噪声辅助集总经验模态分解

何刘1，丁建明1，林建辉1，刘新厂1

振动与冲击. 2017, 36(4): 232-242.

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经验模态分解(EMD)是一种自适应非线性非平稳数据处理方法。噪声辅助的EMD方法能克服EMD方法在处理间歇信号时出现的“模态混叠”现象。在这些噪声辅助方法中，互补集总经验模态分解(CEEMD)和完全噪声辅助噪声集总经验模态分解(CEEMDAN)恢复了EMD分解的完整性。本文工作，在现有分析方法上提出了完全互补小波噪声辅助集总经验模态分解(CCWEEMDAN)算法。该算法能用更小的集总数、更少的迭代次数和极小的计算消耗获得更好的光谱分离效果和数目较少的筛选模态。

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浅水中爆炸水底介质对水中冲击波峰值压力影响的试验研究

王振雄1，顾文彬1，陈江海1，徐景林1，刘欣1，陆鸣2

振动与冲击. 2017, 36(4): 243-248.

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作为评判水中爆炸冲击波强度的一个重要因素，水中冲击波峰值压力研究至关重要。在满足爆炸相似律的基础上对水中爆炸试验的相似要求进行推导，建立试验条件下水中冲击波峰值压力的回归模型。在两种水底介质、不同水深情况下进行试验，采集不同测点的水中冲击波的峰值压力，运用π定理和量纲分析、最小二乘法对试验数据进行分析，得出了符合爆炸相似律的公式，并验证了回归公式的准确性。通过显著性检验可知浅水中爆炸中测点和装药的距离对水中冲击波峰值压力的影响最大，水深因素的影响可忽略。对不同水底介质试验中的数据分析得出水底介质对峰值压力影响较大，软泥夹石水底试验中测得冲击波峰值压力约为软泥水底试验中冲击波峰值压力的4/3倍。

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刊出日期：2017-02-15

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