振动与冲击

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余阳，杨洋

振动与冲击. 2017, 36(8): 1-8.

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本文将非局部弹性理论和应变梯度理论结合，再根据流体滑移边界理论，建立了考虑流体和固体小尺度效应的充流单壁碳纳米管（SWCNT）流固耦合动力学模型，分别以非局部应力效应、应变梯度效应和流体滑移边界效应模拟微观小尺度效应对系统的影响，推导得出充流单壁碳纳米管的Euler-Bernoulli梁波动控制方程。通过对控制方程的求解，分析材料不同类型尺度效应对充流碳纳米管的振动和波动特性影响。结果显示，应变梯度效应和流体边界效应对低频波动起促进作用，对高频波动起阻尼作用，应力非局部效应则对波动始终产生阻尼作用。三种尺度效应对低流速系统的振动有促进作用，而对高流速系统产生阻尼作用。

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基于生成微分方程的行星齿轮箱故障振动信号解调分析

李康强，冯志鹏

振动与冲击. 2017, 36(8): 9-15.

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行星齿轮箱振动信号具有明显的调制特点，幅值解调和频率解调分析能够有效提取其中的故障信息。生成微分方程(GDE)方法可以估计调制信号的幅值包络和瞬时频率，实现解调分析，但该方法需要信号满足单分量要求。实际行星齿轮箱振动信号通常由复杂多分量成分组成，为实现信号的幅值解调和频率解调分析，应用经验模式分解（EMD）将信号分解为单分量本质模式函数，基于生成微分方程计算瞬时频率和幅值包络，根据瞬时频率的波动特点选择本质模式函数作为敏感分量，由敏感分量的包络谱和瞬时频率的Fourier频谱识别故障特征频率。通过行星齿轮箱故障模拟实验数据分析验证了解调分析方法的效果。

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带挠性附件卫星转动惯量的在轨辨识

兰聪超1,谭述君1，吴志刚1,2，李文博3,4

振动与冲击. 2017, 36(8): 16-21.

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针对大型卫星的挠性附件振动会影响质量特性参数辨识精度和准确性的问题，提出了带挠性附件卫星转动惯量参数在轨辨识的递推算法。首先基于带挠性附件卫星动力学模型，导出了转动惯量参数辨识的最小二乘描述形式；然后与挠性附件振动模态估计的卡尔曼滤波算法相结合，提出了一种适用于带挠性附件卫星转动惯量参数辨识的并发递推算法；最后通过仿真算例验证了卫星挠性附件振动对转动惯量参数辨识的影响和文中递推算法的有效性。

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波形钢腹板PC简支箱梁桥局部与整体动力冲击系数的计算分析

冀伟1，2，邓露2，何维2，刘世忠1，蔺鹏臻1

振动与冲击. 2017, 36(8): 22-28.

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为合理分析和计算波形钢腹板PC简支箱梁桥局部与整体的动力冲击系数，分别建立了波形钢腹板PC箱梁桥和车辆结构的振动方程，并根据车轮与桥面的接触关系形成两者耦合振动的动力方程。采用MATLAB和ANSYS软件分别建立了三维的车辆模型和波形钢腹板PC箱梁桥的有限元模型，并在考虑路面平整度随机激励的作用下，利用MATLAB软件求解了车桥耦合系统的动力方程，得到桥梁结点的位移振动响应；依据动位移与静位移的关系，计算出了波形钢腹板PC箱梁桥的局部及整体的动力冲击系数；对所求得的局部及整体动力冲击系数进行了不同车辆类型、不同车道数加载，不同行驶速度和不同路面情况下的参数分析，并与我国现行规范和美国现行AASHTO规范进行对比分析，最终提出了波形钢腹板PC简支箱梁桥局部及整体动力冲击系数的合理确定方法，所得结论可为波形钢腹板PC箱梁桥动力冲击系数的确定提供参考。

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以射击精度为目标的枪口动力学特性分析与匹配

华洪良,廖振强,张相炎

振动与冲击. 2017, 36(8): 29-33.

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为了提高某12.7mm重机枪射击精度，本文结合机枪系统刚柔耦合动力学计算、外弹道理论以及相关实验数据对枪口动力学特性进行了匹配分析，研究了枪口质量对其动力学响应特性以及射击精度的影响。研究表明：弹头散布参数R50、R70将随着枪口质量的增加而呈现出先上升后下降的趋势。由于过大的枪口质量不利于实现机枪系统的轻量化设计，为了提高机枪系统射击精度，应尽量减小枪口附近质量。当枪口质量逐渐减小并趋于零时，射击精度参数R50、R70分别原来的7.7cm、11.6cm下降至2.7cm、5.0cm左右，可分别提高0.65、0.57倍左右，效果较好。

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HGT准双曲面齿轮承载传动误差的优化设计

王星1, 方宗德2, 牟彦铭2，杜进辅3，崔艳梅4

振动与冲击. 2017, 36(8): 34-40.

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承载传递误差曲线的波动程度可反映出齿轮副的动态性能，波动幅值越大，噪音越大；波动幅值越小，噪音越小，传动越平稳。论文首先以局部综合法（Local Synthesis）为基础，并依据格里森准双曲面齿轮的加工原理，对HGT准双曲面齿轮进行了加工参数设计。在此基础上以传动比函数的一阶导数和接触迹线与根锥的夹角为优化变量，以承载传动误差幅值最小为目标函数，通过遗传算法对加工参数进行优化设计，以提高齿轮副的动态特性。研究发现：1）当大轮加载扭矩分别为800N.m和1500N.m时，优化后承载传动误差幅值分别降低了37.92%和16.57%；2）为了保持齿轮副较好的振动特性，应使其尽量在局部最小幅值对应的载荷附近工作，且随着的增大，局部最小幅值向大载荷方向移动，说明要使齿轮副具有较小的承载传动误差幅值需要较大的载荷。

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一种提高管片隧道衬砌结构抗内爆炸性能的工程措施研究

赵跃堂，易义君，储程

振动与冲击. 2017, 36(8): 41-47.

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地铁等城市隧道是恐怖爆炸袭击的主要目标之一。盾构管片隧道由不同类型的预制混凝土管片通过接头处的紧固螺栓拼装而成的。由于接头的存在，与整体式衬砌结构相比，其整体刚度和承载水平比较弱，变形和破坏机理与整体式衬砌结构不同。考虑内爆炸的恐怖袭击条件，目前关于管片隧道衬砌结构抗内爆炸的研究成果很少。论文从分析全尺寸管片内爆炸试验结果入手，分析了内爆炸荷载作用下管片衬砌结构变形和破坏规律，梳理出控制衬砌结构破坏的关键因素和关键位置，提出一种在接头螺栓处添加柔性垫圈来降低与螺栓接触区域管片的破坏程度的方法，以期达到优化衬砌结构抗内爆炸性能的目的。最后采用数值模拟方法，对所提出了抗爆减爆工程措施进行了分析研究。结果表明，论文所设想的这种方法可以有效减小管环在接头处的局部破坏，提高管片衬砌的抗内爆炸性能。

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钢-砼叠合边主梁斜拉桥稳定板气动措施研究

王嘉兴1，牛华伟1，靳俊中2，张志田1，陈政清1

振动与冲击. 2017, 36(8): 48-54.

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钢-砼叠合边主梁断面广泛应用于大跨径斜拉桥中，但该断面形式容易产生大幅涡激共振，颤振风速也较低，应用于沿海地区桥梁常常需要附加抑振气动措施。基于两座实际的斜拉桥工程方案，通过节段模型风洞试验，对稳定板气动措施的抑振效果进行了研究。结果表明：通过合理布置稳定板这类气动措施可以有效抑制边主梁断面涡激共振的发生，并且可以改善颤振性能，提高颤振临界风速。

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层状横观各向同性地基性质对刚性条基摇摆振动的影响

艾智勇1，2，任广鹏1，2

振动与冲击. 2017, 36(8): 55-59.

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本文分析土体的横观各向同性及层状性质对刚性条形基础摇摆振动的影响。首先利用解析层元法得出平面层状横观各向同性地基的总刚度矩阵。再根据刚性条形基础与地基相互作用的混合边值条件，建立了一组对偶积分方程，并借助Jacobi正交多项式求解了该对偶积分方程，从而得到地基动力柔度系数。本文计算结果与已有文献的结果吻合较好。同时，算例结果表明：土的水平向与竖向弹性模量比的减小、竖向的剪切模量与弹性模量比的增大,以及水平向泊松比与竖向泊松比比值的增大,都将导致地基动力柔度系数增大；而且,层状地基中上层土的弹性模量的减小使得地基动力柔度系数也增大。

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复小波离面振动检测的研究

尹爱军李江张泉

振动与冲击. 2017, 36(8): 60-64.

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基于图像的振动检测技术是一种大范围、非接触的振动检测技术，得到了广泛的研究。论文针对一般视觉检测中的图像特征提取等问题，提出了基于复小波分解的离面振动测量方法，推导了图像复小波变换系数相位变化与结构离面振动位移之间的关系。同时对悬臂梁和电机进行了验证测试实验，并与有限元仿真、边缘检测以及常规加速度振动检测进行了对比，结果表明文中所提方法可以准确提取出振动频率信息，并且系统简单、成本低、不需要特征跟踪、边缘提取等复杂算法。

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深孔台阶爆破近远区振动特征的试验研究

韩亮1，辛崇伟2，梁书锋1，刘殿书1

振动与冲击. 2017, 36(8): 65-70.

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为了探索深孔台阶爆破在近区和远区的振动特征，本文以现场试验为基础，利用回归分析、随机分析及小波包分解技术，从爆破振动信号的衰减规律、三分量特征、随机特征及能量分布等方面对二者进行了对比研究，结果显示：振速三分量在近区的K、α值均大于远区，远区各分量的α值更为接近。振速三分量在远区的相关系数大于近区，且更接近1，三分量中垂向分量的相关系数最大。近区当比例距离小于5时，径向振速最大，比例距离大于等于5时，垂向振速最大。远区的垂向振速最大。无论在近区还是远区，切向振速一般最小。振速三分量在近区的变异系数大于远区，径向振速的变异系数在近区和远区较为接近。最大段药量或爆心距增加时，近区及远区的能量均向低频带流动，近区的移动速度更快，同时近区及远区能量分布的频带宽度也将趋于集中，近区的频带宽度更宽。

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钻头钻进不同介质时的振动信号特征识别研究

刘刚 1,张家林 1，刘闯 2，杨帆3，杜佳诚1

振动与冲击. 2017, 36(8): 71-78.

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钻井作业中，钻头破碎岩石产生振动，利用该振动特征可以实时反映钻进介质的种类。本文提出了一种钻头钻进不同介质时的振动信号特征识别方法，通过牙轮钻头破岩室内实验，采集到在不同钻压下钻头钻进砂岩、页岩、水泥环和套管时的声振信号，基于数字信号的时频处理，提取了信号时域和频域的50个特征值，应用PCA降维特征矩阵获取特征向量，建立不同钻进情况的钻头信号“指纹”特征，最后通过BP神经网络对“指纹”信息进行聚类后识别岩性和钻压。结果表明，该方法可以完成对钻头信号的特征识别，进而区分钻进地层和井眼材料（套管和水泥环），为井眼防碰作业中岩性在线识别提供技术支撑。

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混凝土冻融循环下动态破损机理的试验研究

田威，韩女，张鹏坤

振动与冲击. 2017, 36(8): 79-85.

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对冻融环境下混凝土试样进行了不同加载速率下的单轴压缩试验，得到了混凝土材料经历不同冻融循环次数下的质量损失及破损形态，分析了冻融循环下混凝土试样的全应力—应变曲线，并给出了其单轴极限抗压强度、峰值应变随加载速率的变化特征。通过运用CT细观试验的方法初步对经历不同加载速率下的试样进行了细观结构分析。试验结果表明：在相同加载率下，混凝土单轴动态极限抗压强度随冻融循环次数的增加而降低；在相同冻融循环次数下，混凝土单轴动态极限抗压强度随加载速率的增大而提高。冻融循环作用下，在低加载速率下，混凝土试样破坏时，裂纹数目较少，主要沿砂浆和交界面处扩展，破坏时呈现出集中式的分布；而在高加载速率下，裂纹逐渐变得分散，破坏时呈现弥散状分布式的裂纹，随着加载率的提高，裂纹穿过骨料的现象增多，骨料破坏数目呈指数形式增长。以此，通过试验系统地研究了冻融循环下混凝土动态破损机理。

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车辆整备状态车体垂弯频率优化方法研究

尤泰文，周劲松，任利惠，宫岛

振动与冲击. 2017, 36(8): 86-91.

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为提高轨道车辆整备状态车体垂向一阶弯曲频率，提出基于灵敏度分析和车下设备弹性吊挂参数设计方法优化车体垂向一阶弯曲频率。以车身型材骨架厚度为设计变量，用模态灵敏度理论对车体垂弯进行优化设计；结合改进车下设备与车体连接方式，研究了不同吊挂形式及刚度对车体垂向弯曲频率的影响。研究结果表明，采用灵敏度分析调整车体敏感部件厚度后，车体垂向一阶弯曲频率由9.70Hz提升至10.60Hz，但车体质量相应增加0.93t；而采用基于车下设备弹性吊挂参数设计的方法，设置下吊设备固有频率为7Hz时，整备状态车体的垂向一阶弯曲模态频率提升至10.51Hz，相对而言基于弹性吊挂参数设计的方法更易于实际工程应用且不增加车体结构质量。

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UHMWPE纤维混凝土动态压缩力学性能研究

张玉武1,2，晏麓晖1，李凌锋1

振动与冲击. 2017, 36(8): 92-96.

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试验研究了一种捻制超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维增强的新型纤维混凝土动态压缩力学性能。研制了4种纤维体积掺量（0.3%、0.5%、0.7%、1.0%）的C70等级纤维混凝土，采用Φ100mm分离式霍普金森压杆进行冲击压缩试验，研究了纤维混凝土在140~255s-1应变率下的动态压缩力学性能。试验结果表明：UHMWPE纤维混凝土抗压强度、峰值应变和弹性模量具有明显的应变率敏感性；纤维混凝土抗压强度应变率敏感性弱于素混凝土，但其弹性模量应变率敏感性强于素混凝土；动态强度增长因子与应变率对数呈线性关系，具体关系与纤维掺量相关。

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大功率风电齿轮箱系统耦合动态特性研究

翟洪飞1,朱才朝1,宋朝省1,黄华清1,刘怀举1,柏厚义2

振动与冲击. 2017, 36(8): 97-104.

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大功率风电齿轮箱为风力发电机组关键部件之一，其工作特性对风电机组稳定运行具重要影响。论文针对某大功率风电齿轮箱参数及工况，考虑斜齿轮副时变啮合刚度和传递误差激励,建立齿轮箱传动系统子结构模型；基于均匀弯曲Timoshenko理论，建立齿轮箱箱体子结构模型；根据传动子结构和箱体子结构系统变形协调条件，建立大功率风电齿轮箱系统耦合动力学模型，对系统振动响应进行计算分析。研究表明，各级齿轮啮合激起结构响应频率，结构响应频率与系统齿轮啮合频率未发生共振；在系统振动加速度响应频率成分中，除三级齿轮传动啮合频率外，存在调频现象，并将研究结果与试验结果进行对比分析。

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乏信息条件下滚动轴承振动性能可靠性变异过程预测

夏新涛，叶亮，常振，邱明

振动与冲击. 2017, 36(8): 105-112.

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提出变异概率、变异速度和变异加速度等新概念，基于最大熵原理和泊松过程建立可靠性预测模型，对滚动轴承振动性能可靠性的变异过程进行预测。运用最大熵原理，计算本征序列中性能数据的概率密度函数；根据泊松过程，获得细分后时间序列中性能数据落在本征序列置信区间之外的变异个数和变异概率；对时间进行离散化处理，计算各个时间序列振动性能可靠性的变异速度和变异加速度。以滚动轴承(SKF6205)为例，进行滚动轴承振动加速度实验。试验结果表明：随着磨损直径的逐渐增大，可靠性变异概率呈非线性增长的趋势，总体上可分为初级磨合阶段、正常性能退化阶段和性能恶化阶段。而且，该可靠性预测模型可以分析乏信息条件下可靠性的变异过程，为现有的可靠性方法做出有益补充。

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考虑轧制界面粗糙形貌的轧机辊系非线性振动特性研究

孙韵韵，肖会芳，徐金梧

振动与冲击. 2017, 36(8): 113-120.

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轧制界面的粗糙形貌可导致界面行为的根本变化，极大地影响着轧机辊系的动力学响应行为。考虑轧制界面粗糙形貌的影响，建立了轧机辊系系统的非线性垂直振动动力学模型；计算了具有不同粗糙形貌轧制界面的轧机辊系系统非线性刚度特性和固有频率特性，并与采用Duffing振子描述界面刚度的传统轧机模型进行了对比；采用多尺度法求解了考虑界面粗糙形貌影响的轧机系统主共振幅频特性方程，并推导了系统受迫振动响应的跳跃频率和跳跃幅值表达式，分析了轧制界面粗糙形貌、激励载荷、非线性刚度率和阻尼对轧机辊系系统动力学响应特性的影响，为抑制轧机振动提供有效的理论参考。

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矩形射孔弹射流形成机理的微元法数值分析研究

潘德凯1，马峰1，王树山1

振动与冲击. 2017, 36(8): 121-124.

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对矩形射孔弹射流的形成过程及其侵彻靶板的过程进行数值仿真研究，并采用将药型罩进行微元划分的方法，研究药型罩微元的运动规律以及射流的有效结构；获得了射流的头部速度、纵向速度分布、射流的临界侵彻速度等一系列评估射流威力特性的重要参数。结果表明，对于45号钢质靶板，在射流对靶板进行侵彻的过程中，张角为60°的药型罩产生的有效射流为速度超过550m/s以上的药型罩微元所形成的射流段；有效射流的高速段(v≥1300m/s)由药型罩顶部材料组成，有效射流的中速段(1000m/s ≤v<1300m/s)由药型罩的中部及中上部材料组成，沿药型罩母线方向靠近底部约0.2倍母线长度的材料不形成有效射流。

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浮式风机变桨故障后停机的动力特性研究

丁红岩 1，2，3，韩彦青 3，张浦阳 1，2，3，乐丛欢 1，2，3

振动与冲击. 2017, 36(8): 125-131.

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浮式风机变桨故障后紧急顺桨停机可能会引起风机传动系统、机舱设备、塔筒和浮式基础荷载和弯矩的巨大波动。本文采用空气动力-水动力-控制系统-结构动力全耦合非线性方法模拟了不同海况下的全潜式浮式风机变桨系统故障，分析了风机低速轴弯矩、机舱加速度、塔筒弯矩和浮式基础的运动响应变化。结果表明，在变桨故障后紧急顺桨停机工况下，风机系统内部所受荷载和弯矩与正常运行相比有明显增加，在优化控制方法后，即变桨故障后高速轴刹车并减速顺桨，风机系统内部增加的荷载和弯矩得到有效缓解。

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不同温度下裂纹悬臂梁的模态和疲劳寿命分析

马一江 1,陈国平 1

振动与冲击. 2017, 36(8): 132-137.

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基于扭转弹簧模型和修正Paris公式，提出了一种在不同外界温度下含初始裂纹悬臂梁的疲劳寿命估算方法。在模态分析过程中，通过弹性模量引入温度模块，利用扭转弹簧等效该裂纹，将悬臂梁转化为由扭转弹簧联接的两段弹性梁；推导出不同温度下含裂纹梁固有振型的特征方程，分析温度和裂纹几何参数对裂纹梁固有频率的影响。在疲劳寿命分析过程中，利用复弹性模量引入阻尼损耗因子，基于修正Paris方程和同步分析法，考虑裂纹梁振动与疲劳裂纹扩展的相互作用，分析温度、阻尼和悬臂梁根部区域裂纹几何参数对裂纹梁疲劳寿命的影响。结果表明：随着裂纹相对位置的减小以及裂纹相对深度的增大，裂纹悬臂梁的固有频率和疲劳寿命则逐渐降低；而外界温度的升高也会导致裂纹悬臂梁固有频率和疲劳寿命的降低；同时随着阻尼损耗因子的逐渐增大，裂纹悬臂梁的疲劳寿命也会逐渐增加。

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求解曲线箱梁空间振动特性的Cayley-Hamilton传递矩阵法

闫仙丽1,李青宁2

振动与冲击. 2017, 36(8): 138-143.

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将传递矩阵法与Cayley-Hamilton定理相结合，以微分方程和矩阵分析理论为基础，提出了一种新的Cayley-Hamilton传递矩阵法。应用该方法，考虑曲线箱梁桥的空间弯曲、剪切、扭转、拉压、翘曲及其相互间的耦合作用，推导了曲线箱梁桥离散模型的振动空间传递矩阵。以某单跨简支曲线箱梁桥为例，采用所推导矩阵，对其进行计算机编程运算，得到该桥梁的自振频率与振型，并与有限元法计算结果相比较，二者吻合良好，表明本文方法有效。

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巨-子型结构控制体系抗震性能的试验研究

张颖谭平金建敏

振动与冲击. 2017, 36(8): 144-148.

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本文研究开发了一种新型的高阻尼比减隔震支座，设计了一个与实际工程结构相接近的Y字型巨-子结构钢模型，并分别对传统巨-子型结构抗震体系和采用新型减隔震支座连接的控制体系进行了振动台试验。结果表明，与传统的巨-子型结构抗震体系相比，新型的巨-子结构控制体系在地震作用下的反应显著降低，具有良好的减震效果。由试验观察到的该控制体系减震机理与理论分析结果相吻合，可为工程设计和应用提供参考。

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钢板夹钢管组合板抗接触爆炸性能研究

夏志成王曦浩赵跃堂龚自明孔新立

振动与冲击. 2017, 36(8): 149-155.

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鉴于钢管良好的变形能力、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-钢管芯层-钢板的三明治型抗爆组合板。对芯层钢管数量为5根、4根、3根的组合板进行了TNT装药量为1kg的接触爆炸试验，考察了各板在承受接触爆炸冲击荷载时的变形及破坏情况，并对变形破坏过程进行了理论分析和数值模拟。研究表明：钢板夹钢管组合板承受接触爆炸冲击荷载时，主要发生局部压缩变形。钢管变形是组合板耗散能量的主要途径。增加钢管数量，增大钢板厚度，增大钢管管壁厚度，均可减小组合板在接触爆炸条件下的变形破坏，提高抗接触爆炸性能。

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三维风场各分量对定日镜动态响应的影响研究

冯煜, 陈小安

振动与冲击. 2017, 36(8): 156-163.

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针对定日镜抗风设计过程中仅考虑纵向风而忽略竖向风和横向风对结构响应的问题，提出利用不同方向上的脉动风压功率谱和AR模型进行三维脉动风场的时程模拟，并将平均风荷载和脉动风荷载共同作用在建立的定日镜有限元模型上，通过对5种典型位置状态下定日镜的动力特性和风致动态响应分析得到风场各分量荷载对结构的影响。研究结果表明：在定日镜前5阶自振频率范围内，竖向和横向脉动风可能会引起结构的共振响应；定日镜在工作位置时的位移风振系数较小，可以仅考虑纵向和竖向风对其动态响应的影响；定日镜在避险停放位置时的位移风振系数较大，需同时考虑纵向、竖向和横向风对其动态响应的影响。

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环境温度和边界条件对混凝土梁式桥自振频率影响研究

杨殊珍1，刘保东1，杨明哲1，2，李鹏飞1，3

振动与冲击. 2017, 36(8): 164-172.

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以北京市门头沟地区新建的一座简支梁桥和一座连续梁桥为例，将实测数据、理论分析和有限元模拟相结合研究了环境温度和边界条件对混凝土梁式桥自振频率的影响。首先，分别对两座桥梁进行了24小时的实时监测，每隔一小时采集环境温度、自振频率、伸缩缝宽度等数据。然后，从理论上分别分析了简支梁和连续梁自振频率的影响因素。最后，针对分析结果，用有限元模拟了温度影响下橡胶支座刚度变化、伸缩缝不能正常伸缩和混凝土弹性模量随温度变化这三种情况下桥梁的工作状态，并与实测结果进行对比。结果表明：自然状态下橡胶支座刚度的变化对混凝土梁式桥的自振频率几乎没有影响。混凝土弹性模量的变化、伸缩缝的工作状态都会影响桥梁的自振频率，但对不同结构形式的桥梁影响权重不同。

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微分求积模拟二维流体中流函数约束的施加方法研究

王通1，何涛1,3，曹曙阳2

振动与冲击. 2017, 36(8): 173-178.

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采用微分求积法数值求解流函数-涡度方程来模拟二维流体时会遇到流函数的超约束问题，即虽然流函数方程为二阶偏微分方程，但在每个固体边界上都存在两个约束条件：一个Dirichlet条件和一个Neumann条件。以二维驱动方腔流动为例，对该问题进行深入分析，进而提出一种新的超约束处理方法，即在边界涡度的计算中考虑Neumann条件，而仅将Dirichlet条件施加于流函数方程。数值结果显示该方法可行，且计算效率较高。同时给出前人提出的单层法和双层法进行比较。试算表明单层法对于网格数的奇偶性很敏感，不适于处理本文问题。对比本文方法与双层法发现：前者计算精度较高，且由于回避了超约束问题而更加方便于使用。

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抗破片侵彻钢/芳纶纤维叠层复合结构优化设计方法

赵晓旭 1,2，徐豫新 1，王树山 1

振动与冲击. 2017, 36(8): 179-183.

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针对抗破片侵彻用新型钢/芳纶纤维叠层复合结构优化设计，基于4mm钢板+12mm芳纶纤维叠层复合结构、5mm钢板+10mm芳纶纤维叠层复合结构抗7.5gFSP型破片弹道极限速度试验分析，进行了同工况下破片侵彻叠层复合结构的数值仿真计算；在验证数值仿真模型基础上，开展了7.5g与10.0g破片对4mm、5mm钢板叠加6～16mm芳纶纤维板组合成复合结构侵彻数值仿真，获得了相应的弹道极限速度；根据试验和数值仿真的现象和结果进行了钢/芳纶纤维叠层复合结构抗破片侵彻机理分析；根据此类复合结构的防护特点，以结构最小面密度为目标函数，建立了适用一定破片质量和撞击速度范围的结构参数优化设计模型；采用所提方法进行了抗撞击速度为1100m/s的10.0g破片侵彻的钢/芳纶纤维复合结构实例设计，通过试验验证了优化设计方法的合理性和实用性。

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基于小波包能量特征向量的光纤布拉格光栅低速冲击定位

郭飞 1，2,张培伟 1，2，张大海 1，2，韩晓林 1，2，费庆国 1，2

振动与冲击. 2017, 36(8): 184-189.

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光纤布拉格光栅（FBG）传感器在飞行器的实时冲击定位监测中具有广阔的应用前景。根据两次冲击位置距离越近接收到信号幅频特性相似度越高的关系，提出基于小波包能量特征向量与相似度匹配算法共同实现冲击定位的研究，构建了一套由光纤布拉格光栅传感器和复合材料层合板组成的冲击定位监测系统。首先通过遍布冲击建立能量特征向量数据库。然后通过试验点的能量特征向量与数据库中各点的能量特征向量进行相似度计算实现冲击定位。实验表明，对480mm×480mm的复合材料层合板的16次冲击定位实验中，该方法的最大误差为40mm。

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磁流变半主动悬架的泰勒级数-LQG时滞补偿控制方法

陈士安，祖广浩，姚明，张晓娜

振动与冲击. 2017, 36(8): 190-196.

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提出一种泰勒级数-LQG控制方法进行磁流变半主动悬架时滞补偿控制。该方法利用泰勒级数对LQG控制求取的理想控制力进行时滞补偿，以使磁流变减振器的实际输出力逼近理想半主动控制力。首先，在解析直接结合泰勒级数的LQG控制不能正常工作原因的基础上，提出了一种实用的泰勒级数-LQG控制设计方法，使得LQG控制结合泰勒级数之后LQR函数能够顺利运行。其次，针对时滞较大时泰勒级数对控制的放大现象，并考虑到磁流变减振器性能和成本之间的平衡，以满足99%的减振控制要求确定磁流变减振器库伦阻尼力的幅值。最后，以Smith Predictor-LQG(SLQG)控制方法为比较对象，通过仿真实例验证了泰勒级数-LQG控制方法具有良好的磁流变半主动悬架时滞补偿效果。

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液体质量双调谐阻尼器（TLMD）的设计方法研究

盛涛金红亮李京孙超超

振动与冲击. 2017, 36(8): 197-202.

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基于结构动力学和流体力学原理，对液体质量双调谐阻尼器（TLMD）的减振机理和计算公式作了推导，归纳了TLMD的设计方法。在此基础上，结合调谐质量阻尼器（TMD）的有限元模型，以及单自由度体系在给定初位移的自由振动试验，检验了TLMD设计方法的可行性与准确性。试验结果表明TLMD减振效果的试验值与模拟值吻合较好，且近似为调谐液体阻尼器（TLD）和TMD的叠加，整个设计过程较为简便。最后以30层钢框架结构的地震响应控制为例，演示了应用TLMD减震的设计过程。

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金属橡胶的刚度特性和阻尼试验研究

卢成壮1，李静媛1，周邦阳1，李毅2，赫荣辉2,王鹏3

振动与冲击. 2017, 36(8): 203-208.

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基于金属橡胶内部微元螺旋卷结构，并以弹簧理论建立其力学模型，分析了在螺旋卷之间不同接触（“未接触、滑动、压缩”）形式下的刚度公式并解释载荷作用下刚度曲线不同阶段的特性。基于金属橡胶的非线性对阻尼进行计算，通过试验研究金属橡胶构件的密度、厚度对静态刚度曲线不同阶段的影响，及在不同振幅、频率下比阻尼随密度和厚度的变化规律，为金属橡胶的设计及工程应用有重要的指导意义。

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高阻尼设计反应谱阻尼修正系数的评估

卢皓1,2

振动与冲击. 2017, 36(8): 209-217.

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针对目前提出的多种阻尼修正系数计算公式，本文选取了120条II类场地强震记录建立了10、20、30%三种不同阻尼比的高阻尼反应谱，通过比较精确谱和近似谱对5种典型计算公式的适用性进行分析。鉴于位移谱和加速度谱之间的转换是建立在拟谱关系上，且这种关系仅在结构阻尼较小以及忽略正余弦差异时才成立，因此本文对适用于建立高阻尼加速度谱和位移谱的阻尼修正系数计算公式分别进行了评价。通过分析可知，对II类场地而言，Lin&Chang和中国建筑抗震设计规范建议的阻尼修正系数计算公式分别在估计高阻尼位移谱和加速度谱时有较好的适用性。

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管簧式起落架落震试验及分析

贾玉红，夏涛，宋锐

振动与冲击. 2017, 36(8): 218-223.

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为了获得管簧式起落架着陆性能的特点，设计了管簧式起落架落震试验，以获得相关的落震性能参数。同时设计了落震测试系统，并通过对起落架落震系统的测试，确定落震试验操作系统的可行性。通过改变管簧式起落架下落高度和投放质量以及机轮带转等参数，总结机轮所受的最大垂向力和起落架最大垂向位移的变化规律，得到管簧式起落架的相关落震性能参数，为起落架设计提供参考。

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基于强震观测和ARMAV模型的混凝土坝模态识别

程琳,2，杨杰1，郑东健2，任杰1

振动与冲击. 2017, 36(8): 224-230.

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采用混凝土坝的实测振动响应识别结构模态参数是进行结构动力特性研究的一种可行的方式。本文基于混凝土坝的强震观测数据，提出采用矢量自回归滑动平均模型（auto-regressive moving average vector，ARMAV）和稳态图法来进行混凝土坝结构模态参数识别。文章研究了结构实测振动响应时间序列的ARMAV模型表达形式，并通过引入辅助变量（instrumental variable，IV）技术，来求解模型中的未知系数；通过研究ARMAV模型系数矩阵与结构系统矩阵的关系，以便为结构模态识别提供理论依据；根据综合了各测点观测信息的平均标准化功率谱（average normalized power spectrum density，ANPSD）来对传统的稳态图法进行改进，以实现强震激励下混凝土坝的系统定阶和虚假模态剔除。文章通过一个数值算例和一个工程实例，验证了本文提出的基于强震观测和ARMAV模型的结构模态参数识别方法的精度、有效性和工程适用性。

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不同位置分支管道对油气爆炸强度的影响

蒋新生，魏树旺，何标，徐建楠，周建忠，袁广强

振动与冲击. 2017, 36(8): 231-236.

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为研究不同位置分支管道对油气爆炸强度的影响，搭建了不同分支管道实验系统。分别在直管道和具有不同位置分支管道的直管道中进行了油气浓度为1.75%的爆炸实验，并分析了爆炸超压值、升压速率、火焰传播速度以及火焰强度等特性参数变化情况。实验结果表明：分支管道对直管内的爆炸超压、升压速率、火焰传播速度、火焰强度和火焰持续时间有强化作用，并且距离点火端越远，强化作用越显著，火焰传播速度对火焰持续时间也有重要影响；分支管道前的爆炸超压变化曲线可以分为加速上升、膨胀泄压、振荡强化和振荡衰减等4个阶段，分支管道后的爆炸超压变化曲线可以分为加速上升、振荡强化和振荡衰减等3个阶段。

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铁路隧道仰拱结构振动特性实测分析

杜明庆1，张顶立1，张素磊2，熊磊晋1

振动与冲击. 2017, 36(8): 237-243.

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为研究隧道仰拱及仰拱填充结构的振动特性，以兰新高铁福川隧道为依托进行现场测试，分析不同运行速度列车振动荷载作用下，不同深度处仰拱及仰拱填充结构的振动加速度和动应力响应及衰减规律，并通过数值模拟进行对比分析，结果表明：列车速度一定时，列车运行侧仰拱及仰拱填充中振动加速度响应随着深度的增加逐渐减小，双线同时行车时，振动加速度响应相比单线行车时有所提高，且提高的幅度与行车速度有关，数值模拟得到的结果与实测结果基本吻合。仰拱及仰拱填充是承载振动加速度的主要载体，应将其作为结构设计的重点。研究成果对优化隧道支护体系确保列车运行安全具有重要意义。

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球阀动水关闭过程中球阀与机组稳定性分析

张飞1，唐拥军1,王国柱2,邓磊1

振动与冲击. 2017, 36(8): 244-252.

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采用短时傅里叶变换方法，针对某抽水蓄能电站水泵水轮发电机组球阀动水关闭过程中机组及球阀的试验数据进行了分析，研究了球阀动水关闭前、后及过程中机组及球阀的主要频率成分变化情况。研究结果表明：稳态工况下球阀及机组存在明显的100Hz频率成分，该频率成分主要由两倍的叶片通过频率产生而非电机极频振动产生；两倍叶片过流频率具有向上传播的特性，加剧了机组与球阀的振动。

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2017年, 第36卷, 第8期　
刊出日期：2017-04-15

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