振动与冲击

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邓四二，卢羽佳，华显伟，张言伟，黄运生

振动与冲击. 2017, 36(9): 1-6.

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基于滚动轴承动力学理论，建立了四列角接触球轴承的动力学分析模型，并以某型号四列角接触球轴承为例，对不同结构参数与工况参数下的轴承振动特性进行理论分析，结果表明：对于四列角接触球轴承，根据使用工况选择大、小球列不同的内、外沟曲率半径系数与初始接触角更有利于轴承的减振降噪；对轴承施加一定的轴向预紧量可有效减小轴承振动；存在较为合理的轴向载荷、倾覆力矩及内圈转速范围使四列角接触球轴承在使用时的振动较小。

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汽车驱动桥系统模态综合动力学建模与分析

周驰 1，丁炜琦 2，桂良进 1，范子杰 1

振动与冲击. 2017, 36(9): 7-12.

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提出一种汽车驱动桥系统的模态综合动力学建模与分析方法，采用非线性轴承单元实现传动系模型与桥壳模型的耦合建模，采用模态综合法对驱动桥各部件的有限元模型进行缩维变换，能够在准确模拟驱动桥系统动力学特性的同时大大缩减系统模型规模，从而快速准确地实现驱动桥系统的静力学非线性求解和动力学分析。以准双曲面齿轮有限元接触分析求得的动态啮合力作为系统激励，计算驱动桥系统的动力学响应，并进行试验验证，数值计算结果能够准确体现准双曲面齿轮动态啮合力激励下的驱动桥系统动力学特性，有效指导驱动桥的减振降噪设计。

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重力坝均匀冲击破坏模型试验研究

顾培英1,2，邓昌1,2，肖仕燕1,2，汤雷1,2，王建1,2

振动与冲击. 2017, 36(9): 13-19.

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采用逐级递增循环均匀冲击加载方式，研究重力坝模型的破坏特征、自振频率与模态振型变化规律、最大加速度响应与冲击能间关系。试验表明，随着冲击能的增加，坝体依次出现砂浆掉皮、掉皮区扩大、上部细小裂缝、上部裂缝扩展及贯通、上部坝体断裂、中部细小裂缝、中部裂缝扩展及贯通、中部坝体断裂；自振频率随冲击能增加而降低，冲击后模态振型前二阶变化较小，第三阶变化较大；冲击作用下坝颈最大加速度响应最大；响应趋势与损伤程度有关，冲击能逐渐增加，无损伤或损伤较轻部位响应依次为增加、减小、变化不大或略有增加，损伤较重部位依次为略有降低、增加、减小、变化不大或略有增加。

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约束阻尼结构的改进准则法拓扑减振动力学优化

贺红林，袁维东，夏自强，刘尧弟

振动与冲击. 2017, 36(9): 20-27.

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旨在为减振设计提供理论基础，研究约束阻尼结构拓扑动力学优化。以阻尼材料用量、振动特征方程、模态频率为约束，以多模态损耗因子倒数加权和最小为目标，建立了约束阻尼结构拓扑优化模型，并引入MAC因子控制结构的振型跃阶。在引入质量阵惩罚因子基础上推导出优化目标灵敏度。考虑到目标函数的非凸性，采用常规准则法（OC）寻优可能会使拓扑变量出现负值或陷入局部优化，故引入数学规划移动渐近技术对OC法进行改进，从而将全体拓扑变量纳入改进算法的优化迭代全过程。编程实现了约束阻尼板改进OC法拓扑动力学优化并对改进法性能进行了仿真，结果显示：改进算法可得到更合理的约束阻尼层构形，可使结构取得更佳减振效果。研究表明：改进算法迭代稳定性更好、寻优效率更高、更具全域最优性。

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基于时间-小波能量谱样本熵的滚动轴承智能诊断方法

邓飞跃1, 唐贵基2

振动与冲击. 2017, 36(9): 28-34.

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为了解决滚动轴承故障模式智能识别与运行状态检测问题，本文提出了时间-小波能量谱样本熵的计算方法，并将其作为特征参数用于滚动轴承智能诊断的研究。采用Hermitian小波对轴承信号进行连续小波变换，得到蕴含故障信息的时间-小波能量谱序列，再通过计算其样本熵值，量化提取信号中的故障特征信息。轴承不同故障模式下的时间-小波能量谱样本熵区分明显，以此作为特征向量输入支持向量机，实现了对轴承不同故障模式的智能识别。之后计算轴承全寿命周期实验数据的时间-小波能量谱样本熵，按照时间顺序排列，绘制出了轴承运行状态曲线，通过判断曲线走势可有效诊断出轴承早期故障的发生。实验结果表明，时间-小波能量谱样本熵可以有效用于滚动轴承智能诊断的研究。

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基于性能的相邻结构间Maxwell阻尼器优化布置研究

吴巧云,朱宏平,陈旭勇

振动与冲击. 2017, 36(9): 35-44.

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对连接Maxwell模型的两相邻钢筋混凝土框架结构进行了基于性能的阻尼器优化布置研究。以使两相邻结构总超越概率最小为优化目标，首先，对确定阻尼器数目下的相邻结构进行了阻尼器优化布置位置的研究，得出了相邻结构间Maxwell阻尼器的优化位置的一般布置规律。然后，通过连接不同优化布置位置的Maxwell阻尼器的相邻结构地震易损性分析，得出了相邻结构间连接Maxwell阻尼器的优化数目。本文所得相邻结构间阻尼器的优化布置，可以使相邻结构在不同性能目标的地震作用下均能得到较优的控制效果，为实际工程的应用做出了有益探讨。

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基于最小熵解卷积和Teager能量算子直升机滚动轴承复合故障诊断研究

陈海周1 王家序1,2 汤宝平1 李俊阳1

振动与冲击. 2017, 36(9): 45-50.

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为了解决强背景噪声环境下直升机滚动轴承故障信号微弱，故障特征难以提取的问题，提出一种基于最小熵解卷积(Minimum Entropy Deconvolution, MED)与Teager能量算子(Teager Energy Operator, TEO)的滚动轴承故障特征提取的新方法。根据滚动轴承故障信号表现为冲击波形的特点和MED降噪对冲击特征敏感的特性，首先采用MED对故障信号进行降噪处理，同时增强信号中的冲击成分；再结合TEO适合检测信号的瞬时变化，能有效提取故障信号冲击特征的特点，计算降噪信号的Teager能量信号，进行频谱分析提取滚动轴承的故障特征。通过对仿真信号和直升机滚动轴承混合故障信号进行分析，实验结果表明，本文提出的方法能有效提取强背景噪声环境中的微弱复合故障特征，具有一定的工程应用价值。

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二维声学黑洞对弯曲波的能量聚集效应

黄薇1,季宏丽1,2，裘进浩1，成利2

振动与冲击. 2017, 36(9): 51-57.

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声学黑洞(Acoustic Black Holes)效应是利用结构厚度以一定幂函数形式减小，致使弯曲波的相速度逐渐减小而实现能量逐渐聚集，理想情况下弯曲波波速减小为零从而无法传递到结构边缘，也就不会发生反射。声学黑洞效应使得结构产生高能量密度区域，因此能高效应用于能量回收和振动噪声控制。为了研究二维声学黑洞结构具有弯曲波能量聚集效应，运用有限元分析软件ABAQUS建立了二维声学黑洞模型，从时域上研究弯曲波在声学黑洞区域的传播过程，结合有限元数值结果与振动功率流的结果分析弯曲波能量聚集过程。最后通过激光超声实验系统对二维声学黑洞中弯曲波传播过程进行成像与分析，实验结果验证了二维声学黑洞结构对弯曲波能量的聚集效应。

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一种滚动轴承特征频率的自动识别方法研究

高大为，朱永生，刘煜炜，曹鹏辉，高闯

振动与冲击. 2017, 36(9): 58-62.

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为解决传统滚动轴承故障诊断及状态监测中依赖单一故障特征频率，以及诊断过程中人为主观因素造成诊断结果的不定性与效率低等问题，文章以包络谱与共振解调技术为例，提出一种自动识别滚动轴承故障特征频率及其倍频与调制频率的方法。该方法首先对信号进行包络谱或共振解调分析，然后在此基础上通过迭代算法依次找出转频与故障频率成分,最后，依据各成分在识别结果中的比例来进行故障诊断。人为仿真故障及滚动轴承加速寿命实验证明了文章方法的有效性。

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突然开孔结构风致瞬态内压极值研究

余先锋1,段旻2,谢壮宁1

振动与冲击. 2017, 36(9): 63-67.

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基于经典内压控制方程，对特定开孔时刻下的瞬态内压峰值响应进行了详细研究，分析了孔口开启时间对结构瞬态内压峰值的影响。提出了突然开孔结构瞬态内压极值的估算方法，并与精确算法进行了对比。结果表明：门窗开启时刻的外压值越大，瞬态内压峰值越大，但两者最大值之间存在着一定的时差；瞬态内压极值与外压达极值时的瞬态内压峰值之间的比值可用放大因子G=1.17来近似描述；文中提出的极值计算方法能有效地估算突然开孔结构瞬态内压极值。

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倾斜旋转型三维隔震装置的力学模型和竖向性能试验研究

刘文光1，余宏宝1，IMAM MOUSTAFA I.2,何文福1

振动与冲击. 2017, 36(9): 68-73.

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基于铅芯橡胶隔震支座的变形及耗能力学性能特点，设计开发出一种新型的倾斜旋转型三维隔震装置，给出了三维隔震装置的组成构造和力学性能设计方法，提出了三维隔震装置的变形机理，推导了三维隔震装置的刚度和阻尼的理论计算公式。设计了倾斜旋转型三维支座的模型支座系统，并完成了竖向压缩力学性能试验。试验结果表明该倾斜旋转型三维隔震装置具有构造合理、传力机制明确，在竖向变形状态下具有良好的阻尼耗能性能；试验得到的支座刚度和文中提出的理论计算刚度一致性较好。

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含裂纹故障的齿轮系统动力学特性研究及其故障特征分析

王旭1, 伍星1, 肖正明1, 曹永立2，刘韬1

振动与冲击. 2017, 36(9): 74-79.

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考虑齿轮的时变啮合刚度、传动误差和轴承支撑刚度的影响，建立含齿根裂纹故障的齿轮系统多自由度力学模型，基于动力学方法对其故障机理进行研究。首先通过材料力学的方法计算齿轮在正常和含裂纹两种情况下的啮合刚度，对比两种刚度曲线的变化趋势，便于进行精确的动力学特性分析。对建立的模型求解系统的动态响应，结果表明当齿根存在裂纹时，其时域波形中会出现周期性的冲击现象，频谱中在啮合频率的基频及其倍频等地方形成一系列等间隔的边频谱线，其间隔大小等于故障齿轮的转频。这些边频成分幅值较低，能量分散且分布不均匀，在不同频带的幅值大小存在差异。针对上述特点，通过正交小波包方法对信号的频带进行分解，然后应用倒频谱分析各子频带信号的边频成分。结果表明，该方法能够有效的提高信号的信噪比，有助于识别和提取信号中由裂纹故障引起的边频成分。

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细长密闭管道内油气爆炸特性研究

王波，杜扬，李国庆，袁广强，王世茂

振动与冲击. 2017, 36(9): 80-85.

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针对长径比对密闭管道内汽油蒸汽和空气的混合气爆炸特性的影响进行实验。研究表明：细长密闭管道内的油气爆炸压力为两阶段上升，而压力上升速率曲线呈现出“双峰”结构；最大爆炸压力和取得最大pmax值的最佳油气浓度均随管道长径比L/D的增加逐渐减小；达到最大爆炸压力所需时间随管道长径比L/D的增加呈线性关系增加，且靠近最佳油气浓度的油气受管道长径比的影响较小，而偏离最佳油气浓度较远的油气受管道长径比的影响较大；随着油气浓度的增大，第二个压力上升速率峰值先呈指数增长，达到峰值之后呈负指数下降；当油气浓度低于临界浓度时，第二个压力上升速率峰值比第一个压力上升速率峰值低，而高于临界浓度时则反之；第一个和第二个压力上升速率峰值及取得最大(dp/dt)max2值的油气浓度均随管道长径比L/D的增加而降低。这些规律性的结论可为管道的防抑爆设计提供理论依据和重要参考。

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基于正交数值试验的反应装甲干扰射流参数敏感性研究

拜云山,冯晓伟，梁斌，冯高鹏

振动与冲击. 2017, 36(9): 86-92.

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基于炸药冲击起爆的Lee-Tarver模型，利用AUTODYN有限差分程序对射流侵彻引爆“三明治”爆炸反应装甲，爆轰压力驱动飞板切割射流过程进行了三维数值模拟。针对反应装甲飞板厚度、夹层装药厚度及射流入射角厚度三个影响因素，确定了射流干扰效率的评估指标，采用正交统计试验方法，对射流干扰效率的评估指标进行了参数敏感性研究。结果表明，射流入射角度对射流评估指标横向动量、头部速度及穿透背板时间均具有显著性的影响，呈正比关系，是最主要的影响因素；飞板厚度对射流评估指标均有较大的影响，是第二主要影响因素；夹层装药厚度对射流头部速度影响无明显规律性，对射流穿透背板时间无显著影响。

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一种绳牵引摄像机器人的运动控制策略与稳定性研究

韦慧玲，仇原鹰，盛英

振动与冲击. 2017, 36(9): 93-100.

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绳牵引摄像机器人具有索单向受力、冗余驱动以及高速机动等特性，因而其稳定性问题的研究与解决是一个难题。现有的研究中，大多没有考虑摄像机器人的高速稳定运动特性及控制方法。为此，提出一种基于末端位置空间PD修正前馈控制规则保证摄像机器人的稳定运行。首先，通过牛顿-欧拉法建立了末端执行器的动力学方程以及驱动系统的动力学模型；在此基础上得到了整个系统的动力学模型。进而，在系统动力学模型的基础上，提出基于末端位置空间PD修正前馈控制规则的绳牵引摄像机器人跟踪控制策略，通过Lyapunov稳定性理论论证了控制策略的稳定性。最后，通过数值算例说明了摄像机器人的稳定跟踪性能，并且验证了控制策略的有效性。

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L∞范数拟合正则化方法在飞行器动态载荷识别中的应用

高伟，于开平，盖晓男

振动与冲击. 2017, 36(9): 101-107.

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基于变限积分理论，构造了响应函数最小二乘意义下的加权变限积分。通过适当次数的积分滑动平均，有效过滤测量噪声中的高频噪声。针对测量响应中残留的低频噪声，使用L∞范数拟合正则化方法识别载荷，提出了一种选取L∞范数拟合正则化方法最优正则化参数的单调性检验方法。数值仿真及试验验证说明单调性检验方法可以有效确定L∞范数拟合正则化方法的最优正则化参数，得到比传统L2范数正则化方法拟合性质更好精度更高的识别载荷。针对遥测数据中噪声特点，使用模拟遥测数据利用L∞范数拟合正则化方法对冲击载荷进行了有效识别。

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基于圆域分析的大型回转支承初期故障诊断

封杨，黄筱调，洪荣晶，陈捷

振动与冲击. 2017, 36(9): 108-115.

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为解决真实工况下大型回转支承振动信号背景噪声大、常用故障诊断方法难以适用的问题，提出了一种基于圆域分析的振动信号处理方法。首先，将时域信号进行圆域转换，并按一定角度将转换后的圆域信号划分成多个区域。然后，判断各区域信号邻域相关离散点拟合椭圆的倾角方向，得到回转支承整圈对应的多个异常向量。最后以异常向量的平均向量作为圆域分析的特征向量，分析其均值、方差、歪度和峭度指标的变化情况，实现回转支承的故障诊断。对某型号回转支承进行了加速寿命试验，结果表明该方法能够有效诊断出回转支承滚道的区域滑移、点蚀等初期故障，相比常见的时域特征、小波分析等方法准确度更高，故障可识别度更强，因此可以用于实际工况下回转支承的故障诊断。

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基于小波和乘法混合核函数LSSVM的顺风向非高斯空间风压预测

迟恩楠1，李春祥1，郑晓芬2

振动与冲击. 2017, 36(9): 116-121.

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本文提出了基于Marr小波核函数最小二乘支持向量机（Marr-LSSVM）的顺风向非高斯空间风压预测算法。通过传统高斯核函数（RBF）和多项式核函数（Poly）的乘法运算，提出了Poly*RBF-LSSVM（MK-LSSVM）的空间风压预测算法。运用粒子群优化（PSO）算法，对Marr-LSSVM、传统单核(CSK)-LSSVM和MK-LSSVM的惩罚参数、核函数参数、权重、尺度因子进行优化，建立基于智能优化的非高斯空间风压预测算法。以30m和50m处模拟顺风向风压时程作为输入样本，使用提出的预测算法对40m处风压时程进行了预测。数值分析表明，Marr-LSSVM、MK-LSSVM比CSK-LSSVM具有明显高的非高斯风压预测性能。

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基于多元Copula函数的桥梁体系地震易损性分析方法研究

宋帅1,钱永久1，吴刚2

振动与冲击. 2017, 36(9): 122-129.

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为了考虑桥墩、支座等构件地震需求之间相关性，引入多元Copula函数对构件地震需求之间的相关结构进行描述，提出了桥梁体系易损性分析的新方法。基于增量动力分析结果建立了单个构件的易损性，采用核光滑方法对各构件的边缘分布函数进行估计；基于离差平方和最小准则和最小距离法对多元Copula函数进行了参数估计及优选；结合单个构件的易损性及多元Copula函数，建立了桥梁体系的易损性曲线，分析了构件地震需求之间相关性对桥梁体系易损性的影响。结果表明：桥墩、支座等构件地震需求之间的相关性对桥梁体系易损性影响显著；基于离差平方和最小准则构造的多元Copula函数，能够准确描述构件地震需求之间的相关结构，有效降低桥梁体系易损性分析的难度。

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基于EEMD与GA-小波神经网络的传动系声品质预测

黄海波, 黄晓蓉, 苏瑞强, 李人宪, 丁渭平

振动与冲击. 2017, 36(9): 130-137.

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为了进行车辆传动系声品质预测，实施了传动系整车转鼓试验，并结合主、客观分析量化了影响传动系噪声烦恼度的主要异响指标。同时，通过相关分析揭示了心理声学客观参量与主观评价的内在关系。引入聚合经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition, EEMD）方法与本征模态函数(Intrinsic Mode Function)样本熵值对传动系噪声特征进行了提取。在此基础上，以Morlet小波基函数作为隐含层节点的传递函数构建小波神经网络(Wavelet Neural Network)，同时运用遗传算法(Genetic Algorithm, GA)优化小波神经网络的层间权值和层内阈值，构造出GA-小波神经网络模型并用于传动系声品质预测。为了对比所提取的传动系噪声特征性能，将心理声学参量也作为模型输入以进行预测，同时，为了对比GA-小波神经网络模型的预测效果，引入了传统的GA-BP神经网络模型。分析结果表明：GA-小波神经网络较GA-BP神经网络能更准确、有效地对传动系声品质进行预测，并且以本征模态函数样本熵值作为预测模型的输入特征其预测结果较心理声学参量效果更佳。

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非平稳随机地震响应约束下的桁架结构形状与拓扑优化

李雪平，李栋泓，魏鹏，苏成

振动与冲击. 2017, 36(9): 138-145.

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基于时域显式方法，针对桁架结构在非平稳随机地震作用下的动力优化问题推导了非平稳随机响应对设计参数的灵敏度，并结合移动渐进线法对桁架结构的截面积及节点坐标进行优化。建立了以体积为目标函数，以水平向及竖向地震作用下位移方差为约束条件的优化模型。通过数值算例说明桁架在非平稳随机地震作用下进行动力优化的可行性以及该方法的有效性。

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饱和多孔介质不同动力耦合形式数值分析

刘宝1，苏谦1,2，刘亭1，李婷1

振动与冲击. 2017, 36(9): 146-152.

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Biot饱和多孔介质波动行为的数值模拟在众多工程领域中具有重要的意义和作用，由于固相与液相耦合方程难以解耦，使该问题的数值模拟难度较大。针对饱和多孔介质中部分耦合及全耦合方程形式的特征，推导了相应动力耦合控制方程的有限元弱形式，并引入不同耦合形式的饱和多孔介质时域黏性边界，综合利用Comsol Multiphysics提供的偏微分方程应用模式进行二次开发求解，通过一维饱和多孔介质动力响应的解析解和数值解验证了模型求解技术的合理性和可行性，最后，基于耦合形式探讨了冲击荷载作用下干砂-饱和砂地基动力固结中应力波传播特性，计算结果表明慢纵波对动力固结的影响比较显著，合理的冲击荷载持续时间有利于固结效果的改善。

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自适应小波阀值去噪算法在低空飞行声目标的应用

黎锁平1,2,周勇1,3，周永强2

振动与冲击. 2017, 36(9): 153-158.

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近年来，低空飞行声目标的探测与识别已得到军事领域的重点关注，而如何滤除信号中的背景噪声并准确保留信号的有效特征信息是该领域的一个难点。本文在研究小波去噪算法特点的基础上，针对低空飞行声目标信号的噪声特性，构建了一个新的阀值函数，通过自适应调整阀值函数实现在小波分解细尺度和宽尺度上对噪声信号最大限度的滤除，同时，运用香农熵理论来判断最优层数。通过大量的实验仿真验证，并与传统阀值去噪算法比较分析，结果表明该算法对去噪指标SNR有较大尺度的提高，可以更好的去除噪声，并对低空声目标信号去噪有很好的去噪效果。

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杯形工具复合变幅杆设计及振动特性分析

陈汇资1,赵波1?，赵金坠1，2，高国富1

振动与冲击. 2017, 36(9): 159-165.

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针对硬脆材料曲面加工过程中加工精度差、效率低、加工费用高的问题，结合理论分析与有限元法，设计了一种适用于硬脆材料曲面高精度加工的超声杯形工具复合变幅杆。之后，对所设计变幅杆进行了阻抗特性分析和振动性能测试，结果显示变幅杆结构合理、振动效果良好。最后通过有限元与试验的对比分析，探究杯形头的壁高、底厚、内径对杯形工具复合变幅杆谐振频率的影响，结果表明：变幅杆谐振频率随着底厚的增加而增大，随着杯形头壁高、内径的增大而减小，且实测结果与仿真分析较好符合。

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基于飞机竖向加速度的道面不平度限值标准研究

程国勇1，侯栋文1，黄旭栋1

振动与冲击. 2017, 36(9): 166-171.

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对于机场道面的平整性，目前国内外相关标准仅做了一般性规定，而未根据不同部位的重要性加以区分。实际上相同的不平整程度在飞机的不同滑行状态下导致的颠簸效果有很大的差别。针对这一问题，采用飞机整机模型建立飞机-道面振动方程，基于该振动方程构建了不均匀变形道面的Simulink仿真评价系统；然后以飞机竖向加速度0.4g作为评价标准，利用上述仿真评价系统求解在不同平整程度道面上的振动响应，选取飞机滑行时的三个代表速度分别为0.2v0、0.5v0和0.8v0。分析结果表明：0.2v0、0.5v0和0.8v0三种代表速度在3m最不利波长条件下，其最大允许变形波幅分别为0.05m、0.027m和0.023m。该结论可以为分析道面不同部位平整程度提供重要依据。

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柔性棚洞结构落石冲击数值模拟与试验研究

杨建荣1,2，白羽2，杨晓东2，罗云飞3

振动与冲击. 2017, 36(9): 172-178.

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提出一种适用于铁路线路落石防护的新型柔性棚洞，利用金属柔性网和弹簧撑杆组成柔性耗能结构取代传统钢筋混凝土棚洞顶部铺设的砂、砾石垫层来达到缓冲消能目的。为准确评估该柔性棚洞结构的性能，首先采用动力有限元方法对其落石冲击过程进行了数值模拟，计算结构动力响应，并依据计算结果修正、优化结构设计。随后，进一步开展1:1结构局部模型落石冲击试验。测试得到冲击时长、金属柔性网最大挠度、支撑绳索力和弹簧撑杆轴向应变数据。经试验验证，数值计算结果可靠，在能级为50 kJ的落石冲击作用下，结构主要构件均处于弹性工作状态。最后，针对存在的问题给出改进建议。

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一种体外预应力钢筋混凝土摇摆框架抗震性能研究

鲁亮刘霞

振动与冲击. 2017, 36(9): 179-185.

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体外预应力摇摆框架（External Prestressing Rocking Frame，EPRF）是一种新型的采用结构控制技术的抗震结构体系。首先建立了单榀体外预应力摇摆框架的力学模型并推导其理论抗侧刚度公式；其次，建立了无阻尼耗能的体外预应力摇摆混凝土框架、有阻尼耗能的体外预应力摇摆混凝土框架以及常规钢筋混凝土框架的有限元模型；最后输入El Centro地震波采用ABAQUS有限元程序对三种框架进行了动力时程分析，得到了地震作用下的结构楼层位移响应、加速度响应和层间剪力响应，对比分析了三种框架的地震响应结果。研究结果表明具有阻尼耗能的体外预应力摇摆框架能大幅度降低结构加速度和层间剪力响应，结构位移响应也能得到有效控制。

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基于道路试验的制动器蠕动颤振客观测量与主观评价

张立军1,2 黄健1,2 孟德建1,2 张频捷1,2

振动与冲击. 2017, 36(9): 186-194.

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蠕动颤振是一种典型汽车制动器摩擦振动和噪声问题，业界尚未建立公认的试验规范与主客观评价方法。综合考虑驱动转矩、悬架变形和制动停车强度影响因素，在7个工况下开展3种车型的蠕动颤振道路试验，并进行主观评价与客观测量。以主观评价结果为依据，通过系统对比不同试验车辆和不同工况下蠕动颤振的差异，剖析了停车制动强度、悬架变形和驱动转矩大小的影响方式与程度。建立了车型灵敏度高、工况灵敏度高和函数灵敏度高三个准则，并基于该准则逐步从40个基于振动加速度的客观评价指标中筛选出与主观评价具有最佳映射关系的指标，并拟合建立了其与主观评价的函数关系。

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机枪冲击作用下的人体动力学响应研究

张本军，王瑞林，郑立评，李永建

振动与冲击. 2017, 36(9): 195-200.

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机枪冲击作用下的人体响应是机枪人机工效的重要组成部分，需进行研究；利用人体运动学软件和ADAMS建立多刚体人体的机枪人枪系统模型；为得到验证所需数据，进行了射击时枪口点响应试验；通过对自动机和枪口点响应的校核，验证了模型的可信性；通过对人枪接触位置和人体关节响应的分析，得到了一些列的结论，这些结论可以为机枪结构设计和改进提供指导，也可为人枪相互作用分析提供参考。所使用的建模方法和思路，则为其他武器进行人机相互作用分析提供了新途径。

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变曲率FGM拱的面内自由振动分析

李万春，滕兆春

振动与冲击. 2017, 36(9): 201-208.

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基于Euler-Bernoulli曲梁理论，考虑材料沿拱厚度方向呈梯度分布时中性层的改变，将变曲率功能梯度材料(FGM)拱在弧线方向离散成多个曲拱单元。视每个曲拱单元为半径一定的圆弧拱单元，根据Hamilton变分原理推导出FGM圆弧拱单元的面内自由振动方程，进而求得了单元传递矩阵。然后利用传递矩阵法(TMM)推导出变曲率FGM拱的面内自由振动特征方程，求解两端固定边界条件下变曲率FGM拱面内自由振动的固有频率，并将得到结果与现有文献作了比较，证明TMM对求解该问题的有效性。分析了曲率变化系数和材料体积分数变化系数对变曲率FGM拱的面内自由振动频率的影响。

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水下爆炸作用下高速摄像机抗冲隔振系统设计与动态特性分析

高浩鹏1，张姝红1，冯麟涵2

振动与冲击. 2017, 36(9): 209-213.

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以计算多体动力学理论为指导，以水下爆炸试验时高速摄像机光测手段的应用为背景，设计了高速摄像机的抗冲隔振系统，建立了高速摄像机抗冲隔振系统的多体动力学模型；建模过程引入缩比模型试验数据，提高了模型的可靠性。基于该模型，分析了水下爆炸冲击因子为0.4时抗冲隔振系统的动态特性，结果表明抗冲隔振系统具有良好的缓冲效果，满足高速摄像机的抗冲击指标，最后通过试验验证了抗冲隔振系统设计的正确性。文中抗冲隔振系统的设计、建模、校核及分析方法不失一般性，可应用于其它电子设备。

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Y形高强钢组合偏心支撑框架结构抗震性能简化分析方法研究

连鸣1.2，苏明周1，郭艳1

振动与冲击. 2017, 36(9): 214-224.

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通过对1:2缩尺三层Y形高强钢组合偏心支撑框架结构（Y-HSS-EBF）模型试件的振动台试验，考察了结构的抗震性能。基于结构的恢复力模型与等代拉杆简化模型，采用SAP2000程序中的多线段塑性Kinematic连接单元代替拉杆，进行Y-HSS-EBF结构的地震反应简化分析，并将简化分析计算结果与试验结果、有限元计算结果进行了对比。研究结果表明：Y-HSS-EBF结构具有良好的抗震性能；由简化计算方法得到的Y-HSS-EBF结构滞回曲线与试验结果基本一致，简化分析模型能较好地模拟结构的非线性性能；振动台模型的简化计算结果具有一定的精度，简化分析模型能够较好的用于Y-HSS-EBF结构的弹性与弹塑性地震反应分析。在初步设计时，可采用简化分析模型对结构地震作用进行计算。

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悬架分块动力学模型的在线系统参数与外扰识别研究

郝慧荣1，张慧杰1

振动与冲击. 2017, 36(9): 225-230.

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根据汽车悬架动力学特性的理论知识，建立了七自由度汽车分块悬架动力学方程，车身分块系统中不包含路面外扰，故其辨识精度不会受外扰影响。推导了分块悬架动力学方程从惯性物理坐标到传感器坐标的变换。依据递推最小二乘算法，利用执行器作为激励，采用时域辨识方法对参数进行辨识，辨识出了从执行器到传感器的汽车分块悬架动力学模型。实现了悬架模型在线参数辨识与路面外扰反解识别，为七自由度汽车悬架的振动主动控制打下了坚实的基础。

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内爆炸作用下公轨合建盾构法隧道非封闭式内衬结构动力响应及抗爆性能分析

张景1，封坤1，何川1，肖明清2，王维1，何应道2

振动与冲击. 2017, 36(9): 231-238.

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以武汉市三阳路公轨合建越江隧道为工程背景，采用数值仿真手段，对隧道行车层及轨行区不同位置、不同装药量、接触及非接触内爆炸作用下结构加速度、位移动力响应特征及结构塑性区分布、破坏形式进行研究。结果表明：内爆炸作用下，结构加速度及位移响应随爆炸发生迅速增大继而逐渐衰减，其中位移衰减速度较缓慢、衰减程度也较小，起爆点两侧2倍隧道直径范围内衬砌位移响应均较显著；装药量一定时，结构加速度响应的主要影响因素为距起爆点的距离，而结构刚度大小是影响位移响应的主要因素；结构塑性区易出现在起爆点附近、非封闭内衬结构的连接与转角处以及结构刚度较小的部位，其范围大小主要由炸弹装药量决定，管片结构未出现塑性区；结构的破坏形式主要为混凝土板表面爆坑、贯穿、撕裂破碎等。加厚行车道板或在其表面加设抗爆钢板均可显著减小结构塑性区、减轻破坏程度，相比之下加设钢板的措施更具可行性。

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基于负刚度机构的高刚度-超阻尼隔振器设计与研究

董光旭，张希农，谢石林，罗亚军，张亚红

振动与冲击. 2017, 36(9): 239-246.

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为能够隔离作用在负载上的直接扰动并提高系统的阻尼特性以避免产生共振，本文提出一种采用磁性负刚度机构设计的超阻尼隔振系统，其由磁性负刚度机构和两对相互对压的机械弹簧并联构成；磁性负刚度机构由五块沿轴向磁化的环形永磁体构成，倾斜环形永磁体被对称地固定在基础上，运动的环形永磁体由对压的机械弹簧约束，并沿轴向发生相对运动；根据电流模型，推导了磁性负刚度机构的磁性恢复力以及磁性负刚度解析表达式；通过将隔振系统中的刚度单元和阻尼单元重新布置并引入一个内部隐性自由度，该系统被设计成与线性参考系统具有相同静刚度、相同质量以及相同阻尼的超阻尼装置；分析了该装置中刚度单元、阻尼单元以及永磁体附加质量对所设计系统阻尼、固有频率和主系统振动响应的影响；研究结果表明，所提出的隔振系统具有高刚度和超阻尼特性，能够有效抑制主系统的振动；在高频段，主系统的响应将收敛于线性参考系统。

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地铁致地表振动局部放大现象实测与机理分析

宗刚1，2，张永红1，任晓崧1

振动与冲击. 2017, 36(9): 247-252.

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地铁运行引发的地表竖向振动并非单调递减，存在局部放大现象。本文对上海3处典型的埋置地铁行经场地进行了地表振动实测，实测结果表明，各场地地表振动的衰减曲线均存在局部放大区，第一局部放大区（主放大区）最为显著，位于1倍埋深的振中距（地表与振源投影点距离）附近。基于弹性波场理论，辅以有限元数值模拟，分析主放大区的主要影响因素有：（1）近场体波在地表入射与反射的叠加效应；（2）入射波在场地内的行程差导致的衰减率不同；（3）地铁运行引发的场地弹性波场不均匀分布特征。因素（1）、（2）主要作用于剪切波分量以影响主放大区的出现位置，因素（3）对纵波和剪切波均有较大影响，入射波场的剪切波分量较纵波分量越占优，主放大区现象就越显著。

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行星齿轮箱典型故障对内齿圈齿根应变的作用机理研究

牛杭2，张小栋1,2,赵欣丹2，侯成刚2

振动与冲击. 2017, 36(9): 253-260.

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行星齿轮箱由于具有优良的特性被广泛应用于多领域的机械传动系统中，但恶劣的工作条件导致其故障频发，因此开展行星齿轮箱故障诊断方法的研究工作十分必要。传统的基于振动信号的故障诊断方法在识别行星齿轮箱早期微弱故障方面具有局限性，为此本文提出基于内齿圈齿根应变信号的行星齿轮箱故障诊断方法，并主要开展行星齿轮箱典型故障对内齿圈齿根应变的作用机理研究工作。首先，分析行星齿轮箱内齿圈齿根应变模型的构建方法，将内齿圈齿根应变模型分解为行星轮-内齿圈啮合力模型、内齿圈轮齿的齿形系数模型和齿间载荷分配系数模型；然后，利用行星齿轮箱的纯扭转模型计算行星轮-内齿圈啮合力，利用材料力学理论推导内齿圈轮齿的齿形系数，并对行星轮-内齿圈啮合过程中的齿间载荷分配系数进行分析；最后，研究行星齿轮箱典型故障对啮合刚度的影响，并根据内齿圈齿根应变模型计算得到典型故障下内齿圈齿根应变的变化规律。建模仿真计算分析结果表明，不同类型、不同部位、不同剧烈程度的故障会对行星齿轮箱内齿圈齿根应变信号造成不同影响，利用内齿圈齿根应变信号可有效识别行星齿轮箱的故障行为。

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超高斯随机振动疲劳加速试验模型研究

蒋瑜，陶俊勇，陈循

振动与冲击. 2017, 36(9): 261-266.

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本文通过理论分析，针对超高斯随机振动激励建立了相应的振动疲劳加速试验数学模型，并给出了模型中未知参数的具体求解方法，最后通过实际试验进行了验证。该模型十分便于进行振动疲劳加速试验的定量设计，具有很好的工程实用性，可用于评估随机振动环境下工程结构的疲劳寿命与可靠性。

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2017年, 第36卷, 第9期　
刊出日期：2017-04-25

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