2018年, 第37卷, 第1期　
刊出日期：2017-12-15

  

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  考虑摩擦的柔性多体系统斜碰撞理论与实验研究

  陈 鹏， 刘锦阳，洪嘉振

  振动与冲击. 2018, 37(1): 1-7.

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  基于模态综合技术提出了适用于求解柔性多体系统斜碰撞问题的动力学建模方法，将离散的碰撞物体分为碰撞区域和非碰撞区域，对于非碰撞区域采用子结构方法进行模态缩减，在保证求解精度同时能有效提高计算效率。用罚函数模型和修正库伦摩擦模型分别对法向和切向碰撞进行建模，考虑钢杆和PVC圆盘的接触碰撞系统，在考虑摩擦的斜碰撞工况下分别采用电阻应变片和3D-DIC测量技术测量圆盘表面指定点的应变响应和速度响应，通过理论和实验结果对比验证了碰撞动力学模型和摩擦模型的准确性，同时研究了相对速度的变化对摩擦系数的影响。
  
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  基于阻抗综合法的梁-圆柱壳耦合系统动态特性分析

  周海军 1,贺才春 1， 姜其斌 1，李玩幽 2， 周常荣 1， 莫海枢 1

  振动与冲击. 2018, 37(1): 8-13.

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  采用阻抗综合方法研究梁-圆柱壳耦合系统的动态特性。耦合系统被分成梁子结构和壳子结构两个部分。梁和圆柱壳两个子结构的阻抗函数分别采用改进的傅里叶级数方法和波传播方法得到。根据子结构耦合处的机构动力学相容和力平衡条件，可以通过激励载荷直接得到耦合系统的响应。该方法被应用到一个梁-壳耦合系统，通过与有限元模型结果的对比验证了方法的正确性。之后通过改变部分模型参数，研究了一个集中质量点-轴段-圆柱壳模型的振动响应特性。
  
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  移动简谐荷载作用下Kerr地基梁的稳态响应研究

  黄强1,2，黄宏伟1,2，张冬梅1,2，黄栩3

  振动与冲击. 2018, 37(1): 14-20.

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  利用双重Fourier变换以及围道积分方法得到了移动简谐荷载作用下Kerr地基梁的稳态响应解答。梁为Euler-Bernoulli梁，利用频散曲线分析了地基梁的共振频率和临界速度。分析了列车运行速度、荷载频率、地基压缩系数和剪切刚度对梁挠度响应的影响，分析地基阻尼对地基梁临界速度和共振频率的影响。最后，建立地基-梁有限元模型，计算了静载和简谐荷载作用下梁挠度响应，与Kerr地基梁、Pasternak地基梁和Winkler地基梁的解析计算结果进行对比，发现静载作用下Kerr地基梁计算结果最为接近，Pasternak地基模型次之，Winkler地基梁误差最大，动载作用下地基梁模型仅在近处与有限元挠度时程响应结果较为接近。
  
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  含铰可展桁架结构非线性模型修正方法研究

  宋正华1，姜 东2，曹芝腑1，韩晓林1，费庆国1

  振动与冲击. 2018, 37(1): 21-26.

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  提出了采用模式搜索法修正含铰桁架中铰链非线性刚度的方法。首先根据描述函数法建立了非线性桁架的动力学模型，假设铰链力学特性呈立方非线性，采用谐波平衡法对桁架结构进行动力学响应分析。在此基础上，以试验和计算频响函数之间的残差最小为目标函数，利用模式搜索法进行铰链非线性刚度修正。以含铰悬臂梁和单跨平面桁架为研究对象，开展仿真研究。在无噪声情况下，对非线性刚度的初始误差分别为15%和50%两种情况，选取合理的迭代步长和收敛准则，能够得到较好的修正结果；当考虑信噪比分别为0.5%，1%和2%时，修正结果误差分别为0.2%, 2.2%, 2.2%；当考虑多修正参数时，修正后非线性刚度的误差分别为1.9%和0.7%。结果表明，本文提出的非线性结构模型修正方法，可以对非线性结构的动力学参数进行修正，该方法具有较高的精度和一定的抗噪能力。
  
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  单层A3钢薄靶在不同头型弹体斜撞击下的失效模式和防护性能研究

  郭子涛,郭钊1，张伟2

  振动与冲击. 2018, 37(1): 27-31.

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  本文利用轻气炮设备对平头、卵形弹进行了以5种角度撞击2mm单层A3钢薄靶的斜穿甲试验, 得到了不同头型弹体在各个角度撞击单层靶的初始-剩余速度曲线及靶板的弹道极限，获得并对比分析了弹体头部形状、撞击角度对靶板的防护性能及失效模式的影响。结果发现，平头弹在各个撞击角度下较卵形弹更容易击穿靶板，撞击角度较大时卵形弹较平头弹更容易发生跳飞现象；靶板的防护性能与弹体造成的靶板损伤和失效模式紧密相关，随着斜撞击角度变大，平头弹造成的靶板局部穿孔毁伤模式逐步由剪切冲塞失效转向以拉伸撕裂失效为主，同时整体结构弯曲和膜变形减小，而薄板在卵形弹斜撞击下的失效模式则以局部斜形非对称花瓣开裂为主。
  
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  偏心圆柱薄壳输入功率流特性研究

  张冠军, 李天匀, 朱翔

  振动与冲击. 2018, 37(1): 32-39.

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  根据偏心圆柱薄壳截面的几何特性，将偏心圆柱薄壳问题转化为周向变厚度圆柱壳问题。基于Flügge薄壳理论推导出偏心圆柱薄壳的受迫振动方程，采用波传播的思想将偏心柱壳位移以双Fourier级数形式展开，周向变厚度表示为周向角度坐标的函数，通过三角函数变换将变系数的偏微分方程组转换为周向模态阶数相互耦合的有限阶线性方程组，通过对耦合方程进行求解得到偏心柱壳的位移响应，进而计算壳体的输入功率流。通过与文献及FEM结果进行对比，验证了本文所建立的偏心柱壳振动理论模型及计算方法的准确性。同时，本文详细计算并分析了激励力位置、偏心率、壳体厚度和材料阻尼等参数对偏心柱壳输入功率流的影响。
  
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  齿面修形对人字齿轮啮合刚度影响分析与试验研究

  王 峰1，方宗德2，徐 兴1，陈 龙1，孙晓强1

  振动与冲击. 2018, 37(1): 40-46.

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  为了准确地计算考虑轴向窜动的人字齿轮时变啮合刚度，建立考虑轴向窜动的人字齿轮轮齿承载接触分析模型，在此基础上推导考虑安装误差的人字齿轮轮齿综合啮合刚度，分析不同载荷下的啮合刚度变化特性；采用遗传算法对人字齿轮齿面展开以轮齿啮合刚度波动幅值为目标的齿面三维修形优化设计。以某单级人字齿轮副为对象的实例计算表明，考虑轴向窜动的人字齿轮副啮合刚度随着外载的增加而增加，且增长幅度随着载荷增加而减缓，最后刚度均值及其波形幅值均趋于稳态。搭建人字齿轮封闭功率流式试验台，给出利用高精度圆光栅对人字齿轮啮合刚度的测量方法，结果表明，理论计算与试验测量的人字齿轮啮合刚度随啮合周期变化波形基本保持一致，在给定负载下，最大偏差小于8.8%，且修形前后啮合刚度波动幅值变化趋势亦保持一致。
  
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  基于集总平均经验模态分解法（EEMD）的星箭解锁分离机构冲击响应分析

  汪国元 1,徐 洋 1,胡晓楠2,盛晓伟 1，蒋青飞 1

  振动与冲击. 2018, 37(1): 47-52.

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  基于集总平均经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition， EEMD），提出一种星箭解锁分离机构冲击响应信号分析新方法。通过EEMD，将星箭解锁分离机构解锁过程的冲击信号分解成不同模态分量( Intrinsic Mode Function，IMF)。结果表明前两阶模态分量IMF主要为冲击引起的高频振动，而IMF3之后为冲击激励引起的不同阶固有模态振动和局部振动，并通过模态实验验证了分析的正确性。
  
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  计及附加质量系数变化效应的立管涡激振动时域响应研究

  袁昱超1,2， 薛鸿祥1,2， 唐文勇1,2

  振动与冲击. 2018, 37(1): 53-59.

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  本文针对海洋立管涡激振动问题提出了一套时域预报数值方法，引入附加质量单元，能够计及附加质量系数变化效应对立管模态分析及涡激振动预报的影响。基于上述方法对均匀流工况以及线性剪切流工况下立管模型的涡激振动响应进行分析，并与相应试验结果的均方根位移及曲率、应变及位移响应时历曲线以及响应幅值谱进行了对比。结果表明，本文模型能够有效预报海洋立管涡激振动响应，且与传统数值模型相比，本文模型预报结果与试验数据更为吻合，可以较好地体现附加质量系数变化效应对涡激振动预报较为明显的影响。
  
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  基于扫频激振法--研究润滑油粘度等级对滚动直线导轨副阻尼器减振性能的影响

  丁胜鹏，欧 屹，柯 楠，冯虎田

  振动与冲击. 2018, 37(1): 60-65.

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  通过扫频激振法研究共振频段下润滑油的粘度等级对滚动直线导轨副阻尼器减振性能的影响。首先，对导轨阻尼装置进行动力学建模，通过动力学分析说明了导轨阻尼器的油膜减振原理以及润滑油的粘度等级与导轨阻尼器减振性能的关系。然后，创新性地搭建了基于扫频激振法的导轨阻尼器试验平台，在四种不同粘度等级的油润滑条件下，对导轨阻尼装置进行正弦扫频激振，采集导轨阻尼装置的振动响应信号并进行模态分析，得到导轨阻尼装置的三阶模态。最后，对比三阶模态对应频段下润滑油粘度等级与导轨阻尼装置振动加速度的关系曲线，验证了润滑油粘度等级越高，导轨阻尼器减振性能越强的结论。另外，试验发现：随着润滑油粘度等级的提高，导轨阻尼器减振性能增加的趋势逐渐降低，当粘度等级超过ISO 70后，增加润滑油粘度等级对导轨阻尼器减振性能的提高作用不大。研究成果为导轨阻尼器在实际工况下选用何种粘度等级的润滑油提供了指导性的作用，并且扫频激振法的使用为机床行业研究导轨阻尼器的减振性能提供了一种新的思路。
   
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  基于左特征向量配置的结构声主动控制

  白金1 黎胜1,2 夏茂龙1

  振动与冲击. 2018, 37(1): 66-71.

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  本文结合耦合模态空间控制方法通过配置闭环系统的左特征向量实现了结构振动声辐射的主动控制。推导了振动系统的左特征向量与模态振型之间的关系，得出了当闭环系统的模态振型为开环系统的模态振型的线性组合时，闭环系统的左特征向量也为开环系统的左特征向量的线性组合的结论。构造了与激励力向量正交的目标左特征向量，以该左特征向量对应的模态振型为控制目标，采用耦合模态空间控制方法，间接实现了对闭环系统的左特征向量的配置，最终实现了结构振动声辐射的主动控制。本文提出的结构声主动控制方法具有物理意义明确、实施过程简单、声辐射控制效果好的特点。文中以矩形简支板为例进行了结构声辐射主动控制仿真，将闭环系统的第1、4阶左特征向量配置成与激励力向量正交的形式。仿真结果表明简支板的结构振动声辐射得到了有效降低。
  
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  基于CEL算法的发动机润滑液瞬态振荡过程可视化研究

  马子远,俞小莉,黄钰期,刘震涛，黄瑞

  振动与冲击. 2018, 37(1): 72-76.

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  发动机润滑液瞬态振荡过程属于复杂的流固耦合问题，文中建立了曲轴-油底壳-润滑油流固耦合模型，采用耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)算法分析了车辆在启动、加速、制动和转向工况下的润滑油振荡响应，并对瞬态振荡过程进行了可视化，得到各个时刻润滑油的真实振荡情况；对CEL方法的有限元建模、体积分数处理作了分析与探讨,在此基础上对液体震荡情况下油底壳壁面进行了动态响应分析,得到了油底壳应力响应时间历程，结果表明在液体震荡的情况下，油底壳壁面应力曲线会出现尖刺现象，这对整机的NVH性能有很大影响。该结果对发动机设计中如何实现瞬态液体振荡过程的可视化和降低噪声有实际意义。
  
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  基于土体振动能量吸收特性的层状路基缩尺模型尺寸效应研究

  曹海莹，刘云飞，李雨浓

  振动与冲击. 2018, 37(1): 77-84.

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  针对缩尺模型试验的尺寸效应问题，以车辆荷载作用下的上硬下软型双层路基为研究对象，从揭示动应力衰减规律角度出发，选取土体能量吸收系数作为表征尺寸效应的参量；基于不同比例计算模型的数值模拟结果，给出动应力代表值沿深度的衰减公式，并依据均质土体能量吸收系数与模型比例的拟合关系，构建出硬、软土层内的尺寸效应响应方程；根据动应力界面传递系数与模型比例的函数关系，并引入无量纲“土层界面能量吸收系数”，推导得出土层界面过渡段的尺寸效应响应方程；借助现场监测数据和室内模型试验，验证了尺寸效应响应方程的可靠性。研究表明：在振动频率取1Hz～5Hz前提条件下，运用缩尺模型试验结果和尺寸效应演化规律能够反演原型试验的工况，相关成果对工程实际有一定的指导意义。
  
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  脉冲型地震下隔震结构的等强度位移需求谱研究

  王亚楠1，杜永峰2，胡高兴1

  振动与冲击. 2018, 37(1): 85-89.

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  隔震支座在脉冲型地震作用下将经历很大变形，容易发生拉裂、失稳等破坏，利用等强度位移需求谱对隔震支座的最大非弹性变形进行估算简单、高效。文中以脉冲型地震记录作为激励，对基础隔震结构在脉冲型地震作用下的等强度位移需求谱进行研究。首先，采用Bouc-Wen模型描述隔震支座的非线性力-变形关系，建立了隔震结构等强度位移需求谱的相关运动方程；然后，运用Matlab对运动方程进行编程并求解，得到基础隔震结构的等强度位移需求谱；最后，通过数值拟合建立了等强度位移需求谱的数学表达式，利用该表达式可以对隔震支座的最大非弹性变形进行快速估算，便于工程应用。
  
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  冲击荷载下纤维砂浆动态受压特性

  田正宏1,2 江桂林 苏伟豪1 倪军2

  振动与冲击. 2018, 37(1): 90-97.

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  采用霍普金森压杆冲击试验，系统研究了掺超高分子量聚乙烯（UHMWPE）、聚乙烯醇（PVA）新型纤维砂浆动态受压力学性能；对比纤维砂浆破坏过程的应力-应变曲线，分析应变率和纤维种类对砂浆强度及韧性影响。研究表明：UHMWPE纤维砂浆的综合性能最优，日产PVA纤维砂浆次之，国产PVA纤维砂浆略差。基于传统损伤黏弹性理论，提出了纤维砂浆的简化四参数本构模型；与试验结果比较表明，该简化模型能够很好地模拟纤维砂浆的冲击动态压缩应力应变关系。
  
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  基于模态测试的宽幅钢箱梁桥有限元模型建立、修正与分析

  谢伟平1，曹晓宇1，肖伯强2，刘海庆2

  振动与冲击. 2018, 37(1): 98-105.

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  建立精确的宽幅钢箱梁桥有限元模型对此类结构的动力性能评估与结构设计有着重要的意义。本文建立了宽幅钢箱梁桥精细三维有限元模型，对宽幅钢箱梁桥不同施工阶段开展基于环境激励作用下的模态测试，采用随机子空间法与峰值拾取法识别桥梁的前十二阶模态，基于模态识别结果采用响应面法对桥梁有限元模型进行修正，详细分析了桥梁铺装层、邻跨等效质量对桥梁模态的影响。分析结果表明：本文建立的有限元模型具有较高的精度；铺装层会显著降低桥梁各阶自振频率，邻跨等效质量对桥梁的横向与扭转频率有显著的影响。
  
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  球形弹体打击作用下宽距水间隔铝板的动态响应特性

  李营1,2，吴卫国1，张磊2，杜志鹏2，朱海清1，张玮2

  振动与冲击. 2018, 37(1): 106-110.

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  设计了水间隔靶板在球形弹体撞击下动态响应的实验装置，利用高速相机记录了整个过程，分析了不同阶段的复杂物理现象，讨论了弹体在水中运动时的位移变化和速度衰减规律，对比了背空靶板和背水靶板在相近速度弹体侵彻作用下的变形特点。得到以下主要结论：（1）球形弹体侵彻宽间距水间隔铝板的过程可以划分为3个阶段，弹体在水中运动的过程中，水中将产生巨大的空化气穴，弹体动能转变为水的动能和势能，且在弹体碰撞后板后，水中势能再次转化为水的动能施加在靶板上。（2）球形弹体在水中运动过程中，阻力系数近似为常数，约为0.38。（3）球形弹体侵彻时，靶板由于局部径缩产生花瓣开裂，背水靶板将比背空靶板产生更小的塑性变形，且背水靶板的花瓣开裂数更少。
  
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  矩管柱与H形钢梁新型竖向外联式节点抗震性能试验研究

  李晓润1,2，宋波1， 卞晓芳2，王频2，吴昌东2，陈水荣2

  振动与冲击. 2018, 37(1): 111-116.

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  通过对外联式矩管柱与H形钢梁节点的低周往复加载试验，阐述了其破坏过程和破坏机理，获得了节点的滞回曲线和极限承载力。同时利用ABAQUS对试验进行了模拟分析，计算结果与试验吻合良好；讨论了钢梁翼缘、腹板厚度及矩管柱壁厚对钢节点性能的影响。结果表明，外联式矩管柱与H形钢梁节点具有良好的耗能能力和延性，节点的塑性耗能区集中在梁上，梁翼缘和腹板壁厚对节点的初始刚度、屈服荷载和极限荷载的影响较为明显，柱壁厚对节点力学性能影响较小。
  
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  具有内阻的旋转复合材料轴的非线性自由振动与稳定性

  任勇生，时玉艳，张玉环

  振动与冲击. 2018, 37(1): 117-127.

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  研究具有内阻的旋转复合材料轴的非线性自由振动和稳定性。采用大振幅不可伸缩旋转梁的假定，对复合材料轴进行非线性建模, 模型引入非线性曲率和惯性的影响。根据复合材料的粘弹性耗散特性描述材料内阻。从复合材料本构关系、应变-位移关系基本方程出发，在导出动能、势能和内阻耗散能的基础上，基于扩展的Hamilton原理，建立旋转复合材料轴的弯-弯耦合非线性振动偏微分方程组。采用 Galerkin法将偏微分方程离散化为常微分方程。为了预测旋转复合材料轴的稳定边界，对线性化方程进行特征值分析，给出了临界速度和失稳阈的表达式。采用四阶Runge-Kutta法对常微分方程组进行数值积分，获得位移时间响应图、相平面图和功率谱图，研究了铺层角、长径比和铺层方式对非线性振动响应和稳定性的影响。
  
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  基于平稳非高斯结构响应前四阶矩的首次穿越概率计算

  张龙文1，卢朝辉1,2，赵衍刚1,2

  振动与冲击. 2018, 37(1): 128-135.

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  本文发展了一个平稳非高斯结构响应的首次穿越概率解析方法。在该方法中，基于已得到的平稳非高斯结构响应的前四阶矩(均值、标准差、偏度和峰度)，分别利用Winterstein (1994)模型与Ding和Chen模型的等效高斯分位数，以及平稳非高斯结构响应的界限水平，将软化与硬化非高斯结构响应映射为标准高斯过程；进而利用考虑初始条件与群超效应的平稳高斯结构响应的Poisson模型来实现平稳非高斯结构响应的首次穿越概率计算。算例对比分析验证了本文修正方法的有效性和准确性，同时相比蒙特卡洛模拟提高了计算效率，为计算平稳非高斯结构响应的首次穿越概率提供了高效合理的工具。
  
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  基于ABAQUS的凿岩机钻头破岩数值模拟分析

  张强1,2,3 索江伟1王海舰1 孙国庆1 孙赫威1

  振动与冲击. 2018, 37(1): 136-141.

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  为提高液压凿岩机的破岩效率和破岩速度，运用ABAQUS分析软件，对液压凿岩机在回转-冲击载荷下连续破碎硬质岩石过程进行动力学仿真分析。研究不同冲击频率、回转速度及初始地应力多个参数对破岩效果影响，对数值模拟结果分别进行分析。结果表明：破岩速度随回转速度增大而增大，当回转速度达到300 r/min后破岩速度几乎不再改变，且在300 r/min时破岩效率最高；随着冲击频率增加破岩速度明显增大，在70 Hz时具有最高破岩效率；不同初始地应力条件对破岩速度影响较小，但对破岩效率有很大影响。研究结果为实际工程中改善液压凿岩机破岩效果提供了重要理论参考和数值依据。
  
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  瞬态过程中采煤机机电传动系统动态特性分析

  易园园，秦大同，刘长钊，贾涵杰

  振动与冲击. 2018, 37(1): 142-149.

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  为研究采煤机传动系统在复杂工况下的动态性能，采用MATLAB /Simulink搭建了采煤机截割-牵引耦合系统机电动力学模型，模型中考虑了驱动电机电磁特性、煤层截割阻抗变化、传动系统扭振、时变啮合刚度和齿侧间隙等因素。仿真并分析了系统在启动、滚筒负载突变和截割电机堵转等瞬态过程中的机电动态响应特性，并进行了试验验证。结果表明：在截割电机启动和堵转过程中，电机和传动系统之间发生强烈的耦合作用，导致传动系统出现脱啮、反冲等非线性冲击现象，使系统振动加剧；在设计采煤机传动系统时，截割部应比牵引部取更大的使用系数，高速级应比低速级取更大的安全系数。
  
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  直线电机振动特性对车轮多边形问题的影响研究

  付彬1，罗世辉1，许自强2,唐阳1,3,马卫华1

  振动与冲击. 2018, 37(1): 150-155.

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  针对国内某地铁车辆因车轮多边形造成舒适性差的问题展开动力学仿真和线路测试研究。理论上简要分析了车轮多边形产生的原因并建立地铁车辆动力学模型，计算得到转向架各部件的振动固有频率，并发现车辆平稳性在40km/h速度下异常恶劣。建立以轨道不平顺为输入、电机位移为输出传递函数，分析了40km/h速度下车轮多边形产生的外部激励43.6Hz与直线电机垂向固有频率接近从而导致电机发生共振，进一步加剧了车轮多边形恶化。线路跟踪实验表明，车体上的平稳性指标同样在40km/h时异常恶化，恶化程度随车轮多边形波深增大而加剧。归纳提出以异常振动速度为切入点，对车轮多边形问题分析的仿真和线路实验方法。最后对直线电机悬挂参数进行优化，消除剧烈振动，提高了乘坐舒适性。
   
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  汽车-自行车/摩托车碰撞事故中骑车人头腿部动力学响应对比研究

  王兴华1 彭勇1,2

  振动与冲击. 2018, 37(1): 156-162.

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  为了研究不同碰撞条件下自行车骑行者与摩托车骑行者头部及腿部动力学响应的差异。首先，以车速（30km/h、35km/h、40km/h、45km/h和50km/h）、车型（小轿车和越野车）和碰撞部位（两轮车前部、两轮车中部和两轮车后部）为试验变量，设计了60组自行车事故和摩托车事故仿真试验。然后，利用PC-Crash事故再现软件，对不同碰撞条件下汽车-自行车/摩托车侧面碰撞事故进行了仿真研究，并在此基础上分析了侧面碰撞事故中自行车骑行者和摩托车骑行者的动态响应参数（如头部合成加速度、头部合成速度、头部碰撞速度和撞击侧小腿撞击力等）。结果表明：与小轿车碰撞时，自行车骑行者首先会在发动机罩上滑动，然后以臀部和发动机罩的接触部位为旋转中心向着风挡玻璃旋转，而摩托车骑行者则直接以大腿和发动机罩边缘的接触部位为旋转中心向着机盖尾部或风挡玻璃旋转。并且在相同的碰撞条件下，自行车骑行者更容易遭受严重的头部损伤，而摩托车骑行者的撞击侧小腿则需承受更大的撞击力。该研究结果可为制定合适的自行车骑行者和摩托车骑行者保护策略提供参考。
  
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  周期新型超材料板多阶弯曲波带隙研究

  李静茹1 黎胜1,2

  振动与冲击. 2018, 37(1): 163-171.

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  本文利用了声子晶体带隙性质的概念，结合局域共振原理，提出了一种新型周期超材料板结构。这种结构是由具有负等效模量的声学超材料子结构作为共振单元，周期排列在薄板上形成的。在共振单元的作用下，不仅在低频范围内产生带阻特性，还引起了部分弯曲波发生波型转换并产生相应的多阶带隙，使得在多个频段范围内阻断波的传播，扩大了抑制振动传递的频率范围。利用平面波展开方法分析了结构的弯曲波带隙，并且和有限元方法得到结果进行比较，得到了一致的频散关系。对有限超材料板的振动传递损失也进行了分析，数值计算结果证明了所求频散关系的正确性以及本文提出的隔振结构对振动衰减的有效性。除此之外，研究了局域共振单元的参数和单胞尺寸对结构带隙性质产生的影响，为选取合适的参数满足特定隔振要求(低频，宽带等）的超材料板结构提供了参考依据。
  
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  冲击载荷对铁路轴箱轴承塑料保持架动态性能影响研究

  黄运生1，邓四二1,2,3*，张文虎3，胡洁1，3，孙立明4，马子魁5

  振动与冲击. 2018, 37(1): 172-180.

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  铁路客车轴箱轴承除了承受来自于一系悬挂之上车体及构架的直接压力，还承受因为轨道不平顺轮对冲击传递而来的冲击作用，由于冲击而造成的保持架过梁断裂是轴承提前失效的主要因素之一。分析车轮扁疤对车系统产生的冲击并将其作为轴承动力学的边界条件输入，采用离散单元法建立柔性保持架，研究了冲击载荷对铁路轴箱轴承保持架动态性能、滚子与保持架之间作用力以及保持架应力分布的影响。研究结果表明：随着冲击加速度的增加，滚子与保持架之间碰撞作用力和频次显著增加，加速保持架的疲劳失效。通过对保持架过梁的强度分析可以判断，较大的轮轨冲击加速度会造成保持架过梁的直接断裂。
  
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  采空区基础变形过程中输电铁塔结构动力冲击效应分析

  杨风利

  振动与冲击. 2018, 37(1): 181-186.

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  在通用有限元软件ANSYS中建立了220kV猫头塔有限元模型，分别采用静力和动力方法分析了基础不均匀沉降、倾斜和水平滑移工况的铁塔杆件内力，计算了基础突然变形时输电铁塔结构的动力冲击系数。结果表明，基础变形过程中输电铁塔塔腿斜材应力变化幅度最大并最先发生破坏。铁塔杆件轴力峰值发生在基础沉降的初始时刻附近，而阻尼比对峰值影响不大，阻尼比分别为0.01和0.05时，塔腿主材轴力峰值仅相差约3.5%。对于经过地表变形剧烈的采空区输电线路，基础突然变形对输电铁塔结构的动力冲击效应显著。考虑基础变形动力冲击效应后，不均匀沉降工况下塔腿斜材应力比增大50%以上，单侧倾斜和水平滑移工况的塔腿斜材应力增大幅度超过100%。
  
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  漂浮基空间柔性机械臂在轨捕获碰撞分析

  贾庆轩，洪训超，陈 钢，张 龙

  振动与冲击. 2018, 37(1): 187-195.

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  针对漂浮基空间柔性机械臂执行抓捕任务过程中的碰撞问题，提出了一种当机械臂末端与目标物发生碰撞时分析系统响应的方法。首先，运用悬臂梁模型和假设模态法建立了考虑臂杆空间柔性变形时空间柔性机械臂的运动学模型；然后，以赫兹阻尼模型模拟软接触碰撞过程，结合拉格朗日方程建立了系统碰撞动力学方程，并推导了关节处于自由和完全受控两种状态时在末端激励下系统的响应方程；最后，通过数值仿真实验分析了机械臂关节处于特定状态下，在末端与目标物产生碰撞接触时漂浮基空间柔性机械臂的响应。数值仿真结果表明空间柔性机械臂在执行在轨捕获任务时，由于接触碰撞产生的碰撞力可能会很大，关节承受力矩甚至可能超过其物理承受极限，同时由于碰撞冲击产生的臂杆位于运动平面内和垂直于运动平面的柔性变形大小相当，在研究柔性机械臂的碰撞响应时应当同时考虑。
  
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  框架结构采用调频液柱阻尼器的设计方法研究

  符川

  振动与冲击. 2018, 37(1): 196-202.

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  调频液柱阻尼器（tuned liquid column damper, 简称TLCD）是一种有效的被动耗能减振装置。本文对该阻尼器在框架结构中的设计方法进行研究，先从结构的运动特性得到阻尼器的优化位置，从阻尼器运动方程出发分析了几何尺寸，然后对比TLCD-结构与TMD-结构得到阻尼器参数优化的简易方法，最后给出TLCD的设计流程。通过对一30层非对称框架结构进行模拟，验证了理论设计方法的合理性。
  
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  基于冲击响应谱的导弹冲击试验条件制定与优化方法研究

  方诗麟,卢梅,李铁

  振动与冲击. 2018, 37(1): 203-207.

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  为解决在实测数据不足的情况下制定导弹冲击试验条件困难的问题，本文首先给出冲击响应谱模型，根据实际冲击激励（质心过载），运用冲击响应谱计算模型计算导弹在一定频率范围内的冲击响应谱，并与遥测数据进行对比验证，验证冲击响应谱模型的正确性；随后，根据试验设备输出的波形、脉冲宽度和过载范围，以及导弹在一定范围内的冲击响应谱，使用自适应差分进化算法进行优化，选择出最优试验条件以达到模拟实际冲击环境的目的。该方法可作为导弹在研制阶段确定冲击试验条件的理论依据。
  
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  求解饱和多孔介质圆柱壳动力学问题的一种半解析方法

  向宇1,2，孙润1,2，陆静1,2，袁丽芸1,2

  振动与冲击. 2018, 37(1): 208-215.

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  基于弹性薄壳理论，结合Biot理论中流体和固体骨架的运动方程及本构关系，得到饱和多孔介质圆柱薄壳在谐激励作用下的一阶矩阵常微分控制方程。结合齐次扩容精细积分法和精细元法，建立了分析该类结构振动问题的半解析方法。该方法充分考虑了多孔介质圆柱薄壳骨架与流体的耦合作用，具有广泛的适应性，弥补了现有计算模型和等效媒质法的不足。基于该方法，还讨论了孔隙率对饱和多孔介质圆柱薄壳的频响特性的影响。
  
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  防落石柔性棚洞的耗能性能分析及优化设计

  汪敏1 石少卿1 刘盈丰1,2 崔廉明1

  振动与冲击. 2018, 37(1): 216-222.

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  防落石柔性棚洞主要由型钢拱架和环形网组成，从现有的研究成果看，柔性棚洞内部构件荷载传递路径中存在薄弱环节，造成构件间的刚度不匹配，导致钢拱架发生了较大的侧向扭曲塑性变形，增加了柔性棚洞使用期间的维护费用，工程应用存在局限性。为优化设计柔性棚洞，降低钢拱架的塑性变形，在开展了柔性棚洞足尺模型试验和数值建模研究的基础上，利用数值模型对柔性棚洞在落石冲击作用下内部构件的耗能性能进行了分析，并在与试验成果进行对比研究的基础上，提出了柔性棚洞的改进措施。数值计算结果表明：相比现阶段设计的柔性棚洞，改进后柔性棚洞中构件吸收的能量趋于均衡化，钢拱架上吸收的能量明显减少，侧向扭曲塑性变形显著改善。最后对改进后的柔性棚洞进行了参数化分析，提出了柔性棚洞的优化设计方案。
  
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  1-1-3型压电复合材料的振动模态研究

  米徐慧，秦雷，廖擎玮

  振动与冲击. 2018, 37(1): 223-228.

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  本文对1-1-3型压电复合材料进行了振动形态的分析。1-1-3型压电复合材料选用PZT-5H、硅橡胶和环氧树脂制备而成。从制备的两组样品的实验证明该复合元件相比传统的1-3型压电复合材料具有较高的机电耦合系数和较低的声阻抗。通过PSV-400型激光测振仪测量其振动形态，发现其中压电陶瓷柱的振动为主动振动，模态为电场平行于长度方向的纵向伸缩模态。该结构的复合元件充分发挥了压电柱本身的压电性能，进而提高了整个元件的压电性能，使得该复合元件更适合应用于水声换能器。
  
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  小型甘蔗收获机切割器振动对切割力的影响

  李尚平 1,2，张 彪 1，周敬辉 1，钟家勤 3，杨代云 1，莫瀚宁 1

  振动与冲击. 2018, 37(1): 229-235.

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  针对小型甘蔗收获机切割器振动导致破头率高的问题，本文通过设计不平衡质量块构建切割器的激振源，模拟切割器的动不平衡，实现了刀盘的可控振动，并通过力学计算、仿真验证了试验的可行性。通过仿真及物理试验平台砍蔗试验，探究了刀盘振动对切割力，以及切割力对宿根切割质量的影响关系及作用机理。仿真表明，当切割力最大时，轴向切割力约占总切割力的92.6%；试验表明，振动对切割力影响显著，在1.02～1.20mm振幅范围内切割力呈线性上升趋势；轴向切割力与宿根切割质量的相关系数为0.91～0.95，刀盘振动对甘蔗宿根切割质量的影响主要是通过轴向切割力的作用来实现的。
  
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  带沟槽表面的制动盘界面摩擦磨损及振动噪声特性

  刘铭倩，王东伟，李建熹，朱章杨，莫继良

  振动与冲击. 2018, 37(1): 236-240.

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  在列车制动盘表面加工出不同角度分布的沟槽，探究带沟槽的制动盘表面对界面摩擦学行为和振动噪声特性的影响。结果表明：本研究中选取不同角度分布的沟槽都能在一定程度上提高制动盘材料的摩擦磨损特性并降低界面摩擦噪声，其中45°角度分布的沟槽降噪效果最佳。进一步的，利用有限元分析软件ABAQUS对试验结果进行数值模拟分析，结果表明沟槽的存在可以打断、分散接触界面的应力分布并对接触应力进行重新排布，从而抑制摩擦尖叫噪声的产生。
  
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  车用多层平板材料吸隔声特性的测试与计算分析

  上官文斌1 熊冬1谢新星2杨杉苗2张曲2

  振动与冲击. 2018, 37(1): 241-247.

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  本文开展了双层棉毡、ABA（absorber-barrier-absorber）和dissipative三种多层平板材料的吸隔声的测试与计算分析工作。首先利用Alpha cabin吸声系数测试设备，测试了三种多层平板材料吸声系数，在混响室-全消室中测试了三种多层平板材料隔声量。为了计算得到多层平板材料吸隔声特性，测试了单层材料的吸声系数、流阻率和孔隙率。利用软件计算材料吸隔声，计算得到了三种多层平板材料的吸声与隔声特性，并与测试结果进行了对比分析。分析结果表明，隔声量计算结果与实验数据吻合较好，文中分析了吸声系数的计算值与实测值误差的原因。
  
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  白鹤滩水电站坝肩边坡爆破振动对周边民房影响评价及控制

  邹玉君1,2，严鹏1,2，刘琳3，周天刚4，卢文波1,2，陈明1,2，

  振动与冲击. 2018, 37(1): 248-258.

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  爆破振动对周边民房的影响评价及控制对保证工程顺利实施和减少纠纷具有重要意义。通过对白鹤滩水电站右岸坝肩以上边坡开挖线附近民房的调查及分类，制定了监测方案；基于房屋爆破振动破坏机理和国内外的爆破振动控制标准，推荐了本工程的安全控制标准；通过长期跟踪监测，对爆破振动的影响范围及程度进行了分区，分析了不同类型房屋的振动响应，并给出了相应的振动控制措施。研究表明，可将比例距离小于90m/kg1/3的范围定义为严重影响区，而90~150m/kg1/3的范围定义为一般影响区，大于150m/kg1/3的范围定义为轻微影响区。通过对振动能量的分析，建议适当控制爆破规模以降低房屋开裂风险；适当增大预裂爆破装药线密度以提高预裂爆破效果，同时严格控制最大单响药量是控制边坡爆破开挖振动对周边民房影响的最为直接有效的措施。
  
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  基于主轴系统电机电流信号监测铣削力的研究

  王志永，杜伟涛

  振动与冲击. 2018, 37(1): 259-264.

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  针对高速干切数控螺旋锥齿轮铣齿机存在的稳定性差、加工精度低、所加工的工件齿面有振纹等技术问题，对机床进行了深入的研究。通过研究发现铣削力是机床运行状态和加工品质的重要表征参数。基于国产高速干切数控螺旋锥齿轮铣齿机的实际铣齿工况，提出了采用同时监测刀具主轴和工件主轴电机电流来反映铣削力的间接测量方法。为了建立刀具主轴电机电流与铣削力间的模型，从分析机床的主轴系统入手，建立了刀具主轴系统运动学模型；利用双轴力矩电机电流监测法，对电流信号进行时频分析，并采用数值分析的方法对电机电流信号进行处理，对刀具主轴系统运动学模型中的待定参数进行了标定，建立了主轴系统电机电流信号与铣削力间的模型。利用该模型，可实时监测机床刀具主轴的铣削力，为机床结构的优化设计和加工工艺参数的改进提供了数据支持。