振动与冲击

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侯俊剑1,2，吴艳灵1,2，何文斌1,2，房占鹏1,2，肖艳秋1,2

振动与冲击. 2018, 37(13): 1-6.

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基于机械表面声压幅值分布变化的声像故障诊断方法改善了传统的采用单点测试的声诊断鲁棒性，但由于忽略空间相位信息，在弱故障工况下存在识别率低和诊断困难等问题。针对上述问题，运用信息映射和融合的思想，提出了一种基于三维声场物理空间特征的声诊断方法。首先利用近场声全息技术构建弱故障工况的辐射声场，将声源的相位信息映射到空间域，得到三维场点声压分布；然后在一个波长范围内序列拾取13个辐射声场空间断层，对每个断层面提取Gabor小波特征，并构建声场空间特征模型进行诊断识别。仿真和实验研究结果表明基于三维空间声场的故障诊断方法能有效改善弱故障工况的诊断鲁棒性，进一步拓展了声成像技术的工程应用，并为声学故障诊断提供了新思路。

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基于附加虚拟质量的储罐损伤识别方法

侯吉林1,2，景天雨1，王鹏飞1，张青霞3，Lukasz Jankowski4

振动与冲击. 2018, 37(13): 7-13.

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针对储罐的具有空间对称、低阶模态密集且对局部损伤不敏感的特点，提出附加虚拟质量的损伤识别方法。首先结合储罐结构模态的灵敏度分析，确定附加质量的大小；接着基于虚拟变形法（VDM）的基本思想，利用在原储罐结构的激励时程和对应位置的加速度响应时程，构造附加质量后的频率响应并识别其频率；然后利用储罐结构空间对称特点，根据附加虚拟质量后的频率的分布规律初步判断损伤的位置；进一步，结合有限元模型的灵敏度方法进行迭代求解识别损伤的程度；最后利用储罐有限元模型进行数值模拟，可以准确的识别出损伤位置和程度，验证方法的有效性。

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多边形钢管约束混凝土靶抗侵彻性能试验研究

蒙朝美1, 2，宋殿义1，蒋志刚1，刘飞1，谭清华1

振动与冲击. 2018, 37(13): 14-19.

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钢管约束混凝土的抗侵彻性能优于普通混凝土。为了研究钢管形状对抗侵彻性能的影响，进行了12.7mm硬芯枪弹（撞击速度600m/s-830m/s）侵彻正六边形、正方形和圆形钢管约束混凝土靶试验，得到了靶的破坏模式和主要损伤参数。结果表明：正六边形钢管约束混凝土靶的抗侵彻性能优于圆形和正方形钢管约束混凝土靶，含钢率为9.75%时，正六边形靶与圆形靶相比，侵彻深度可减小约11%，侵彻阻力增大约11%；多边形（正六边形和正方形）钢管约束混凝土靶的破坏模式与圆形钢管约束混凝土靶有所不同，其漏斗坑表面裂纹主要分布在对角线附近，核心混凝土侧面裂纹多而细，但无明显主裂纹；多边形钢管约束混凝土靶的侵彻深度随撞击速度近似线性增大，且偏心率小于0.35时，弹着点偏心距对侵彻深度的影响较小。

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手枪弹对带UHMWPE软防护明胶靶标冲击效应的数值分析

孙非1，马力2，朱一辉1，徐诚1

振动与冲击. 2018, 37(13): 20-26.

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超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)防弹衣可以有效地阻止手枪弹的侵彻作用，但仍会对有生目标的机体产生非贯穿钝击伤，其详细机理尚不清楚。非贯穿钝击伤机理可以采用带防护的明胶模拟靶标进行研究，本文建立了手枪弹高速撞击带UHMWPE软防护明胶模拟靶标有限元计算模型，数值模拟了某7.62mm手枪弹对带纤维软防护明胶靶标冲击响应过程，数值计算结果与实验结果基本一致，验证了有限元模型的正确性。研究结果掲示了在该7.62mm手枪弹侵彻过程中，弹体速度、加速度变化规律、软纤维防护层的吸能比例和破坏特征；获得了明胶内瞬时空腔和压力波形成与发展规律，更进一步掲示了手枪弹非贯穿钝击作用力学机理。

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一种考虑钢材硬化各向同性的失效准则在船舶碰撞数值仿真中的应用

赵百惠1,3，胡志强1,2，陈刚4

振动与冲击. 2018, 37(13): 27-34.

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随着计算机技术的迅速发展，采用有限元数值仿真技术对船舶碰撞与搁浅场景进行研究，已经可以提供较为可靠准确的模拟结果，并且具有节省时间、人力与成本的优势。但是，如何合理定义钢板材料的断裂失效准则，是有限元技术中一个十分重要的问题。本文基于BWH失效准则理论假设，推导出一套适用于考虑硬化的各向同性材料失效准则公式，并利用LS-DYNA程序进行二次开发编程，将此准则嵌入LS-DYNA程序中。之后，利用更新的LS-DYNA程序，以一个船舶搁浅模型试验为例，进行有限元数值仿真计算，通过与实验结果对比，验证所提出的钢板材料失效准则的适用性。

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粘弹性阻尼器减震结构基于位移减震域的设计方法

刘文光1 阎美智1 于维欣1 何文福1

振动与冲击. 2018, 37(13): 35-42.

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对高烈度区设置粘弹性阻尼器的减震结构进行了地震作用下的非线性动力时程分析，提出了减震结构位移减震域的概念，并定义层间位移减震比来评价减震结构的减震效应。建立了不同高度质点系模型并完成了结构动力响应分析，研究了阻尼器参数及设置位置对结构层间位移减震效果的影响域。通过对层间位移减震比进行曲线拟合，提出了减震域的预测计算公式，并以实际工程案例对拟合函数进行了验证。研究表明粘弹性阻尼器对结构设置层以上的减震效果较设置层以下的减震效果明显，且粘弹性阻尼器参数及不同设置层的减震比具有线性叠加的特点。减震结构在减震目标确定后，可采用文中减震比拟合公式对阻尼器设置效果进行快速评价。

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同向旋转涡对发声的数值研究

包振忠，秦国良，和文强，王亚洲，穆毅伟

振动与冲击. 2018, 37(13): 43-48.

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为深入探索流动发声的机理,本文将Ribner和Meecham提出的膨胀理论扩展到有背景流场存在的情形下，并对同向旋转涡对的发声问题进行了数值求解。空间离散采用高精度谱元法，时间推进采用隐式Newmark法，并在外边界采用Eliane-Dan-Thomas吸收边界条件。计算结果与用匹配渐进展开法得到的解析解进行比较，数值解与解析解吻合较好。另外计算了同向旋转涡对在不同旋转马赫数、均匀流场、剪切流场影响下的发声情况，并且对其频谱成分进行了分析。研究结果表明：谱元法结合膨胀理论能够高精度求解不可压缩流动引起的气动声学问题；吸收边界条件的使用有效降低了声波在边界处的反射；随着旋转马赫数的增大，声波波长减小，声源强度增大，峰值频率也随之增大；在均匀流场和剪切流场的作用下，声场呈现了典型的多普勒效应。

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含有时滞控制的准零刚度隔振器动力学分析

李东海赵寿根何玉金李涛

振动与冲击. 2018, 37(13): 49-55.

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准零刚度隔振器可以通过正负刚度并联来实现。本文研究了一种由三弹簧系统并联而成的准零刚度隔振器在简谐力激励下的动力学特性，并引入线性位移时滞控制策略。通过平均法分析得到系统在简谐力激励下的响应特性，并利用一阶李亚普洛夫近似稳定理论和劳斯-赫尔维茨准则分析了受控系统的稳定性和跳跃现象以及Hopf分叉现象。研究结果表明，时滞控制可以有效地改善准零刚度系统的稳定性，并且能够抑制系统跳跃现象的发生；通过选择合适的控制参数，可以避免系统发生Hopf分叉现象。

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振荡流下柔性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(13): 56-64.

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本文引入受迫振动试验所得流体力系数库，采用全新的锁定判定区间及锁定准则，针对柔性立管振荡流条件下涡激振动问题提出了一套可供选择的时域预报数值方法。涡激振动流体力由瞬时来流速度及立管截面运动共同决定，相关流体力系数为无因次幅值及频率的函数。基于上述方法对某4m立管模型不同KC数及最大约化速度的振荡流工况进行模拟，预报结果与相应试验实测吻合较好，并捕捉到振幅调制、迟滞、频率转换及高频谐振等现象。进而，对于不同KC数及最大约化速度组合的振荡流工况下立管动力响应表现出的诸多有别于定常流条件的特性，从涡激振动发生机理层面进行分析讨论并给出合理解释。最后，通过对振荡流与均匀流下立管涡激振动响应进行对比发现，在流速相当的条件下，振荡流工况的涡激振动均方根位移大于对应均匀流工况的对应值；而当最大约化速度相同时，较小的KC数对应较大的涡激振动均方根位移。

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爆炸载荷作用下静裂纹对运动裂纹扩展影响的实验研究

杨仁树1,2,左进京1,肖成龙1,史国利1

振动与冲击. 2018, 37(13): 65-70.

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采用数字激光动态焦散线实验系统，研究爆炸载荷下静裂纹与动裂纹相互作用的影响规律。结果表明：在爆炸载荷作用下，动裂纹与静裂纹贯通，随着预制裂纹起裂点与静裂纹间距L的增大，翼裂纹平均扩展长度逐渐减小，L增大到一定值时，翼裂纹无法起裂；动裂纹的扩展速度和动态应力强度因子在接近静裂纹时呈现出减小的趋势，由于动裂纹尖端应力场的影响，静裂纹两端出现明显的焦散斑；随着间距L的增大，翼裂纹的扩展速度和应力强度因子逐渐减小；翼裂纹扩展过程中的动态特性随间距L的改变表现出明显的差异性，间距L增大，翼裂纹的扩展速度峰值和动态应力强度因子峰值减小。

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考虑边缘效应的MEMS梳齿谐振器的静动力学特性分析

马贺冲 1，张琪昌 1,陈涛 2，李磊 1

振动与冲击. 2018, 37(13): 71-77.

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MEMS梳齿谐振器是一种高精度微机械电子元件，广泛应用在航天航空、精密测量、国防军事、通讯等领域，其静动力学问题受到研究人员的广泛关注。静电激励力是研究MEMS动力学的基础，但由于梳齿高纵深比的结构特性，其静电力存在很强的边缘效应现象。本文采用最小二乘法拟合了在边缘效应基础上梳齿结构静电力的模型，分析了边缘效应对MEMS梳齿谐振器动力学行为的影响。探讨了梳齿微谐振器的横向稳定性、谐振频率、软硬特性的区分标准以及线性过渡现象的参数表达式。结果表明：边缘效应模型导致系统稳定区间减小，经典模型高估了微梳齿谐振器的振动稳定性；边缘效应会导致系统固有频率的减小，软化行为增强，线性过渡电压减小；随着梳齿初始间距的增大，系统的线性过渡下的最优设计电压逐渐变大，对应谐振频率逐渐减小。

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钢悬链式立管出平面涡激振动模态分析及试验验证

姚兴隆1，黄维平1，常爽1，刘娟2，付雪鹏1

振动与冲击. 2018, 37(13): 78-84.

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钢悬链式立管是目前应用最为广泛的一种深水立管形式，基于现有的钢悬链式立管出平面运动理论，提出了一个钢悬链式立管出平面涡激振动模型。该模型实现了钢悬链式立管涡激振动与刚体转动的耦合。基于该模型在CABLE3D基础上二次开发分析程序CABLE3D_ Rotation模拟立管的出平面涡激振动。分析发现，考虑流固耦合作用的立管出平面涡激振动为一变频变幅的随机振动，对立管中下部响应影响较大，在立管动力分析中不应忽略。随后通过试验证明了钢悬链式立管动力响应中存在刚体转动模态，验证了提出的考虑流固耦合的非线性刚体转动模型的准确性。

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基于刚弹合成模型的重型汽车平顺性灵敏度分析

李杰，高雄，王文竹，张振伟

振动与冲击. 2018, 37(13): 85-91.

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针对车体弹性和车辆参数对重型汽车平顺性影响问题，给出了两端自由等截面梁刚弹合成理论，建立了重型汽车刚弹合成模型及其平顺性频域分析方法，基于与多学科优化设计软件Isight联合仿真的方案，采用最优拉丁超立方试验设计对重型汽车平顺性进行了灵敏度分析。研究表明：影响重型汽车平顺性的主要因素为路面等级、车速、悬架刚度和阻尼、轮胎刚度和车体刚度，其中车体刚度主要影响车体上各点的垂直加速度，结果为重型汽车行驶平顺性的性能改善和优化奠定基础。

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建筑屋盖表面及其周围积雪分布研究

徐枫1，周高照1，肖仪清1，欧进萍1,2

振动与冲击. 2018, 37(13): 92-99.

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准确预测建筑屋盖表面和建筑周围的积雪空间分布形式是防止雪灾发生的重要手段。本文基于 Euler-Euler 方法，假定空气相和雪相均为连续相，运用计算流体力学软件FLUENT17.0，采用 Mixture多相流模型和湍流模型模拟了立方体周围和高低屋盖表面的风致雪漂移。首先采用四组网格，以立方体为研究对象进行网格无关性验证；随后模拟了立方体周围风场并比较了迎风中线的平均风压系数，结果显示湍流模型与实测结果吻合较好；最后模拟了立方体周围和高低屋盖表面的积雪分布并与实测和风洞试验结果进行了对比，侵蚀、沉积趋势一致。

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PMT水下内爆冲击波强度与传播特性研究

金键1，侯海量1，陈鹏宇1，朱锡1，吴林杰1，何苗2,王天穹1

振动与冲击. 2018, 37(13): 100-104.

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为研究光电倍增管（PMT）水下内爆后产生的冲击波强度及其传播特性，首先以气泡动力学、气泡破裂动力学理论为基础分析了球形气泡溃灭时长与气泡破裂回弹阶段冲击波传播特性，指出了真空容器水下内爆与气泡溃灭物理过程的相似性和特殊性。建立了水下气泡溃灭数值仿真计算模型，通过与文献实验结果和理论结果的对比验证了数值计算方法的可行性。最后以实际工作环境为基础对PMT水下内爆过程进行了数值模拟，分析了PMT外形尺寸对冲击波传播特性的影响，确定了PMT水下内爆的冲击波强度，为PMT防爆工作提供了针对性的参考。

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增量式监督局部切空间排列算法及齿轮箱故障诊断实验验证

佘博1，田福庆1，梁伟阁1，汤健2

振动与冲击. 2018, 37(13): 105-110.

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针对局部切空间排列算法面临的无法利用样本标签信息和不能高效处理增量式维数约简问题，提出一种新的增量式监督局部切空间排列算法（Incremental Supervised Local Tangent Space Alignment, ISLTSA）。为充分利用训练样本标签信息，在LTSA算法的基础上加入散度矩阵，构造新的最小目标函数，使得高维样本的低维嵌入坐标同类聚集、异类分离。对于新增样本可能影响部分训练样本局部邻域，更新全局坐标矩阵，获取训练样本低维坐标和新增样本低维坐标，并作为初值进行特征值迭代实现所有样本全局坐标的更新。结合支持向量机分类算法，将ISLTSA算法应用于齿轮箱的故障状态识别，实验分析验证了该方法的监督学习能力，可提高故障状态识别率，并具备增量学习能力，可降低维数约简方法的复杂度。

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三稳态Van der Pol系统随机P分岔电路实验研究

吴志强，王文博，张祥云

振动与冲击. 2018, 37(13): 111-116.

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设计了高斯白噪声激励下的三稳态Van der Pol电路随机动力学实验系统，并从响应的时间历程图、相图、稳态概率密度图三方面，实验研究了高斯白噪声强度变化对系统三稳态切换行为的影响。结果表明，随着激励强度增加，不同吸引子间的切换频率显著改变,并且概率密度曲线上的峰之间相对高低发生变化，实验数据点在相图上的分布逐渐趋于均衡化，概率密度曲线峰的数目发生变化，通过与理论结果对比，定性验证了随机P分岔现象的发生。

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风轮振动行为与尾迹的关联性研究

李佩林 1，马剑龙 1,2，汪建文 1,2，张彦奇 1，姜勇 1，吕文春 1,3

振动与冲击. 2018, 37(13): 117-122.

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利用PULSE19装置和TR-PIV装置构建了发电机、塔架加速度与风轮尾迹发展的同步监测系统，针对直径1.4m的小型水平轴风力机振动特性及叶尖附近湍流涡旋进行了测试与分析，证实了风轮振动与尾流发展之间存在密切关联性。由风轮旋转形成的一次谐波能量值最高。对比加速度与尾流的频谱图，发现加速度峰值与尾流能量峰值对应的特征频率相近，风轮振动的能量传递到了流场中。风力机发生偏航后，风轮旋转三倍频与尾流一次谐波间能量传递受阻，偏航角小于10°时，尾流能量值对振动加速度值的变化较敏感，而随着偏航角的增加，两者之间的关联性减小。

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弯扭耦合风力机叶片的准稳态响应及LLTR控制

刘廷瑞，常林

振动与冲击. 2018, 37(13): 123-129.

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为解决弯扭耦合复合材料薄壁叶片的发散不稳定问题，阐述了风力机叶片准稳态响应及基于回路传输恢复的LQG (LQG with Loop Transfer Recovery, LLTR) 理论控制过程。叶片结构模型是基于周向反对称刚度铺层的复合材料薄壁单闭室翼型；翼型的中线轨迹是S809Ⅱ 翼型型线。从直升机叶片的失速气动力模型中提取了一种准稳态气动力模型，经过修正后适合于风力机叶片经典颤振和失速颤振临界状态的研究。分别详细研究了基于输入端回路传输恢复及输出端回路传输恢复两种情况下的LLTR控制，并通过弯扭时域响应和控制器响应的数字仿真比较以及奇异值伯德图曲线对比，论证了LLTR控制算法的稳定性及在颤振抑制方面的优越性。控制算法的实时效应也通过半实物仿真实验平台得到了检验。

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地震作用下钢筋混凝土桥墩残余位移研究

王军文1，李海洋2，闫聚考3，石岩4

振动与冲击. 2018, 37(13): 130-134.

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为更深入了解地震作用下钢筋混凝土桥墩墩顶残余位移与最大位移关系，提出精度更高的残余位移估算方法。首先利用OpenSees地震仿真软件中的纤维梁柱单元建立了钢筋混凝土桥墩的动力计算模型，通过与已有钢筋混凝土桥墩振动台试验结果的对比，验证了计算模型的可靠性；其次通过研究桥墩轴压比、长细比、纵筋配筋率、体积配箍率、纵筋强度硬化系数、纵筋与混凝土强度比等参数对钢筋混凝土桥墩墩顶残余位移延性指标的影响规律；最后通过回归分析建立了残余位移影响系数随以上参数变化的预测公式，并通过已有振动台试验数据验证了计算公式的合理性。研究结果表明：与日本规范相比，推荐公式对残余位移的估算值与试验值更接近，可用于基于性能抗震设计时初步估算地震作用下钢筋混凝土桥墩的残余位移值。

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地铁隧道精确控制爆破延期时间优选及应用

李清1，于强1，张迪1,2，程阳1，彭阳1，冯丹丹1

振动与冲击. 2018, 37(13): 135-140.

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探讨了地铁隧道精确控制爆破中电子雷管在振动控制和岩石破碎效果改善方面的作用机理，并提出了多因素相关的孔间延期时间优选计算方法。计算结果表明：孔间延期时间过短不利于爆破振动控制，引起的地面振动强度较大。采用高精度电子雷管进行精确控制爆破时，延期时间应不小于新自由面形成所需要的时间。根据计算结果，得出掏槽孔和辅助孔孔延期时间可设置为3～5 ms。工程应用表明，理论计算的孔间延期时间合理、可靠；延期时间优选的方案可有效降低爆破振动峰值，有利于建筑结构的安全；振动信号内各频带能量比例分布更均匀，减小了能量在低频带的集中程度，岩石的破碎效果改善显著；计算方法的可行性得到验证。

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矿用防冲折纹筒屈曲吸能特性影响研究

郝志勇1,王率领1,潘一山2

振动与冲击. 2018, 37(13): 141-148.

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为提高防冲液压立柱抗冲击性能，设计折纹筒吸能构件并应用于立柱支护结构中。采用数值模拟与实验研究相结合的方法，研究防冲折纹筒结构屈曲吸能特性。模拟结果表明，折纹筒在压缩变形过程中能够按照预折纹的引导来进行屈曲变形，变形效果理想且对称稳定；对折纹筒结构进行准静态压缩实验，获取不同实验条件下构件压缩形态，得到各个试件力-位移-能量曲线。分析实验结果发现：选用Q760钢材以冷压处理加工，进行压缩实验时试件有局部开裂现象且达不到预期吸能值；采用HG70D钢材并以热压与热处理加工，试件未发生任何钢板开裂，说明材质与加工工艺改善了折纹筒钢板均质性，并消除了内部残余应力，提高了构件稳定性。

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一种摆式球形机器人水中俯仰运动的稳定控制方法

李艳生1，杨美美1，孙汉旭2，刘志民2，张毅1

振动与冲击. 2018, 37(13): 149-154.

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摆式球形水下机器人利用内部俯仰摆与中心螺旋桨相互配合可实现机器人在水中的上升和下潜运动，但是俯仰摆的频繁摆动会引起机器人速度波动，降低了系统稳定性。针对该种机器人俯仰驱动特点，提出了一种两级滑模方法来同时控制机器人俯仰角和俯仰摆的摆动角，引入RBF神经网络对干扰项进行自适应补偿。在理论上证明了设计的控制器是稳定的，仿真和实验结果也表明提出的控制方法可以实现机器人俯仰角的快速控制，并且能够对俯仰摆的频繁摆动进行有效抑制，提高了该种机器人水中运动的稳定性。

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柔性膜结构风致振动中的流固耦合效应研究

孙芳锦1,2，毕鹏2，吕艳卓2

振动与冲击. 2018, 37(13): 155-160.

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本文研究了采用强耦合整体方程计算柔性膜结构风致流固耦合效应的求解问题。针对柔性膜结构经历大变形的特性，在经典投影法的校正步中引入修正因子使在原始动量方法中隐性定义的压力初始边界条件得到满足，以此克服经典投影法对于大变形问题的缺陷。文中给出了针对强耦合整体方程的修正校正法求解过程，并推导了相关求解方程。将该方法应用于二维流固耦合问题和三维柔性膜结构风致流固耦合作用进行计算，评估了本文修正投影法的性能和效率。结果表明修正投影法可以用于柔性膜结构的风致流固耦合计算，且其计算精度和效率要高于传统求解方法。修正投影法的修正值对于结果的影响不大，而计算迭代次数是影响结果的重要因素。修正投影法可以通过增加迭代次数的方法较大幅度的提高计算精度，且计算机时增加相对较少，计算稳定性不受影响。

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谐振子几何结构不同导致的水表面波各向异性

杨虹 1,陈丹 1,马余全 1,彭世镠 2，毛东风3，曾双雄1,宋昀轩1,王彩霞1

振动与冲击. 2018, 37(13): 161-164.

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利用高速摄像与Tracker视频追踪技术,并结合粒子图像测速处理及数值模拟方法,研究了水波发生振子在周期性振动过程中对水面漂浮物的排斥或牵引作用及漂浮物的运动轨迹，揭示了不同几何结构的振子产生的流体表面波各向异性的现象。实验发现表面波对漂浮物的作用主要取决于振子的几何结构，具体表现为圆柱体振子对表面漂浮物只存在排斥的作用，三棱柱振子在棱柱角的对应方向上对漂浮物存在定向牵引作用且在其他方向上存在排斥作用。进一步研究表明振子几何结构的不同致使其对水表面漂浮物既有排斥也有定向牵引，导致表面波对漂浮物的排斥或牵引现象在不同的波线上呈现各向异性。

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一种改进的KBM法求解非线性振动方程

王磊佳,张鹄志,胡辉,祝明桥

振动与冲击. 2018, 37(13): 165-170.

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经典KBM法可以较好地解决含有小参数的非线性振动方程的求解问题，但这个小参数很大程度限制了经典KBM法的应用。本文将经典KBM法中频率表达式的基本方程进行平方修正，使得该方法的求解范围不受小参数的限制；应用改进后的方法求解Duffing方程，并在计算中对振动系统的频率方程进行简化，求得方程的二次近似解和频率解分别与其它方法的解进行对比，验证了本文改进的KBM法的可行性，且证实其计算结果的精度较其它方法高。

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短轨枕区间钢轨波磨的现场测试和数值研究

崔晓璐1，闫硕1，陈光雄1

振动与冲击. 2018, 37(13): 171-176.

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基于轮轨摩擦自激振动导致钢轨波磨的观点，综合采用现场测试和数值仿真的方法共同研究了短轨枕整体道床支撑小半径曲线轨道上的钢轨波磨。在现场测试中，测试了车辆通过该区段时的振动信号。在数值仿真中，建立了短轨枕整体道床支撑小半径曲线轨道上导向轮对的弹性振动模型。综合采用瞬时动态分析和复特征值分析计算了轮对通过该路段时的动态响应和不稳定振动模态。现场测试和数值仿真结果的一致进一步证明了在小半径曲线轨道上，轮轨间的饱和蠕滑力能够导致轮轨系统发生摩擦自激振动，从而产生钢轨波磨。同时，当轮对通过相应测点时，可以发现其垂向振动加速度具有明显波动，这意味着摩擦自激振动的产生。并且，在里轨表面垂向振动加速度的振幅明显大于在外轨表面垂向振动加速度的振幅。因此，由摩擦自激振动导致的钢轨波磨主要发生在里轨上，且通过数值仿真预测得到摩擦自激振动导致波磨的波长与现场实测结果近乎一致。

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基于离线学习输入整形的柔性关节机械臂振动控制研究

贾鹏霄，周越，李鑫伟

振动与冲击. 2018, 37(13): 177-181.

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输入整形技术是抑制柔性关节机械臂残余振动的一种有效控制策略，然而传统的输入整形器，在设计时需要依赖系统精确的数学模型。针对这一问题，提出了一种新的两脉冲输入整形器参数学习策略。通过振动幅值测量，利用寻优方法(外推内插法和黄金分割法)离线调整整形器参数，不需要精确的数学模型即可找到使残余振动幅值最小的最优参数。为了验证所提方法的有效性，建立了柔性关节机械臂实验平台，进行了基于离线学习输入整形器的柔性关节机械臂振动控制实验。实验结果验证了所提方法的有效性和可行性。

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大跨度钢桁梁悬索桥颤振稳定措施试验研究

李明 1,2,3,孙延国 1,2 3，李明水 1,2

振动与冲击. 2018, 37(13): 182-189.

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为了研究不同颤振稳定措施对大跨度钢桁梁悬索桥颤振性能的影响，本文以赤水河大桥（大跨度钢桁梁悬索桥）为研究背景，通过节段模型风洞试验，分别研究了封闭中央开槽、设置上下中央稳定板三种稳定措施在单独设置以及联合使用时对主梁颤振临界风速的影响，并考察了颤振临界风速增长率随封槽板及稳定板封隔率和高度参数的变化规律，最后通过1:100全桥气弹模型试验验证了节段模型试验结果的可靠性。结果表明：封闭中央开槽能够在一定程度上改善钢桁梁的颤振稳定性能；单独设置上中央稳定板时，主梁颤振临界风速随着上稳定板高度的增加成非线性变化，并存在一个敏感区间；上稳定板的封隔率对其制振效果影响十分显著；多种稳定措施联合使用的制振效果明显优于单一稳定措施；单独设置和联合使用其他稳定措施时，上中央稳定板的制振效果比下中央稳定板好；封槽板以及上稳定板的封隔率均对颤振临界风速具有一定的影响。

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三维金刚石晶格声子晶体超宽频带隙特性研究

江卫锋，殷鸣，向召伟，谢罗峰，殷国富

振动与冲击. 2018, 37(13): 190-194.

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为获得宽频带隙，设计了一种三维声子晶体结构，由位于金刚石晶格格点的介质球通过连接柱连接形成。利用有限元法计算了声子晶体的能带结构、振动模态和透射谱。数值计算结果表明，该结构可以得到相对带隙宽度达到144.5%的超宽频弹性波带隙。介质球和连接柱的共振是宽频带隙产生的主要原因，介质球和连接柱直径的变化显著影响带隙边界和带隙宽度。此外，还利用平面波展开法计算了该结构的光子能带结构。结果显示该结构在具有超宽频弹性波带隙的同时还可获得一定宽度的光子带隙。该金刚石晶格“球-柱”结构可用于减振降噪材料和新型声光器件的设计开发。

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大跨度钢网架-玻璃组合楼板动力特性研究

汪志昊1，皇幼坤1，李晓克1，徐珂2，陈银1

振动与冲击. 2018, 37(13): 195-202.

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对某大跨度钢网架-玻璃组合楼板进行环境振动测试识别得到楼板的竖向振动动力特性，并与有限元模型仿真结果进行对比分析，旨在提出面向振动舒适度评估的该类楼板有限元精细化建模方法。研究表明：遗址保护参观建筑用大跨度钢网架-玻璃组合楼板特有的开洞、悬臂、悬挂结构形式，使得遗址洞口参观区域成为最不利振动位置，且上下层楼板存在典型的耦合振动。面向动力特性分析与振动舒适度评估的大跨度钢网架-玻璃组合楼板精细化有限元模型（弱振状态），有必要区别于承载力极限模型（强振状态）的活荷载取值，模拟结构层楼板及装饰面层对楼板体系的实际刚度贡献，模态阻尼比可取2.78%~2.98%，同时适当考虑人-板相互作用对楼板动力特性与响应的影响。

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循环荷载下岩盐Poyhting-Thomson模型研究

许宏发齐亮亮刘斌柏准

振动与冲击. 2018, 37(13): 203-209.

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循环荷载下盐岩流变模型，是岩石力学的重要内容之一。本文利用Poyhting-Thomson模型，根据岩样真实循环加载疲劳过程，推导出初始匀速加载段和正弦循环加载段的应变随时间变化的本构方程。对盐岩进行了循环加载疲劳试验，由于疲劳损伤的原因，平均应变值随时间延长等速增加。据此，对理论本构方程进行了修正，用时间的幂函数来描述应变增量，得到了修正的Poyhting-Thomson疲劳流变本构方程。匀速加载阶段理论模型能较好模拟试验曲线。用修正的流变本构模型对循环加载疲劳阶段的应变曲线的上限线、下限线和中间线进行拟合分析，得到了相应的拟合参数。取参数的平均值，用修正模型对试验疲劳曲线进行了模拟，模拟曲线与试验曲线比较接近，几乎可以代替试验。通过试验和数学验证表明，Poyhting-Thomson模型及其修正的模型，来描述循环载荷作用下盐岩的疲劳应变发展是可行的，能较好的刻画应变随时间变化的规律。

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巷道内I型及I/II复合型裂纹在冲击载荷作用下的断裂行为分析

周磊，朱哲明，应鹏，王雄，王蒙

振动与冲击. 2018, 37(13): 210-217.

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本文研究了巷道内纯I型及I/II复合型裂纹在冲击载荷作用下的动态扩展特征，预制裂纹位于巷道拱顶圆弧区域与巷道对称轴线平行，并与巷道对称轴线的间距不同。以中低速落锤冲击试验机对砂岩巷道模型试样进行动态冲击加载，巷道内裂纹的起裂时间与扩展特性采用粘贴在裂纹尖端的应变片进行相应的测试分析。采用AUTODYN模拟巷道内裂纹的扩展路径，总体上数值结果与试验结果比较吻合，采用ABAQUS计算裂纹的应力强度因子，结合试验-数值法确定巷道模型内预制裂纹的起裂韧度。研究结果表明：I/II复合型裂纹起裂过程中，既有I型起裂韧度又有II型起裂韧度，其比例大小与裂纹距离巷道对称轴的距离有关；纯I型与I/II复合型裂纹的扩展行为有很大差别，纯I型裂纹起裂沿着原裂纹方向竖直向上扩展，而I/II复合型裂纹与原裂纹成一定角度起裂，形成翼型裂纹，最后沿着最大主应力方向进行扩展，并且复合型裂纹在扩展过程中，存在明显的拐点特征。

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双参变量下单级齿轮传动系统分岔/冲击特性分析

田亚平1，褚衍东2，饶晓波1

振动与冲击. 2018, 37(13): 218-223.

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为分析多参数耦合对非线性齿轮系统分岔/冲击特性的影响，在时变刚度幅值系数与量纲一转速的双参平面内，采用PNF(Poincaré-Newton-Floquet)法和延续算法获得单级齿轮传动系统的分岔/冲击图，确定了周期、拟周期、混沌运动与啮合冲击类型的区域，找出了擦切、倍化、激变、幅值跳跃、Hopf等分岔行为及其分岔的转迁规律，用Rung-Kutta数值法仿真的三维/二维分岔图、Poincaré映射图和相图验证了其方法的有效性。在双参平面内找出了参数耦合匹配的单周期无冲击稳定运动区域，为齿轮系统结构设计优化提供了一定的数据参考。

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基于RI-ALE-MUSIC的舰船地震波时频检测

马剑飞，颜冰,陈春行，王兆仁

振动与冲击. 2018, 37(13): 224-228.

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舰船地震波信号是非平稳信号，在低信噪比情况下，传统的谱分析方法不易检测其时域和频域特征。本文利用短时傅里叶变换和提出的RI-ALE-MUSIC算法分析舰船地震波信号的时频特性，结果表明测量舰船的地震波信号在时频域存在特定的线谱结构，且利用RI-ALE-MUSIC时频检测算法在信噪比很低的情况下依然可以有效检测到舰船目标，极大地提升了系统的探测距离。

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170kV中性点电抗器地震模拟振动台试验研究

孙宇晗，程永锋，卢智成，林森，张谦，高坡

振动与冲击. 2018, 37(13): 229-234.

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为研究用于特高压变电站的170kV中性点电抗器的抗震性能，对1台真型170kV中性点电抗器进行地震模拟振动台试验。通过输入白噪声随机波和标准时程波，得到试件的动力特性和在峰值加速度分别为0.15g、0.3g和0.4g地震作用下关键部位的加速度、应变和位移响应。试验结果显示，170kV中性点电抗器基频为13.27Hz，高压套管基频为5.85Hz；试件高压套管升高座动力放大系数大于规范要求值；在设计基本地震加速度为0.4g的标准时程波作用下，高压套管、中性点套管及储油柜连接部件最大应力均满足要求。试验结果表明，170kV中性点电抗器主要部件设计强度满足设计基本地震加速度0.4g的抗震要求，但高压套管及储油柜位移较大，设计时应考虑位移对导线的牵引作用。

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基于地脉动谱比法的场地特征参数快速测定

刘宇实1、2，师黎静1

振动与冲击. 2018, 37(13): 235-242.

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通过37个场地的地脉动单点三分量观测，研究了地脉动单点谱比卓越频率与场地覆盖层厚度、不同深度等效剪切波速以及特征周期等场地特征参数之间的相关性；通过不同区域相关关系以及地震动谱比研究结果的对比，探讨了利用地脉动单点谱比法快速测定场地特征参数的可行性和精度。结果表明：地脉动H/V谱比卓越周期与场地覆盖层厚度存在明显相关性，利用地脉动单点谱比法快速测定场地覆盖层厚度，在1~2Hz频带区间内不同地区相对误差小于15%，在这一区间外相对误差有所增大；地脉动H/V谱比卓越周期与覆盖层等效特征周期Ts大体一致；地脉动H/V谱比卓越周期大于0.5s时，场地的等效剪切波速Vs20和Vs30以及等效周期Ts20和Ts30变化不大，平均分别为200m/s，250m/s，0.8s和0.6s。

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钢筋缀件格构柱抗震性能研究

赵东拂1.2.3.4，孙菲1，孟颖1，张旭阳1

振动与冲击. 2018, 37(13): 243-248.

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提出一种新型钢筋缀件钢格构柱作为抵抗水平侧向力构件应用于民用建筑中。为研究此钢筋缀件钢格构柱的抗震性能，通过对钢筋缀件尺寸和角度优选后，确定其具体细部尺寸和角度，制作了足尺试件。通过拟静力往复加载试验研究该钢筋缀件钢格构柱，根据试验获得的滞回曲线对该格构柱的滞回特征、骨架曲线、刚度退化曲线、耗能能力进行研究。试验结果表明：该格构柱在层间角1/250时承载力未出现明显下降；该格构柱具有较好的稳定性和抵抗水平侧向力的能力；使用有限元分析软件ABAQUS进行数值模拟得到该格构柱滞回特征，并将数值模拟结果与试验结果进行对比，模拟结果与试验结果基本吻合。

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刊出日期：2018-06-15

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