振动与冲击

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王琼瑶1，蒋开洪2，Subhash Rakheja1,上官文斌1

振动与冲击. 2018, 37(17): 1-8.

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针对部分充液罐车转向或制动过程中罐体内液体的晃动问题，建立了液罐车内液体晃动的三维力学模型，通过与准静态模型以及罐体内液体晃动的试验结果进行对比，验证了模型的有效性。研究了防波板的几何参数（开孔的大小、形状及位置等）对液体瞬态晃动时的载荷转移及晃动力的影响。评估了防波板不同的几何参数下，作用在罐体端面以及单个防波板上的力。发现了在中等或高充液比的情况下，在防波板和罐体端面或者相邻防波板之间的密闭空间将产生很大的空气压力。研究结果表明，防波板的几何参数对液体载荷的载荷转移量、晃动产生的作用力以及俯仰力矩均有很大的影响。空气压力可以减小液体的载荷的纵向转移量，从而抑制液体的晃动，提高车辆的制动性能。

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有风攻角的棱柱体驰振计算方法研究

谢兰博1，廖海黎2

振动与冲击. 2018, 37(17): 9-15.

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基于准定常理论，推导了有风攻角的横风向驰振临界风速以及振幅计算公式。采用H形柱开展风洞试验，发现：关于驰振临界风速，在较小的风攻角下本文方法计算结果和Den-Hartog公式计算结果很接近，而在较大的风攻角之下两者相差较大，说明Den-Hartog公式无法应用于较大风攻角的驰振计算；关于驰振振幅，理论计算结果和试验非常吻合，证实了本文计算方法的正确性。

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多事件激励的滚动轴承动力学建模

常斌全1，剡昌锋1，苑浩1,3，康建雄1,2，王凯1，吴黎晓1

振动与冲击. 2018, 37(17): 16-24.

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针对径向载荷作用下滚动轴承表面局部缺陷引起的振动问题，为了更加准确地揭示振动响应的机理，将滚动体经过缺陷的接触过程进一步细化为多事件，建立了内圈表面存在局部缺陷的滚动轴承2自由度动力学模型。将滚动体从进入缺陷到离开缺陷的过程细化为进入事件、冲击事件、离开事件和载荷补偿事件，根据相应事件构造合适的激励力函数；考虑缺陷和轴承变刚度振动引起的时变位移对动力学响应特性的影响，基于赫兹接触理论，建立局部缺陷轴承的动力学模型。利用四阶变步长的龙格库塔法对动力学方程进行求解，得到了振动响应信号；同时研究了缺陷尺寸和转速对轴承系统振动加速度幅值的影响规律。通过故障轴承实验，验证了模型的正确性和可靠性。

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进水漩涡诱发轴流泵压力脉动的试验研究

宋希杰，刘超，杨帆，査智力，初长虹，张重阳

振动与冲击. 2018, 37(17): 25-31.

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从进水漩涡对轴流泵内部压力脉动影响的角度出发，通过进行压力脉动特性试验探究进水漩涡对轴流泵装置影响的机理。在轴流泵模型装置叶轮进口、叶轮出口及导叶出口安装压力脉动传感器，进行0.8Qd、Qd 、1.2Qd等3个典型工况下的压力脉动特性试验。结果表明：轴流泵装置内同一测点的压力脉动幅度在小流量工况下最大；大流量工况下，在叶轮进口测点P7处受进水漩涡的影响存在明显的压力波动，受到进水漩涡的影响在测点P7处的压力脉动幅值会出现陡升陡降的状况，相对于叶轮进口压力脉动幅值平均值其增幅分别是0.8Qd和Qd压力脉动增幅的3倍和2倍；漩涡发生频率为叶片通过频率，容易诱发机组的共振。

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平台运动与管内流动联合作用下输液立管动力响应特性研究

吴天昊1,2,3，付世晓1,2,3，任桐鑫3,何玥3

振动与冲击. 2018, 37(17): 32-40.

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大管径悬垂输液立管因其经济性被广泛应用在深海油气开发中。输液立管在顶端平台运动和内流共同作用下，在顺流向（IL向）会产生动力响应，并与周围流体间形成相对振荡来流。这种相对振荡来流极有可能诱发输液立管产生横流向（CF向）的涡激振动（Vortex-induced Vibration, VIV）。为了研究输液立管在平台运动和内流联合作用下输液立管涡激振动响应特性，开展了大尺度输液立管模型试验，试验中利用光纤光栅应变传感器测量立管模型表面若干位置CF方向和IL向的时历应变。进而采用小波分析、模态分析等方法处理、分析试验数据。本文通过试验和数值模拟的方法，分析了IL向应变、流速、KC数、泻涡频率等分布规律。着重研究内流流速作用对于输液立管涡激振动响应特性的影响。结果表明：大管径输液立管在振荡流场和内流共同作用下，可以产生涡激振动。本试验内流速度区间下，内流作用对于输液立管固有频率，KC数和泻涡频率幅值分布，以及涡激振动影响不大。顶部平台运动诱发的涡激振动具有不稳定性。

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随机振动下包装件加速度响应的非高斯特征

王志伟1,2,3,刘远珍1,2,3

振动与冲击. 2018, 37(17): 41-47.

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本文研究了随机振动下包装件加速度响应的频域和时域特征，讨论了包装件跳动及缓冲材料非线性对包装件加速度响应的影响。结果表明：高斯激励下，包装件的跳动是引起包装件加速度响应非高斯性的主要原因。无约束条件下，包装件出现明显跳动，加速度响应概率密度分布呈现非高斯分布；在弹性和固定约束条件下，包装件跳动受到限制，当振动强度较大时，加速度响应分布与高斯分布有一定程度的偏离，在振动强度较小时，加速度响应分布符合高斯分布。

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基于支持向量机与粒子滤波的刀具磨损状态识别

程灿1，李建勇1,2，徐文胜1，聂蒙1,2

振动与冲击. 2018, 37(17): 48-55.

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为了提高小样本情况下刀具磨损量识别的精度，提出一种基于支持向量机和粒子滤波的刀具磨损量识别方法。针对支持向量机的输入特征选择和参数选择难题，建立支持向量机输入特征与参数优化双层规划模型，并组合遗传算法和人工蜂群算法进行求解。之后，利用粒子滤波方法对支持向量机回归得到的结果进行修正。实验结果表明，在小样本情况下，基于支持向量机和粒子滤波的刀具磨损量识别方法具备良好的学习能力，能够精确地识别刀具的磨损量。

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法兰连接爆炸冲击动力响应分析数值模拟

陈锐林，董琪

振动与冲击. 2018, 37(17): 56-62.

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运用LS-DYNA非线性有限元软件，建立了法兰连接结构的三维有限元模型，使用罚函数法实现了法兰盘－螺栓连接－法兰垫的非线性耦合作用，利用温度荷载法实现了螺栓连接结构的预紧力加载，采用ＡＬＥ多物质流－固耦合算法研究了法兰连接结构在爆炸冲击荷载作用下的动力响应特性，分别研究了法兰连接在爆炸冲击荷载作用下冲击波入射角、螺栓连接预紧力、法兰垫厚度对其结构的影响，并考虑了垫片为金属材料（合金钢）以及非金属材料（橡胶）时的情况。结果表明，法兰盘为法兰连接的主要耗能构件。合金钢法兰垫片受冲击波入射角的影响较小，而螺栓连接则主要受冲击波入射角的影响。法兰盘在高压压缩波的作用下会产生相对于螺栓连接的不均匀压缩变形。厚垫片并非比薄垫片好，适当减小法兰垫片厚度，可以提高法兰结构的抗冲击能力。

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基于膜计算与粒子群算法的盲源分离方法

孙远1，杨峰1，郑晶2，徐茂轩1，裴烁瑾2

振动与冲击. 2018, 37(17): 63-71.

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为了解决盲源分离方法收敛速度慢、分离性能不高的问题，提出一种基于膜计算(Membrane Computing, MC)和粒子群算法(Particle Swarm Optimization, PSO)的盲源分离方法。算法以分离信号负熵作为粒子群的适应值函数，将粒子均匀分布到各基本膜中，将各基本膜内最优位置输出到表层膜并选择适应值最小的最优位置作为群体最优位置，通过粒子自身最优位置和群体最优位置对种群粒子进行速度和位置的更新。粒子群最优解调整盲源分离的步长函数，进行信号的分离。提出的算法简化了惯性权重取值问题，保证了PSO算法局部搜索的精度，满足了全局搜索的多样性。仿真实验和实例应用表明，提出的算法可以很好地分离混合信号，并且能避免PSO算法的早熟收敛问题，具有更快的收敛速度和更优异的分离性能。

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核电厂隔震结构支座力学性能多因素耦合地震响应研究

何文福,黄一沈,刘文光,刘文燕

振动与冲击. 2018, 37(17): 72-78.

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针对隔震支座力学性能与水平变形及竖向荷载的耦合特性，对其进行水平、竖向力学性能相关性试验研究，并输入12条剪切波速不同的地震波，对比分析考虑耦合特性与非耦合特性对核电厂隔震结构在地震作用下动力响应的影响。结果表明理论耦合力学模型与试验结果一致；数值结果显示AP1000在地震作用下考虑耦合模型同一工况下的隔震层竖向刚度衰减大于水平刚度衰减；不同地震动因剪切波速的差异对核电隔震结构的响应有较大影响，对于剪切波速较小的软土场地，双向刚度衰减程度最为显著；考虑耦合效应模型上部结构的位移响应显著大于非耦合模型。在超设计基准地震下其位移响应和刚度衰减率都有突变趋势，表明考虑耦合效应模型的支座会进入屈曲破坏阶段，上部结构进入突变倒塌。因此对超设计基准地震下核电隔震结构响应不考虑支座力学性能的耦合将低估结构地震响应。

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基于EEMD去躁频域法的星箭连接分离装置的冲击载荷识别

张玉良1，杨飞1，岳洪浩1，邓宗全1，徐洋2

振动与冲击. 2018, 37(17): 79-85.

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基于频域法动载荷识别原理，识别记忆合金（SMA，shape memory alloy）驱动的星箭连接分离装置的三次冲击载荷。通过EEMD算法对测点冲击响应信号去噪及识别，可知基于EEMD(Ensemble Empirical Mode Decomposition)去躁频域法可以比较准确地识别出星箭连接分离装置的三次冲击载荷，识别效果更具优势，实验结果也间接验证了方法的可行性与正确性。

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边主梁叠合梁涡振性能气动优化措施风洞试验研究

李春光，黄静文，张记，韩艳

振动与冲击. 2018, 37(17): 86-92.

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本文以某大跨双边主梁钢混叠合梁斜拉桥为工程背景，通过风洞试验研究钝体主梁断面的涡振性能并提出合理的气动优化措施。试验发现边主梁叠合梁开口截面主梁在低风速下容易发生涡激共振，且随攻角由正变负涡振性能愈发不利。气动措施优化结果表明边主梁底部设置外侧设置水平稳定板比在内侧设置水平稳定板效果明显。而梁底竖向稳定板对竖向涡振起到一定抑制作用，但是却导致扭转涡振加剧；检修道栏杆顶部抑流板的制涡效果优于在梁底设置水平稳定板,说明主梁断面上部构造对其涡振性能影响更显著。而在边主梁两侧设置风嘴，其制涡效果最好，涡振幅值抑制率达80%。

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迭代学习控制策略在连铸结晶器振动系统中的应用

章家岩1,2，孟庆喜1，冯旭刚1，沈浩1，王兵1，胡雪峰1

振动与冲击. 2018, 37(17): 93-100.

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结晶器振动控制是连铸工艺的关键性环节，针对其液压控制系统具有非线性、时变和模型结构不确定性等特点，提出一种连铸结晶器液压振动系统复合控制解决方案：由位移传感器和PID(Proportion integration differentiation controller)控制器构成抗扰动的内环系统；外环由迭代学习控制器（Iterative learning controller, ILC）单元构成结晶器液压振动系统，以保证系统的跟踪性能。通过电液系统的设计计算和Matlab的仿真分析，检验了ILC控制方案的动态跟踪效果。在此基础上，将其投入控制运行。结果表明：该控制方案具有鲁棒性强、动态性能好等优点，取得了良好的生产使用效果。
关键词：迭代学习控制（ILC）；PID控制；结晶器；位移传感器；连铸

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基于自参考自适应消噪的行星轮轴承内圈故障特征提取

贺东台郭瑜伍星刘志琦赵磊

振动与冲击. 2018, 37(17): 101-106.

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针对行星轮轴承振动信号的传递时变路径，且行星轮轴承振动信号常被齿轮啮合振动信号所湮没等问题。本文提出一种基于自参考自适应消噪的行星轮轴承内圈故障诊断方法。首先，用自参考自适应消噪技术(SANC)、AR模型预白化等预处理技术以削弱齿轮啮合振动信号的干扰；然后，基于谱峭度（Spectral Kurtosis，SK）自适应求解共振带参数；再采用Hilbert变换提取平方包络信号；最后，对包络信号进行谱分析。试验结果表明该方法可以有效地揭示行星轮轴承内圈的故障特征信息。

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考虑黏性效应的爆破震动区的理论分析

李志文 1,2，李建春 1，洪胜男 1,2，李海波 1，张国凯 1,2,3

振动与冲击. 2018, 37(17): 107-114.

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由于波阵面的几何扩散和介质的吸收作用，爆破地震波在传播过程中其幅值和频率会发生一系列的变化。为探究爆破地震波的产生和传播规律，将岩体考虑为粘弹性介质，并将爆破荷载等效地施加在震动区边界上，然后从频域求得该问题的积分解,最后对积分解进行数值计算和参数分析，结果表明：爆破荷载上升时间越短，震动区边界的振动幅值越大；爆破荷载总持续时间越长，震动区边界的振动持续时间越长，但振动幅值不受影响。在相同爆破荷载作用下，介质的弹性模量和粘性系数越小，震动区边界的振动幅值越大。爆破地震波的几何衰减分为近区衰减和远区衰减，近区衰减的速率明显大于远区衰减的速率。随着粘性系数与弹性模量的比值增大，介质对爆破地震波的吸收更明显。随爆破地震波传播距离增加其高频成分相对低频成分减少，粘性系数越大，减小的速度越快。

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区间模型下声子晶体的带隙优化研究

刘坚陈俊煌夏百战满先锋

振动与冲击. 2018, 37(17): 115-121.

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目前对于声子晶体的优化设计都是基于确定性的声学模型。然而不确定性广泛存在于声子晶体，并严重影响其声学性质。针对这一现状，将区间模型引入声子晶体，描述其系统参数的不确定性。接着，采用Chebyshev多项式构建声子晶体能带结构的代理模型，以分析不确定参数对声子晶体带隙的影响。最后，以声子晶体带隙最大化为目标函数，以带隙的变化范围为约束条件，构建基于Chebyshev代理模型的区间声子晶体的可靠性优化模型，并采用遗传算法求解。数值分析结果表明，Chebyshev代理模型能高效且较精确地预测区间模型下声子晶体的带隙变化范围。以Chebyshev代理模型为基础的声子晶体优化模型，在考虑区间不确定性的条件下，最大化带隙的变化范围，极大地改善了声子晶体的声音屏蔽性能。

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基于自适应奇异值分解的行星齿轮箱故障诊断方法

秦毅 1，2,张清亮 1，2，赵月 1，2

振动与冲击. 2018, 37(17): 122-127.

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行星齿轮箱振动信号中的故障特征通常淹没在噪声信号中，因此有必要研究如何提取这些微弱故障特征。针对传统奇异值分解特征提取方法中不能自动选择有效奇异值数目的问题，提出了一种基于自适应奇异值分解的行星齿轮箱故障诊断方法。首先根据一定的条件，通过该方法选择几个不同的有效奇异值数目并得到几组不同的重构信号；再根据这些重构信号的偏态绝对值，自动选择最佳的重构信号；最后进行包络分析，得到故障信号的包络谱。仿真和实验对比结果表明，此方法相比于传统的奇异值分解特征提取方法，能够更好地在消除噪声和提取行星齿轮箱振动信号中的微弱故障特征。

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基于SHPB技术的混凝土冲击弯拉惯性效应研究

陈徐东，刘志恒，陈晨

振动与冲击. 2018, 37(17): 128-134.

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混凝土材料的SHPB动态弯拉试验在试验技术方面还存在一定问题。按照应力平衡的假设，必须要知道三种应力波的具体值才能计算出应力和应变率。然而应力波沿试件纵向传播所需的时间比沿横向传播所需的时间短，当试件断裂时，透射杆上并不能测得应力波。根据Delvare等人的研究，可采用无限长梁模型，得到弯矩的计算公式，从而计算出试件的强度和应变率。此外，在冲击弯拉试验中，试件受到惯性力的作用会对试验精度产生一定影响，因此有必要对试件所受惯性力进行讨论。本试验中，试件在受到冲击的过程中只在部分长度内发生变形，定义该部分长度为有效长度，通过无限长梁模型的关系式推导得到有效长度的计算公式，并根据相关原理计算出试件受到的惯性力，计算出其真实强度。

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体外预应力连续梁动力性能的能量法二阶分析

方德平

振动与冲击. 2018, 37(17): 135-140.

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选用普通连续梁的正对称和反对称振型作为2跨体外预应力连续梁的振型，精细地分析了体外筋的第1阶和第2阶变形，基于能量法，计算了体外预应力连续梁的自振频率。计算结果说明：体外预压力存在压缩软化效应，该效应可由0~1之间的影响系数来表示；转向座的数量决定了的影响系数大小，跨间无转向座时，影响系数等于1，体外预压力与外轴力具有相同的压缩软化效应；增加转向座数量，体外筋逐渐接近于无粘结筋，影响系数从1逐渐降低至接近于0，体外预压力的压缩软化效应接近于无粘结预压力的零效应。当跨间至少有1个转向座，影响系数明显小于1，可略去体外预压力的压缩软化效应；增加体外筋偏心距和面积，只明显提高梁第1阶正对称振型的自振频率；可略去体外筋对所有反对称振型、第1阶以外的正对称振型自振频率的影响。

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基于火药燃气压力空间变化的火炮发射动力学研究

于情波，杨国来，葛建立，孙全兆，萧辉

振动与冲击. 2018, 37(17): 141-147.

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针对身管振动对弹丸内弹道时期运动形态的激励作用，建立以振动理论为基础的弹丸与身管相互耦合问题的有限元动力学模型。通过用户自定义子程序实现了模块装药下弹丸膛内运动与火药燃烧规律相互关联的动力学过程，并实现了火药燃气压力作用于身管内壁并随弹丸运动而变化的荷载条件，解决了以往燃气压力径向效应加载不准甚至无法加载的问题，得到了在相同射击条件下试验测试数据和仿真计算结果的对比曲线，以及不同数值模拟环境下身管动力学时程曲线。结果表明该非线性动力学模型更能反映火炮实际发射环境，可以较真实地再现身管结构动力学响应过程，为火炮设计以及故障分析提供了更接近实际的参考数据。

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基于强地震动记录的两次Ms7.0级地震破坏能力对比研究

王东明，高永武

振动与冲击. 2018, 37(17): 148-154.

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设定震中距小于55公里，PGA大于等于50gal为筛选条件，得到芦山地震和九寨沟地震符合条件的16条强地震动记录，提取每条记录的41种地震动强度参数和基于V2时-频反应谱（TFRS）累计动能曲线。建立111种集中质量简化模型，以筛选得到的地震动记录为输入进行弹塑性时程分析，提取每一种结构集中质量处的最大层间位移角和最大楼层加速度峰值。以层间位移角限值为建筑物不同破坏状态参数，得出每条地震记录对111种建筑物的破坏情况。通过对比研究两次地震记录的41种地震动强度参数、基于V2TFRS累计动能曲线和111种结构的破坏状态，定量阐述了九寨沟地震较芦山地震破坏能力小的原因，为科学分析九寨沟地震和芦山地震震害差异性提供了依据。

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织物复合材料空间可展桁架模态试验与分析

张祎贝1，高冀峰1，陈务军1，张大旭1，房光强2，曹争利2，彭福军2

振动与冲击. 2018, 37(17): 155-160.

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航天器正朝着大型化、轻量化和模块化的方向发展。由织物复合材料制成的空间可展桁架结构，作为航天器的组成结构有广泛的应用前景。以一个由织物复合材料制成的空间可展桁架结构为研究对象，开展了微重力环境下的模态试验和仿真分析。结构主要由空心圆管、三角形隔板和斜加劲索组成。模态试验采用气动-电磁悬挂系统实现结构重力卸载，模拟微重力环境。仿真分析中，空心圆管由织物复合材料构成，假设为正交各向异性材料结构；三角形隔板由铺层复合材料构成，假设为各向同性材料结构；考虑斜加劲索的预应力对结构刚度及斜加劲索自身有效弹性模量的影响。最终得到的仿真结果与试验对应关系良好，对大型预应力空间可展桁架研究具有参考价值。

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基于迭代迭差与延拓算法的MP稀疏分解研究

李振，李伟光，赵学智，林鑫

振动与冲击. 2018, 37(17): 161-168.

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匹配追踪算法(Matching Pursuit, MP)常用于实现信号的稀疏分解，经典的MP分解算法挑选最佳核函数的判定准则是原函数在该核函数上的投影最大，这种判定准则往往会造成重构后的信号误差较大，针对这一问题本文提出了迭代迭差算法，实例表明该准则比经典MP算法的重构信号误差小。同时，发现经典MP算法或迭代迭差算法在进行信号稀疏分解时会产生端点效应，使得重构信号在端点处存在较大误差，为解决该问题提出了一种基于多项式拟合的延拓算法，比较理想地解决了信号稀疏分解产生的端点效应，实例结果表明此算法比单纯的增加迭代次数来减弱端点效应要有效。

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考虑应变率效应的钢筋混凝土结构非线性地震灾变过程模拟

张皓1,2，李宏男1,3，曹光伟1，尚兵4

振动与冲击. 2018, 37(17): 169-177.

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为研究应变率对钢筋混凝土结构非线性地震灾变过程的影响，采用钢筋、混凝土单轴动态本构关系及加卸载准则，基于纤维梁理论开发了ABAQUS显式动力分析材料子程序。通过对3层偏心钢筋混凝土框-剪结构振动台试验的数值模拟，验证了该程序用于钢筋混凝土结构非线性地震反应分析的准确性和有效性。通过在材料子程序中定义钢筋、混凝土材料失效破坏判别准则，实现了地震作用下考虑应变率效应的钢筋混凝土结构连续倒塌破坏全过程模拟。分别对振动台试验模型结构和钢筋混凝土框架结构的倒塌破坏模式进行了预测，初步探讨了应变率对钢筋混凝土结构地震反应与连续倒塌破坏过程的影响。结果表明：该程序能够准确模拟钢筋混凝土结构的非线性地震灾变过程，可用于考虑材料应变率效应的钢筋混凝土结构抗震设计与分析中。

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基于混沌特性的心音反控制方法研究

成谢锋1，2，佘辰俊1，李吉1

振动与冲击. 2018, 37(17): 178-184.

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针对正常心音信号和病理心音信号所存在的混沌特性差异，提出了一种将病理心音对正常心音进行跟踪的心音混沌反控制方法。本文首先提出了心音混沌反控制方法的设计原则和标准，在此基础上设计了一种结合TD与Fuzzy-PID控制理论的心音信号混沌反控制方法，当输入病理心音时，控制方法能根据另一路读取的正常心音实时自整定PID参数，快速地使病理心音跟踪上正常心音。实验结果与定量分析表明，该控制方法跟踪速度快、误差小、鲁棒性好，控制后的病理心音信号可以很好地对正常心音信号进行轨迹跟踪，且混沌特性得到明显增强。这种心音信号混沌反控制方法，可以用于开发心血管疾病的相关医疗辅助理疗设备，具有可行性和实用性。

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驮背运输2车组系统内力复杂性及其处理技术对策

杨晶1 吴荣坤2 彭钰1 李华2 朴明伟1

振动与冲击. 2018, 37(17): 185-195.

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为了准确分析驮背运输2车组系统内力，提出并验证了复杂曲面接触摩擦简化处理技术对策。多体系统动态仿真分析表明：空载/重载单车可以实现车耳锁定、滚道支承以及地面支承3个平衡态及其传力路径转变，充分保障了货运汽车或集装箱半拖挂车公铁转运的100 %滚装作业。利用复杂约束的拓扑关系图，提升了系统建模的模块化或模板建模程度。在全面考核仿真模型正确性的基础上，利用刚柔耦合仿真技术，深入研究了变形协调性和结构稳定性以及相关因素的影响规律，为轻量化车体优化设计提供了必要的技术支撑。局部高应力及其交替变化是判定结构损伤的主要依据之一，因而相关约束的内力性质需要通过刚柔耦合仿真加以具体分析，并非仅局限于几何空间研究域。

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FDZ型防振锤理论计算模型及试验研究

李黎，张族炎，徐宁波，易勇志

振动与冲击. 2018, 37(17): 196-203.

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根据FDZ型防振锤锤头的振动特点，在FR型防振锤理论计算模型的基础上，考虑锤头6个方向的自由度，建立了FDZ型防振锤的理论计算模型，该模型适用于各类Stockbridge型防振锤。并结合FDZ型防振激振试验，将理论模型得到的功率特性曲线和试验得到的功率特性曲线进行对比，发现功率峰值、峰值频率、图形的走势和波峰和波谷出现的位置均吻合较好，验证了模型的正确性。该模型可以用于输电线路微风振动响应计算中，为输电线路防振设计提供理论依据。

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单面瓦楞机新型光辊机构振动分析

吴磊，杜群贵，肖龙帆

振动与冲击. 2018, 37(17): 204-209.

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光辊机构作为瓦楞机上的关键机构之一，对瓦楞原纸和芯纸的粘合起到关键性的作用，而光辊的振动，不仅影响瓦楞纸板的成型质量，而且降低了瓦楞机的使用寿命，也产生了很大的噪声。本文以光辊简化机构模型为基础建立数学模型，运用拉格朗日函数方程进行求解，得到光辊机构的固有频率，为光辊机构优化提供理论依据，然后对光辊机构进行振动测试，验证数学模型的正确性，最后改变影响光辊机构固有频率的因素，提高固有频率，避免共振。

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基于VMD-SVD联合降噪和频率切片小波变换的滚动轴承故障特征提取

马增强，张俊甲，张安，阮婉莹

振动与冲击. 2018, 37(17): 210-217.

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针对滚动轴承早期故障信息微弱，频率切片小波变换（FSWT）在强背景噪声中提取故障特征的不足，提出变分模态分解（VMD）奇异值分解（SVD）联合降噪与FSWT相结合的故障特征提取方法，首先利用VMD故障信号自适应分解为若干本征模态分量（IMF），通过峭度准则选择包含故障信息最丰富的IMF进行信号重构，其次利用SVD对重构信号进行再次降噪，提高信噪比。最后对降噪信号进行FSWT，凸显故障信号的时频分布信息提取故障特征。仿真信号和实际数据分析结果表明，该方法有效消除了噪声的影响，能够清晰提取故障信号的特征频率，实现滚动轴承故障的精准识别。

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列车荷载激励下站房结构振动响应频域分析方法

冉汶民1，李正川2，李小珍1，易兵3，张迅1

振动与冲击. 2018, 37(17): 218-224.

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为研究高铁站房结构在列车荷载激励下的振动问题，建立站房结构振动响应频域分析模型。以重庆沙坪坝综合交通枢纽为工程背景开展建模工作：建立了车辆-轨道耦合模型，轨道-土体有限元模型和站房结构有限元模型。由车辆-轨道模型求解得到动态轮轨力，通过施加动态轮轨力于轨道-土体模型的轨道正线求得站房柱底对应的振动幅值响应，并将此结果作为外荷载施加于站房结构有限元模型，最终求得站房结构的振动响应，在此基础上探讨了扣件刚度对站房振动的影响。结果表明：列车通过车站时，站房结构一楼办公室的振动响应最大，站房设计时，应重点关注办公室的振动问题；站房振动的主要频段范围为10Hz~60Hz，其峰值频率集中在40Hz左右，采用减振措施时应关注40Hz左右的振动；增加扣件刚度可以有效削减站房6.3~31.5 Hz频率范围内的振动响应，但40~80 Hz频率范围内的振动响应会增大。

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多频激励下添加线性振子磁悬浮能量采集系统建模及其输出功率影响参数分析

王祖尧1，丁虎2，陈立群2, 3

振动与冲击. 2018, 37(17): 225-229.

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研究了通过添加线性振子的磁悬浮非线性能量器采集系统在多频激励下的非线性动力学。通过结合运用谐波平衡法和弧长延伸法，近似解析分析能量采集系统在多频激励下中间磁铁的平均功率辐频响应。并通过直接数值方法验证解析结果。研究结果表明，这种磁悬浮能量采集器在质量比增大时，中间磁铁的平均功率幅频响应的共振峰由两个变为四个共振峰，振幅变小，但共振峰的带宽变宽。另外，通过系统参数分析发现，调节系统参数阻尼比和耦合系数，可以优化共振峰的强度和带宽的宽度，以达到增强振动能量采集效果的目的。

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配置直线不等长预应力筋简支梁自振频率研究

郭凯强1,贾艳敏1,于广龙1,王佳伟2,张冠华2

振动与冲击. 2018, 37(17): 230-235.

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基于结构振动的基本理论，利用梁的自由振动方程，推导出了直线不等长预应力筋简支梁自振频率的理论计算公式。以某桥为背景，对该桥2片预应力混凝土空心板梁进行了模态试验，并用有限元软件ANSYS对该试验梁进行模态分析。结果表明：实测值、有限元分析值和理论公式计算值三者吻合良好，证明了所推导的公式对计算直线不等长预应力筋简支梁前两阶振动频率是合理准确的。最后结合理论计算公式和有限元模型分析了预加应力和预应力筋偏心距对不等长预应力筋简支梁自振频率的影响。

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基于图论的消声器拓扑关系分析及子结构划分方法

张杨，邓兆祥，温逸云

振动与冲击. 2018, 37(17): 236-240.

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通过实验结果与仿真结果的对比验证了有限元法预测汽车排气消声器性能的正确性，进而运用有限元法探讨了消声器子结构拼接方式对消声器整体性能的影响，并从拓扑关系角度解释了该影响的理论成因；然后在总结消声内部连接关系的基础上，结合图论的相关方法提出了一种可以直观展示消声器内部连接关系的拓扑图，并根据不同功能结构在拓扑图中表现出的不同特征规律得出了消声器子结构划分的具体方法。最后通过实例验证了该拓扑图在判断消声器内部连接关系和划分消声器子结构方面的工程适用性。

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基于点基局部光滑点插值法的结构动力分析

张桂勇1,2,3，鲁欢1，王海英4，于大鹏1，孙铁志1

振动与冲击. 2018, 37(17): 241-248.

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针对传统有限元法采用线性三角形单元刚度过硬、计算的固有频率值较大，四边形单元对复杂构件不能自动剖分，点基光滑点插值法刚度过软、会导致计算动力问题失败以及求解固有频率值过低的问题，提出了点基局部光滑点插值法(NPS-PIM)。该方法将有限元与点基光滑点插值法结合，对背景网格基础上形成的点基光滑域剖分、进行局部应变光滑，计算结构的动力问题。研究发现，该方法克服了点基光滑点插值法的时间不稳定性和求解固有频率值过低的缺陷；在采用同样线性三角形单元网格对问题域进行离散的情况下，方法计算得到的固有频率较传统有限元法有明显提高。该方法简便实用、易于实现，具有较好的工程应用前景。

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带螺旋侧板立管两向涡激振动的试验研究

周阳1，黄维平2,杨斌3，潘冲3，宋泽坤3

振动与冲击. 2018, 37(17): 249-255.

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为了研究螺旋侧板对立管涡激振动的抑制作用，采用模型试验的方法对光滑立管以及3组带程螺旋侧板的立管在不同雷诺数下进行了两向涡激振动试验研究，比较分析了光滑立管与带螺旋侧板立管的两向涡激振动响应差异，同时还研究了螺旋侧板导程对立管两向涡激振动的影响。采用示踪方法对4组立管模型涡激振动时的尾流进行了观测。研究结果表明：螺旋侧板能扰乱立管尾流的涡旋泄放，能有效抑制立管横流向的振动响应，同光滑立管相比，带螺旋侧板立管的横流向振动响应减小幅度可达70%左右，但顺流向的振动响应有所增加；9D导程的螺旋侧板对立管的涡激振动抑制效果最好；同带螺旋侧板的3组立管相比，光滑立管的斯托哈尔数在各雷诺数情况下普遍要大一些。

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输流曲管面内振动的小波有限元方法研究

曹建华1,2，刘永寿1，刘伟1

振动与冲击. 2018, 37(17): 256-260.

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将小波有限元应用于求解输流曲管面内流致振动问题，是小波在数值计算上一个新的尝试。针对输流曲管面内振动高阶微分方程，采用区间样条小波函数作为位移场的插值函数，建立了尺度为4、阶数为6的区间样条小波输流曲管单元，推导了小波单元质量矩阵、小波单元刚度矩阵和小波单元阻尼矩阵，从而获得了输流曲管面内振动的动力学方程组。在数值算例中，计算了输流直管和曲管在几种典型边界条件下的频率，这些数值结果与伽辽金方法、传统有限元方法所得结果吻合较好，并且计算时间短。研究表明，新型小波曲管单元在求解输流曲管面内线性振动问题有一定的优势，进一步的研究可望推广到输流曲管的非线性动力学分析中。

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钢丝绳拉伸疲劳寿命仿真分析与试验研究

杜文正，马保珠，曹大志，付广磊

振动与冲击. 2018, 37(17): 261-269.

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为研究钢丝绳在拉伸载荷下的疲劳寿命预测问题，以6×36 WS结构钢丝绳为研究对象，建立了钢丝绳的有限元模型，仿真分析了其在轴向拉伸载荷下的应力分布。对仿真结果中应力最大的钢丝进行拉伸疲劳试验，得到钢丝试件的载荷寿命曲线。在此基础上进行了钢丝绳疲劳寿命的仿真分析，并通过钢丝绳的疲劳试验进行了验证。钢丝绳疲劳仿真结果表明，在轴向拉伸载荷作用下，最大应力位于相邻两个绳股接触区域，对应的此处区域疲劳寿命最短。钢丝绳疲劳寿命仿真与试验结果具有较好的吻合度，由仿真数据拟合的载荷寿命曲线为钢丝绳疲劳寿命的预测提供了依据。

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不同真空度下空中爆炸近场特性的数值模拟研究

李科斌1，李晓杰1,2，闫鸿浩1，王小红1，杨晨琛1

振动与冲击. 2018, 37(17): 270-276.

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外界环境的改变会使空中爆炸时冲击波的传播过程产生明显变化，为分析真空度对爆炸近场特性的影响，建立了自由场空中爆炸的有限元模型，在萨克斯比例定律的基础上，通过引入特征比例距离Z，分析了不同真空度下爆炸近场特征参量的变化规律。分析结果表明：以霍普金森比例距离和特征比例距离Z为变量的分段函数可表述不同真空度全范围内的爆炸峰压Δpm；比冲量i和正压作用时间t+的变化具有非单调性，且与爆轰产物稀疏波尾部的间断面密切相关；不同真空度下的爆轰产物界面和冲击波阵面时程曲线在无量纲坐标系中分别重叠，而极限膨胀体积与临界距离Rs呈线性关系。

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基于小波变换模改进Perona-Malik模型的强噪声信号滤波算法

毋文峰1，陈小虎2

振动与冲击. 2018, 37(17): 277-282.

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鉴于偏微分方程在图像去噪中的原理和应用，针对传统机械振动信号去噪方法的局限性，提出了一种基于小波变换模改进Perona-Malik模型的强噪声信号滤波算法并用于机械振动信号去噪。首先研究了小波阈值去噪和Perona-Malik非线性各向异性扩散滤波模型之间的相关性，其次用小波变换模替代梯度模构建改进的扩散系数，并推导出了基于小波变换模的改进Perona-Malik模型。实验结果表明，与传统去噪方法和基本Perona-Malik模型相比，改进Perona-Malik模型不仅较好地实现了强噪声背景信号有效去噪，而且同时保留了信号细节特征，改进算法抗噪声干扰能力强，去噪之后信号畸变小，改进算法使信噪比平均提高了约3dB。

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刊出日期：2018-08-15

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