振动与冲击

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王超1,2，朱宏平2

振动与冲击. 2018, 37(19): 1-6.

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对于多层剪切时变结构，利用子结构技术将发生时变的局部结构提取出来作为子结构，将交界面上的内力当做外荷载施加给子结构，建立子结构振动微分方程，通过小波变换将子结构的时变参数用小波展开系数来表示，将子结构微分方程转变为线性方程组，将时变参数识别问题转换为时不变小波系数求解问题。各时变参数的分解层数通过Akaike信息准则来确定。由求解得到的小波系数进行重构得到待识别的时变参数。最后，对一个多层剪切时变结构模型进行了数值分析。分析结果表明，提出的方法可以只用局部子结构的响应数据对时变参数进行识别，方法具有一定的抗噪性。

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流固耦合振动效应对机翼气动噪声辐射的影响研究

蒋树杰 1，2,刘菲菲 1，2，陈刚 2，3

振动与冲击. 2018, 37(19): 7-13.

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在常规气动声学研究中，机翼结构往往被视为不会与流体发生耦合作用的刚性体，认为流体压力不会引起机翼结构振动。但实际上机翼结构在外部流体激励作用下会产生振动，结构振动会起流场变化进而引起气动噪声变化。对于弹性较大的机翼结构忽略这种流固耦合振动噪声效应会导致数值模拟结果偏离实际情况。为了研究流固耦合振动效应对气动噪声预测结果的影响，以NACA0012翼型为对象，采用CFD/CSD耦合数值方法求解翼型流场和结构场的非定常响应，再通过FW-H方程评估翼型的远场辐射气动噪声。仿真结果表明考虑流固耦合效应时翼型的气动噪声要显著大于刚体模型情况，并且噪声声源指向性发生明显改变。对机翼表面涡量分析发现，机翼的振动改变了机翼表面压力分布，导致机翼表面湍流动能增强，进而造成机翼辐射气动噪声的增大；并且弹性机翼辐射的气动噪声随着机翼刚度降低呈增大趋势。

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一种基于地震早期辐射P波能量的高速铁路Ⅰ级地震警报预测方法

宋晋东，教聪聪，李山有，侯宝瑞，汪源

振动与冲击. 2018, 37(19): 14-22.

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以准确、快速预测高速铁路Ⅰ级地震警报为目标，提出了一种基于地震早期辐射P波能量的四水准预测40cm•s-2方法。该方法利用日本K-net强震数据，基于能够表征地震破裂辐射能量的地震动参数速度平方积分IV2（Squared Velocity Integral）与加速度峰值PGA（Peak Ground Acceleration）的线性统计关系，通过P波段IV2对应的Ⅰ级地震警报阈值预测PGA是否能够达到40cm•s-2。同时，引入能够稳定估计震级M的参数特征周期τc，以P波段τc的阈值表征大震级事件，以此体现震级对预测结果的影响。基于IV2阈值与τc阈值，建立了四水准预测Ⅰ级地震警报的方法模型。利用2016年4月14日熊本6.5级（Mj）地震中日本九州新干线沿线K-net台站数据，进行了Ⅰ级地震警报的准确性与时效性分析，结果表明，本文方法可以在距离震中最近的台站P波触发后1秒预测出Ⅰ级地震警报，并较九州新干线脱轨时刻和气象厅紧急地震速报发布时刻分别提前了3.34s和4.84s。

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基于ITD与稀疏编码收缩的滚动轴承故障特征提取方法

余建波1，刘海强1，郑小云1，周炳海1，程辉2，孙习武2

振动与冲击. 2018, 37(19): 23-29.

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针对滚动轴承早期故障信号具有周期性冲击的特点和被强噪声淹没而难以提取的问题，本文提出了一种基于固有时间尺度分解（Intrinsic time scale decomposition, ITD）与稀疏编码收缩（Sparse coding shrinkage，SCS）集成的轴承故障特征提取方法（命名为ITD-SCS）。ITD能自适应地将振动信号分解成若干固有旋转分量(Proper rotation，PR)，选择有效的PR分量突显信号的冲击特征。进一步采用奇异值分解（Singular value decomposition, SVD）对每一有效PR实施滤噪作为SCS的前置滤噪单元以提高信号的稀疏性。最后，通过SCS利用极大似然估计方法提取合成信号中的冲击特征。将ITD-SCS应用于轴承内圈故障仿真信号和外圈实际故障振动信号的实验结果表明，ITD-SCS能有效提取强背景噪声下的轴承故障信号的冲击特征。

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基于自适应频带冲击强度的滚动轴承故障量化评估

张龙 1,2,3,成俊良 2，李兴林3，杨世锡 1

振动与冲击. 2018, 37(19): 30-38.

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滚动轴承故障程度量化评估是实现其有效剩余寿命预测和状态维修的基础，目前广泛研究的基于距离和概率相似度量的故障定量评估方法存在计算复杂且易于过早饱和等缺点，不利于在线监测应用。常规时域统计指标如均方根值（Root mean square , Rms）因具有计算简单且与故障发展趋势一致性较好等优点，在工程实际中得到广泛应用，但Rms对早期故障不够敏感。针对上述不足，本文提出了一种新的故障量化评估指标——自适应频带冲击强度（Shock value of selected frequency band, SVsb）。首先利用提出的包络谱谱峰因子（Crest of envelope spectrum, Ec）对复平移Morlet小波滤波器的中心频率和带宽参数进行优化选择，得到自适应最优滤波器并对分析信号进行滤波；再将滤波信号的Rms值与Ec值的乘积作为故障程度评估指标。该指标包含的Rms和Ec分别反映了滤波频带内信号的总强度和冲击分量所占比例，因此能有效反映滚动轴承循环冲击故障特征的强弱，从而量化评估冲击类故障程度。人工植入故障实验数据和滚动轴承疲劳试验数据分析表明本文方法能够有效跟踪轴承故障发展趋势并对早期故障敏感。

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垂度阻尼索的设计及对结构减振的试验研究

禹见达1.2,彭临峰1,张湘琦1,彭剑1,陈政清3

振动与冲击. 2018, 37(19): 39-44.

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高耸结构在地震、强风或其它激励的作用下易发生大幅振动甚至倒塌，由于缺少阻尼器理想的安装位置，目前直接采用阻尼器对结构进行减振的效果并不理想。垂度阻尼索利用高耸结构与地面之间的相对位移，经过放大后驱动阻尼器进行耗能减振，是阻尼器对高耸结构减振的新尝试。为了研究垂度阻尼索对高耸结构的减振性能，首先制作了粘性阻尼系数可调节的电涡流阻尼器，并通过试验结果获得其粘性阻尼系数与磁铁数量的关系；然后采用主索、电涡流阻尼器和复位弹簧制作垂度阻尼索，并对模型结构进行了减振试验。研究结果表明：垂度阻尼索对高耸结构减振的效果随主索垂度减小而增大，随阻尼器粘性系数增大而增大，为结构提供的附加阻尼比可达30%以上，远大于现有减振措施所能提供的附加阻尼比。

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非对称类声学超材料的低频宽带吸声特性

牛嘉敏1，2，吴九汇2

振动与冲击. 2018, 37(19): 45-49.

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低频声波的控制长期以来是一个具有挑战性的课题，当前热点研究的膜类声学超材料能够解决低频的问题，然而吸声共振频率的降低是以牺牲共振带宽为代价的，即要达到低频吸声的需求只能降低吸声带宽。以吸收型膜类声学超材料为研究对象，研究共振质量块的非对称性对结构低频、宽频吸声性能的影响，并得出了以下结论：在非对称模式下，结构整体的吸声性能得到了极大的提高，吸声带宽从原来的窄频扩大为宽频；等效质量密度经过零点的频率都对应于吸声系数的峰值，在非对称模式的影响下，结构的整体弹性应变能在全频段内高于对称模式的应变能；因结构非对称性引起的各阶吸声峰值频率受共振块的质量调节，并呈现一定的规律，依据该规律最终设计了一种吸声结构，并通过数值计算达到了低频宽带的吸声效果。此研究对改善膜类声学超材料的低频宽带吸声性能有着重要的指导意义。

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基于统计能量分析原理的声振耦合模型全局灵敏度分析

蔡延年 1,于洪亮 1,2,闫锦 2,廖建彬 2,俞万能 2

振动与冲击. 2018, 37(19): 50-55.

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为探究统计能量参数不确定性对声振响应结果不确定性的影响规律,采用傅里叶幅值灵敏度检验法对三子系统统计能量声振模型进行参数灵敏度分析。研究结果表明：共振耦合损耗因子宽频带内的主要影响参数;非共振耦合损耗因子仅在低频段存在一定影响力；吻合效应改变临界频率下各参数对输出函数不确定性的影响程度。该方法及结论可用于鉴别声振响应结果不确定性的来源和不同参数的贡献情况，为基于统计能量分析原理的减振降噪设计提供参考。

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随机地震作用下剪力墙结构振动台试验研究

徐亚洲1，刘克东1，刘章军2，苏宁粉1

振动与冲击. 2018, 37(19): 56-61.

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为了开展随机地震动作用下钢筋混凝土剪力墙结构的地震反应研究，制作了一个1/5缩尺的12层现浇剪力墙振动台试验模型，基于谱表示-随机函数方法生成了适用于7度设防的34条非平稳多遇地震动样本。通过结构动力特性测试分析了模型结构的振型和阻尼比变化，根据振动台试验结果分析了随机地震动作用下结构动力放大系数、楼层剪力及层间侧移角的均值、方差、变异系数和概率密度函数。结果表明，结构随机地震反应表现出明显的离散性，加速度放大系数的离散性随楼层增高而增大，楼层剪力的离散性随楼层增高而减小。实测的随机反应及其概率信息可为剪力墙结构随机响应数值模拟和动力可靠度评估提供验证。

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基于Isight-MSC.Patran/Nastran联合仿真的弧形闸门动力模型修正

吴思远 1,2，王正中 2，王岳 2，徐超 2，刘计良 3，吴守军 2

振动与冲击. 2018, 37(19): 62-68.

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为了获得精确的弧形闸门动力有限元模型，提出一种基于Isight-MSC. Patran/Nastran联合仿真与特征灵敏度优化相结合的快速建模方法。主要思路是在保证弧形闸门几何特征及动力特性一致情况下，通过软件联合调用实现质量重分布，以此得到相应的动力有限元模型。本文首先利用摄动法建立弧形闸门主框架目标模型，通过特征灵敏度优化方法迭代逼近，证明了该方法的有效性，进而通过与现有参数优化方法对比，说明了本文方法在保证最小改变量的情况下，能够获取更为精确的有限元动力分析模型。在此基础上根据弧形闸门完全水弹性模型实测数据建立了相应的动力有限元模型，实例计算表明该方法只需较少的迭代步骤就可以实现精确建模。

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去奇异边界元方法在液舱晃荡模拟中的应用

王庆丰，徐刚，王树齐，朱仁庆

振动与冲击. 2018, 37(19): 69-73.

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对于模拟液舱内流体运动，传统频域方法具有很大的局限性，其只能在线性条件下针对每个频率计算系统的响应，然后通过谱分析方法得到系统不规则激励的解，而不能直接通过加载不规则的激励得到不规则的响应，但是本文采用基于去奇异边界元的方法，可在时域内建立液舱内不规则流体晃荡问题的流体动力学数值模型，并利用FORTRAN开发了一套可以模拟任意尺度和形状的液舱晃荡程序。本文首先模拟了单向激励下液舱晃荡问题，并将数值解与解析解进行比较，验证了其准确性和精度。在此基础上，针对不规则波激励下液舱晃荡问题进行了模拟，结果表明文中方法可以有效模拟液舱晃荡问题。

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悬吊式模态试验系统基频测试误差分析

吴松1,2，郭其威1,2，臧旭1，徐腾1

振动与冲击. 2018, 37(19): 74-78.

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针对悬吊式超低频模态试验系统，分别建立垂直和水平方向等效理论计算模型，采用瑞利法求解垂直和水平两个方向的系统基频，建立基频测试值和真实值的等量关系式；分析了两个方向基频测试误差产生机理、影响因素和变化趋势，结果表明悬吊式超低频模态试验系统垂直方向基频测试值偏低，水平方向基频测试值偏高，并提出通过基频测试值，计算产品真实基频的方法和步骤；最后，通过开展标准杆基频试验以及有限元仿真分析，验证了垂直和水平两个方向等效理论计算模型正确有效。

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直线压电振动送料器轨道匹配失效现象研究

田晓超1,2，杨志刚3，吴越3，王锐4，杨树臣4，李庆华2

振动与冲击. 2018, 37(19): 79-82.

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针对直线式压电振动送料器设计与使用中出现的轨道匹配失效现象，设计试验样机对不同轨道及安装方式进行试验，采用两个激光位移传感器对轨道失效时不同位置的振动位移进行了测试，测试结果表明，轨道端点振幅大，中心位置振幅小，轨道两端点运动方向相反，即轨道在发生平移运动的同时也发生了转动。回转中心附近测试点位移为8.2μm，端点位移则可达到67.8μm。建立了无阻尼条件下轨道的平移与角运动的动力学方程，得到了轨道匹配有效的条件为端点角运动幅值分量小于平移运动幅值分量。理论分析结果表明减小轨道长度、振子安装角及支撑点的不对称度有助于解决轨道配合失效问题。

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基于MD-CUSUM和TD-SVR的滚动轴承健康状态预测

夏均忠，吕麒鹏，陈成法，刘鲲鹏，郑建波

振动与冲击. 2018, 37(19): 83-88.

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故障特征提取是轴承健康状态描述的关键，然而当前常用方法提取的特征往往维数较高或信息缺失，无法单调性反应轴承健康状态，且预测结果不能有效反应轴承退化趋势。应用累积马氏距离（MD-CUSUM）实现特征降维并得到健康指标（HI），能够在低维层面上单调性地反应轴承健康状态；构建时滞性支持向量回归（TD-SVR）模型，提高滚动轴承健康状态预测精度。通过试验数据分析对比了MD-CUSUM与等距特征映射（ISOMAP）的优劣，结果表明MD-CUSUM和TD-SVR相结合在轴承健康状态预测方面具有更好地效果。

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新型恒扭矩工具动力学模型与降粘机理研究

田家林,2，张堂佳1，程文明2，袁长福3，杨琳1，董燚1，林晓月1

振动与冲击. 2018, 37(19): 89-96.

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钻柱粘滑作为钻柱动力学中的关键问题，在深井、大位移水平井中，粘滑可能导致钻具性能下降，乃至工具失效引发井下事故。因此，降粘技术的研究，对于有效提高机械转速，缩短建井周期，保证安全作业具有重要指导意义。基于此，本文基于纵向与扭转振动耦合的粘滑过程动力学模型，以提出的新型恒扭矩工具为研究对象，进行其工作机理研究，利用建立的理论方法，根据生产数据进行算例分析，包括纵向与扭转动力学结果，并与现场数据进行对比分析。研究结果表明：由于新工具纵扭耦合产生的恒扭矩效果，在软硬交错的岩层区进行钻进破岩时，可有效减小钻具扭矩波动，避免出现滞动现象，使有效破岩行为持续稳定进行。所提出的新型恒扭矩工具可为降粘减摩、提速增效技术提供参考，建立的理论模型可为新型钻井条件下的钻柱动力学发展起推动作用。

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分离流动诱发的失速颤振和锁频现象研究

李国俊 1，白俊强 1，唐长红 1，李宇飞 1，刘南 2

振动与冲击. 2018, 37(19): 97-103.

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采用非定常雷诺平均N-S方程(Unsteady Reynold Averaged Navier-Stockes, URANS)模拟失速颤振中的非定常气动力，通过耦合结构运动方程，建立时域气动弹性分析方法，其中结构运动方程采用基于预估-校正技术的四阶隐式Adams线性多步法进行时域推进求解。首先对动态失速气动力响应和锁频区域的预测精度进行验证，确保求解器适用于模拟失速颤振。其次，采用该气动弹性分析方法对NACA23012翼型的颤振边界进行数值模拟，结果表明，本文预测得到的颤振速度边界和实验结果吻合较好。通过对失速颤振中的结构运动响应和流动特性进行分析，发现在失速颤振中前缘漩涡的产生和尾涡脱落是一种能量转换和注入机制，用以维持翼型的等幅振荡；同时失速颤振中出现的锁频现象是导致翼型在初始攻角为15°、16°和17°时颤振频率突然降低的主要原因。

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无背索斜拉桥竖弯刚度评估模型与方法研究

蔡向阳1，苏潇阳2，康厚军2，龚平1，刘海波3，胡建华3

振动与冲击. 2018, 37(19): 104-111.

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本文基于斜拉桥中拉索对桥面梁起弹性支撑作用的受力特点，针对无背索斜塔斜拉桥提出一个新的双梁离散弹簧动力学模型。该模型将斜拉索简化为无质量弹簧，将桥塔和桥面梁视为考虑轴力影响的欧拉柏努利梁。然后基于传递矩阵法基本原理，推导得到了无背索斜塔斜拉桥成桥状态竖弯刚度评估方法的基本理论。最后以长沙市洪山大桥为算例，计算了其成桥状态时的自振频率和模态，并对普通钢索被替换为CFRP斜拉索后对桥梁整体竖弯刚度的影响进行了研究分析。结果表明，本文提出的模型能很好地评估无背索斜塔斜拉桥的竖弯刚度。另外，相比于传统钢拉索，CFRP斜拉索能不同程度地增加无背索斜塔斜拉桥的整体竖弯刚度。

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超声振动和微量Sr+Sc对A380合金组织的影响及作用机理

雷吉平1,2，余剑武1，罗红1，陈健美2，李伟2，李承波3

振动与冲击. 2018, 37(19): 112-117.

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添加超声振动和微量Sr+Sc对A380合金进行变质处理，研究超声振动和微量Sr+Sc对A380合金显微组织和力学性能的影响及作用机理。结果表明：加入微量Sr+Sc与超声振动协同的作用使A380合金微观组织明显细化；加入0.15%Sr+0.3%Sc时，对组织的细化效果最理想，其晶粒尺寸最小，约为27μm，形状因子最大，为0.8；此时硬度和伸长率最大，分别为：113 BHN和4.7%；加入0.2%Sr+0.4%Sc时，强度最高，抗拉强度和屈服强度分别为：302MPa和272MPa。通过对A380合金熔体中超声空化场的仿真分析，探讨了超声波声流效应和空化效应对合金组织细化和力学性能提高的影响机理。

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舰船隔振器安装参数与隔振效果相关性试验研究

计方1, 张华栋1.2，吴铭1，李国楠1.3

振动与冲击. 2018, 37(19): 118-123.

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开展舰船隔振器安装参数与隔振效果相关性试验研究可为隔振器建造声学质量检测提供重要支撑。以典型船用隔振器为研究对象，首先梳理出舰船建造过程中对隔振器隔振效果影响较为显著的安装参数，接着通过系列化的工艺试验分析隔振器紧固力矩和安装面间隙对隔振效果的影响规律。在大量实船测试数据的基础上，基于多元统计分析得到了典型隔振器各安装工艺参数对隔振效果的贡献量。结果表明：BE300型隔振器隔振效果与预紧力矩、底面贴合间隙呈现复杂的变化规律，建议去除底面橡胶并选取适当预紧力矩进行安装；隔振效果与隔振器下水后变形量、连接管路后变形量、垫片厚度在多个1/3倍频程中心频率处呈现强相关性。

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基于短时傅里叶变换和卷积神经网络的轴承故障诊断方法

李恒，张氢，秦仙蓉，孙远韬

振动与冲击. 2018, 37(19): 124-131.

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针对具有较强非平稳性和易被强烈背景噪声干扰特点的滚动轴承振动信号，提出了基于短时傅里叶变换和卷积神经网络的故障诊断方法，实现了端到端的故障模式识别。首先，对滚动轴承振动信号进行短时傅里叶变换，得到时频谱样本，分为训练集和测试集；然后将训练集输入卷积神经网络中进行学习，不断更新网络参数；最后，将学习好参数的卷积神经网络模型应用于测试集，输出故障识别结果。通过滚动轴承故障模拟实验，进行可行性和有效性的验证。结果表明提出的方法对不同类型故障有着很高的识别精度，并可以通过增加故障数据种类和数量的方式来提高此方法的鲁棒性，是一种适应于处理“大数据”的故障诊断方法。

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基于声传递向量法的槽形梁结构低频噪声研究

刘林芽，秦佳良，雷晓燕，刘全民，宋瑞，曾峰

振动与冲击. 2018, 37(19): 132-138.

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轨道交通槽形梁结构在列车动载作用下会辐射低频噪声，这种低频噪声对人体健康危害很大。以轨道交通30m的简支槽形梁为研究对象，基于车辆-轨道耦合动力学模型，利用有限元法计算了列车荷载作用下槽形梁的振动响应，再利用声传递向量法分析了槽形梁结构辐射噪声及其特性，最后对槽形梁结构各板件的噪声辐射贡献进行了研究。分析结果表明：轨道交通槽形梁底板的垂向振动速度振级和腹板的横向振动速度振级的峰值频率均为63Hz，且底板的垂向振动响应是最大的。槽形梁结构噪声的线性声压级的峰值频率在63Hz附近，且当频率为63Hz时，槽形梁结构噪声的辐射范围最广，衰减得最慢。槽形梁结构噪声辐射的主要区域在梁体的正上方和梁体的正下方，且梁体正上方的结构噪声要大于正下方。槽形梁底板对结构噪声的贡献量是最大的，其次是腹板，翼缘板对槽形梁结构噪声的影响很小。

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基于阻尼特性鲁棒性的车身NVH性能设计

郝耀东1.2.3，潘能贵1，何智成1，顾成波4

振动与冲击. 2018, 37(19): 139-145.

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阻尼片作为控制车辆振动噪声的主要手段之一，其损耗因子和制造厚度的鲁棒性是造成车辆NVH性能波动的主要因素之一。本文主要对阻尼片进行研究以控制车辆NVH性能的波动，首先，建立阻尼片材料的四因子模型，采用麦夸特法对模型参数进行求解以获取损耗因子的不确定分布特性；采用模态应变能方法确定铺设阻尼片的位置；以阻尼片厚度为设计变量，以材料损耗因子为随机变量，运用组合优化方法遗传算法（GA）和序列二次规划法（SQP）组合进行鲁棒性优化设计，在保证车内声压级水平的条件下降低车辆噪声的波动性。以某MPV车型为算例进行优化设计，优化后单目标函数（SOF）均值为0.465，标准方差为0.0047，可靠性达到99.8%，比初始设计值提高了近1倍。

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基于参考臂低频相位调制的微弱振动光学相干检测

张烈山1,张晓琳1，刘刚2，唐文彦1

振动与冲击. 2018, 37(19): 146-152.

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针对纳米级中高频微弱振动检测提出了一种基于参考臂低频相位调制的光学相干检测方法。分析了参考臂低频相位调制情况下，微弱振动相干检测信号的模型及其频谱分布特点，在此基础上提出了振动频率及振幅的解算方法。仿真研究表明本文所述能够准确解调出纳米级微弱振动的频率及振幅参数，并且表现出较强的抗噪和抗环境扰动的能力。搭建了一套光学外差相干系统对由水下声源激发的纳米级水表面波进行了探测实验，实验结果表明利用本文所述的方法能够精确测定微弱振动的频率，对其振幅的检测也表现出很高的测量重复性。参考臂低频相位调制相干方法为中高频微弱振动参数的检测提供了新的解决方案。

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牵引电机谐波转矩对高速动车动力学性能的影响

徐坤曾京祁亚运晏永

振动与冲击. 2018, 37(19): 153-158.

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在传统的车辆系统动力学分析中，很少考虑牵引电机谐波转矩的影响，实际上，谐波转矩会造成电机转速的振动，进而对车辆系统产生动作用力。为了计算牵引电机谐波转矩及其对高速动车组动力学性能的影响，针对国内某型动车组上的牵引电机参数，计算了前4次谐波转矩的含量并且加入到车辆系统动力学模型中，经计算发现：谐波转矩对车辆系统的舒适度、磨耗功指标影响较大，对临界速度、横向与垂向平稳性指标、脱轨系数和最大轮轴横向力影响不大；谐波转矩也会较明显地加大齿轮箱、牵引电机本身的纵向加速度均方根值。进一步比较发现：随着速度的升高，谐波转矩对它们的影响会越来越大。

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移动谐振荷载作用下曲线轨道钢轨动力响应求解方法研究

杜林林1，刘维宁1，刘卫丰1，马龙祥2

振动与冲击. 2018, 37(19): 159-165.

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将曲线轨道视作周期性轨道结构，根据周期性结构的振动特性，可将荷载作用下曲线轨道钢轨动力响应的求解问题转化在一个基本元之内进行。通过引入移动谐振荷载作用下曲线轨道钢轨的数学模态，得出了曲线轨道钢轨频域响应的级数表达。在频域内采用模态叠加法表示钢轨的弯曲及扭转变形，进而求解得出钢轨的频域动力响应。经研究发现：移动荷载作用下曲线轨道钢轨响应显著的频段位于荷载激励频率附近，随着荷载移动速度的增加，荷载激励频率附近一个很窄频段内的位移响应将有所减小，但其它大部分频段内的位移响应将显著增大；随着荷载移动速度的增加，移动谐振荷载引起的钢轨响应峰值变化不大，但响应显著的持时变短；离散支承引起的参数激励受速度的影响显著；采用曲线梁模型模拟曲线轨道钢轨所得垂向动力响应结果与直梁模型基本一致，可以采用直梁模型近似研究曲线轨道钢轨垂向动力响应；当对轨道进行精细化建模分析时，曲线半径对曲线钢轨扭转振动有一定程度的影响，需采用曲梁模型研究曲线轨道钢轨动力响应。

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平头弹正侵彻单层和多层钢靶的SPH模拟和解析分析

肖毅华，董晃晃，周建民

振动与冲击. 2018, 37(19): 166-173.

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建立了平头弹正侵彻Weldox 460 E钢靶的SPH模型，通过实验数据对模型进行了验证。应用验证的SPH模型模拟了2~12mm厚单层靶的侵彻过程，建立了弹道极限速度与靶板厚度关系的经验公式；开展了平头弹正侵彻多层靶的数值模拟，分析了靶板的层数、总厚度、厚度组合对其抗侵彻性能的影响。基于单层靶弹道极限速度的经验公式，得到了预测多层靶的弹道极限速度的解析模型。将解析模型的弹道极限速度计算结果与SPH的模拟结果进行了比较，结果表明两者比较接近，相对误差基本都在10%以内。

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柔性基、柔性铰空间机器人基于状态观测的改进模糊免疫混合控制及抑振研究

陈志勇，李振汉，张婷婷

振动与冲击. 2018, 37(19): 174-182.

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研究了在有界外部扰动、基座姿态控制输入比例不确定影响下，柔性基、柔性铰空间机器人系统的刚性轨迹跟踪控制及柔性振动抑制问题。结合系统动量守恒原理、拉格朗日法并应用柔性补偿与奇异摄动技术，建立了柔性基、柔性铰空间机器人的奇异摄动动力学方程。为消除系统外部扰动、不确定控制输入比例对空间机器人轨迹跟踪精度的影响，在传统免疫控制算法基础上引入线性速度观测器及模糊控制器，提出一种基座姿态与机械臂各关节协调运动且不依赖于被控慢变子系统模型的改进模糊免疫混合控制律。为主动抑制基座、关节所产生的双重柔性振动，针对快变子系统提出一种基于线性状态观测器的最优控制律。综合上述两个控制律，得到了一种改进模糊免疫混合控制及抑振方案。所提控制方案无需在实时控制过程中对空间机器人的相关速度信号进行测量与反馈，并对系统不确定性保持有很强的鲁棒性。仿真实验结果证实了方案在系统刚、柔性运动控制上的有效性。

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近断层地震下隔震系统的损伤控制研究

谢云飞1,4，刘阳2,3，何文福4

振动与冲击. 2018, 37(19): 183-189.

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近断层地震作用下易造成隔震结构隔震层产生较大位移，当位移过大会造成结构与挡土墙发生碰撞从而引起结构损伤。为研究近断层地震下隔震结构的损伤性能及损伤控制机理，建立了考虑结构损伤的隔震结构分析模型。采用弹塑性时程反应分析方法比较了近断层地震下隔震结构在附加黏滞阻尼比、变频隔震及附加缓冲限位装置情况下的结构损伤控制效果。研究结果表明当近断层地震下隔震层位移超过隔震缝间距且数值越大，隔震结构损伤越严重；采用三种方法进行近断层地震下的损伤控制时设计地震动下结构损伤轻微，采用附加黏滞阻尼比的方法对近断层地震下的损伤控制最有效，采用变频隔震系统对近断层地震下的隔震层位移控制效果最佳。研究结果可为隔震结构在近断层地震下的损伤控制提供参考。

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移动荷载作用下离散支承浮置板轨道振动响应研究

黄强 1,2,黄宏伟 1,2，张冬梅 1,2

振动与冲击. 2018, 37(19): 190-197.

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浮置板轨道作为一种有效减振方式在城市轨道交通中获得了广泛的应用。将浮置板分别视为质量块、Euler梁和短梁，利用振型叠加法得到了三种离散支承浮置板轨道模型的振动方程，并采用Runger-Kutta法求解其响应结果。计算结果表明，将浮置板等效为质量块和长梁是浮置板轨道模型的两种极端情况，实际浮置板轨道模型计算结果介于这两个计算模型之间。浮置板存在一个临界长度，此时长梁-短梁模型和双长梁的结果基本一致。当浮置板长度很短时（0-0.6m），浮置板可以等效为质量块；当浮置板较长时（大于临界长度），可以整体等效为长梁；浮置板为有限长度短梁时，随着浮置板长度的增加，钢轨的挠度和浮置板支承内力会逐渐减少。对浮置板减振特性分析表明，增加浮置板长度、增加钢轨扣件刚度、增加浮置板抗弯刚度、减少浮置板支承刚度是改进浮置板减震性能和行车舒适性的有效办法。

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磁悬浮-气囊主被动混合隔振器力学特性及主动隔振实验研究

马建国 1,2,帅长庚 1,2，李彦 1,2

振动与冲击. 2018, 37(19): 198-204.

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低频线谱的有源控制是减振降噪中的重要技术，在对磁悬浮-气囊混合隔振器理论研究与有限元仿真的基础上，设计了专门针对混合隔振器的测力工装夹具，进一步对混合隔振器进行了主动控制力实验研究，得出混合隔振器输出力特性。在实验的基础上针对机械线谱振动，提出一种基于力为误差信号的主动控制方法,并进行实验验证。实验结果表明：在以力为误差信号下，对主被动混合隔振平台传递力的低频线谱控制效果好，并可显著降低主动控制实验平台的低频线谱振动。

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基于声发射的柴油机连杆大端轴瓦碰撞摩擦故障诊断

党轩1，谷丰收1,2，王铁1，李国兴1，王欢欢1，张虎1

振动与冲击. 2018, 37(19): 205-210.

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为了对某型单缸柴油机进行故障诊断，将声发射传感器布置在柴油机表面不同的位置，通过对比不同测点的异常声发射信号峰值响应，定位到异常声发射信号来源于发动机连杆大端轴瓦处。在对连杆大端轴瓦处异常声发射信号进行诊断后，结合MATLAB仿真计算连杆大端轴承力确定了轴瓦的故障类型，最后通过拆机检查和更换轴瓦来验证声发射的诊断结果。结果表明：由于连杆轴径和轴瓦之间的配合间隙过大，使得单缸柴油机在工作过程中连杆轴径和轴瓦每隔90°就会发生一次碰撞摩擦，导致声发射信号在相应的曲轴转角位置出现异常峰值响应。声发射技术为发动机的故障源定位和发动机连杆大端轴瓦处的碰撞摩擦故障诊断提供了更准确的方法。

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基于SVDI的变工况旋转机械故障诊断方法

宋涛1,2，王瑜琳3，赵明富1,2，钟年丙1,2

振动与冲击. 2018, 37(19): 211-216.

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旋转机械设备变工况特点导致振动特征不稳定，给故障诊断带来很大困难这一问题。提出一种基于奇异值分解插值(Singular Value Decomposition Interpolation, SVDI)的变工况故障诊断方法，构建离散工况下的振动信号样本，通过奇异值分解将样本特征矩阵分解为奇异向量、旋转矩阵和特征均值，分别对奇异向量、旋转矩阵和特征均值进行插值，再重构实测工况下的特征矩阵，最后通过特征约简、模式识别方法进行故障诊断。该方法可在没有完备样本库的条件下估计出一定范围内任意工况的振动特征，能解决旋转机械设备变工况条件下的故障诊断难题。多种转速下的齿轮箱故障诊断实例证明了该方法的有效性。

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离合器轴向非线性特性对离合器分离力-分离位移的影响研究

万里翔1刘雪莱2陈权瑞1侯秋丰3 张晨3 王善南3 上官文斌2

振动与冲击. 2018, 37(19): 217-224.

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分析了离合器分离力-分离位移曲线与踏板力-位移特性曲线的关系。建立了离合器分离力-分离位移特性计算的有限元模型。在建立的有限元模型中，包含离合器压盘总成和从动盘总成的有限元模型。建模中，考虑了膜片弹簧和波形片的轴向非线性特性。利用建立的模型，计算得到了离合器的分离力-分离位移曲线，通过台架测试了离合器的分离力-分离位移特性，计算结果与实测结果的对比分析，验证了模型的正确性。分析了膜片弹簧工作点位置和波形片轴向刚度对分离力-分离位移曲线的影响，并依据分析结果进行离合器踏板力-位移特性的改进。利用离合器操纵系统试验台进行了离合器踏板力-位移特性测试，验证了计算结果的正确性。论文的研究结果建立了膜片弹簧的工作位置和波形片的轴向刚度与离合器分离力-分离位移特性的关系，可为改善离合器踏板操纵舒适性提供计算分析方法。

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无轴承旋翼摆振模态阻尼识别技术研究及其应用

张仕明，周云，胡和平

振动与冲击. 2018, 37(19): 225-230.

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旋翼桨叶的一阶摆振后退型模态是影响直升机地面共振稳定性的主要模态。为了识别装机状态下桨叶一阶摆振模态阻尼，本研究发展了基于FFT分析的移动矩形窗法、基于Fourier级数的移动矩形窗法、基于希尔伯特变换法和基于Wavelet小波变换等四种方法的无轴承旋翼一阶摆振模态阻尼识别技术，针对试验中测得的信号出现的频率成分密集和信噪比差等情况在阻尼识别过程中增加了数字滤波器，数值仿真和基于装机试验数据的识别均表明，基于Fourier级数的移动矩形窗和基于Wavelet小波变换两种阻尼识别技术可有效分离无轴承旋翼摆振模态，数字滤波器可有效提高桨叶摆振阻尼识别精度。

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可变形状空腔噪声的数值仿真研究

宁方立 1.2,宁舜山 1，石旭东 1，刘哲 1韦娟3

振动与冲击. 2018, 37(19): 231-238.

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空腔流动现象存在于各类航空飞行器中，由其引发的高强空腔噪声极易诱发空腔内结构共振而导致腔内元器件声疲劳破坏，因此针对空腔噪声的产生机理及有效控制方法的研究具有重要的工程实际意义。提出一种新型的可变形状空腔噪声主动控制方法：使用安装于空腔内的机械装置调节空腔底面及后壁面的倾斜角度，实现随着流速的变化，改变空腔形状，以期有效改善空腔内的强噪声环境。采用大涡模拟结合计算气动噪声计算方法对典型开式空腔进行数值仿真。研究发现，随着后壁面倾斜角α的增大，纯音噪声主模态的声压级幅值随之降低，主模态频率会出现跳跃式上升。另外，研究还发现α角的增大对马赫数0.6时纯音噪声主模态声压级幅值的降低作用显著于马赫数0.85时；α角的增大对马赫数0.85时纯音噪声主模态频率的升高作用却比马赫数0.6时更为明显。可变形状空腔噪声主动控制方法不仅可以显著降低纯音噪声主模态声压级幅值，还可使得纯音噪声模态频率升高，从而避开空腔结构的固有频率以避免腔体发生共振破坏。研究工作为扩展可变形状空腔噪声主动控制的工程应用奠定了良好的理论基础。

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基于WLS-SVM的加速度计动态模型参数辩识

王建林1，郭永奇1，魏青轩1，孙桥2，胡红波2

振动与冲击. 2018, 37(19): 239-244.

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提高加速度计动态模型参数辨识精度，对研究和改善加速度计动态特性有重要作用。针对加速度计的非线性影响其动态模型参数辨识精度的问题，提出了一种基于加权最小二乘(WLS)和支持向量机(SVM)的加速度计动态模型参数辩识方法，该方法针对包含线性部分和非线性项的加速度计二阶非线性动态模型，利用WLS辩识加速度计动态模型的线性部分参数，并采用SVM估计加速度计动态模型的非线性特性，通过迭代和最小化所构建的误差准则函数，实现加速度计动态模型参数最优辨识。仿真实验和加速度计绝对法冲击激励校准实验表明，该方法能够减小加速度计非线性对动态模型参数辩识精度的影响，所得加速度计动态模型参数辨识结果具有较高的精度。

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斗栱对钢结构仿古建筑檐柱抗震性能的影响分析

薛建阳1，马林林1，董金爽1，高卫欣1

振动与冲击. 2018, 37(19): 245-253.

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为研究斗栱对钢结构仿古建筑檐柱力学性能的影响，对8个缩尺比为1：1.5的钢结构仿古建筑檐柱进行了低周反复荷载试验，在获得各试件荷载-位移滞回曲线及骨架曲线的基础上，对其刚度退化、强度衰减、延性性能及耗能能力进行了研究，并对其破坏机理进行了分析。分析结果表明：斗栱改变了钢结构仿古建筑檐柱的传力机理，对其抗震性能也有较大影响；斗栱使钢结构仿古建筑檐柱的屈服承载力和极限承载力分别提高了30.7%、24.0%，使其屈服点和极限点处刚度分别提高了52.8%、135.6%；带斗栱檐柱屈服点处的耗能能力明显高于普通檐柱，但其延性略有降低(平均降低8.5%)。在试验研究的基础上，基于ABAQUS建立了仿古建筑檐柱三维数值模型结构，对其进行参数分析，研究栌斗厚宽比对其抗震性能的影响。分析结果表明：在一定范围内，随栌斗厚宽比的增大，钢结构仿古建筑带斗栱檐柱的位移延性有一定程度的降低，其刚度和承载力逐渐增大；但带斗栱檐柱刚度和承载力的增幅先增大后减小，当栌斗厚宽比介于0.011~0.015时，带斗栱檐柱刚度和承载力的增幅最大。

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70基于负超磁致伸缩效应电抗器减振新方法的研究

闫荣格 1，赵路娜 1，贲彤 1，周杰1

振动与冲击. 2018, 37(19): 254-258.

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噪声抑制是电抗器制作和应用过程中必须考虑的关键因素，尤其是在高压输电网络。针对电抗器振动噪声的问题，提出了一种利用负超磁致伸缩材料的减振方法。以一台单相铁心电抗器为例，建立电抗器铁心的电磁-机械耦合模型，基于有限元法对磁致伸缩和麦克斯韦力及两者共同作用下的电抗器铁心振动进行定量分析，研究两种力对电抗器振动的影响，得出磁致伸缩和麦克斯韦力对电抗器振动是相互抵消作用的结论。在电抗器气隙处填充负超磁致伸缩材料，利用负超磁致伸缩材料在磁场作用下产生负形变的特性来抵消电抗器原有的机械变形。对比两种不同填充材料电抗器的振动位移，分析结果表明，电抗器的振动位移减小了13%，为以后低噪声电抗器的设计提供理论支持。

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刊出日期：2018-09-15

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