振动与冲击

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丛楠 1，2，陈俊达 1，任焱晞 1，王彬星 1，李青霞 1

振动与冲击. 2018, 37(2): 1-5.

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当前由功率谱密度重构路形谱的方法仅能生成高斯路形谱。高斯分布概率密度分布曲线较低的“拖尾”厚度决定了其难以对各类有着剧烈路面起伏的严酷道路进行有效描述。根据威布尔分布的高阶矩特性，推导了具有指定峭度的威布尔分布参数的计算方法；进而以ZMNL方法为基础，提出了一种由高斯白噪声产生指定功率谱密度与峭度的对称幅度威布尔分布随机变量的方法。使用该方法，可在保持功率谱密度（函数）曲线的前提下，通过指定不同的峭度值，产生不同严酷程度的路形谱。通过将本文方法应用于某试验场可靠性试验道路谱重构，验证了本文所述方法的正确性和有效性。为道路模拟试验以及各种车辆仿真试验提供了一种新的非高斯道路模型建模方法。

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SV波斜入射形成的动应力路径及影响因素分析

黄博 1,2，李琪群 1,2，凌道盛 1,2，王宇 1,2

振动与冲击. 2018, 37(2): 6-16.

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动应力路径是研究场地地震动力响应的关键。基于波动理论，本文推导了半无限弹性空间中任一深度处由SV波斜入射产生的动应力。在采用较大土体刚度参数，且SV波为垂直入射特例时，该方法与土动力学估算地震动应力的常规简化方法结果一致。揭示了SV波斜入射下形成的动应力路径特征，从数学上证明了SV波斜入射产生的动应力在双剪应力分量（偏差正应力和水平剪应力）组成的平面中形成斜椭圆形，并进行了参数敏感性分析，表明入射角、泊松比和单位波长深度是影响应力路径的根本因素，为进一步研究斜入射地震波作用下场地动力响应奠定了理论基础。

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距离依赖的声速场反演与运动声源的跟踪定位

戴淼,李亚安

振动与冲击. 2018, 37(2): 17-23.

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借助运动声源位置的时变性，利用具有时空变化特性的声速剖面在一定条件下可近似建模为经验正交函数系数随时间/距离演化的特点，提出一种运动声源参数与声速场参数联合估计的方法，解决距离依赖浅海海域快变声速场反演问题。该方法采用扩展卡尔曼滤波和集合卡尔曼滤波算法在重构真实声速场的同时对运动声源进行跟踪定位。仿真结果和实测数据验证了算法的有效性，并对两种非线性算法进行了对比。研究表明：集合卡尔曼滤波表现出较优越的估计性能，即使在接收阵元数目减少的局限条件下，仍然能够很好的估计出移动声源的位置和声速参数在时间/距离维度上的演化轨迹。该方法对研究动态海洋参数反演和观测系统的布设具有一定的参考意义。

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载机大机动条件下空空导弹弹射发射动力学研究

刘浩1 周军1 张士卫2

振动与冲击. 2018, 37(2): 24-29.

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大机动条件下实现空空导弹的内埋弹射发射是隐身战机的重要作战性能，在大机动条件下弹射发射空空导弹，导弹弹射分离参数将偏离设计值，严重威胁隐身战机发射安全。基于多柔体动力学拉格朗日乘子法、构件级模态试验和载机大机动条件，提出了一种隐身战机大机动内埋弹射刚-柔-液耦合的动力学建模方法，并通过数值模型仿真了相关发射动力学特性，分析了载机大机动产生的高过载离心力对空空导弹的弹射分离参数的影响。结果表明大机动弹射发射将使弹射分离姿态角明显减小，威胁发射安全性。为隐身战机大机动发射安全性研究和空空导弹初始弹道研究提供理论依据。

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考虑桩周土竖向作用和施工扰动效应时大直径楔形桩的纵向振动特性

王奎华1,2，高柳1,2，李振亚1,2，郭海超1,2 王宁3

振动与冲击. 2018, 37(2): 30-37.

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将桩土系统划分为数量足够多的微元层，基于复刚度传递多圈层平面应变模型，求得了桩侧土对桩身的剪切刚度。采用Voigt体模拟桩周土与相邻微元桩段交界面上环形截面的作用，求得了弹簧和粘壶系数。通过拉普拉斯变换，结合相邻微元桩段交界面上的位移连续和应力平衡条件，得到了修正的阻抗函数递推法。通过求解微元桩段的动力平衡方程，结合修正的阻抗函数递推法，求得了桩顶的阻抗函数。将本文解与已有解进行对比，进一步验证了的楔形桩承载性能的优越性。在桩基动力设计所关心的低频范围内，通过参数分析研究了桩周土的竖向作用与施工扰动效应的耦合作用。

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基于频响函数虚部的梁结构损伤检测

张宇飞 1,2,王山山 1

振动与冲击. 2018, 37(2): 38-42.

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提出了基于频响函数虚部的梁结构损伤检测方法，依据模态曲率提出了判别损伤的指标——CIFF。该指标仅需要利用结构损伤后的随机振动响应信息，避免了需要获得结构未损伤前的模态信息的弊端，并且该方法在一定程度上考虑了系统误差与噪声干扰。通过一钢质悬臂梁的动力试验，验证了该方法对判别梁结构单裂缝损伤和多裂缝损伤的有效性。结果表明，该方法不仅能检测出损伤的位置，并且能表征损伤的程度。对于实际工程中的梁结构损伤检测研究具有一定的意义。

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分岔隧道过渡段的爆破振动特性研究

凌同华1，曹峰1,2，张胜3，张亮1，谷淡平1

振动与冲击. 2018, 37(2): 43-50.

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由于分岔隧道过渡段具有特殊的受力结构形式，爆破开挖产生的振动极易造成中隔墙和岩体失稳。以六月田分岔隧道过渡段为工程背景，对先行隧道的爆破振动进行实时监测。通过对爆破振动数据进行分析，得出先行隧道不同围岩级别、监测位置的振动波传播规律。运用三维数值模拟软件，对后行隧道爆破振动作用下先行隧道混凝土衬砌的力学特性进行研究。结果表明：连拱段中隔墙迎爆侧的径向振速最大；小净距段中夹岩的振速衰减幅度要小于连拱段中隔墙；爆破振动对先行隧道混凝土衬砌产生的最大拉应力、剪应力分别出现在迎爆侧的拱腰和拱脚；后行隧道混凝土衬砌的最大拉应力和最大振速存在线性关系，通过拟合公式计算得出临界振速，确定了分岔隧道过渡段爆破振动安全控制标准。

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舰载机全机落震试验机翼升力模拟方法研究

豆清波1，刘小川2，奚杨风光2，杨智春1，牟让科2

振动与冲击. 2018, 37(2): 51-56.

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舰载机全机落震试验机翼升力模拟是在实验室测试飞机着陆载荷时，给飞机动态施加飞机着陆时刻机翼升力，模拟飞机着陆真实受载，机翼升力施加是否合理是全机落震试验成功与否的关键技术。本文给出了全机落震试验机翼升力模拟准则，提出了一种适用于全机落震试验的模拟机翼升力加载方法。根据该方法介绍了机翼升力加载装置设计原理，并对设计的机翼升力模拟装置进行了力学性能测试。将此方法和装置应用于某型飞机全机落震试验中，分别从施加模拟机翼升力大小、飞机姿态影响、下沉速度影响和着陆能量吸收四个方面对全机落震试验机翼升力模拟方法进行验证和评估。试验结果表明，该方法符合全机落震试验升力模拟准则，可用于舰载机全机落震试验。

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钢筋混凝土梁抗冲击性能研究的细观数值模拟方法

金浏，徐建东，张仁波，杜修力

振动与冲击. 2018, 37(2): 57-65.

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为更真实地描述钢筋混凝土梁在冲击荷载作用下复杂的破坏过程，结合混凝土细观结构非均质性，假定混凝土是由骨料颗粒、砂浆基质以及界面过渡区(ITZ)组成的三相复合材料，考虑混凝土细观组分的率效应，将钢筋网嵌入至素混凝土梁，建立了钢筋混凝土梁抗冲击力学行为研究的三维细观尺度数值模型。基于该数值分析模型与方法，研究了落锤速度对钢筋混凝土梁抗冲击性能的影响规律。将本文的细观数值模拟结果与宏观模型结果以及已有试验结果进行了对比分析，包括破坏模式、冲击力、跨中位移以及支座反力等，发现模拟结果与试验结果吻合良好，验证了细观数值分析模型在钢筋混凝土梁抗冲击性能模拟中运用的可行性。

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福建农村框架—砌体水平混合结构振动台试验研究

郑国琛1，祁皑2,颜学渊2

振动与冲击. 2018, 37(2): 66-71.

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为了研究福建省农村中近年来出现的框架—砌体水平混合结构的抗震性能，本文以一幢实际民居为原型，进行了1/2缩尺模拟地震振动台试验，测试了模型结构的动力特性及其在不同地震作用下的试验现象和动力反应。同时，利用ANSYS软件建立了有限元模型，并将试验数据与计算结果进行了对比。研究结果表明，计算结果和试验数据吻合较好，验证了有限元模型的有效性；结构砌体部分破坏方式相似于砖混结构；结构框架部分的混凝土柱顶节点易出现应力集中；结构刚心和质心不重合且二层侧移刚度显著大于一层；在地震作用下，一层结构会发生较大的位移且同时存在扭转效应，结合较差的建筑质量，该类型结构在地震中具有较大隐患。

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旋转变刚度阻尼器抑制薄壁零件铣削颤振

杨毅青，谢日成，徐东东

振动与冲击. 2018, 37(2): 72-75.

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薄壁零件刚性差，在铣削加工过程经常出现颤振，难以保证加工质量和效率。设计结构新颖的旋转变刚度阻尼器，通过旋转阻尼器的角度可改变其固有频率，并依据减振理论及有限元仿真确定设计尺寸。开展薄壁零件模态测试，确定阻尼器抑制薄壁零件切削颤振的最佳安装角度，最后通过切削实验验证抑振效果。结果表明，旋转变刚度阻尼器角度为80°时，频响函数幅值下降为无阻尼器时的9.8%；调整其角度为20°时达到最优抑振效果，频响函数幅值进一步下降为80°时的13.6%，薄壁零件无颤振临界稳定切深可提高1.8倍。

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考虑行波效应的沉管隧道抗震性能:振动台阵试验研究

张学明1,2，闫维明1,2，陈彦江1,2，陈适才1,2，陈红娟3

振动与冲击. 2018, 37(2): 76-84.

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为研究沉管隧道结构及接头的抗震性能，通过振动台阵试验研究了沉管隧道结构及其接头动力响应特征。试验分别考虑了一致及不同视波速的纵向行波激励，对比研究了行波效应对土和沉管隧道及其接头的影响规律和影响程度。试验结果表明：一致激励下，隧道与土体具有比较一致的整体运动，而考虑纵向行波效应时，土体和隧道产生相对滑移，同时纵向行波效应及其输入方向对接头轴力、弯矩和变形有较大影响，行波效应使得沉管隧道接头的反应趋于不均匀，沉管隧道及其接头进行抗震设计时应考虑行波激励的影响。

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基于Gibbs抽样的结构时域载荷识别

王婷 1,万志敏 2，郑伟光 2

振动与冲击. 2018, 37(2): 85-90.

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载荷识别的病态问题往往采用正则化技术处理，不过传统正则化方法所选取的正则化参数是恒定不变的，导致识别出的载荷精度不是很高。本文提出了基于Gibbs抽样的结构时域载荷识别方法，将未知载荷和测量噪声假设为随机变量，建立了载荷识别的多层贝叶斯模型，采用Gibbs抽样法获得载荷的后验值。相比于传统正则化方法，该法具有本征的自适应正则化性能。数值结果表明，该法可提高载荷识别精度，自适应的正则化参数具有良好的优越性。

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带轴向运动柔性梁附件航天器的刚-柔耦合动力学分析

程顺，沈振兴，崔涛，李慧剑

振动与冲击. 2018, 37(2): 91-101.

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针对当前航天器面向大型化、复杂化和精密化方向发展，为了提高航天器的使用寿命、运行精度和工作效率，考虑航天器主体和轴向运动柔性梁的刚-柔耦合作用是十分有必要的。基于Euler-Bernoulli梁理论以及刚-柔耦合建模方法，建立了航天器主体-轴向运动柔性梁刚-柔耦合系统的动力学模型。根据Hamilton原理推导出刚-柔耦合系统的动力学方程，并采用分离变量法和振型叠加法求解耦合系统的动力学方程。最后利用四阶Runge-Kutta法进行数值计算。通过数值算例分析航天器主体半径、航天器主体面密度和柔性梁轴向速度对柔性梁横向振动以及对航天器姿态角的影响。

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二自由度碰振准哈密顿系统亚谐轨道分析

张思进1 王紧业1 文桂林2

振动与冲击. 2018, 37(2): 102-107.

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研究了具有立方非线性项和外部激励项的二自由度非线性碰振系统的动力学特性。运用摄动方法推导出了碰振系统的局部亚谐Melnikov函数，并应用该Melnikov函数和数值方法确定了二自由度碰振系统稳定周期运动的存在条件。系统以频率和激励力等为分岔参数，仿真结果表明：系统的碰振运动经历了稳定的单碰和双碰周期运动，然后进入混沌状态，从而验证了Melnikov方法的有效性。此外，适当控制参数取值可以避免系统出现多周期和复杂的混沌运动，实现系统的稳态运动。

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基于改进证据理论的结构损伤识别研究

丁怡洁，王社良，赵歆冬

振动与冲击. 2018, 37(2): 108-113.

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结合信息融合技术和土木工程结构损伤识别的应用背景，提出了一种新的证据理论组合方法。该方法基于证据损耗的观点，对证据理论组合规则进行了扩展和改进，建立了损耗函数和倾向因子两个重要参数的计算公式。新的组合规则涵盖了原Dempster组合方法，能够有效处理多源不确定信息所带来的证据冲突与证据兼容问题，具有更好的工程适用性。对1个3层单跨的空间杆系模型结构进行了多种工况下的损伤识别试验，试验结果表明，基于改进证据理论的损伤识别方法能够充分利用多源不确定性信息，有效抑制损伤误判率，提高损伤识别结果的准确性和可靠性。

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基于时频相干分析的曲轴主轴承磨损故障诊断研究

贾继德1，吴春志1，张玲玲2，贾翔宇1

振动与冲击. 2018, 37(2): 114-120.

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为了早期发现曲轴轴承磨损故障，提出一种基于时频相干分析的曲轴轴承磨损故障诊断方法。首先，对曲轴主轴承座和机体振动信号进行分析，搞清曲轴轴承磨损故障振动信号产生机理；其次，对故障源与机体信号进行时频相干估计，建立故障源振动传播模型；最终，根据传播模型对机体振动信号进行故障特征提取与诊断识别。研究结果表明：该方法可以揭示曲轴磨损故障产生机理，建立故障源与机体振动之间的映射关系，为曲轴轴承磨损故障的不解体诊断提供理论依据。

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长期反复荷载作用对海上风电单桩基础的影响分析

马宏旺,杨峻2,1，陈龙珠1

振动与冲击. 2018, 37(2): 121-126.

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目前，国内外已建成的海上风电通常采用大直径单桩基础，需承受多种复杂外部荷载，如风荷载、波浪荷载和潮流荷载等。在长期反复荷载作用下，单桩基础产生累积变形，侧向刚度发生变化，而这些性能的变化会对海上风电整体安全性产生重要影响。对于这个问题，目前设计中采用规范给出的简化设计方法考虑长期反复荷载的影响，即在传统的p-y曲线上乘以一个降低系数，而没有针对海上风电大直径单桩基础给出具体的设计方法。鉴于p-y曲线是基于较小直径桩试验结果所得，对于大直径桩是否安全可靠，还需要验证。鉴于此，本文采用文献提出的桩周边土体在反复荷载作用下变化的简化模型，建立了整体三维有限元模型，考虑长期反复荷载作用对桩周边土性能的影响，以一实际海上风电案例为背景，研究长期反复荷载对海上风电基础自振频率和桩体变形性能的影响以及参数敏感性分析，分析结果对海上风电单桩基础设计有一定的参考作用。

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基于声能量传递分析的空腔阻隔结构布置方案设计

牛胜福 1,张立军 1,赵英龙 1,孟德建 1,曹诚 2,陈阳 3,马扎根 2,权循宇 2

振动与冲击. 2018, 37(2): 127-134.

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基于统计能量分析原理，建立整车SEA模型，并简化出汽车侧围空腔模型，进行激励源至舱内声腔的声能量传递分析。根据声能量传递分析得到的主要激励源、主要泄漏段以及主要传递路径三方面结果，制定阻隔结构的布置方案，并在整车模型中添加空腔阻隔结构进行降噪效果预测。结果表明，该方案使用较少的阻隔结构达到了甚至稍高于原厂方案的降噪效果。

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液体晃动对槽罐车摆振系统动力学响应的影响分析

李金辉，卢剑伟，姜俊昭，张磊

振动与冲击. 2018, 37(2): 135-141.

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液体晃动导致槽罐车受力情况变得复杂，从而会对前轮摆振系统动力学响应产生重要影响。以两轴小型槽罐车为例，分析液体晃动过程中液-固耦合作用机理，结合转向系统动力学建模分析，计入转向传动机构运动副间隙的影响，建立了十自由度槽罐车摆振系统动力学分析模型，并应用数值算例考察了液体晃动、车速、间隙等因素对车辆摆振响应的影响。分析结果表明，随着车速增加，液体晃动对摆振响应的影响表现出先抑制后加剧再抑制的现象，最后依据相关结论提出了减小槽罐车摆振的措施。

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杨庆年1，陈孝珍1，肖新科1，李凡2，张伟3

振动与冲击. 2018, 37(2): 142-149.

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为校验Lode参数相关断裂准则的有效性，在一级轻气炮上开展了直径5.9 mm的6061-T6511H铝合金圆柱杆撞击刚性靶的Taylor试验，撞击速度范围为163.4-327.7 m/s，得到了镦粗和剪切开裂两种变形和断裂模式。为表征6061-T6511H铝合金的力学行为，开展了多应力状态、多温度下的材料性能测试，结合试验结果和有限元计算标定了修正的Johnson-Cook本构模型和修正的Johnson-Cook断裂准则及一种新近提出的Lode参数相关的断裂准则。最后，在ABAQUS/Explicit中建立了三维有限元模型，采用标定的Lode参数相关和无关的断裂准则开展了数值Taylor撞击试验。结果表明，Lode参数相关的断裂准则可对6061-T6511H铝合金Taylor杆的断裂行为给出合理预报，而Lode参数无关的断裂准则过高估计了材料的延性没能预报到相关断裂行为。

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横风作用下钢桁梁桥上列车气动导纳的风洞试验研究

马存明1,2，段青松1,2，廖海黎1,2

振动与冲击. 2018, 37(2): 150-155.

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大跨度钢桁梁悬索桥对风作用敏感，桥上列车周围的流场也会受到较大影响，横风作用下考虑钢桁梁影响的列车气动力的研究十分必要。以某大跨度钢桁梁悬索桥为例，首先在风洞试验室建立两种大气紊流场，其次基于测压法分析静止于钢桁梁上列车气动力，最后得到频域内列车的等效气动导纳以及抖振力的跨向相关性，且考虑了攻角、紊流场、列车位置等影响因素，也指出了进一步的研究方向，为类似桥梁上列车运行的舒适性研究提供了一定的指导。

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基于非线性能量俘获机制的直驱浮子式波浪能发电装置研究

肖晓龙1,肖龙飞1,2，李扬1

振动与冲击. 2018, 37(2): 156-162.

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以直驱振荡浮子式波浪能发电装置为研究对象，探讨在应用线性和非线性能量俘获机制的情况下，装置在不规则波中的能量俘获情况。基于势流理论，针对垂荡运动，建立浮子与电机的耦合运动方程，应用四阶龙格库塔法数值求解，对非线性能量俘获机制中稳定平衡位置的影响进行研究，对线性和非线性装置在不同谱峰频率的不规则波中能量俘获功率的差异进行分析。结果表明：适当选取稳定平衡位置，非线性装置可以在低频时比线性装置俘获更多能量，且俘获能量频谱带宽更宽，更适应于实际海况中波浪能量俘获。

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考虑横向惯性效应时饱和土中大直径桩的纵向振动研究

龚志超，杨冬英

振动与冲击. 2018, 37(2): 163-168.

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基于饱和多孔介质理论，对均质饱和土中大直径桩的纵向振动特性进行了研究。首先利用Novak薄层理论和饱和土多孔介质理论获得大直径桩侧土体复刚度；再跟据桩侧土与桩连续接触条件，考虑横向惯性效应，将大直径桩等效为Rayleigh-Love杆，建立起大直径桩和土的耦合动力方程，利用Laplace变换求解大直径桩与土耦合动力方程得出均质饱和土中桩顶阻抗函数和导纳函数的解析解；然后利用卷积定理和Fourier逆变换得出桩顶速度时域响应函数的半解析解；最后分析了桩和土的相关参数对桩顶频域和时域响应函数的影响，并在低频范围内分析了相关参数对桩顶复刚度的影响，为饱和土中桩基的动力检测提供了新的理论依据。

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多点同步内爆炸下典型舱室的毁伤特性

翟红波，李芝绒，苏健军，张玉磊，姬建荣

振动与冲击. 2018, 37(2): 169-174.

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根据等效缩比原则，设计了某舰船舱室的1:8等效缩比模型，进行双点装药同步内爆炸试验，对比分析了双点装药同步内爆炸和单点装药内爆炸的爆炸效应特征，研究了这两种爆炸对缩比舱室的毁伤情况。结果表明，双点装药同步爆炸时，冲击波在装药中心面上相互叠加，冲击波冲量效应比同药量单点爆炸显著增加，可有效提高对该类舱室的毁伤能力。

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基于数据融合和LMD的厂房结构动参数识别研究

王海军1,2，李康1,2，练继建1,2

振动与冲击. 2018, 37(2): 175-181.

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针对水电站厂房振动监测中，振动测试易受到环境背景噪声和测点位置的影响，研究数据融合和局部均值分解（LMD）的组合方法，以提高厂房结构振动信号的信息的完整性和信噪比。该方法首先将不同测点振动信号进行数据融合处理，提高信号信息完整性；然后融合信号经LMD分解为若干个PF（乘积函数）分量，通过频谱分析重构信号获得降噪信号；再对降噪信号进行识别以获取有效动态参数。通过仿真信号分析，结果表明：该组合方法在振动信号动参数识别方面相对于单一的数字滤波、小波阈值和集合经验模式分解（EEMD）等方法具有一定的优势。将该方法应用于水电站厂房振动实测数据分析也取得了较好的结果。

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基于叠加原理的隧道爆破近区振动规律研究

谢烽，韩亮，刘殿书，李晨

振动与冲击. 2018, 37(2): 182-188.

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为了改善隧道近区振动强度预测的准确性，以线性叠加理论的假设条件为基础，建立了符合现场实际的隧道近区振速计算模型。以北京兴延高速公道浇花峪右线隧道，里程为YK28+190到YK28+354范围内实测数据验证模型的可行性，并对隧道近区振动规律进行研究。研究表明：（1）基于波形叠加的爆破振动预测模型适用于隧道近区振动预测；（2）随着单孔装药量的增加，平行于掌子面的隧道截面上能量密度增加，振速等值线的强度增大，轮廓形态出现变化，中心测线振速的增长幅度大于两边，在爆破近区这种现象尤为明显；隧道已开挖区垂直掌子面的测线方向上，随着离爆源的距离增加，振速的衰减速度逐渐变小。（3）随掏槽孔孔数目的增多，相同数值的等值线外移，且等值线逐渐平缓；平行于掌子面的隧道截面上，振速的增加幅度逐渐减小。

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考虑支座及挡块力学性能退化的桥梁横向地震响应分析

吴刚1,2，王全录3，王克海1,2，张盼盼2

振动与冲击. 2018, 37(2): 189-196.

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板式橡胶支座的摩擦滑移特性及横向挡块力学性能是影响中小跨径梁桥横向抗震性能评价的重要因素。通过循环水平加载试验，考虑橡胶材料、竖向压应力及加载速率等参数，探讨了板式橡胶支座摩擦滑移特性及滑移后力学性能；在此基础上，对一座三跨预应力混凝土连续梁桥模型进行动力增量分析，分析了板式橡胶支座的滑移损伤及挡块力学性能退化对横桥向地震响应的影响。结果表明：循环水平荷载作用下的板式橡胶支座会因摩擦滑移而发生一定损伤，不同影响因素下损伤情况不同，但其摩擦滑移特性均会逐渐趋于稳定；板式橡胶支座摩擦滑移损伤及挡块的力学性能退化对横桥向地震响应影响较大，且其相互影响，在中小跨径梁桥抗震分析中应同时考虑。

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不同基础振动对地表动力响应影响的模型试验

丁光亚1, 2，吴俊龙1，戴鹏燕3

振动与冲击. 2018, 37(2): 197-203.

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动力基础在现代工业中有着较为广泛的应用，同时在其运行过程中也会对周边的环境产生振动影响。通过在室内自建大型模型槽，共浇筑了16个不同形状和材料的基础，先通过弯曲-伸缩元试验测试了砂土的动力参数，然后进行了不同形状、不同刚度和不同埋置深度等条件下的单个基础和相邻基础振动试验，分析了其振动传播特征和规律，并将试验结果和已有文献进行了对比。研究结果表明，振源的波形和频率对基础振动影响明显；单个条形基础引起的土体表面速度幅值最大，正方形基础次之，圆形基础最小；随着基础刚度的提高、基础高度增加和基础埋深的减小，土体中测点竖向振动速度幅值呈减小趋势。随着两相邻基础中心间距的增大，土体中测点竖向振动速度幅值在减小；与单个基础振动相比，两基础相互作用时，砂层振动速度幅值整体衰减特征与单个基础距振源一定距离处的振动速度幅值衰减更为相似。研究结果可以为动力基础的优化设计以及周边环境的振动防护提供参考。

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具有时变功率谱的非高斯随机过程的数值模拟

李锦华1, 2 吴春鹏2 陈水生2 李建丰2 余维光2

振动与冲击. 2018, 37(2): 204-209.

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为了有效地模拟具有目标时变功率谱特征的非高斯随机过程，即非平稳非高斯随机过程，本文提出了基于目标时变功率谱和目标非高斯概率密度函数，通过建立非高斯与高斯随机过程之间相互转换的非线性平移关系，以及非线性平移前后高斯与非高斯随机过程的功率谱或相关函数的转换关系，将非平稳非高斯随机过程转化为非平稳高斯随机过程的模拟。而非平稳高斯随机过程可通过谱表示进行有效的模拟。为了验证该方法的有效性，文中进行了具有目标非平稳非高斯特征的脉动风速模拟。模拟结果表明：模拟生成的脉动风速样本的功率谱具有时变特征，且瞬时功率谱和相关函数均与目标相吻合；任意时刻脉动风速样本的概率密度函数与目标非高斯函数相互吻合。因此，模拟的随机样本不仅具有目标时变功率的非平稳特征而且还具有目标概率密度函数的非高斯特征，说明了该非平稳非高斯随机过程模拟方法的有效性。

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低应变动测曲线反演桩-土相互作用参数的试验研究

余云燕[1] 曹俊伟[2] 袁春辉[3]

振动与冲击. 2018, 37(2): 210-215.

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选用黄河砂、黄土作为桩侧土进行桩-土相互作用的室内试验研究, 利用WaveRunner 44Xi示波器接收桩顶加速度数字信号，用回传射线矩阵法反演不同密实状态下桩侧土的阻尼系数和刚度系数。试验结果表明：土越密实，桩侧阻尼系数和刚度系数都会增大，密实度相对较小时，阻尼系数增大较快，密实度相对较大时，两者增大量相当。

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基于惯性补偿的脉冲风洞测力天平瞬态研究

吕金洲1,2，张小庆2，陈光雄1，刘伟雄2，王锋2

振动与冲击. 2018, 37(2): 216-222.

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脉冲燃烧风洞中开展高超声速一体化飞行器测力试验时，天平输出结果无法达到平衡，为动态信号，因此需对其进行动态响应特性研究。根据单分量测力天平的结构和工作原理，首先将其简化为弹簧、阻尼和连续杆系统，根据Lagrange方程建立了测力天平的动力学模型；其次，对测力天平动态特性进行了仿真研究，通过施加不同周期的正弦载荷和阶跃载荷，计算得到了天平输出规律，结果表明激励载荷频率远离测力天平固有频率时，以弹性输出均值作为测力结果可行，但引入惯性补偿不仅大幅提高了输出结果的准确度，而且输入输出间的瞬时偏差大大减小，可以满足瞬态测力要求。

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一种高精度水下成像声呐性能实验研究

翟京生，邹博，徐剑，高荪培

振动与冲击. 2018, 37(2): 223-227.

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多波束测深声呐作为一种用于水下成像的声呐，已经成为国内外海洋科学研究、海底资源开发、海洋工程建设等海洋活动中最主要的海洋调查勘测仪器之一，然而本文所介绍的多波束合成孔径声呐是结合了合成孔径声呐技术和多波束测深技术的一种新型成像声呐，可以更好地满足水下地形地貌的探测需求。本文基于多波束合成孔径声呐理论，构建该声呐模型系统进行相关实验验证。实验中将直径13cm的空心双球分置于基阵单侧入水，发射信号是主频为180kHz，脉宽为1ms，带宽为8kHz的线性调频信号，在航迹向的不同采样位置以无指向性的声源对其进行照射，经过合成孔经处理得到高精度的多波束合成孔径声呐图像，通过与多波束测深声呐及侧扫合成孔径声呐的成像结果进行对比，验证了多波束SAS成像理论的有效性和正确性，并在此基础上分析多波束合成孔径声呐的优缺点，为进一步研究提供参考依据。

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缠绕式多点提升系统钢丝绳变形失谐动力学分析

吴水源1,2，龚宪生1,2，罗宇驰1,2，李晓光1,2

振动与冲击. 2018, 37(2): 228-235.

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为了对缠绕式多点提升系统变形失谐时动力学响应特性进行研究，建立一种考虑卷筒缠绕半径误差的多点提升系统纵向振动模型，采用瑞利法对钢丝绳质量进行处理，同时将钢丝绳等效为刚度随绳长变化且具有一定阻尼的粘弹性体，然后应用Lagrange方程建立系统的振动方程。运用Matlab中ode45函数对转换后的一阶线性微分方程进行求解，计算结果表明：对于提升高度为43m、卷筒缠绕半径误差为1mm的实验提升系统，变形失谐情况下钢丝绳纵向运动加速度呈四段波动变化且位于0-1.5m/s2内波动，且提升钢丝绳最终绳长差为3.6mm，张力差达到657N。同时采用软件进行仿真对比，发现仿真提升容器速度、加速度变化曲线和数值计算变化曲线基本吻合；仿真进一步表明：钢丝绳之间动张力差在绳长差为3.0mm和4.2mm时达到了平均张力的5%和10%，说明由于卷筒缠绕误差带来的变形失谐对张力差会造成显著的影响。研究结果对于设计和制造超深井缠绕式多点提升机卷筒和控制钢丝绳变形失谐量有重要理论和应用参考价值。

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柔性铰链可倾瓦轴承动静态特性研究

陈淑江，熊文涛，路长厚，马金奎

振动与冲击. 2018, 37(2): 236-241.

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针对一种新型的椭圆型柔性铰链可倾瓦轴承，在柔性铰链刚度建模的基础上，通过建立轴瓦油膜厚度模型及轴颈和轴瓦的平衡模型，采用有限差分法及牛顿迭代法，研究了柔性铰链可倾瓦轴承中柔性铰链的旋转刚度对轴承的动静态性能的影响规律。研究结果表明：柔性铰链旋转刚度越小，轴承越接近普通可倾瓦轴承，稳定性越好；并得出了适于柔性铰链可倾瓦轴承应用的柔性铰链旋转刚度参考范围，为这类轴承的应用设计提供了参考。

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基于低耗齿轮的大速比行星齿轮传动固有特性及振动分析

夏炀志强，秦大同

振动与冲击. 2018, 37(2): 242-247.

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设计并采用低耗齿轮提高了大速比行星齿轮传动的效率。运用集中参数法建立了采用低耗齿轮的大速比行星齿轮传动的多自由度纯扭转动力学模型，通过对特征值问题的求解得到系统的各阶固有频率与振型矢量，归纳了大速比行星齿轮传动的固有特性；通过研究系统的共振转速与固有频率的关系，验证了纯扭转模型的准确性。在此基础上研究了低耗齿轮对该传动系统动力学特性的影响，结果表明，当低耗齿轮副的重合度设计在一定的范围时，传动系统的效率较高且振动较小。

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微线段齿轮系统动力学特性分析

黄康汪涛

振动与冲击. 2018, 37(2): 248-253.

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本文利用有限元法求出了微线段齿轮的时变啮合刚度，考虑微线段齿轮齿廓的特殊性，建立了单自由度微线段齿轮传动系统的动力学模型，模型中考虑了综合误差、时变啮合刚度以及齿侧间隙。通过数值仿真分析了比对两种齿轮系统在不同转速、载荷下的动力学响应，并指出了系统的亚谐共振及其幅值跳跃特性。对比分析了两种齿轮的分叉特性，结果表明，微线段齿轮相比普通渐开线齿轮具有更好的稳定性，其系统的混沌转速区间小，在中高速重载时其系统振动幅值小，传动更加平稳。

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轮齿修形对斜齿轮传递误差影响的比较性分析

汪建1，张俊2

振动与冲击. 2018, 37(2): 254-260.

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齿轮修形是改善齿面受力、减小传递误差，进而降低传动系统振动和噪声的重要措施。明确轮齿修形参数和齿轮副传递误差之间的映射关系，对于指导齿轮修形、改善传动性能具有重要的理论与工程意义。但由于齿轮传动系统具有复杂的非线性，理论上难以给出轮齿修形参数和传递误差之间的解析表达。本文以斜齿轮副为研究对象，以齿廓修形量和齿向修形量为自变量，分别运用响应面法和Kriging法拟合出齿轮修形量与动态传递误差波动量间的关系函数，据此进一步优化修形参数。在此基础上，以基于Romax的仿真结果为基准，对比了两种拟合方法的精确度。对比结果表明，在拟合齿轮修形参数与动态传递误差波动量间的关系函数时，Kriging法较响应面法具有更高的准确度。最后，分析了齿廓和齿向修形参数对动态传动误差响应的敏感度。结果表明，动态传递误差波动量对齿向修形量的变化更为敏感。

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刊出日期：2018-12-28

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