振动与冲击

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高峰1,2，孙伟1,2

振动与冲击. 2018, 37(20): 1-7.

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为了解决干摩擦阻尼在整体叶盘减振实施困难的问题，本文提出一种对叶片涂敷硬涂层的阻尼减振方法并进行了验证。首先创建了涂敷硬涂层的整体叶盘复合结构连续参数模型；其次，基于Oberst梁和复模量理论推导了涂敷硬涂层的叶片的等效参数表达式，并利用里兹法求解了复合结构的固有特性；最后，以叶片单面涂敷NiCoCrAlY+YSZ硬涂层的整体叶盘为研究实例进行数值计算，并与实验数据进行比较，同时研究了硬涂层对整体叶盘固有特性的影响，尤其是硬涂层厚度与面积对整体叶盘阻尼能力的影响。研究结果表明，NiCoCrAlY+YSZ硬涂层对固有频率有微小影响，变化范围在3%左右，但对模态损耗因子有着显著影响，大约增加了6倍，整体叶盘的共振响应受到明显抑制。

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大型商用飞机撞击核安全壳的动力响应分析

黄涛1，张涛2，董占发1，吴昊2，方秦2

振动与冲击. 2018, 37(20): 8-14.

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核安全壳结构在大型商用飞机撞击下的动力响应是目前核安全领域关注的热点。本文基于LS-DYNA程序对大型商用飞机撞击安全壳全过程进行了数值模拟。以大型商用飞机A380为基础机型，包络目前典型商用飞机的基本特征，建立了精细化的全尺寸飞机模型，并基于飞机撞击力的目标荷载曲线对飞机模型进行了优化。同时建立了钢筋混凝土安全壳和周围厂房的有限元模型，以及基于飞机引擎撞击试验对安全壳模型进行了验证。选取安全壳较为危险的部位进行飞机垂直撞击的耦合分析，得到了飞机撞击的破坏现象、撞击力、混凝土损伤以及撞击位移随时间变化的规律和特点，相关工作和结论可为工程安全评估和结构设计提供参考。

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桥梁断面颤振导数的分状态多频强迫振动识别

王林凯1,2, 刘志文2，陈政清2

振动与冲击. 2018, 37(20): 15-23.

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为提高桥梁断面颤振导数的识别精度与效率，采用计算流体动力学方法建立了桥梁断面颤振导数分状态多频强迫振动识别方法，分别采用传统的弯扭耦合强迫振动识别法与分状态多频气动导数识别方法，对薄平板和大带东桥主梁断面的气动导数进行了识别，将两种方法对应的气动导数识别结果分别与已有文献结果进行了比较。结果表明：采用分状态多频强迫振动方法进行主梁断面气动导数识别精度与弯扭耦合强迫振动气动导数识别精度相当，但识别效率得到明显的提升。

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变分模态分解和同步挤压小波变换识别时变结构瞬时频率

刘景良1 郑锦仰1 林友勤2 邱仁辉1 骆勇鹏1

振动与冲击. 2018, 37(20): 24-31.

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针对土木工程领域存在的时变多分量响应信号，提出一种变分模态分解定理和同步挤压小波变换理论相结合的时变结构响应信号瞬时频率识别新方法。该方法首先利用响应信号的小波量图判断分量信号的个数，然后通过变分模态分解定理将多分量信号自适应地分解为多个分量信号，最后对分解得到的分量信号进行同步挤压小波变换并识别其瞬时频率。通过一个多分量信号数值算例、一个质量突变悬臂梁试验和一个时变拉索试验验证该方法的有效性，研究结果表明：提出的新方法能够有效识别时变结构响应信号的瞬时频率，且识别效果优于传统的希尔伯特-黄变换和连续小波变换。

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基于VMD和样本熵的高压断路器故障特征提取及分类

万书亭1，豆龙江1，李聪1，刘荣海2

振动与冲击. 2018, 37(20): 32-38.

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本文提出了一种基于变分模态分解（Variational Mode Decomposition, VMD）和样本熵的高压断路器振动信号的特征向量提取方法，并采用支持向量机（Support Vector Machine, SVM）对故障类型进行识别。首先将断路器振动信号进行滤波处理，对信号进行变分模态分解，利用分解得到的固有模态函数分量(Intrinsic Mode Function, IMF)表征断路器各个振动事件，然后计算其样本熵作为特征向量，最后利用SVM对断路器不同运行状态进行分类识别。仿真信号表明，VMD对于处理瞬态非周期性的振动信号具有优越的分解特性。利用该方法在实验室条件下对四类故障状态进行特征提取和识别，对比结果表明应用该方法能有效提取高压断路器的故障特征并准确地识别出故障类型。

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超材料消波混凝土板在二维平面波作用下的削波效应研究

郜英杰1，范华林2，张蓓1，金丰年1

振动与冲击. 2018, 37(20): 39-44.

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局域共振型声学超材料能有效过滤某一特定频段的声波，基于此消波原理，将局域共振结构与混凝土材料结合在一起，设计一种超材料消波混凝土（Super - material wave absorbing concrete简称SMWAC）板，分析其消波原理。通过LS-dyna软件进行数值模拟，比较普通混凝土板与SMWAC板的消波效果，分析SMWAC板的隔层材料、聚合体尺寸及聚合体排列方式对SMWAC板消波效果的影响。数值模拟结果表明：1）SMWAC板与普通混凝土板相比具有较好的消波效果。2）隔层材料的不同使SMWAC板具有选择性消波特性。3）在各组分所占比例相同的情况下，SMWAC板中聚合体尺寸较大时，消波效果更明显。4）聚合体矩阵排列的SMWAC板与交错排列的SMWAC板消波效果一样。

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基于阶频谱相关组合切片的滚动轴承故障特征提取

夏均忠，汪治安，陈成法，于明奇，吕麒鹏

振动与冲击. 2018, 37(20): 45-49.

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变转速工况下，滚动轴承故障振动信号出现复杂的频率、幅值和相位调制等现象，基于角度/时间循环平稳（AT-CS）的阶频谱相关可以有效提取其故障特征，但是该方法存在计算量大的缺点，为此，应用组合切片思想，提出基于阶频谱相关组合切片的轴承故障特征提取方法。根据滚动轴承结构参数计算其理论故障特征阶次，并由此确定组合切片中心，再由设定的切片宽度得到组合切片区间并计算信号的阶频谱相关组合切片，通过切片之间的能量分布提取滚动轴承故障特征。通过仿真信号和实验数据验证了该方法的有效性，相比于阶频谱相关，阶频谱相关组合切片能更清晰准确地表征轴承故障特征，并具有较高的计算效率。

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舱内爆炸载荷下箱型梁结构提高舰船极限承载能力的研究

武少波，张世联，于海洋，李聪

振动与冲击. 2018, 37(20): 50-55.

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采用数值模拟方法对含箱型梁结构和等重量常规结构舰船舱段在舱室内部爆炸载荷下的结构变形和剩余极限承载能力进行计算，并进行比较分析；综合考虑设置箱型梁结构导致结构重量增加的影响，对含箱型梁结构提高舰船剩余极限强度的效果进行评价分析。研究结果表明：在不增加主船体纵向构件横剖面积的前提下，箱型梁结构仍能显著提高舰船的剩余极限强度，其提升效果与炸点位置有关。

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基于响应面法的槽形梁结构噪声优化研究

刘林芽1，秦佳良1，雷晓燕1，刘全民1，宋瑞1,2

振动与冲击. 2018, 37(20): 56-60.

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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简支槽形梁为研究对象，基于车桥耦合分析模型，利用有限元法和边界元法计算槽形梁结构辐射声功率。将响应面法与辐射声功率计算相结合，建立了以槽形梁辐射结构噪声在分析频率范围内的总声功率级为目标及以槽形梁质量为约束的声学优化模型，再利用序列二次规划法进行求解，最终找出了槽形梁结构声学最优的截面尺寸。优化后槽形梁底板厚度为0.34m，腹板厚度为0.22m。计算结果表明，利用响应面法可以有效的对槽形梁进行声学优化，而且优化后的降噪效果还是比较显著的。

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基于广义复合多尺度排列熵与PCA的滚动轴承故障诊断方法

郑近德，刘涛，孟瑞，刘庆运

振动与冲击. 2018, 37(20): 61-66.

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多尺度排列熵能够有效地反映滚动轴承振动信号的随机性变化和非线性动力学突变行为。针对其多尺度过程中粗粒化方式的不足，提出了广义复合多尺度排列熵（Generalized Composite Multiscale Permutation Entropy，GCMPE）。研究了参数对GCMPE计算的影响，并通过分析仿真数据将GCMPE与MPE进行了对比。将GCMPE应用于滚动轴承非线性故障特征的提取，提出一种基于GCMPE、主元分析和支持向量机的滚动轴承智能故障诊断方法。将提出的方法应用于实验数据分析，结果表明，所提方法能够有效地实现滚动轴承故障诊断，且故障识别率较高。

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FVS-MSVM方法在机器人建模与辨识中的应用

李军，张观东

振动与冲击. 2018, 37(20): 67-74.

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针对强耦合、高度非线性的机器人辨识问题，提出一种基于特征向量选择(FVS)的多输出支持向量机(MSVM)方法。首先由核技术对映射至特征空间的输入数据，按照几何上的考虑提取相关的数据向量，形成特征空间的一个基底，所选择的数据向量定义为特征子空间。其次，将数据投影至该子空间上，基于MSVM方法建立辨识模型，MSVM方法保持了在不敏感损失函数下具有紧凑与稀疏解的优点。为验证FVS-MSVM方法的有效性，将其应用于液压驱动机器人的油压辨识、PUMA 560工业机器人逆向运动学辨识、SARCOS仿生机器人逆向动力学建模中。在同等条件下，将FVS-MSVM方法与SVM、KPCA-MSVM及FVS-线性回归(LR)等方法进行比较。实验结果表明，FVS-MSVM方法不仅能够减小计算复杂度，而且具有很好的建模与辨识精度，模型的推广性好。

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基于HHT的明清官式古建筑的模态参数识别方法

胡浩然1，2，杨娜1

振动与冲击. 2018, 37(20): 75-80.

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本文提出了一种基于HHT方法的结构模态参数识别技术，并结合故宫木结构古建筑现场实测，探讨结合SSA (Singular Spectrum Analysis)的HHT(Hilbert-Huang Transform)方法在低信噪比信号模态识别中的应用。为了分析结合SSA的HHT方法的性能，用结合SSA的HHT方法和普通的HHT方法分别识别通过数值模拟得到的不同信噪比的数据信号，并对识别结果进行分析，对比表明该方法在低信噪比信号处理上有就好的识别效果，并运用在故宫木结构参数识别上。

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船用新型多层负刚度冲击隔离器性能分析

任晨辉，杨德庆

振动与冲击. 2018, 37(20): 81-87.

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提出一种由多层负刚度余弦形曲梁连接构成的新型高性能舰船设备冲击防护装置，其抗冲击机理是基于两端刚性固定余弦形曲梁横向压载下的非线性力学特性。给出了余弦形曲梁横向压载下力-位移关系解析表达式。建立了针对余弦形曲梁几何参数的优化模型，对最优解进行有限元分析并与解析解进行了比较。建立多层双余弦梁负刚度结构与船体板架的有限元模型，利用显式瞬态分析方法对该系统在三折线冲击谱冲击载荷下的响应进行了分析，探讨层数及安装方式对装置抗冲性能的影响。结果表明：所提出的冲击隔离装置性能优良；随着负刚度梁层数的增多，抗冲击性能增强；层数相同时，将一定长度的该结构分离为两部分安装，抗冲击性能更佳。本文研究成果可指导负刚度抗冲击结构的设计，具有实际意义。

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考虑风屏障效应的车桥系统三分力系数风洞试验研究

王玉晶1，郭薇薇1，2，夏禾1，2，张楠1，2，张田3

振动与冲击. 2018, 37(20): 88-94.

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采用节段模型风洞试验，测试了车辆通过平地路基、跨度32m简支箱梁、跨度16m简支T梁时的三分力系数，综合分析了不同行车工况、不同线路构造形式及设置单、双侧风屏障后车辆和桥梁的气动特性。结果表明：较于箱梁和T梁，车辆在路基上行驶时更安全；安装单侧风屏障和双侧风屏障时车辆和桥梁的气动力系数都很接近，背风侧风屏障并不能有效改善车辆的气动性能；双车存在时背风侧车对迎风侧车的气动干扰较小，而迎风侧车的存在却使背风侧车的气动力系数减小，侧力系数甚至出现负值；风屏障的存在改变了车桥系统周围的流场；迎风侧车对右轨线的侧倾力矩系数总是大于对左轨线的侧倾力矩系数。

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高速动车电机架悬参数对转向架动力学性能影响研究

徐坤曾京黄彩虹祁亚运

振动与冲击. 2018, 37(20): 95-100.

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为研究电机架悬参数对转向架动力学性能的影响，建立了等效到单轮对的2自由度横向简化模型和8自由度单转向架横向动力学模型，分析了在轮对横向激振下、在不同电机悬挂参数下，构架横移和电机相对构架横移的变化规律，最后研究了电机架悬参数对转向架稳定性的影响。计算结果表明：当电机横移频率接近且略小于转向架蛇行频率时，构架横移最小，线性临界速度最大，但是此时电机相对构架横移很大，此时电机相当于一个动力吸振器，把构架的振动转移到电机上来。电机横移阻尼比越小，构架横移越小，线性临界速度越高，但是电机相对构架横移越大。为了兼顾两者，电机横移阻尼可以把适当取大一点。

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弯扭耦合共振式振动时效的参激稳定性分析

蔡敢为1，黄院星2，黄逸哲1，李俊明3

振动与冲击. 2018, 37(20): 101-108.

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研究弯扭耦合共振消减转轴的残余应力的动力稳定性，首先对转子-轴承系统进行有限元离散，建立动力学模型。然后，对转子-轴承系统进行模态分析，得到合适的阵型。最后，根据共振条件在共振转速之下用Newmark法求得转轴受到扭转振动激励的弯扭耦合位移响应和动应力响应，分析了转轴弯扭耦合共振特性。当转轴从零转速上升到耦合共振转速的过程中，通过Floquet稳定性理论和Poincaré法对参数激励系统进行周期稳定性分析。研究结果表明，弯扭耦合振动时效过程中的耦合动力特性明显，且振动是稳定的，对弯扭耦合共振理论应用于振动时效领域有一定的参考价值。

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输气管道泄漏声波衰减模型的理论研究

刘翠伟1，敬华飞1，方丽萍2，徐明海1

振动与冲击. 2018, 37(20): 109-114.

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一直以来，在国内外声波传播特性的研究中，幅值衰减模型的建立没有考虑管道内气体流动的影响，使得声波传播规律的研究并不充分。基于此，本文首先确定了泄漏声波在输气管道中的传播以一维平面波形式进行，推导了泄漏声波的传播公式，建立了耦合粘热效应、湍流效应和气体流动的泄漏声波幅值衰减的理论模型，从理论上建立了粘性均匀流动介质中考虑气体流动、湍流效应和粘热效应的声波幅值衰减模型；然后通过实验拟合得到了10 mm管线顺流和逆流情况下的衰减因子，理论计算值与实验拟合值相比，采用原始信号计算得到的顺流衰减因子误差都在6.0%以内，采用小波特征计算得到的衰减因子顺流时误差都在7.0%以内，逆流时误差也都在12.0%以内，并分析了误差来源。研究结果表明：所建立的声波幅值衰减模型充分考虑了粘热效应、湍流效应和气体流动作用，试验验证了该模型的准确性。

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基于导波能量谱的钢绞线腐蚀损伤识别研究

钱骥1，陈鑫1，蒋永2，姚国文1

振动与冲击. 2018, 37(20): 115-121.

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通过在不同腐蚀程度钢绞线上进行超声导波试验，构建以导波的小波包能量谱作为特征向量的腐蚀指标。结果表明：随腐蚀程度增加，实测导波的小波包能量谱出现明显变化，基于小波包能量谱的腐蚀指标值随腐蚀程度增加线性增长；采用钢绞线侧面激励导波进行腐蚀状态识别，其敏感性优于钢绞线端面激励，端面激励敏感性系数K值仅为侧面激励的51.35%，确定系数降低了6.4%；腐蚀指标抗噪性能良好，当信噪比达到10dB时，P1测点敏感性系数K值仅下降了5.97%，信噪比达到0dB的强噪声环境下，K值仍达到0.51，较未加入噪声时相比，降幅为23.88%；腐蚀指标受导波传播距离影响，当距离增加时，腐蚀指标的敏感性略有降低，且在低腐蚀状态下波动较大。

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空孔-裂纹偏置方式对PMMA冲击断裂动态行为的影响

杨仁树1,2，陈程1，赵勇1，丁晨曦1，苏洪1，郑昌达1

振动与冲击. 2018, 37(20): 122-128.

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为研究空孔-裂纹偏置方式对材料冲击断裂行为的影响，以有机玻璃（PMMA）为实验材料，采用动态焦散线实验方法开展了冲击加载的三点弯实验研究。结果表明：在冲击载荷作用下，空孔与预制裂纹相对偏置位置影响裂纹的起裂方向以及裂纹与空孔的贯通。预制裂纹偏置情况下，裂纹起裂时KIId<0，起裂方向指向空孔；空孔对运动裂纹的作用效应是吸引，裂纹扩展路径呈抛物线型，并与空孔贯通，在空孔上端裂纹会再次起裂。空孔偏置条件下，裂纹起裂时KIId>0，起裂方向背离空孔；空孔对运动裂纹的作用效应是先排斥后吸引再排斥，裂纹扩展路径呈S型，裂纹未与空孔贯通。当运动裂纹与空孔贯通后，裂纹发生止裂，从时间尺度上延迟了试件的破坏，但当裂纹由空孔上边界处二次起裂后，裂纹扩展速度、动态应力强度因子均相应提高，进而会加剧试件的破坏。

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考虑原子纵向位移单原子链横向振动压电控制

刘灿昌，巩庆梅，马驰骋，周继磊，姜瑞瑞，周长城

振动与冲击. 2018, 37(20): 129-134.

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近年来，随着纳米制造业的发展，一维材料因其优异的物理性能，广泛应用于各类力电光热纳米器件。本文基于弦振动理论研究了考虑原子纵向位移的单原子链纳米线横向振动控制方法，针对单原子链类弦结构，采用模态叠加法，建立了单原子链横向振动的动力学方程，提出了一种单原子链横向振动固有角频率的计算方法，并得到了轴向力控制电压量子极限。考虑原子链的边界条件与振动结构的对称性，利用非线性方程组的迭代方法，得到原子的纵向位移。研究发现：纳米线轴向张力与链的长度是影响单原子链纳米线的固有角频率和共振频率的主要因素，通过控制单原子链两端的压电块轴向位移，可以改变原子链的轴向张力和单原子链的长度，从而改变原子链的固有频率。本文研究为单原子链谐振器和滤波器等分子器件研发制造提供理论基础和计算方法。

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轮胎气压对车内噪声影响的研究

邓佑鲜，庄志鹏，金先柱，杨晓光

振动与冲击. 2018, 37(20): 135-140.

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运用一款试验车及轮胎，改变轮胎的气压，研究了轮胎气压对车内噪声的影响，通过频域计算的RMS值可以很好的表征车内噪声典型频段声级水平的变化趋势。试验结果表明:随着轮胎气压的增大，较为粗糙路面上轮胎低频轰鸣噪声呈减小变化趋势；轮胎空腔共振噪声呈增大变化趋势；较为平整路面上花纹噪声呈增大变化趋势。运用理论对相关的结果进行了分析。

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基于3D瞬态流场计算的滑动轴承非线性油膜力分析

李强1 张硕1 许伟伟2

振动与冲击. 2018, 37(20): 141-147.

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滑动轴承非线性油膜力的计算结果直接决定了转子-轴承系统非线性动力学分析的精度和效率。针对轴颈扰动下滑动轴承瞬态流场计算中的网格畸变问题，本文提出了一种适用于小间隙流场3D瞬态计算的变流域动网格技术。通过对滑动轴承润滑流场的瞬态计算，对不同扰动下的线性油膜力与瞬态油膜力进行了对比，并在考虑油膜非线性的影响下，分析了瞬态油膜力径向和切向分量的变化过程。结果表明：大扰动工况下，滑动轴承的动特性分析有必要计入油膜非线性的影响；进油口和油槽的存在会明显降低径向油膜力，导致油膜支撑刚度降低；瞬态油膜力切向分量的减小导致了滑动轴承阻尼的降低，进而引起油膜失稳。

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传统风格建筑钢框架结构恢复力模型试验研究

薛建阳，戚亮杰

振动与冲击. 2018, 37(20): 148-154.

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为研究传统风格建筑钢框架结构的恢复力特性，以位于抗震设防烈度8度区的一榀单层两跨传统风格建筑钢框架结构为原型，按照1/2缩尺比例制作了试验模型，对其进行了低周反复加载试验。记录并分析了其受力过程和破坏形态，得到了骨架曲线各特征点的试验数据。基于试验结果，提出了无量纲化的三折线骨架曲线模型，回归分析得到在各加载阶段的刚度退化曲线方程，最终建立适用于传统风格建筑钢框架结构的恢复力模型。研究结果表明，结构受力过程可以分为次要构件屈服、主要构件破坏及整体结构失效三个阶段；所建议的骨架曲线模型及恢复力模型与试验结果吻合程度较高，很好地反映了结构在低周反复荷载下的受力特征与滞回特性，可用于传统风格建筑钢框架结构的弹塑性地震反应分析。

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基于余量谐波平衡法的质点振动系统高阶近似与频率响应分析

国忠金 1，2，张伟 2,3，夏丽莉 2

振动与冲击. 2018, 37(20): 154-158.

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基于谐波平衡方法，构建了用于研究旋转抛物线上的质点运动系统的余量谐波平衡解程序。获得了系统高阶解析近似振动频率及稳态响应。研究了系统稳态下的振动频率随系统非线性项系数、初始振幅、线性刚度系数的变化趋势，给出了初始振幅、非线性项系数对系统振动频率响应的影响。研究结果表明，本文给出的2-阶余量谐波平衡近似比已有的方法结果更加精确，其相对误差大大降低，系统稳态下的振动频率随非线性项系数、初始振幅的增大而减少，随线性刚度系数的增大而增大。

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斜撑式超越离合器二轴总成动态性能分析

刘志辉 1，2，3,严宏志 1，3，曹煜明 1，3

振动与冲击. 2018, 37(20): 159-165.

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为使斜撑式超越离合器二轴总成具有良好的动态性能，采用集中参数法建立了四自由度横−扭耦合动力学模型，并运用龙格-库塔法对此非线性系统进行了数值求解，分别研究了斜撑式超越离合器扭转刚度和扭转阻尼对齿轮动态传递误差和动载荷的影响，以及齿轮重合度对斜撑式超越离合器动态溜滑角、最大冲击力及稳态接触力的影响。研究结果表明：1）系统在较低的激励频率范围内，齿轮动态传递误差和动载荷随离合器扭转刚度增大而减小，而在较高的激励频率范围内变化相反；2）齿轮动态传递误差和动载荷随斜撑式超越离合器扭转阻尼增大而减小；3）斜撑式超越离合器动态溜滑角、最大冲击力、稳态接触力随齿轮重合度增大而增大。

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基于脊线信息增强与特征融合的瞬时转频估计

江星星1，吴楠1，石娟娟1，沈长青1，李川2，朱忠奎1

振动与冲击. 2018, 37(20): 166-172.

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转速获取是变工况设备健康诊断的前提。在不便安装速度传感器的情况下，基于振动信号时频分析获取转频是最常用的途径。然而，由于时频分析方法的自身特性和采集的振动信号中往往包含大量的背景噪声，导致得到的时频分布能量聚集性差、部分时段转速信息微弱等问题，很难提取到完整、准确的转频信息。为解决这一问题，提出一种脊线信息增强与特征融合的转速估计方法。首先，采用幅值累加平方策略对时频分布特征进行增强；然后，从信号低频区域和共振频带分别预估计出转频信息；最后，建立基于概率分布和局部波动特性的信息融合准则，以确定脊线融合位置以及融合结果，实现转频的准确估计。轴承故障实验信号验证说明：相比于传统的转频提取方法，本文提出的方法能够显著地改善能量微弱的转速信息的识别结果。

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线性弹簧组合式振动时效装置的3次超谐共振特性分析

李俊明1,3，蔡敢为2，黄院星4，李岩舟2

振动与冲击. 2018, 37(20): 173-178.

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超谐共振式振动时效是解决高频率工件共振问题的一种有效方法，但非线性弹簧制造工艺复杂，非线性参数不可调节、难控制等因素限制了超谐共振式振动时效装置的应用发展。基于这些问题，提出利用线性弹簧组合来实现超谐共振，设计一种线性弹簧组合振动装置，在此基础上就线性弹簧组合非线性弹力特性进行分析，利用多尺度理论求得该系统3次超谐振动响应特性，借助有限元模型进行3次超谐振动对高频率工件激励的仿真实验分析。结果表明线性弹簧组合系统在垂直方向可以产生3次超谐振动，并实现了高频率工件主共振。这些研究成果进一步推进超谐共振式振动时效技术。

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基于贝塞尔不等式原理的密集模态阻尼识别

赵晓丹1，韩俊阳1，孙黎明1,2，王西富1

振动与冲击. 2018, 37(20): 179-184.

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密集模态广泛存在于振动响应信号中，然而密集模态的阻尼识别困难、精度低，密集模态阻尼的识别是目前研究的难点问题。提出一种识别密集模态阻尼的新方法，在密集模态附近建立一组基函数系，使用Gram-Schmidt方法将函数系正交化，通过內积运算，获取测得的振动响应信号在该标准正交系上的投影，采用遗传算法结合拟牛顿法优化搜索投影的最大值，运用贝塞尔不等式原理诊断出振动响应信号中各阶模态的固有频率和衰减系数，识别出各阶模态阻尼比。该方法不受模态密集程度的限制，经过仿真和实验验证，能够准确地诊断出密集模态阻尼比，具有理论和工程应用价值。

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人致激励下钢楼梯加速度设计反应谱研究

任晓崧1，钟源1，郭雪峰2，宗刚1

振动与冲击. 2018, 37(20): 185-192.

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人致激励下钢楼梯动力加速度反应是结构舒适度评价的重要指标，有必要建立可满足工程快速估算的实用方法。本文以某公共建筑的室内钢楼梯为工程背景，系统探讨了钢楼梯加速度设计反应谱的计算与拟合过程。选取不同教学楼、办公楼内共8部公共部位的钢楼梯，对行人上、下楼的步频进行实测统计。在标准激励系统动力方程基础上，采用Monte Carlo随机模拟方法拟合建立了可应用于工程快速估算的实用设计反应谱。以某室内钢楼梯为实测对象，进行了单人和多人工况下的反应谱方法估算与实测对比。结果表明，本文提出的人致激励下钢楼梯加速度设计反应谱方法适用于一般钢楼梯振动水平的估算。

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环形隔板结构参数对燃气弹射压力冲击平滑效果影响

程洪杰，陈力，赵媛，刘准

振动与冲击. 2018, 37(20): 193-199.

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针对燃气弹射压力双波峰冲击的问题，采用RNG k-ε 湍流模型、有限速率/涡耗散模型和动态分层动网格技术，建立了含运动边界的初容室二次燃烧数值模型。在实验数据验证模型可靠性的基础上，研究了增加环形隔板对平滑压力冲击的有效性，并解耦分析了环形隔板主要结构参数对平滑效果的影响机理，得到了一组较理想的结构参数组合。结果表明，环形隔板能显著降低导弹加速度峰值，随着隔板个数的增加，压力峰值逐渐减小，4个隔板平滑效果最理想；随着最下方隔板布置高度的增加，压力峰值先减小后增加，布置高度为300mm时平滑效果最优；随着隔板间距的增加，压力峰值先减小后增加，间距为200mm时压力峰值最小；合理布置隔板后，导弹加速度峰值减小10.5%，出筒速度降低0.55%，出筒时间延迟2.6%。

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纤维铺层角度对复合材料薄壁圆管轴向压溃吸能特性影响研究

解江，马骢瑶，霍雨佳，周建，牟浩蕾,冯振宇

振动与冲击. 2018, 37(20): 200-206.

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研究T700/3234复合材料薄壁圆管轴向压溃吸能特性受纤维铺层角度变化的影响规律。首先开展复合材料力学性能试验和薄壁圆管轴向准静态压溃试验。通过对比圆管轴向压溃峰值载荷及比吸能等指标的试验结果，验证建立的复合材料圆管有限元模型和分析方法。其次，基于验证的有限元分析方法，探讨了复合材料纤维铺层角度的变化对薄壁圆管轴向压溃吸能特性的影响规律。结果表明，在准静态轴向压缩载荷下，随着纤维铺层角度的增大，比吸能先增大后减小；纤维角度为±45°时，初始峰值载荷最低，载荷效率最高，圆管易于进入渐进破坏吸能阶段。研究结果可为复合材料纤维铺层角度设计及复合材料薄壁结构有限元建模提供参考。

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冷弯薄壁型钢—石膏基自流平砂浆组合楼盖基频研究

管宇1，石宇2，高立1

振动与冲击. 2018, 37(20): 207-215.

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对2个冷弯薄壁型钢—石膏基自流平砂浆组合楼盖足尺模型进行了人沿平行和垂直楼盖梁方向行走、人沿楼盖对角线方向行走、激励锤冲击4种不同动力荷载工况下的振动试验，研究钢丝网布置对组合楼盖自振频率的影响。研究表明：组合楼盖的自振频率不会随着外部激励的改变而发生较大变化，在石膏基自流平砂浆中加入钢丝网不会显著增加组合楼盖的自振频率。采用ABAQUS有限元软件对试验模型进行模态分析，并对验证后的有限元模型进行了变参数分析，研究表明：增大楼盖梁板厚和减小楼盖跨度会显著提高冷弯薄壁型钢组合楼盖的基频，而改变楼盖面板厚度、楼盖的宽度以及增设扁钢带和刚性支撑件对冷弯薄壁型钢组合楼盖的基频影响较小。在参数分析的基础上，可将组合楼盖等效为具有均匀质量和刚度的简支梁模型来计算冷弯薄壁型钢组合楼盖的基频。

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采用集中参数法的柔性衬里扩张室压力脉动衰减器滤波特性研究

杨帆邓斌

振动与冲击. 2018, 37(20): 216-221.

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本文设计了一种使用聚氨酯柔性衬里的扩张室脉动衰减器，利用集中参数法建立其等效电路模型，并在一定频率范围内，与分布参数模型做对比，证明了模型的可行性。从集中参数的角度分析了聚氨酯衬里材料强可压缩性使其表现出巨大的容性，对使用老化、未老化聚氨酯衬里以及普通扩张室脉动衰减器的对比结果表明，可以通过改变柔性衬里的材料成分而不必改变衰减器的外形尺寸来拓展其频宽。在其他条件不变的情况下，使用老化聚氨酯柔性衬里的扩张室脉动衰减器相比未使用的情况空间尺寸可以得到大幅缩减。对于使用老化聚氨酯衬里的扩张室压力脉动衰减器而言，随着系统压力的升高，衰减器有效衰减频带范围随之减小，衰减特性受系统压力影响较大。

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基于非对称复合材料层合板的准零刚度隔振系统

郭怀攀1,李昊2,陈卫东1,周徐斌2

振动与冲击. 2018, 37(20): 222-229.

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提出了基于正交铺设复合材料层合板的准零刚度隔振系统。采用理论分析与有限元方法研究了有残余热应力的正交铺设复合材料层合板的双稳定特性及负刚度特性。发现层合板具有负刚度特性的变形区间随层板厚度增加而逐渐变窄。正交铺设复合材料层合板在其厚度略厚于失去双稳定特性临界厚度时具有准零刚度特性。利用准零刚度正交铺设复合材料层合板构造了简单的隔振系统，研究其在中心加速度激励下的加速度传递幅值，并与线性隔振系统的隔振效果进行比较。结果显示该准零刚度隔振系统固有频率低于线性隔振系统固有频率，加速度传递峰值小于线性隔振系统，有效隔振频率范围宽于线性隔振系统。

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U型波纹管在抗性消声器中应用可行性的实验研究

薛飞孙蓓蓓陈建栋

振动与冲击. 2018, 37(20): 230-236.

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抗性消声器广泛应用于车辆进排气系统中以消除中低频噪声，而如何在有限安装空间条件下实现抗性消声器的宽频带消声性能是抗性消声器研究的难点。本文提出了一种使用U型波纹管代替内插管的抗性消声器设计方案，旨在利用U型波纹管的带阻滤波特性提升抗性消声器在截止频率以上频带的消声性能。为验证U型波纹管在抗性消声器中应用的可行性，设计了两种不同结构参数且在消声频带上形成互补的U型波纹管，对U型波纹管消声器在不同入口流速条件下的插入损失与压力损失进行了测试分析。提出了综合提升系数η这一指标用来综合衡量应用U型波纹管前后消声器在插入损失和压力损失上的差异。结果表明：U型波纹管在抗性消声器中的应用，有效地拓宽了消声器的消声带宽，显著提高了抗性消声器的消声性能。U型波纹管的使用增加了抗性消声器的压力损失，一定程度降低了消声器的气动性能。U型波纹管在抗性消声器中应用后，优化系数η达到了1.12~1.13，表明了U型波纹管对提升消声器消声性能的贡献大于其在气动性能上带来的损耗。本文验证了U型波纹管在抗性消声器中应用的可行性，为抗性消声器的设计提供了新的思路。

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基于柔索冲击接触的钢板表面除锈机理及特性研究

龚青山1、2，张华1，曾国华2，吴岳敏2

振动与冲击. 2018, 37(20): 237-244.

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钢板除锈预处理是产品制造中重要工艺，直接影响涂装质量和产品使用寿命，论文提出了一种基于柔索冲击接触实现钢板表面清洁除锈及强化的新方法。分析了柔索冲击接触钢板表面除锈机理及过程，建立了运动学方程；应用离散化方法，采用六维弹簧柔性连接建立了柔索多体系统动力学模型，基于柔索与钢板间的冲击接触理论，建立了柔索冲击接触动力学模型；应用ADAMS对单根柔索冲击接触动力学仿真，得到末端绳索接触力与速度变化规律；设计了除锈试验机，试验表明:该除锈方法可行且除锈效果良好，除锈等级达ST3级，对中小尺寸钢板表面除锈及强化具有很好应用前景。

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超声振动辅助磨削马氏体不锈钢表面粗糙度研究

高绍武1，杨长勇1,2，徐九华1，傅玉灿1，丁文锋1，苏宏华1，苏浩1

振动与冲击. 2018, 37(20): 245-250.

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针对强韧性材料铣磨、小孔磨削等工艺中，因磨削速度低所引起的磨削表面粗糙度不易改善的问题，提出采用轴向超声振动辅助磨削工艺进行加工的方法。从几何层面对轴向超声振动辅助磨削表面创成进行理论分析，并对9Cr18马氏体不锈钢开展磨削试验，对比了轴向超声振动辅助磨削与普通磨削条件下的磨削表面粗糙度及表面形貌。结果表明，轴向超声振动辅助磨削可有效改善磨削表面粗糙度，且改善效果受磨削参数的影响，其中磨削速度对轴向超声振动效果影响最大，进给速度及磨削深度影响相对较小。磨削速度及磨削深度的增加对轴向超声振动效果具有弱化作用；增大进给速度，轴向超声振动效果略有增强。

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高速悬浮转子跌落在保护轴承上的碰撞力研究

魏鹏 1 王云峰 1 杨勇 1 闫莉佳 1 徐龙祥 2

振动与冲击. 2018, 37(20): 251-258.

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本文对高速转子跌落在保护轴承上的碰撞力进行了理论分析和试验研究。首先基于Hertz接触理论，建立了转子跌落在保护轴承上的非线性碰撞力模型，并提出了转子跌落在保护轴承上的碰撞力测量方案，设计了碰撞力测量装置；考虑到碰撞力测量装置的非线性影响，运用冲击力锤分别在不同大小的冲击力下对碰撞力测量装置进行了标定，然后由转子跌落后支撑环的振动加速度信号反推碰撞力。其次，对不同初始转速下转子跌落在保护轴承上的碰撞力进行了试验研究，得到了转子跌落后支撑环的振动加速度信号和转子轴心轨迹；试验结果表明：初始转速越高，转子跌落后保护轴承受到的振动冲击越大，越容易出现涡动现象，且转子跌落后0.1 s内，保护轴承受到的冲击达到最大值；最后根据碰撞力的试验结果对碰撞力模型进行了评估，识别出了碰撞系统动力学模型中的等效质量me和等效刚度系数ke，并验证了模型的有效性。

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刊出日期：2018-09-28

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