振动与冲击

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廖高健1,陈勇1,刘西1,贾斌2

振动与冲击. 2018, 37(24): 1-6.

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为研究航天器蜂窝夹层结构的超高速撞击防护性能，采用轻质多孔火山岩弹丸模拟微流星体，进行超高速撞击试验，研究蜂窝夹层板的损伤特性。结果表明，采用硅橡胶垫片，结合弹托使用，可实现轻质、脆性火山岩弹丸的超高速完整发射；火山岩弹丸超高速撞击条件下，蜂窝夹层板主要发生正面蒙皮穿孔、蜂窝芯层坍塌、背面蒙皮花瓣开裂、脱胶等损伤模式；正面蒙皮穿孔直径随弹丸直径的增大而增大；蜂窝芯层坍塌面积和背面蒙皮损伤面积不仅与冲击能量、弹丸直径相关，还与冲击位置相关。

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钙质砂动态力学特性试验研究

魏久淇1,2,3，王明洋1，邱艳宇1，赵章泳1

振动与冲击. 2018, 37(24): 7-12.

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利用改进的直径37mm分离式霍普金森铝制压杆,对级配相同的钙质砂与福建标准砂开展了35组被动围压冲击试验，研究了应变率和密度对两种砂动态力学特性的影响。结果表明：两种砂在本文应变率范围内基本没有应变率效应；密实度相同时，石英砂的承载力远大于钙质砂；应变相同时，初始密度越大，砂的承载力越大。在荷载作用下，砂的静水压力p与密度存在一一对应关系，拟合出了钙质砂的p-(/0)物态方程，并得到在一维应变条件下钙质砂p-v的方程。

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基于间接法识别的桥梁振型的损伤定位方法

贺文宇，何健，任伟新

振动与冲击. 2018, 37(24): 13-17.

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基于模态振型曲率变化的损伤定位法具有原理简单、结果直观、效率较高的优点，但其对高空间分辨率和基准振型的需求及中心差分法导致的低抗噪性，极大的限制了其应用范围。提出了一种基于间接法识别的桥梁振型的损伤定位指标。首先，利用希尔伯特变换从移动车辆响应中提取出高空间分辨率的损伤桥梁振型；然后采用区域振型曲率替代传统的振型曲率，多项式拟合估计未损桥梁的振型信息，综合有损与无损的区域振型曲率定义损伤定位指标；最后通过数值算例验证了所提出指标的有效性，并探讨了测试噪声、路面粗糙度等对定位精度的影响。

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一类静电驱动双边电容型微谐振器振动系统的复杂动力学特性研究

尚慧琳 1,胡立力 1，文永蓬 2

振动与冲击. 2018, 37(24): 18-23.

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本文以一类静电驱动双侧平行板电容型微谐振器为研究对象，基于分岔理论研究微结构的复杂动力学行为的机制。通过分析微结构动力系统的静态分岔，发现直流偏置电压的增大会直接引起微结构的静态吸合。在此基础上获得系统的多稳态解的解析形式，解析预测与数值结果吻合，研究发现系统的振动跳跃来源于双平衡点失稳引起的多稳态现象。进而发现继续驱动交流电压幅值的增大则会引起微结构的混沌和吸合不稳定现象。该结果对静电驱动微谐振器的设计中如何避免出现复杂响应具有实际意义。

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切缝药包定向控制爆破的实验研究

杨仁树1,2,左进京1,杨国梁1

振动与冲击. 2018, 37(24): 24-29.

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采用高速纹影实验系统和岩体损伤测试技术，对切缝药包爆炸波与爆生气体的传播机制进行探讨研究，同时对不同药量下切缝药包对岩体的损伤范围进行测定。实验结果表明：对切缝药包爆炸冲击波与爆生气体进行跟踪拍摄，实现了对两者作用的分离研究，两者从扩展形态上保持着高度对称状态；爆炸冲击波优先沿切缝方向传播，形成的“导流”效应优先作用于炮孔孔壁，产生初始损伤区，其它方向的冲击波是切缝方向冲击波绕流扩展所致；爆生气体首先从切缝处扩展，并且主要沿切缝方向呈“一”字型扩展，以准静态压力作用于岩体，促进累积损伤区继续发展，形成沿切缝方向的“射流”效应，推动裂纹持续扩展；切缝方向岩体损伤值大于垂直切缝方向，增大药量对切缝方向岩体的损伤程度影响较大。

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伺服阀用超磁致伸缩致动器弓张结构设计与研究

郑佳伟1，何忠波1，李冬伟1，荣策1，杨朝舒2，薛光明1

振动与冲击. 2018, 37(24): 30-37.

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为满足电液伺服阀的驱动要求，解决超磁致伸缩制动器（GMA）体积大小与输出位移大小相互制约问题，提出了一种弓张结构用于GMA输出位移的放大；利用理论力学、材料力学理论，拉格朗日动力学方程及有限元仿真方法对弓张结构的动力学特性、位移放大倍数及其主要结构尺寸参数对位移放大倍数影响进行了分析；在上述基础上制作了弓张放大式GMA样机，搭建了实验测试系统，进行了正弦激励和扫频特性实验，完成了模型的验证。实验结果表明：正弦激励下，弓张结构的放大倍数在10.3~11.1之间波动，与理论计算值相吻合；扫频试验下，弓张放大式GMA最大波峰约在108Hz处，与理论计算相符，其频带宽度可达到100Hz，能够满足伺服阀输出特性要求。

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基于CMS的核电厂安全壳设计地震动确定方法

胡进军1,2，李琼林1,2，吕景浩1,2，谢礼立1,2

振动与冲击. 2018, 37(24): 38-45.

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选取符合核电厂设计要求的输入地震动进行结构动力时程反应分析是保障核电厂抗震能力的重要环节。基于条件均值谱(CMS)的输入地震动选取方法具有既考虑结构自身动力特性又考虑场地地震危险性特征的优点，已经在地震工程相关领域得到应用。本文核电厂安全壳结构为研究对象，从概率地震危险性分析出发，以条件均值谱为输入地震动目标谱，给出了核电厂安全壳输入地震动目标谱的计算流程；在国内外选取的18次典型地震的2480条地震动数据库中，选取了与目标谱匹配良好的40条地震动；再利用epsilon方法在上述地震动数据库中各选取40条地震动，将这两组地震动分别输入安全壳有限元模型中进行动力时程分析，通过对比两种方法顶点的最大位移平均值与标准差，发现CMS方法选取的地震动记录无偏性最好，是一种高效合理的输入地震动选取方法。

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检测刚度非线性对双检测微陀螺灵敏度稳定性影响

郝淑英1,2李会杰1,2张辰卿1,2张琪昌3 冯晶晶1,2 李磊3

振动与冲击. 2018, 37(24): 46-52.

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为揭示刚度非线性对双检测微陀螺灵敏度稳定性及精度的影响规律，首先利用复指数法求解双检测方程线性稳态响应，其次采用多尺度法对非线性动力学方程进行摄动分析，并考虑科氏力对检测输出的影响，提出了一种有效的处理高维非线性方程耦合项的方法，在此基础上探讨检测刚度非线性对双检测微陀螺的幅频曲线、共振频率偏移的影响规律。研究发现：检测的刚度非线性造成检测一和检测二的幅频曲线出现硬化、振幅跳跃、多解及共振频率偏移等复杂非线性行为，导致微陀螺灵敏度失稳；微陀螺灵敏度的稳定性及失稳的带宽范围对刚度非线性十分敏感，当刚度非线性达到某一值时其微小的增长都会严重影响微陀螺的灵敏度的稳定性并使失稳的带宽范围显著增加，如此会导致线性系统设计的失效。

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融合齿背接触机理的圆柱斜齿轮振动特性分析与双面修形优化研究

王峰1 朱彦霖2 徐兴1 陈龙1 周之光3 孙晓强1

振动与冲击. 2018, 37(24): 53-60.

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为了更合理地分析高速圆柱斜齿轮非线性振动特性、有效抑制齿面振动，通过考虑增/减速状态的轮齿承载接触模型，建立了考虑齿背接触特性的圆柱斜齿轮动态啮合刚度，得出齿面啮合刚度同时与啮合时间和齿面振动位移之间的耦合机理；进一步建立考虑齿面/齿背啮合刚度、线外啮合冲击激励的高转速圆柱斜齿轮传动系统非线性振动模型，并在此基础上展开同时计及齿面、齿背接触状态的双齿面减振修形优化研究。实例计算结果表明，计及齿背啮合刚度的振动加速度明显大于未考虑齿背啮合刚度的振动加速度，且系统表现出更加复杂的分叉特性；相较于标准齿面和单面修形，双面修形的圆柱斜齿轮具有最小的齿面振动加速度，且双面修形齿面在减缓圆柱齿轮振动的同时，也增大了系统可供稳定工作的转速区间范围，具有较好的工程实际应用价值，对提升系统稳定性设计有着积极的指导意义。

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基于Duffing-Holmes系统的材料非线性的量化检测方法

柏林，唐滔，刘小峰，韦代平

振动与冲击. 2018, 37(24): 61-65.

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针对非线性Lamb波在材料特性检测中对噪声的敏感性，提出基于Duffing-Holmes系统的材料非线性检测方法。该方法首先确定Duffing-Holmes系统临界策动力调整Duffing-Holmes系统进入临界状态，并将待测信号经延拓滤波再等比放缩后作为系统扰动输入，建立信号放缩系数与动力学特征指数——Lyapunov指数——之间的线性模型。通过参考信号的Lyapunov指数与线性模型联立求解，实现在噪声干扰下对材料非线性系数的准确检测。经实验证明，本文方法有效提高了材料非线性指数的抗噪能力与非线性Lamb的检测范围。

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摇摆自复位高墩高阶效应研究

张育智

振动与冲击. 2018, 37(24): 66-71.

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为了对摇摆自复位高墩中的高阶效应进行控制，首先需要对高阶效应进行定量评价。在对比已有研究方法的基础上，采用模态分解法对摇摆自复位高墩中各阶模态响应进行计算。在对目前已有的高阶效应贡献指标进行分析的基础上，提出了新的适用于评价摇摆自复位结构摇摆过程中高阶效应贡献的指标。以3种不同强度下的7条地震动作为输入，利用OpenSEES 建立的2弹簧摇摆模型对某铁路摇摆自复位高桥墩的高阶效应进行了研究。结果表明高阶效应贡献随地震动强度的增大而增大，墩底剪力对高阶效应最为敏感，第二、三阶模态贡献分别可达第一阶模态贡献的97%和27%；墩底弯矩次之，第二阶模态贡献为第一阶模态贡献的34%；墩顶位移最不敏感，第二阶模态贡献仅为第一阶模态贡献的8%。

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重载铁路钢轨磨耗分布发展计算模型及影响因素研究

王璞，王树国

振动与冲击. 2018, 37(24): 72-79.

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建立了钢轨磨耗数值计算模型，可实现磨耗具体分布及发展的定量预测分析。对货车轴重、速度及材料硬度对钢轨磨耗分布发展的影响进行了系统研究，弥补了既有研究多采用定性指标、无法定量分析对磨耗分布发展的影响的不足。主要结论：1）轴重影响：直线运行时，随轴重的增加钢轨磨耗均呈马鞍状分布且马鞍状特征愈发显著，波峰磨耗深度逐渐增大而波谷磨耗深度逐渐减小，磨耗量总体呈增大趋势。曲线运行时两轨磨耗分布差异较大，随轴重的增加钢轨磨耗分布特征保持一致，幅值呈增大趋势。2）速度影响：直线运行时，随车速的提高钢轨磨耗向轨头内侧扩展加宽，分布区域磨耗深度均呈增大趋势。曲线运行时，随车速的提高外轨轨肩磨耗幅值先减小后增大而轨顶磨耗变化较小，内轨磨耗明显下降。相对轴重而言车速对磨耗的影响更显著，从减磨角度同等条件下宜优先发展大轴重货车来实现扩能增效，并尽量减少重车方向大幅提速。3）材料硬度影响：增大轮轨硬度对磨耗分布区域和形状影响不明显，但可显著降低磨耗幅值和磨耗量。但硬度过高易加速疲劳伤损，不一定能延长使用寿命。

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通过极点配置方法设计分流扬声器

柳维玮1，毛崎波1,2

振动与冲击. 2018, 37(24): 80-84.

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提出极点配置方法设计分流扬声器电路参数，从而实现管道噪声控制。首先建立管道-扬声器耦合的数学模型以及分流扬声器数学模型，并求解得到分流扬声器控制系统的极点特征方程。运用主导极点的性质，推导出最佳的电阻值和电感值。并且通过数值计算分析分流扬声器在不同位置时的控制效果，从而分析得到最佳的分流扬声器位置。最后通过实验初步验证了所设计的分流扬声器控制管道噪声的效果。从数值计算和实验的结果中可以看出：通过极点配置方法设计的分流扬声器电路参数以及分流扬声器位置对管道噪声的控制效果良好。

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喷层混凝土-围岩组合体波动特性及动力特性研究

郭东明1,2，闫鹏洋1，凡龙飞1，杨俊1，薛磊1，李妍妍1

振动与冲击. 2018, 37(24): 85-91.

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针对早龄期喷层混凝土与围岩粘结面近区介质的动态冲击问题，利用Φ75mmSHPB试验装置，分别对龄期为3天、7天、10天喷层混凝土-围岩组合体试件进行SHPB试验，对其应力波传播规律及其动态力学特性进行了研究。试验结果表明：透射系数与冲击速度和混凝土龄期密切相关，随冲击速度的增大，不同龄期试件透射数均呈减小的变化趋势，相同冲击速度下，透射系数随试件龄期的增大而增大；随着应变率的增大，试件混凝土破坏模式由张应变破坏向压剪破坏转变，岩石呈现出张拉破坏特征；组合体动态抗压强度及动态强度增长因子随应变率的增大而增大；应变率大于80 s-1时，3天龄期试件表现出塑性特性，7天和10天龄期试件则表现出脆性特性。

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基于波分析法的L型结构弯—扭耦合振动研究

沈轻舟，车驰东

振动与冲击. 2018, 37(24): 92-98.

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利用波分析法研究了L型转角结构中弯曲波-扭转波的耦合传递规律。在前人研究基础上，提出了新的无量纲系数，将转角平衡方程无量纲化，推导出弯曲波和扭转波在半无限长L型转角处的透射及反射系数，并将该结果应用到有限长转角结构的弯扭耦合振动计算中。通过数值计算分析了弯曲波和扭转波入射条件下转角处结构声能量透射和反射关系，计算表明随着频率上升，总透射能量呈上升趋势，波形转换能量占总能量之比也随之上升。最后，对一L型结构进行了振动测试，并将测试结果与数值计算进行比较，验证了无限结构的透射和反射系数可用于计算有限结构的耦合振动。该研究的结果对船舶声学设计具有指导作用。

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考虑颗粒形状的面板堆石坝振动台模型试验DEM模拟

井向阳1，杨利福2,3，马刚3，周伟3

振动与冲击. 2018, 37(24): 99-105.

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提出了一种复杂形状颗粒的DEM模拟方法，实现了包括凹多边形在内的复杂形状颗粒的模拟，通过参数控制使得生成的颗粒形状更加真实，模拟了面板堆石坝振动台模型试验，从细观角度揭示了面板堆石坝动力特性。计算结果表明，在地震作用下面板与底板容易滑动，随着峰值加速度的增大，下游坝坡颗粒滑移面角度变大，坝顶沉降和坝体断面剪胀加剧；震前坝体强力链法向接触力主轴方向接近于竖直方向，震后向下游偏转；随着峰值加速度的增大，法向接触力各向异性程度逐渐增强；在相同初始组构条件下面板堆石坝激发的摩擦激励是一定的，与加载条件无关。

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混合润滑状态下粗糙界面法向接触刚度计算模型与特性研究

肖会芳1,2，孙韵韵1，徐金梧1，邵毅敏3

振动与冲击. 2018, 37(24): 106-114.

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机械装备系统的静态特性和动力学特性取决于系统接触界面法向接触刚度。基于粗糙表面形貌的Greenwood-Williamson统计模型描述与液体润滑界面的油膜共振模型和弹簧模型，推导了机械结构混合润滑粗糙界面固体接触刚度和液体润滑介质接触刚度，并实现粗糙微凸体固体接触刚度与液体润滑介质接触刚度的耦合，提出了一种混合润滑状态下粗糙界面法向接触刚度的计算模型，分析了接触界面形貌参数、润滑介质和接触基体材料属性对界面法向接触刚度的影响规律。结果表明，润滑介质的声阻抗是影响液体接触刚度的主要因素，声阻抗增大时，液体接触刚度减小；接触基体材料的表面形貌和弹性模量是影响固体接触刚度的主要因素，界面粗糙度和弹性模量增大时，固体接触刚度增大。混合润滑粗糙界面接触刚度计算模型的提出，为机械结构润滑接触界面的刚度计算、性能预测与优化提供理论和实验参考。

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高速破片撞击充不同介质液体容器的数值计算及试验研究

马丽英，李向东，周兰伟，张高峰

振动与冲击. 2018, 37(24): 115-122.

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为研究充液容器内液体介质类型对液压水锤效应的影响，利用ANSYS/LS-DYNA分析了水、柴油和航空煤油对水锤效应的影响，并进行试验验证。结果表明：破片以1000m/s的速度撞击分别装满水、柴油和航空煤油容器的过程中，破片在水中消耗的能量最大，约占破片总动能的40.28%，柴油次之，航空煤油中消耗的能量最少。破片在水中速度衰减系数约为航空煤油中衰减系数的1.29倍，三种介质中的阻力系数相差不大，说明液体密度为影响破片在液体中运动规律的主要影响因素。装有水介质的容器后壁面的最大变形量最大，为装有航空煤油容器后壁面变形量的1.22倍，说明破片撞击装有水介质的容器时形成的水锤效应对容器的破坏更严重。

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基于冲击-光纤法的焊接型钢梁损伤检测理论与实验研究

许颖，牛丽，祖红光

振动与冲击. 2018, 37(24): 123-130.

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焊接型I形钢是工程上普遍使用的钢材，在循环荷载下在翼缘与腹板的连接处容易发生疲劳破坏。由于破坏的突发性和损失的惨重性，需要及时检测到损伤的发生。本文在探究钢梁内应力波传播机理的基础上，利用小锤敲击钢梁表面产生宽频冲击波，通过粘贴在I形钢梁表面的光纤干涉仪接收应力波信号，通过对信号频谱分析，判断损伤的存在以及位置。数值分析和实验研究结果表明，采用冲击-光纤法检测焊接型I形钢梁翼缘与腹板连接处疲劳损伤具有可行性。

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基于自适应粒子群优化的非稳态自动平衡控制算法研究

陈立芳，陈哲超，王维民，秦悦，李兆举，晏资文

振动与冲击. 2018, 37(24): 131-136.

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自动平衡作为新兴的动平衡技术，可实现在线振动抑制。针对非稳态过程提出一种基于自适应粒子群优化（APSO）的自动平衡控制算法，结合BP神经网络，实现一次启停机跟踪后系统的自动平衡控制，在变速模拟试验台上进行了验证。该算法以启停机过程中配重块的调整参数及工作转速作为神经网络的输入，以系统残余振动值作为网络输出，建立输入输出量间的神经网络。将网络培训后输出残余振动预测值作为目标函数，采用粒子群优化对目标函数值最小时的配重块的调整参数进行寻优。仿真及实验结果表明，APSO-BP方法在稳态与非稳态状态下皆可完成系统的自动配平，该控制策略在悬臂试验台上进行测试：变速过程中，不平衡振动幅值在14秒内下降约75%。

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金属丝特性对金属橡胶疲劳性能的影响

卢成壮1,李静媛1,周邦阳1,方旭1，李毅2，赫荣辉2

振动与冲击. 2018, 37(24): 137-142.

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针对应用于振动环境中金属橡胶的疲劳强度问题，结合其原材料不锈钢丝的性质，提出了在保证高强度条件下选择单相奥氏体组织钢丝能提高金属橡胶的疲劳性能，并以两种不同材质不锈钢丝制备的金属橡胶为例，通过实验对比两种材料的性质和其制备的金属橡胶疲劳振动加速实验的影响。结果表明：金属橡胶的动态平均刚度随着振动时间逐渐衰减，内部金属丝性质和螺旋卷的接触状态影响其动态平均刚度值和衰减变化量，通过对材料组织物相分析发现，单相奥氏体的金属丝具有良好的韧性，其制备的金属橡胶动态刚度振动中衰减慢，质量损耗量少；而组织为形变马氏体和残余奥氏体的金属丝则反之。因此，在提高金属橡胶的疲劳强度的条件下，并满足初始设计的力学性能，有必要采用单相奥氏体组织状态的金属丝。

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电容式电磁驱动器非线性系统主共振分析

杨志安 1,冯浩 2

振动与冲击. 2018, 37(24): 143-147.

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以一种电容式电磁驱动器为研究对象，该驱动器由电容器、介质板和非线性弹簧构成，根据拉格朗日麦克斯韦方程建立系统的非线性振动方程，应用多尺度法分析系统主共振问题，并进行数值计算，得到系统幅频响应曲线。结果表明：系统的主共振幅频响应曲线无跳跃现象，此系统为弱非线性系统；随着阻尼系数的增大、系统的振幅减小；随着激励电压幅值的增大，系统的振幅和共振区域增大；随着电容两极板间距的增大，系统的振幅和共振区域减小；随着电容极板长度的增加，振幅和共振区域增大。这些结论能够更好的指导电磁驱动器的结构设计和改进。

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焊接封闭箍筋混凝土柱抗震性态指标试验研究

颜军1，李泽良1，左工1，李升才2

振动与冲击. 2018, 37(24): 148-157.

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通过12根焊接封闭箍筋混凝土柱的低周反复加载试验，对其破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能性能、刚度退化及强度衰减等抗震性能指标展开系统分析。结果表明：随着剪跨比的不断增大，焊接封闭箍筋混凝土柱的水平承载能力不断减小；试件的承载能力及位移延性随着轴压比的增大而增大；随着配箍率的提高，柱的承载能力，延性及耗能能力均有所提高；建议了焊接封闭箍筋混凝土柱满足运行、基本运行、可修及避免倒塌等四个抗震性能水平的位移角限值分别取1/250、1/200、1/50和1/25。研究成果可为焊接封闭箍筋混凝土柱的地震反应分析和工程应用提供参考。

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流线型箱梁断面的非线性颤振幅值特性研究

朱进波1，郑史雄1，唐煜2，郭俊峰1

振动与冲击. 2018, 37(24): 158-165.

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流线型箱梁断面的自激气动力与振幅非线性相关。为更加准确地预测颤振临界风速，同时探索大振幅振动下的颤振后状态，建立数值风洞模型识别出随折算风速与振幅变化的气动自激力，并计算出相应的非线性颤振导数。在经典的颤振理论基础上，提出更加精细的考虑颤振幅值因素的二自由度复模态特征值求解方法。基于此方法，编制了非线性颤振幅值幅响应搜索程序，并对颤振后幅值特性进行研究。研究表明：单频单自由度振动下，随着幅值增大，桥梁断面气动力非线性成分比重扩大，单频单一扭转运动下尤其明显。所建立的颤振求解方法能准确预测颤振临界风速。流线型箱梁发生颤振后，振幅会出现阶跃性增长，达到某一大幅值后，又基本处于振幅缓增的振动状态。

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非线性包装件加速度响应首次穿越问题分析

朱大鹏

振动与冲击. 2018, 37(24): 166-171.

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研究非线性包装件在随机振动支座激励下加速度响应的首次穿越损坏概率的分析方法。将随机振动激励离散化表示在标准随机变量空间，构建求解包装件加速度响应首次穿越概率的分析方法。对于非线性系统，应用模型修正因子法构建了系统修正理想化分析模型，用于近似估计非线性系统设计点，由于应用模型修正因子法估计的可靠度指标不小于真实非线性系统可靠度指标，应用最小化可靠度指标求得理想化模型的参数，可准确求得非线性系统设计点。应用一阶可靠性方法分析了非线性包装件加速度首次穿越损坏的概率。实例分析表明，本文构建的首次穿越损坏概率分析方法具有良好的准确性，对于包装件振动可靠度分析和优化包装设计具有重要意义。

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面向性能需求的动态调节消扭悬架参数匹配与动力学研究

胡文1，吴洋1，陈盛钊1，张邦基1，张农2，盛企豪1

振动与冲击. 2018, 37(24): 172-180.

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为协调越野车辆抗侧倾性能和通过性能，研究一种新型动态调节消扭悬架系统（DTS）。该系统可提高车辆抗侧倾能力，消除车身的扭转，增强车轮接地性，提高越野性能和安全性。在阐述DTS系统结构和原理的基础上，利用MATLAB建立该系统的动力学模型以及整车14自由度动力学模型；同时提出一种新的悬架参数匹配方法:面向抗侧倾性能和消扭性能需求匹配DTS系统的关键参数；设计蛇形试验、前轮角阶跃输入试验和扭曲路面工况研究装有DTS系统的车辆的动力学性能，并验证参数合理性。结果表明：应用面向性能需求的匹配方法能有效平衡车辆相关性能；该悬架系统能有效减少车辆侧倾角以及消除车身扭转载荷，对车辆越野性和舒适性有一定改善，并且在车辆转向时能增大其不足转向度，提高车辆安全性。

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基于结构分析的风机齿轮箱传感器配置研究

王桂兰1，赵洪山1，郭双伟2

振动与冲击. 2018, 37(24): 181-188.

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齿轮箱是风电机组传动系统的核心部分，一旦齿轮箱发生故障，不仅会产生高额的维修费用，还会造成较长时间的停电。因此，对风机齿轮箱进行实时状态监测与故障的识别、隔离具有重要的实际意义。而齿轮箱状态监测与故障识别、隔离的有效性依赖于齿轮箱中传感器所安装的位置和数量，因而有必要对齿轮箱传感器的配置进行研究。为了使安装的传感器不但可以准确反映齿轮箱的运行状态，还能对可能出现的故障实现识别与隔离，提出从风机齿轮箱的动力学模型出发，构建描述齿轮箱运行状态的动力学方程，将结构分析方法应用到齿轮箱传感器的优化配置中；实现传感器数量最少，识别、隔离可能出现的故障能力最大的配置目标。

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考虑摩擦非线性应力的脐带缆疲劳寿命精确分析研究

卢青针1，杨志勋2，陈金龙3，熊飞宇2，阎军2，岳前进1,2

振动与冲击. 2018, 37(24): 189-194.

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针对深水动态钢管脐带缆在波浪荷载以及平台运动作用下引起的疲劳问题，考虑缆体自重导致的平均应力对关键构件钢管疲劳损伤影响，构建疲劳分析模型进行疲劳寿命预估。同时，依据螺旋缠绕结构特征考虑构件间相互接触摩擦非线性效应给出了脐带缆基本力学行为的应力求解方法。以我国南海某1500m水深的动态脐带缆为例进行分析，结果表明：只考虑无滑动时的局部应力得到的疲劳寿命过分偏于保守，而只采用全滑动时的局部应力得到的疲劳寿命则偏大很多。在疲劳寿命预估模型中考虑非线性局部应力作为输入可以得到更为准确的寿命估计。

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层合压电材料冲击问题的时域间断Galerkin有限元方法求解

郭攀1，卫洪涛1，武文华2，徐广涛3，赵军1

振动与冲击. 2018, 37(24): 195-200.

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构建了压电耦合动力学问题的时域间断Galerkin有限元方法，在此基础上针对冲击作用下压电材料耦合问题进行了数值模拟。强间断、高梯度的冲击荷载作用下，传统的时域连续Galerkin有限元方法在压电耦合动力学问题模拟时，间断的波阵面及层合界面处会出现强烈的虚假数值振荡，这类振荡使得问题求解的精度大大降低。为了消除这类高频数值振荡，依据所发展的时域Galerkin有限元方法原理，在最终的有限元方法求解公式中引入了比例刚度阻尼。冲击作用下一维、二维压电动力学问题算例结果表明，所发展的时域间断Galerkin有限元方法，较好地消除了这类虚假的数值振荡，并捕捉了应力波及电势波的波前波后间断特性。

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基于高斯多峰法的密闭空间爆炸特性曲线拟合

谢威，蒋新生，徐建楠，周毅，王冬

振动与冲击. 2018, 37(24): 201-207.

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可燃气体爆炸压力—时间曲线是爆炸特性研究中极其重要的一条曲线，其反映了可燃气体爆炸过程中的真实压力变化，对该曲线的拟合将有助于更加细致、量化地研究可燃气体爆炸的主要特性。以密闭空间可燃气体爆炸试验为基础，采用高斯多峰拟合的方法对密闭空间的爆炸压力特性曲线进行了拟合，并分析了拟合曲线与爆炸过程的对应关系。结果表明：高斯多峰拟合法能得到比较精确的密闭空间爆炸超压函数表达式；拟合峰数目越多，拟合结果越精确，但拟合效率降低，需要选择一个合适的拟合峰数；拟合结果反应了测点的压力波动趋势，采用脉冲叠加的方式可以模拟出接近实际爆炸的超压过程；采用该拟合简化模型可以快速地估计出整个爆炸的总冲量。

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一种基于UPF的轴承剩余寿命预测方法

文娟,高宏力

振动与冲击. 2018, 37(24): 208-213.

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剩余寿命预测能够确保系统的安全性、可用性与高效工作，并且能够降低维修费用，因而成为状态维修中的一个重要课题。基于模型的寿命预测方法主要包含两部分内容：退化模型构建和系统状态估计。粒子滤波算法（Particle filtering, PF）是一种广泛用于系统状态估计的方法，已经应用于轴承剩余寿命预测中，但PF方法存在粒子退化问题。本文提出一种基于无迹粒子滤波算法（Unscented Particle filter, UPF）的轴承剩余寿命预测方法。首先，利用随机过程模型对轴承退化过程进行建模，然后利用UPF算法对轴承的退化状态进行追踪，并更新模型参数。使用实验数据对提出方法进行验证，结果表明：与PF方法相比，本文提出的方法能在一定程度上降低粒子退化程度，进而更加准确地预测轴承剩余寿命。

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基于内翻复合材料管的冲击吸能器特性研究

付怡1，于哲峰1，陈保兴2

振动与冲击. 2018, 37(24): 214-219.

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提出了一种利用复合材料管向内翻转、压溃来吸收冲击能量的吸能器。吸能器由复合材料管和两端的连接帽组成，其中一个连接帽内端面为平面；另外一个连接帽内端面为曲面，在复合材料管受到轴向冲击时，使管壁内翻，产生分层和断裂，并逐渐填满复合材料管内腔。在复合材料管的压溃过程中，没有任何的碎屑溢出，在管材内腔的碎屑逐渐被压实，进一步提高吸能器的性能。吸能器主要通过复合材料分层、断裂以及复合材料管与套筒间的摩擦来吸收冲击能量。分别使用静态试验和冲击试验研究了连接帽内表面曲率对吸能效果的影响，结果表明，该新型吸能器在减小初始峰值载荷的同时能够增加材料的比吸能，非常适合应用于轻量化的抗冲击结构中。

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考虑风速和雨强组合风-雨双向作用下直筒-锥段型钢结构冷却塔内压作用研究

杜凌云1,2，柯世堂1

振动与冲击. 2018, 37(24): 220-228.

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作为一种新颖的直筒-锥段型钢结构冷却塔，独特的结构形式导致塔筒内表面气动力分布与传统双曲线型混凝土冷却塔明显不同；尤其在强风暴雨极端气候条件下，暴雨亦会直接影响内表面气动力并改变脉动风的湍流效应，而传统研究大多仅关注风驱动雨对于结构表面的冲击效应。为解决该问题，本文针对国内某在建189m高新型直筒-锥段型钢结构冷却塔，以风-雨双向耦合算法为核心，基于CFD数值模拟采用连续相和离散相模型分别进行风场和雨滴模拟。在此基础上，研究不同风速和雨强的9种组合对塔筒内表面风驱雨量、雨滴附加作用力和等效内压系数的影响规律，揭示风-雨双向耦合作用下塔筒内部风场速度流线、湍动能强度、雨滴运行速度和轨迹的作用机理，提炼出不同风速和雨强组合的最不利工况及其内压系数分布特性。

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钢箱梁结构在爆炸冲击波作用下局部破坏影响因素试验研究

刘亚玲1，刘玉存2，耿少波1，王万月1，薛建英1，刘兰1

振动与冲击. 2018, 37(24): 229-236.

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选用工程中常见的单箱双室和单箱三室截面形式，按照相似理论设计制作了14个缩尺比例为1:10的钢箱梁试验模型，在一定的药量和爆炸距离下，通过改变钢箱梁试验模型的高度、顶板厚度、U肋的间距和厚度、横隔板及纵板的间距和厚度等结构参数，对其进行了近距离爆炸的破坏性试验。试验表明，超压值的大小与钢箱梁顶板的破坏状态有关；运用能量法可以很好的预测钢箱梁结构顶板的塑性变形值及顶板破损状态和破损的程度；破坏状态与破坏程度是一个多参数共同影响的综合结果，顶板厚度、U肋、横隔板间距等参数可以提高钢箱梁顶板的抗爆能力，尤其是U肋的约束作用尤为显著，破坏程度的降低幅度达到80%以上。

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超声振动辅助固结磨粒抛光硅片表面形貌及粗糙度研究

付鹏1 杨卫平1 吴勇波2

振动与冲击. 2018, 37(24): 237-243.

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高面型精度和高表面质量的硅片表面加工是目前研究的难点和热点问题之一，本文基于超声加工所具有的加工效率和加工表面质量高的特性，以及固结磨粒的加工质量易控制和对环境污染小的特点，开展超声椭圆振动辅助固结磨粒抛光硅片的材料去除、抛光表面面型精度及粗糙度的加工机理及实验研究。研究认为抛光工具运动轨迹是影响上述问题的主要因素，为此在对抛光实验系统描述基础上，首先分析并建立了抛光工具运动轨迹及轨迹密度模型，进而完成硅片材料去除，抛光表面形貌和表面粗糙度的建模仿真。然后，开展相应的实验研究，发现理论分析与实验的结果相一致，基于抛光工具运动轨迹建模的可行性。本研究方法和得出结论为今后开展固结磨粒抛光硅片表面实验的工艺参数的选择和优化,提供了可供借鉴的研究成果，为实际生产提供了可供参考的理论依据。

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正交各向异性薄板振动响应的波函数法

赖诗洋1，夏小均2，徐中明3

振动与冲击. 2018, 37(24): 244-249.

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提出了适用于正交各向异性薄板弯曲振动响应预测的波函数法，基于Kirchhoff正交各向异性薄板振动控制方程，推导了体现各主轴物理量且精确满足其控制方程的复合结构波函数。通过傅立叶变换，在波数域对响应函数进行角积分，得到处于外部激励下的无限正交各向异性板振动响应。结合正交各向异性薄板的物理边界，运用加权余量法求得各正交各向异性结构波函数的系数，得到薄板的弯曲振动响应。建立矩形正交各向异性板的波函数响应模型，通过双级数解法验证了方法的正确性，与有限元法的对比结果说明，波函数法对正交各向异性薄板在中频范围的振动响应预测有着更高的计算效率。

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基于刚柔耦合模型的微耕机振动特性分析

刘妤1，徐梓翔1，许洪斌1，2，陈亚洁1

振动与冲击. 2018, 37(24): 250-256.

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针对微耕机作业时振动剧烈、操控舒适性差等缺陷开展研究。以南方丘陵地区常用的某型自走式微耕机为对象，依据结构分析及非作业状态下微耕机振动测试结果，结合多体动力学方法，考虑保险杠、发动机托架和扶手架（手柄）为空间柔性体，建立了基于约束的微耕机刚柔耦合动力学模型，并进行了整机系统动力学仿真。同时，开展了微耕机作业工况下振动特性的土槽测试试验。对比分析结果表明：仿真所得到的该型微耕机典型转速工况下手柄处的振动特性曲线与试验曲线吻合，加速度有效值误差小于5.4%，频谱成分接近，这说明所建立的微耕机刚柔耦合动力学模型是有效的，运用多体系统刚柔耦合动力学建模理论与有限元相结合的方法研究微耕机整机振动特性是可行的。研究结论对于微耕机振动特性研究有一定的参考价值。

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桥梁地震需求分析中建模不确定性的敏感性研究

吴文朋1,2,3，李立峰2，唐盛华1,3，张旭辉1,3

振动与冲击. 2018, 37(24): 257-264.

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为探讨桥梁建模相关不确定性对结构地震需求的影响，促进基于性能的桥梁抗震设计方法在实际工程中的应用，以一座4×30m的钢筋混凝土连续梁桥为例，考虑材料(Material Uncertainty, MU)、边界(Boundary Uncertainty, BU)和结构(Structural Uncertainty, SU)三类桥梁建模相关的不确定性，基于OpenSEES程序建立多参数化有限元动力分析模型，输入22条标准化的远场地震波进行非线性时程分析，根据分析结果进行概率条带分析，并基于龙卷风图对各种不确定性进行了敏感性研究。结果表明：随着地震动强度的增加，影响结构地震需求预测的建模不确定性因素越多；建模不确定性对构件响应均值( )和对数标准差( )的影响不完全相同；SU对所有的工程需求参数(Engineering Demand Parameter, EDP)都有较大影响，但BU的影响却因EDP的不同而不同；相比SU和BU不确定性的影响，MU不确定性的影响相对较小。

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某手动档汽车离合器从动盘模态分析与优化

程林，赵文杰，刘涛，刘启华，姜耀全，张小虎，王晓波

振动与冲击. 2018, 37(24): 265-270.

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针对某手动档汽车起步离合器异响问题，通过NVH测试分析确定噪音频谱特征，结合模态试验分析了关联因素。建立离合器系统有限元仿真模型，着重进行了离合器动态过程模拟和从动盘模态匹配优化。随后基于分析结果研究异响产生深层次原因。最后提出结构优化方案，并实车验证优化后效果。提出结构优化方案，结果表明优化后车内异响消失，这对于手动挡离合器异响问题的分析和解决具有重要的参考价值。

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刊出日期：2018-12-15

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