振动与冲击

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冷伍明1,2，梅慧浩1,2，聂如松1,2，刘文劼1,2，粟雨1,2，唐盛米1,2

振动与冲击. 2018, 37(4): 1-6.

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以朔黄重载铁路为工程背景，通过构建重载列车模拟加载系统和路基足尺模型，开展路基动力响应试验，分析了在循环加载条件下路基的动力响应特性。试验结果表明，路基中不同深度动应力峰值均随着轴重的增加而增加，轴重越大，动应力的影响深度越大，路基中动应力随深度的增加呈负指数衰减趋势。路肩处动位移峰值随轴重的增加而线性增加。当轴重增加到30t后，路基达到临界破坏状态，可见按照原朔黄铁路路基建造标准，其最大运行列车轴重约为27t，如再增加列车轴重，路基需预先采取强化措施。试验结果对建造运行列车模拟加载系统及足尺路基模型具有借鉴参考意义，同时有助于深刻理解列车轴重对路基动力响应特性的影响。

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基于二维互补随机共振的轴承故障诊断方法研究

陆思良1，苏云升1，赵吉文1，何清波2,刘方1，刘永斌1

振动与冲击. 2018, 37(4): 7-12.

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一维随机共振（one-dimensional stochastic resonance, 1DSR）被广泛用于轴承故障诊断中。针对传统1DSR对微弱信号的检测效果不够理想，输出信号噪声大，不能准确获得轴承故障特征频率（fault characteristic frequency, FCF）等问题，本文提出一种新的二维互补随机共振（two-dimensional complementary stochastic resonance, 2DCSR）方法并应用于轴承故障诊断。首先将采集到的轴承故障信号根据共振带位置进行带通滤波并解调，随后将解调信号对半分成两个子信号并输入2DCSR的两个输入端，利用输出信号的加权功率谱峭度（WPSK）指标对2DCSR系统参数进行自适应调节优化，最终得到最优的滤波输出信号及频谱，以识别轴承FCF并诊断轴承故障类型。数值仿真及实验结果表明，本文提出的方法可以有效地增强轴承FCF并提高轴承故障诊断效果。

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金属蒙皮飞机冲击威胁研究

王守财，关志东，黎增山，黄骁

振动与冲击. 2018, 37(4): 13-18.

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飞机服役中会遭受外来物冲击威胁，对机身蒙皮造成冲击损伤。分别对国内南北方两航空公司的飞机维修记录进行了调研，得到了金属蒙皮飞机飞行过程中的冲击损伤分布规律；基于ABAQUS软件建立有限元模型，采用不含损伤的Johnson-Cook本构模型，研究铝板的低速冲击响应特性，设计并实施铝板低速冲击试验，对模型可用性进行了验证;得到了凹坑深度逆向推导冲击能量的计算公式，将损伤凹坑深度数据转化为冲击能量，并估算在一定概率水平下，金属蒙皮飞机可能遇到的最大冲击能量。结果显示，冲击能量较小时，铝板凹坑深度与冲击能量近似为线性关系；在指定的概率水平下，机翼、机身、翼身整体的最大冲击能量分别为21.3J，25.5J，33.8J。

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分段SFC预制壳壁抗震加固RC墩柱的效能研究

孟庆利

振动与冲击. 2018, 37(4): 19-27.

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本文针对国内外强震作用下钢筋混凝土桥梁RC桥墩震损普遍存在的问题，在消化和吸收国内外已有RC墩柱抗震加固成果的基础上，研制开发一种了新型RC墩柱抗震加固措施-RC墩柱塑性铰区域外包分段钢纤维混凝土（Steel Fiber Concrete-SFC）预制壳壁，选取实际桥梁中的RC桥墩为原型，通过加固前后模型RC桥墩伪静力对比试验研究，校验这种新型RC墩柱抗震加固措施的有效性，试验结果表明新型RC墩柱抗震加固措施能在不改变RC桥墩塑性铰位置的前提下实现承载力和耗能能力的提高。此外，选取不同场地条件下的典型地震动，进行实验RC墩柱加固前后的非线性地震时程反应对比分析，进一步验证新型抗震加固措施的加固效能。

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基于混合拓扑的机械无线传感器网络多信道数据传输方法

曾超，汤宝平，邓蕾，肖鑫

振动与冲击. 2018, 37(4): 28-34.

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针对机械振动无线传感器网络节点因信道带宽窄导致网络传输速率过低，在大量原始数据传输需求下实时性较差的问题，提出一种基于簇树星型混合拓扑的多信道数据传输方法。首先对各传感器网络节点进行树间通信干扰最小化信道分配，避免邻频干扰影响树间并行通信，在数据同步采集结束后，各节点以分配信道组建簇树星型混合拓扑网络进行数据传输；然后，采用树间通信握手机制和树间通信优先级抢占机制解决簇树星型混合拓扑带来的树间互盲问题；最后，将各采集节点短地址作为调度信息载入信标进行广播，各采集节点根据调度信息决定进行数据传输或者休眠，实现树内通信能耗最小化时序调度。将提出的多信道数据传输方法与载波侦听多路访问/冲突避免机制进行对比，实验结果表明该方法能有效提高机械振动无线传感器网络数据传输速率。

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摩擦对齿轮振动噪声影响的研究进展

刘更，南咪咪，刘岚，吴立言，赵颖

振动与冲击. 2018, 37(4): 35-41.

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围绕齿面摩擦引起的齿轮系统振动和噪声问题，从计入齿面摩擦的齿轮动力学模型、齿轮系统动态响应、齿轮摩擦噪声以及实验研究等方面，综述了近20年来齿轮振动噪声的研究现状和发展趋势。重点阐述了计入齿面摩擦的齿轮动力学研究的方式方法，总结了计入摩擦齿轮动力学的主要研究结论。最后就现有研究中存在的主要问题及研究方向提出了建议。

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变阻尼“O”型圈支承柔性转子动力学试验研究

郝龙1, 杨金福1, 韩东江1, 唐长亮1, 张延明2, 欧荣旭2

振动与冲击. 2018, 37(4): 42-48.

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建立由动静压混合气体轴承支承的10Kg单跨柔性转子试验平台以开展不同阻尼“O”型圈支承下气体轴承-转子系统动力学特性试验研究。基于该试验台，进行了相同气体轴承供气压力下，丁腈，氟胶，硅胶三种不同阻尼材料“O”型圈支承轴系的动力学特性试验。试验中轴系经过平动临界、锥动临界、一阶弯曲临界三阶临界转速，在前两阶临界处轴系振动幅值基本相同，在一阶弯曲临界转速处振幅增加，升速率降低。转速大于一阶弯曲临界转速时，丁腈、氟胶“O”型圈支承轴系出现低频振荡，振动幅值增加现象。试验表明：提高“O”型圈支承阻尼，如采用丁腈“O”型圈，可以提高一阶弯曲临界转速轴系稳定性，但会造成度过一阶弯曲临界转速后低频振荡出现转速提前，低频幅值增加，加大转子失稳风险。

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一类非线性相对转动系统的动力学行为及其机理分析

韩清振 1,何仁 1

振动与冲击. 2018, 37(4): 49-54.

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本文研究了一类具有非线性刚度的相对转动系统的动力学行为。应用Routh-Hurwitz稳定性理论判断了相对转动系统平衡点的稳定性。应用分岔理论研究了平衡点失稳时的分岔行为，推导了平衡点产生fold分岔的条件，进而通过仿真得到了平衡点在双参数平面上的分岔集及单参数分岔曲线，研究了不同参数区域内平衡点的个数以及稳定性问题。应用分岔图研究了相对转动系统随平方非线性刚度系数及激励角频率变化的全局动力学行为，获得了周期三以及混沌等动力学行为。通过调整平方非线性刚度系数得到了慢变外激励下相对转动系统中的对称式和不对称式fold/fold簇发行为。

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气柱共振对开洞结构内压风洞试验的影响

余先锋 1，2，谢壮宁 2?，刘海明 1，张承 3，王旭1，董锐 1

振动与冲击. 2018, 37(4): 55-59.

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气柱共振对开洞结构内压风洞试验的影响不容忽视，尤其是连通的两空间或多空间结构。文中首先阐述了内压风洞试验相似律及体积补偿要求，即按原型与实验风速比的平方进行内部体积补偿，且体积补偿箱须遵守“深且窄”的原则。然后，从往复压缩机管道系统引入了内压模型腔体的气柱共振频率计算公式。最后对两种补偿体积的开洞两空间结构进行内压风洞试验，试验结果证实了当体积补偿箱过于深长时，会出现气柱共振现象从而影响内压测量的精度。

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轴系运行工况对轴系-基座-壳体耦合振动影响研究

蔡耀全1 曾凡明1 刘金林1 刘树勇1

振动与冲击. 2018, 37(4): 60-66.

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螺旋桨推进轴系与船体艉部耦合振动是制约船体减振降噪的重要因素，研究其成因机制和影响因素对于识别和有效控制船体艉部振动和噪声具有重要意义。故从轴系运行状态着手，基于有限元转子动力学理论，对轴系-基座-壳体耦合振动影响因素如轴系运行工况、校中状态及激振力等进行分析。在直线校中状态下，选定轴系四种运行工况，运用雷诺方程计算各工况下支撑轴承压力分布及八动力特性参数，引入轴承润滑油膜和水膜刚度和阻尼矩阵，将各支撑轴承离散成多点支撑，在此基础上建立轴系-基座-壳体系统有限元模型，计算多激励下系统动力响应，采用有限元功率流分析各工况下支撑轴承传递特性对系统耦合振动的影响。结果表明，不同工况下轴承支撑特性会导致系统耦合振动特性不同，经轴系传递到壳体上的功率流也会产生相应变化，最终将会引起不同的辐射噪声。

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多档位行星变速传动系统动力学参数优化修改

窦作成1，李以农1，杜明刚2，杨阳2，赵腊月2

振动与冲击. 2018, 37(4): 67-74.

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针对多档位行星变速传动系统因为参数选取不当致使多个档位存在扭转共振的问题，提出以系统固有频率对参数相对灵敏度为约束条件，采用相对初始参数变化率最小的动态优化目标函数和动态约束边界的多步遗传优化算法，对系统进行了多档位动力学参数优化修改。对采用不同优化步长情况下以基于相对初始参数最优和基于单步最优为目标函数进行了对比研究，并对行星传动系统固有频率对参数灵敏度用于传动系统多档位和单个档位参数优化修改的特点进行了分析。结果表明：以相对初始参数最优的多步遗传优化算法可以获得相比以单步最优的多步遗传优化算法更好的优化结果；行星变速传动系统单个档位固有频率对参数的灵敏度不能直接作为多个档位同时进行参数优化修改的参考。参数优化修改后系统所有档位在工作转速范围内都不会发生扭振共振，可为多档位行星变速传动系统设计提供一定的指导。

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一种新的声发射信号消噪及故障诊断方法

张瑞1，邓艾东1，司晓东2，刘东瀛1，李晶3

振动与冲击. 2018, 37(4): 75-81.

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在旋转机械故障诊断中，声发射信号极易受到噪声的干扰。针对经验模态分解(EMD)易产生模态混叠现象，本文提出了一种基于经验小波变换(EWT)的消噪和旋转机械声发射碰摩故障诊断的方法。该方法利用了EMD和小波变换的优点，通过对傅里叶频谱进行自适应划分，并构建小波滤波器组来提取声发射信号所包含的不同固有模态分量，可有效消除模态混叠现象，同时对分量进行Hilbert变换从而实现声发射信号的消噪和故障诊断。文中采用该方法对仿真信号进行加噪声和消噪处理，在同信号源下，对比基于dB4全阈值消噪、dB4默认软阈值消噪、dB4对高频系数处理消噪和EMD消噪效果。并将该方法应用到实际的声发射碰摩信号中。仿真和实验分析结果表明： EWT方法可以有效地分解出信号的固有模态，分解出的模态少，并且不存在难以解释的虚假模态，消噪效果优于其他方法，并且在声发射故障诊断中也有较大的优势。

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移动荷载作用下悬浮隧道动力响应分析

项贻强1，林亨1，陈政阳1

振动与冲击. 2018, 37(4): 82-87.

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悬浮隧道是悬浮在水中的一种新型的跨江、海结构。为分析移动荷载作用下悬浮隧道的动力响应，将悬浮隧道简化为等间距弹性支撑梁，基于Morison方程在考虑流体附加惯性效应和阻尼效应的基础上，通过振型叠加法和Galerkin法得到悬浮隧道在移动荷载作用下的振动微分控制方程，并采用四阶龙格-库塔法进行数值求解。结果表明：移动荷载作用下，悬浮隧道的冲击系数和加速度响应与流体作用效应相关，而流体作用效应受结构跨径和振动模态阶数的影响；其次，锚索刚度对移动荷载冲击效应和振动加速度具有一定的抑制作用；再者，高速移动的荷载会引发悬浮隧道结构强烈的波动激荡。

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双腔固液混合介质隔振系统变刚度控制试验研究

李方硕，陈前，周俊辉

振动与冲击. 2018, 37(4): 88-93.

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双腔固液混合介质隔振器可以通过改变联通管道的节流面积调节隔振系统的动力学特性。设计了一个主动控制阀组，通过控制四个分支油路的通断可以实现对于整个油路节流开度的近似连续调节。对于不同节流开度下的隔振系统的动力学特性进行了实验研究，结果表明，通过改变控制阀组的流通特性，可以有效控制隔振器的刚度和阻尼特性。介绍了FEBC（frequency estimation based control）控制策略基本原理，并用不同方法对于振动信号基频的实时辨识进行了对比研究。最后基于FEBC控制策略，对于双腔隔振系统的半主动控制进行了实验研究，结果表明，通过变刚度半主动控制，可以有效的规避共振峰值，提高隔振系统的性能。

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海洋平台桁架结构半主动颗粒阻尼减振技术研究

夏兆旺1,茅凯杰1,王雪涛1,姜文安2,杨绍普3

振动与冲击. 2018, 37(4): 93-98.

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海洋平台桁架结构的减振装置长期暴露在盐雾和高强度的紫外线辐射下，传统的粘弹性阻尼减振技术易老化、失效，其使用寿命有限。通过电磁场控制颗粒运动的半主动颗粒阻尼技术在具备颗粒阻尼技术耐高温、抗老化等优点的同时，还能适应外界复杂载荷的变化。基于耦合仿真分析方法研究半主动颗粒阻尼技术在海洋平台桁架结构中的减振性能，分析了控制策略、控制电流、颗粒参数等因素对海洋平台桁架结构振动特性的影响规律。结果表明：半主动颗粒阻尼减振效果优于被动颗粒阻尼减振效果；控制策略在不同频段对系统减振效果的不同；仿真结果与试验结果具有很好的一致性。

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摩擦-SMA弹簧复合耗能支撑在周边支承单层球面网壳结构中的减震效应研究

庄鹏1, 2,3，王文婷1，韩淼1, 2, 3，薛素铎4

振动与冲击. 2018, 37(4): 99-109.

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提出了一种新型摩擦-SMA弹簧复合耗能装置（Friction-SMA spring Device，FSD），该阻尼装置由大尺寸超弹性SMA螺旋弹簧装置和摩擦耗能装置。基于SMA装置和摩擦装置的力学模型，建立了FSD的恢复力模型。将FSD用于周边支承单层球面网壳结构的耗能支撑（Friction-SMA spring Brace，FSB）。采用ABAQUS软件建立了整体结构的有限元模型，对其进行了多维地震作用下的动力弹塑性分析，对比分析了受控结构与无控结构中屋盖和下部框架的位移响应、加速度响应、等效塑形应变和能量响应。研究结果表明：设置于网壳屋盖下部结构中的FSB在强震作用下可提供饱满的滞回环，有利于发挥耗能作用；强震作用下受控结构主要通过FSB进行耗能，可有效减轻主体结构的塑形发展和地震损伤；FSB对网壳屋盖及其支承结构在水平方向的减震效果优于竖向减震效果。

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基于SNGR方法研究增升装置缝翼噪声的抑制效果

余培汛1,潘凯1，白俊强2,韩啸2

振动与冲击. 2018, 37(4): 110-115.

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耦合湍流速度生成模型与声传播方程，形成了一套具备模拟声源在非均匀流场中传播的CAA混合预测方法，即SNGR方法。针对SNGR方法的可靠性验证，选用了30P30N标模的缝翼噪声传播算例，对比分析缝翼后缘某监测点的声压频谱曲线及辐射噪声指向性云图，其计算结果与参考文献结果吻合度较好。在此基础上，设计了几种不同几何形状的缝翼构型，研究其对气动噪声的抑制效果。采用SNGR方法对比分析了各构型的声压分布云图、噪声指向性云图，并通过LES/FWH方法对噪声抑制效果进行了验证分析，结果表明：通过延长前缘缝翼长度可有效增强剪切层的稳定性，降低剪切层与缝翼背风区壁面碰撞的强度，从而达到抑制噪声的效果；SNGR方法能有效应用到二维增升装置的噪声预测及抑制问题中。

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磁场对粘弹性基体上变截面纳米梁振动特性的影响分析

张大鹏，雷勇军，申志彬

振动与冲击. 2018, 37(4): 116-122.

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针对磁场影响下的粘弹性基体上变截面纳米梁进行了动力学建模及振动特性影响分析。首先，基于非局部欧拉梁理论、Kelvin粘弹性地基模型及麦克斯韦关系式，建立了系统的振动控制方程。然后，通过联合传递函数法和摄动法对所建振动控制方程进行求解，得到了任意边界条件下变截面纳米梁的固有频率。在此基础上，系统地分析了非局部参数、磁场强度、松弛时间、锥度系数等对阻尼频率和阻尼比的影响情况。结果表明，文章所建的动力学模型在研究受磁场影响下的粘弹性基体上变截面纳米梁的振动特性问题准确有效。

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单一试件确定岩石动态抗压强度的方法

杨仁树1,2；陈骏1；肖成龙1；陈帅志1

振动与冲击. 2018, 37(4): 123-127.

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通过从破裂形态、能量吸收和力学参数这三个方面对岩石在中、低应变率下的动态破坏机理的分析，提出了一种快速计算岩石动态抗压强度的方法。采用拟静力法结合虚功原理建立关系式，认为外力对岩石所作的功超过了岩石发生的内部能量损耗，岩石无法承受该外荷载而发生破坏。因此动态抗压强度σcd等于静态抗压强度σc与应变率效应导致的强度提高值之和。最后将动态抗压强度计算值与已有文献的实验解进行对比，吻合度良好。

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基于模糊控制的前轮转弯控制律设计

赵喆 1,贾玉红 2 田剑波3

振动与冲击. 2018, 37(4): 128-135.

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飞机在地面低速滑行阶段转弯时前轮和主轮不能发生侧滑[1]。在实际应用中，为满足上述条件，前轮偏转角速度多取为许用角速度下限进行匀速转弯[1]，但该方式大幅降低了飞机的地面操纵性能。同时，由于复杂布局小车式起落架系统的自由度较高，往往难以求出前轮许用偏转角速度的通解。为解决上述问题，对复杂布局小车式起落架系统建立一套动力学分析模型；并基于模糊控制理论，设计一套前轮转弯角速度控制律。经仿真运算证明：飞机前轮转弯许用角速度主要受飞机速度、前轮偏转角度以及飞机航向载荷等因素影响；在不改变飞机构型、不影响飞机性能及安全性的前提下，可通过降低飞机速度及发动机推力等方式提高起落架系统许用前轮转弯角速度；模糊控制理论可应用于飞机前轮转弯角速度控制律设计；基于模糊控制理论的飞机前轮转弯角速度控制律可充分发掘起落架系统地面运动能力，并显著提升起落架系统地面操纵性能。

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自复位免修复摩擦耗能支撑性能研究

张艳霞1,2，黄威振1，刘安然1,刘学春3，李瑞1

振动与冲击. 2018, 37(4): 136-146.

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提出了一种新型自复位免修复摩擦耗能支撑，自复位和耗能能力分别由预应力钢绞线和摩擦阻尼器提供。设计并制作了缩尺比例为0.6的试验构件，对其进行了两种摩擦工况下的低周往复加载试验，研究其变形能力、滞回特性、耗能能力、塑性发展、索力变化以及自复位能力。同时利用ABAQUS软件对试验过程进行了数值模拟，并与试验结果进行了对比分析。研究结果表明，新型自复位免修复耗能支撑安装方便快捷，有着良好的耗能能力和自复位能力，加载过程中各构件均保持弹性状态，加载后期残余变形很小，支撑仍然保持较大的刚度，摩擦阻尼器中黄铜板的设置有效避免了摩擦面老化问题并提供了稳定的耗能能力，加载结束后支撑预应力钢绞线的索力降低很小，支撑仍然可以继续正常工作，实现了“自复位免修复”的设计目标，降低了建筑的修复成本。

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高压降套筒式蒸汽疏水阀振动特性研究

李树勋1,2，王天龙1,2，徐晓刚1,2，孟令旗1,2，娄燕鹏1,2

振动与冲击. 2018, 37(4): 147-152.

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针对高压降套筒式蒸汽疏水阀节流内件无法针精确设计和选用，并产生强烈振动的问题，基于直接边界元法对不同降压级数、节流孔径的疏水阀模型进行流激振动数值模拟研究，得到疏水阀不同开度下监测点处的振动频谱曲线及总振级随阀门开度变化规律。分析结果表明：不同开度下蒸汽疏水阀流激振动频谱特性由阀内节流件结构决定，受开度变化影响很小；在额定流量和额定压差不变情况下，总振级随降压级数增加而降低，但振动频谱特性基本不变，随节流孔径减小，总振级显著降低，且振动主要成分向50～500Hz频率范围集中，为阀内节流件设计时避免流激共振提供参考，考虑节流套筒开孔时加工特点，节流孔径应取4～5mm；实际使用中，为降低振动应尽量使疏水阀在中间开度下工作。

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半球形聚能装药对复合靶板结构的毁伤数值仿真与试验研究

刘念念1，宋丹丹1，金辉2，张阿漫1

振动与冲击. 2018, 37(4): 153-159.

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针对建立的复合靶板结构缩比模型，基于多物质流固耦合算法，采用AUTODYN软件模拟了半球形聚能装药对复合靶板结构的毁伤过程，并与试验数据进行比较，发现结果吻合良好。分析了聚能装药对非耐压壳板及耐压壳板的毁伤特性，并进一步研究了其对后效靶板的破坏形式，旨在为聚能型水中兵器对双层壳体潜艇结构的毁伤评估以及潜艇的抗冲击设计提供参考。

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豚鼠耳蜗基底膜响应特性的实验测试与分析

塔娜1，张景1，许立富1，周雷2，黄新生2，饶柱石1

振动与冲击. 2018, 37(4): 160-164.

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为探究耳蜗基底膜的动态特性，利用激光多普勒测振仪(Laser Doppler Vibrometer, LDV)测试了豚鼠耳蜗基底膜在纯音激励下的动态响应。实验时，选取了14只新鲜的豚鼠耳蜗离体标本，分别测试了70dB、80dB、90dB三种声激励下耳蜗基底膜的速度响应和位移响应，并改变输入声音信号的频率，研究了基底膜的振动特性。实验结果表明：纯音激励下基底膜的振动是正弦振动；在大小相同、频率不同的纯音激励下，基底膜同一位置处振动速度和振动位移大小不同，基底膜具有频率选择特性，在最佳频率处振动响应最大；基底膜在不同大小声压激励下相位响应趋势接近，超过最佳频率后相位滞后迅速增加；基底膜的运动具有行波特征。实验方法和测试结果可为人耳耳蜗听觉机制的研究提供指导。

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完全ASTFA方法及其在转子碰摩故障诊断中的应用

程军圣,刘贞涛,杨宇

振动与冲击. 2018, 37(4): 165-169.

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在进行自适应最稀疏分析（Adaptive and sparsest time-frequency analysis,ASTFA）时需要人为地选定分量带宽控制参数，选用不当会引起模态混淆，针对ASTFA的这种缺陷，利用总体平均经验模态分解（Ensembleempirical mode decomposition, EEMD）的自适应性，提出完全自适应最稀疏分析（Complete adaptive and sparsest time-frequency analysis ，CASTFA）方法。CASTFA以EEMD分解出来的分量为参考，自适应地确定。仿真结果结果表明CASTFA能够抑制ASTFA方法的模态混淆现象，且分解效果优于EEMD方法。将CASTFA方法应用于转子碰摩故障诊断，结果表明了本方法的有效性。

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含功能梯度材料的周期管路振动特性研究

杜春阳郁殿龙温激鸿刘江伟贾鹏飞

振动与冲击. 2018, 37(4): 170-176.

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以管路振动控制为目标，研究了含功能梯度材料的周期管路振动特性研究。利用有限元法计算功能梯度材料管路的带隙特性和应力分布情况。深入分析了影响功能梯度材料管路带隙特性的因素，包括单元内功能梯度材料管路长度，过渡函数性质，研究表明功能梯度材料能有效调节经典周期管路的带隙特性；同时功能梯度材料可以有效减弱周期管路不同材料界面处应力集中问题。研究结果为带隙调节和消除应力集中提供了一个新思路。

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基于迭代广义解调算法的变转速滚动轴承复合故障特征的提取

赵德尊1 李建勇1.2 程卫东1 温伟刚1

振动与冲击. 2018, 37(4): 177-183.

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变转速工作模式使得本来就互相干扰、彼此联系的滚动轴承复合故障特征的提取更加困难。为此提出了基于迭代广义解调算法的变转速滚动轴承复合故障特征提取方法。该方法根据复合故障轴承信号包络时频谱中代表故障特征频率的时频曲线的突出性，结合迭代广义解调算法可以将特定时频曲线转换成平行于时间轴的直线这一特点，直接对滚动轴承振动信号中的特定成分进行分析和提取。整个算法由以下四部分组成：首先，对同步测取的故障轴承转速脉冲信号进行处理得到转频曲线，根据转频曲线以及目标轴承的故障特征系数确定迭代广义解调算法需要的相位函数；其次，对故障轴承信号进行包络分析获取包络信号；再次，根据计算的相位函数对故障轴承包络信号进行迭代广义解调；最后对解调信号进行频谱分析，通过分析频谱中独立峰的位置对滚动轴承的健康状况进行判断。仿真与实验结果表明，该算法可以消除转速变化对滚动轴承复合故障特征的影响，有效实现复合故障特征的识别和提取。

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流固耦合数值方法研究概述与浅析

何涛1, 2

振动与冲击. 2018, 37(4): 184-190.

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本文介绍了流固耦合数值方法的研究概况，简要回顾了各类耦合方法的主要特点与应用，讨论了经典文献和近年最新成果，总结了数值方法的发展趋势及存在的问题。

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热环境下长宽比对L型折板统计能量分析参数的影响研究

陈强1，张鹏1，李彦斌1，吴邵庆1,2，费庆国1,2

振动与冲击. 2018, 37(4): 191-196.

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基于有限元法和计及热效应的功率输入法，以各边简支的L型折板为研究对象，研究常温和高温环境下长宽比对其统计能量分析参数影响。首先开展雨流载荷作用下的仿真分析验证统计能量参数获取方法的准确性，然后开展高温环境下长宽比对模态密度、内损耗因子和耦合损耗因子的影响研究。结果表明：常温环境下长宽比对结构的内损耗因子及耦合损耗因子影响不大；高温环境下长宽比的增加使得结构的耦合损耗因子呈现出先升高后降低的趋势，但对内损耗因子影响不大；两种环境下模态密度均随长宽比的增加而增加。

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非一致性地震作用下跨越地裂缝结构的动力响应研究

熊仲明1，韦俊1，2，郭亚雷1，王丙锐1

振动与冲击. 2018, 37(4): 197-202.

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在西安市地裂缝活动性逐渐减弱并趋于稳定的背景下，以西安唐延路地下人防工程处f4地裂缝为研究对象，进行了跨越地裂缝结构有限单元类型选择，利用有限元ABAQUS分析软件建立了普通场地和地裂缝场地上考虑配筋位置和数量的三维实体框架结构精细化模型，并将计算结果与地裂缝振动台模型试验结果进行了对比。通过框架结构层间位移及位移角定量分析，找出了非一致地震激励下地裂缝对上部框架结构的影响规律。计算结果表明，地震作用时地裂缝的存在加剧了上部结构的破坏，跨地裂缝结构的地震响应与地震类型、地震强度、楼层位置有关。随着地震强度的增大，跨地裂缝结构动力响应显著增大。

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基于自适应方法的轴系纵振主动控制研究

郑洪波1 胡芳2 黄志伟3 张志谊1

振动与冲击. 2018, 37(4): 203-207.

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推力轴承基座是螺旋桨纵向激励向船体传递的主要路径。针对推进轴系纵振控制问题，建立螺旋桨-轴系-推力轴承基座耦合振动模型，采用四端参数法求解模型干扰通道与控制通道的频响函数，并通过数值仿真分析主动控制效果。结果表明，在推力轴承基座上施加纵向控制力，自适应控制策略能使推力轴承基座纵向振动得到有效控制。将作动器对称安装于推力轴承基座，通过作动器输出力抵消干扰激励的影响。实验结果表明，控制方法能有效抑制推力轴承基座的纵向振动，100Hz内的功率谱峰值下降90%左右。

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远场长周期地震下层间隔震结构的非线性减震分析

颜桂云1，方艺文1，吴应雄2

振动与冲击. 2018, 37(4): 208-218.

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远场长周期地震动具有长持时、低频成份丰富等特征，部分地震动后期振动阶段产生多个循环脉冲，类似谐和振动；其可能对隔震建筑等长周期结构的抗震性能带来不利影响，需深入探讨。首先讨论远场长周期地震动的运动特征。然后以8条远场长周期地震与3条普通地震记录作为地震动输入，对一幢钢筋混凝土框架层间隔震结构进行了非线性地震反应分析。探讨地震波中的长周期成份，尤其类谐和成份对隔震结构减震性能的影响。提出在隔震层增设黏滞阻尼器，形成组合隔震方案；分析其对隔震层的限位保护效果与对隔震结构的非线性减震效果。结果表明：远场长周期地震作用下层间隔震结构的减震效果相比普通地震作用下的减震效果变差。特别在远场类谐和罕遇地震作用下，层间隔震结构的非线性响应相比抗震结构几乎无减小，甚至显著放大；隔震支座最大位移远超越其允许位移。组合隔震能较有效地控制远场长周期地震、特别是远场类谐和地震作用下隔震结构的非线性反应，尤其可显著减小隔震支座的最大位移，防止隔震支座破坏。

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拱桥吊杆等刚度设计及其动态响应分析

邵元1.2，孙宗光1，陈一飞1

振动与冲击. 2018, 37(4): 219-225.

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针对中承式拱桥结构中短吊杆处较易率先疲劳破坏的情况，分析各个吊杆处的刚度差异。以某中承式钢管混凝土拱桥主跨吊杆为研究对象，通过调整吊杆单元的弹性模量对吊杆进行等刚度设计，采用车桥耦合迭代的计算方法，得到车辆荷载作用下吊杆的应力响应曲线并计算冲击系数。对拱桥吊杆的动态响应进行分析并与初始模型情况比较，结果表明：等刚度模型短吊杆应力有明显下降，各吊杆间应力差异降低；吊杆的冲击系数降低，长短吊杆间冲击系数之差减小幅度达到50%；不平度等级对冲击系数的放大作用不随刚度调整而改变。说明对拱桥吊杆进行等刚度设计能够有效的平衡吊杆受力情况，使吊杆受到的冲击作用较为均匀，提高吊杆耐久性，为实际工程应用提供依据。

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基于小波变换降噪的声发射源定位方法

王宗炼，任会兰，宁建国

振动与冲击. 2018, 37(4): 226-232.

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选取最优小波基对声发射信号进行小波变换降噪处理，采用阈值法确定不同传感器接收声发射信号时间以提高各向异性材料中声发射源定位精度。在钢板和木板上进行断铅模拟声发射源实验，利用Geiger算法分别计算出降噪前后的声发射源定位结果以验证该定位方法的有效性。结果表明该定位方法能有效减小噪声信号的影响，提高各向异性材料中声发射源定位精度。采用本文的定位方法对氧化铝陶瓷试件压缩破坏过程中的声发射源进行定位，定位结果有效地反映了材料内微裂纹产生和扩展而导致试件破坏的动态过程。

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基于实测数据的行人上下楼梯人体动力学模型

朱前坤1,2，陈凯1，杜永峰1，李宏男1,刘路路3

振动与冲击. 2018, 37(4): 233-239.

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为研究考虑人-楼梯相互作用时，大跨度柔性楼梯在人行激励作用下的振动舒适度，为此建立了单自由度动力响应数学模型，得到了加速度频响函数。以楼梯上的行人为研究对象，通过实测数据，建立行人上下楼梯的生物力学模型。将该模型等效含有参数的三元非线性方程组，通过试验测试得到大量试验者在楼梯上行走时的竖向加速度时程，结合快速傅里叶变换提取了耦合系统中的输入参数，采用最小二乘法求解耦合系统等效的非线性方程组得到了耦合系统的质量、刚度、阻尼等输出参数，并且对其参数进行相关性分析，并统计得到了其分布规律，对三个输出参数进行了二次曲面拟合，得到了各参数的公式，从而建立了行人上下楼梯的单自由度人体动力学模型。

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高强混凝土经不同高温历程后性能劣化研究

赵东拂1,2,3,高海静1,2,贾朋贺1,2,文豪4,杨健辉4

振动与冲击. 2018, 37(4): 240-248.

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对经历不同加热温度和不同恒温时间的C60高强混凝土性能劣化进行了试验研究，并利用超声、显微硬度检测、扫描电子显微镜及汞压力测孔等综合手段观察其高温后细微观结构的变化。重点分析了高强混凝土外观、抗压强度、弹性模量、质量损失、高温爆裂机理、细微观结构的变化规律。研究结果表明，经不同高温历程后，高强混凝土的色泽变浅，从300℃恒温1h时开始混凝土试块呈铁锈红色，直到400℃恒温2h时铁锈红色消失，700~900℃试块外表呈灰白色；高强混凝土会在500℃时发生爆裂，较普通混凝土的爆裂温度低很多；凝胶分子、水泥水化物等受热分解，使其表面和内部产生孔隙和微裂纹，高强混凝土细微观结构逐渐变差,这是造成宏观力学性能劣化的根本原因。随着加热温度的升高与恒温时间的增长，高强混凝土的抗压强度、弹性模量和质量总体呈下降趋势，且相对恒温时间的不同，加热温度的变化对高强混凝土力学性能劣化的影响更大。

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基于频谱包络曲线的稀疏自编码算法及在齿轮箱故障诊断的应用

张绍辉罗洁思

振动与冲击. 2018, 37(4): 249-256.

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直接将时域或者频域作为低层输入信息构建深度学习故障诊断模型，可以有效的削弱人为因素的干扰，进一步提高人工智能在故障诊断领域的发展。然而，低层输入的时域信号长度难以划定，而频域信号的数据长度较大，导致模型的计算效率降低。针对该问题，提出预先对低层频域信号提取包络线，得到表征频域变化态势的信息成分，接着再与稀疏自编码结合构建稀疏自编码的故障诊断模型。齿轮箱故障诊断实验证明，与原始频域输入相比，所提方法能够在保证诊断效果的同时，降低计算复杂度和所需要的存储空间。

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基于极限学习机的风电机组叶根载荷辨识建模

秦斌易怀洋王欣

振动与冲击. 2018, 37(4): 257-262.

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针对风机系统载荷种类多、非线性、强耦合，根据传统的机理建模方法建立叶根载荷模型复杂、运算量大难以用于实时控制的问题，提出基于极限学习机（ELM）的叶根载荷神经网络预测模型。首先对影响叶根载荷的因素进行了分析，并结合主元分析方法确定模型的输入，利用美国可再生能源实验室（NREL）数据建立训练集和测试集，对5MW风机的叶根载荷进行辨识建模和预测，并与用支持向量机（SVM）建立的叶根载荷模型进行比较，结果表明ELM模型的训练速度快、预测精度高，验证了所提方法的可行性和有效性。

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刊出日期：2018-01-28

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