振动与冲击

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李小彭，刘洋，王雪，户丹丹，毛昕，王冰冰

振动与冲击. 2018, 37(5): 1-6.

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在传统M-B接触模型的基础上，利用三维分形理论，推导三维分形结合面的接触模型，并建立了三维分形接触热导模型。通过仿真分析揭示了法向载荷、分形维数、分形尺度参数、材料特性参数及各参数的耦合对接触热导的影响。仿真结果表明：接触热导与法向载荷呈正相关，当时，两者存在非线性关系，当时，两者趋于线性关系；当时，接触热导随分形维数的增大而增大，当时，接触热导随分形维数的增大而减小；接触热导与分形尺度参数呈负相关，与材料特性参数呈正相关；并得出上述参数两两耦合对接触热导的影响。

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均匀湍流诱发的侧斜螺旋桨的随机振动特性研究

王力、谌勇、华宏星

振动与冲击. 2018, 37(5): 7-12.

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根据湍流统计理论和随机振动理论，研究了一个弹性侧斜桨-轴系统的振动响应。首先将螺旋桨沿半径方向划分为许多条带，通过相关分析法计算了均匀湍流作用在螺旋桨面上的非定常力谱，得到压力谱的空间分布；然后把条带压力谱映射到每个条带的点上，根据随机振动理论求解系统的弹性振动响应，并与刚性桨的计算结果进行对比；最后通过改变系统动力学参数，分析弹性、阻尼等因素对螺旋桨随机振动响应的影响。结果表明，轴系材料越软，桨叶材料越刚硬，湍流引起的随机振动响应越小；增加系统的阻尼可以明显降低系统固有频率附近的响应。研究为进一步研究螺旋桨的减振降噪打下基础。

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上下盘断层参数对RC框架结构地震响应研究(I：非隔震)

汪大洋张永山唐承志韩启浩

振动与冲击. 2018, 37(5): 13-19.

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为系统研究上下盘断层参数对钢筋混凝土框架结构动力响应的影响，首先建立并验证了4层、8层、12层及16层涵盖常见周期范围的四类RC框架结构，其次以622条上下盘地震动记录为评判标准，针对三种NGA地震动衰减关系模型(ASK模型、CB模型和CY模型)开展最优拟合方法优选工作，最后基于最优模型拟合得到的160条上下盘地震动，进一步探讨了震级、土体剪切波速、断层倾角、上界埋置深度等参数与上下盘地震动PGA之间的关系，研究了上下盘断层参数对四类RC框架结构动力响应的影响规律。结果表明，ASK模型能够很好地模拟上下盘地震动，与实际地震记录吻合度最好；上下盘地震动PGA随场地距离的减小而不断增大、随震级增大而不断增大，断层倾角仅在上盘场地距离20km以内时对PGA有较大影响，土体剪切波速和上界埋置深度对PGA影响不大；四类框架结构的动力响应均随场地距离和土体剪切波速的减小而增大、随震级和结构高度的增长而增大，在下盘场地距离一定时断层倾角和上界埋置深度对结构动力响应基本无影响；上盘地震动对低层框架结构动力响应的影响较大，下盘地震动对高层框架结构动力响应的影响较大。

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上下盘断层参数对RC框架结构地震响应研究(II：隔震)

汪大洋张永山唐承志韩启浩

振动与冲击. 2018, 37(5): 20-27.

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为研究上下盘断层参数对隔震钢筋混凝土框架结构地震动响应的影响，对四种不同高度的框架结构进行了隔震设计，从隔震层抗风性能、偏心率、支座压应力三个方面验证了隔震设计的合理性，在160条上下盘地震作用下以验证的隔震结构模型为基础，进一步研究了震级、土体剪切波速、断层倾角、上界埋置深度等断层参数对其动力响应的影响规律。结果表明：隔震框架结构在上盘地震动作用下的控制效果优于下盘地震动，结构水平向减震系数和隔震层位移随下盘场地距离的变化基本保持不变，随上盘场地距离呈现“下凹型”变化趋势，以上盘20km~30km场地范围内结构的隔震效果最优；隔震结构的控制效果随震级、结构高度的增大而降低，随土体剪切波速的增大而增大，随断层倾角和上界埋置深度的增大在下盘保持不变、在上盘逐渐减小。

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桥梁颤振导数与气动导纳关系的试验验证

张伟峰，张志田，张显雄，陈政清

振动与冲击. 2018, 37(5): 28-35.

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桥梁断面的气动导纳，除了利用风洞试验直接识别外，Scanlan通过假定Wagner函数和Kussner函数等效提出了利用颤振导数表示的气动导纳关系式，Hatanaka等人提出利用“等效”的Theodorsen函数表示的气动导纳。这两种方法虽然简化了气动导纳的识别，但是在逻辑上都存在问题。本文利用风洞试验，识别了平板断面和长宽比为4的矩形断面的颤振导数和气动导纳函数。通过比较识别的气动导纳与利用上述两种方法计算的气动导纳，验证了这两种方法的不合理性。研究结果表明：通过等效的阶跃函数推导的气动导纳函数，因为忽略了高阶运动模式，所以导致识别的气动导纳随着折算频率的增加，与试验直接识别的气动导纳的差距逐渐增大，并最终趋向于一个极限值；这种方法仅在脉动风波长远大于断面特征长度时是适用的；根据等效的Theodorsen函数表示的气动导纳函数，在低频范围内也与直接试验结果较为接近，但是在高频范围内却表现出周期性的波动，而且对于钝体的矩形断面这种波动性更大。这种波动是由于采用了某种等效的Theodorsen函数来描述物体的气动性能，在Theodorsen函数变化后，却保持Theodorsen函数的组成函数维持不变这种逻辑上的错误造成的。

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基于线扫描图像技术的立井多绳摩擦提升钢丝绳承载特性研究

蔡翔，曹国华，韦磊，王磊，王海鑫

振动与冲击. 2018, 37(5): 36-41.

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为了能够方便快捷的识别立井多绳摩擦提升钢丝绳的健康运行状态，提出了基于线扫描图像技术检测摩擦轮边界处提升钢丝绳的横向振动，从而评估提升钢丝绳承载特性的方法。首先，通过基于VC++开发线扫描图像采集程序实现提升钢丝绳的横向振动检测，实时记录；其次，采用基于小波变换的图像边缘提取算法，识别提升钢丝绳相对振动偏移量；最后，基于带通滤波和FFT变换，得到了提升系统匀速运行过程中弦绳横向振动的固有频率及提升钢丝绳的承载特性。经实验验证，该方法克服了立井多绳摩擦提升钢丝绳张力识别困难等问题，为立井多绳摩擦提升系统的健康运行提供了保障。

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星载串联型柔性抓捕机构的多级阻尼镇定控制

褚明1, 2 董正宏3 任珊珊1, 2 贾庆轩1, 2

振动与冲击. 2018, 37(5): 42-49.

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利用星载抓捕机构进行航天器对接是实现在轨操作的重要环节，对接引入的碰撞力易引起抓捕机构及漂浮基座的扰动失稳。针对捕获后不稳定系统的镇定控制问题，提出了一种具有多级可控阻尼的串联型柔性抓捕机构广义模型，并利用Kane方法建立了漂浮基座耦合柔性抓捕机构的一体化动力学方程。将全局分散的多级阻尼力模化为微粒群，构建了目标适应度函数，基于微粒群优化算法实现了不稳定系统的多级阻尼优化镇定控制。对某型星载12自由度柔性抓捕机构进行数值仿真，结果表明提出的控制方法能显著改善基座和柔性抓捕机构的动力学响应，保证系统渐近稳定。在研制的二关节四级阻尼柔性抓捕机构原理样机上开展捕获碰撞模拟实验，验证了多级阻尼镇定控制方法的有效性。

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新型着陆器单腿动力学仿真模型碰撞参数修正

吴宏宇1，王春洁1,2，丁建中1，王巨涛1，满剑锋3，罗敏3

振动与冲击. 2018, 37(5): 50-55.

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建立新型着陆器的单腿动力学仿真模型，着陆器与着陆面的碰撞采用非线性阻尼弹簧模型模拟。出于提高仿真模型计算结果准确性的目的，参照装有单套着陆缓冲机构的着陆器物理样机的冲击试验结果，对非线性阻尼弹簧碰撞模型中的刚度系数、阻尼系数和非线性指数进行修正。为了提高模型修正的计算效率，构造出能准确反映仿真结果相对于试验结果误差值的Kriging代理模型，并应用第二代非劣排序遗传算法（NSGA-Ⅱ），以最小化Kriging代理模型计算出的误差值作为目标，实现非线性阻尼弹簧碰撞模型的参数修正。将修正后的参数代入仿真模型进行验证，相比于冲击试验结果，新模型计算出的着陆器主体下降距离误差由修正前的29.4%降低到5.9%，辅助支柱最大缓冲行程误差由修正前的24.7%降低到8.4%。

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考虑弹流润滑及滑动作用下滚动轴承系统局部缺陷位移激励动力学建模

剡昌锋康建雄苑浩吴黎晓韦尧兵

振动与冲击. 2018, 37(5): 56-64.

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滚动轴承动力学模型可深入的分析轴承局缺陷动态响应特性。针对滚动轴承局部缺陷动力学建模在弹流润滑、滑动和轴承座等方面考虑因素不全的问题，建立弹流润滑及滑动作用下滚动轴承系统局部缺陷位移激励的二自由度动力学模型。首先对滚动体与滚道间的接触刚度、润滑油膜刚度和阻尼、轴承座刚度和阻尼计算并求得总的接触刚度和阻尼，然后再加入滑动更能真实的模拟轴承实际的运转情况；根据牛顿第二定律建立了局部缺陷轴承动力学方程，利用四阶龙格库塔方法求解，得到轴承局部缺陷的动态响应。通过对比故障滚动轴承试验与模型模拟的结果，验证了所建模型的正确性。

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基于广义BP神经网络的切削颤振识别研究

谢锋云，江炜文，陈红年，谢三毛，李雪萌，刘博文

振动与冲击. 2018, 37(5): 65-70.

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切削颤振将降低加工质量和加工效率，其一直是切削加工领域的一项重要研究课题。针对传统的切削颤振识别方法中，存在获取颤振加工信号中的测量不确定性问题及识别模型中的模型不确定性问题，提出基于广义区间理论的广义BP神经网络切削颤振识别模型，利用广义区间不确定性分析方法将测量不确定性量转换为广义区间量，并进行广义区间形式的时频特征提取，最后将广义区间化的特征量代入广义BP神经网络识别模型中，对切削加工状态进行识别。试验结果显示，提出的广义BP神经网络颤振模型比传统BP神经网络颤振模型有更高的识别率。

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空气静压轴承微振动形成机理分析

裴浩1，龙威1，杨绍华1，公玲1

振动与冲击. 2018, 37(5): 71-78.

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为了进一步提高气体静压轴承的工作精度和稳定性，本文根据冲击射流理论对气体轴承进气孔区域气体流动状态和传热特性进行分析，将供气孔-气膜入口区域流场划分成四个部分，即：自由射流区、滞止区、过渡区、出口壁面射流区。基于二维平面流函数和大涡模拟方法，确定了气膜微振动的产生源于进口区域流场内存在三种典型气旋形式，即：供气孔附近的主气旋，气腔内部的次气旋和气膜入口的附加气旋。利用气体分子运动论结合表面-界面物理方法，明确了三种气旋的产生机理，发展规律和变化趋势，同时进一步研究了不同工况下气膜内压力的变化与四个区位置以及范围之间的关系，并对气膜内压力波动的位置及强度进行分析。最后，通过搭建试验台测试轴承气膜的振动幅值变化和频率响应函数，不仅验证了三类气旋的存在及其分布特征，有力证明了供气孔入口区域流场分区设想的合理性；通过数值计算和实验数据相结合，还进一步给出了影响气膜微振动强度的影响因素及其规律。

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基于排列熵与IFOA-RVM的汽轮机转子故障诊断

石志标1，陈斐1，曹丽华2

振动与冲击. 2018, 37(5): 79-84.

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为了提高汽轮机转子故障诊断的识别准确率和效率，提出基于排列熵与改进的果蝇算法(IFOA)优化相关向量机 (RVM)的汽轮机转子故障诊断方法。将实验数据进行自适应完备的集合经验模态分解(CEEMDAN)，并选取故障特征敏感的IMF分量计算排列熵，以此构造特征样本集，进而建立“二叉树”IFOA-RVM故障分类器对特征集进行分类，其中IFOA通过两个阶段来定义果蝇群体的搜索范围来提高搜索效率，同时避免RVM核函数陷入局部最优。通过ZT-3汽轮机转子模拟试验台获得的故障数据进行实验研究，结果表明与模糊熵对比，排列熵获得的特征样本集的聚类效果明显；IFOA-RVM分类器在故障识别准确率和效率上优于FOA-RVM等其它分类器；证明了基于排列熵与IFOA-RVM汽轮机转子故障诊断方法的有效性和可行性。

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双层泡沫铝夹芯板抗滚石冲击结构性能优化研究

程鹏1，李伟2，翟敏刚3，王东坡4

振动与冲击. 2018, 37(5): 85-91.

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在山区桥墩抗滚石冲击领域中，防护结构优良的耗能性能是保证桥墩安全稳定的关键。为此，引入泡沫铝夹芯结构，通过MTS压缩试验与动力有限元分析芯体厚度变化对夹芯板耗能性能的影响。结果表明：相比于单层泡沫铝夹芯板，相同压载条件下双层泡沫铝夹芯板具有更优良的耗能能力；对于双层泡沫铝夹芯板，一定程度上增大上下层泡沫铝芯体厚度均可有效提升夹芯板耗能性能，然而，当芯体厚度增大到一定值时，夹芯板耗能性能不再显著提升；双层泡沫铝夹芯板上下层厚度的最优化比例示不同考虑因素而定。上述研究成果已应用于S303映—卧公路青岗坪渔子溪大桥桥墩，防护效果显著。

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四边自由矩形板横向振动的近似解及其实验

付江松1,徐鉴1

振动与冲击. 2018, 37(5): 92-97.

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针对四边自由矩形板横向振动目前没有精确解的问题，本文构造出四边自由矩形板横向振动振型函数的一种近似解。由于矩形板发生横向振动时会形成驻波，按不同的驻波类型，我们采用不同的组合级数对驻波所反映的矩形板振型函数精确解进行逼近，进而得到了四边自由矩形板振型函数的近似解。为了验证近似解的有效性，搭建了四边自由矩形薄板横向振动的实验平台。通过简谐激励得到了薄板在0至2000Hz频带内的一系列二维驻波图形（克拉尼斑图）。将实验结果（克拉尼斑图）与近似解得到的驻波图形相比，发现两者从定性、定量两方面均吻合得较好，从而验证了近似解的正确性。

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任意多个沉积谷地对平面SV波的散射

巴振宁1,2，陈昊维1，梁建文1,2

振动与冲击. 2018, 37(5): 98-107.

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本文采用间接边界元法研究了入射平面SV波在层状半空间中多个沉积谷地周围的散射问题。该方法将整体模型分解为各个沉积闭合域和开口的层状半空间域。通过在各沉积闭合边界上施加虚拟均布荷载模拟各闭合域内散射波场，通过在层状半空间开口域所有开口边界上施加虚拟荷载模拟开口域内散射波场，通过引入各沉积与层状半空间的连续条件确定所有施加虚拟荷载的密度。文中验证了该方法的正确性，并对均匀半空间中不同间距和不同数量的半圆沉积为例进行了数值计算分析，数值结果表明，多个沉积与单一沉积对应的位移幅值及其放大谱均显不同，沉积间的动力相互作用，使得多个沉积情况对应位移幅值显著大于单一沉积情况。沉积间距的改变导致了沉积间动力相互作用机制的改变，进而改变了放大谱的峰值及峰值周期。沉积个数影响主要体现在增强或减弱沉积间的动力相互作用上，而对相互作用机制影响较小，因而不同沉积个数对应的放大谱峰值差异明显而峰值周期较为接近。

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管内Cu-水微米颗粒流湍流强化传热研究

王涛，肖俊建，陶薇，汤剑

振动与冲击. 2018, 37(5): 108-113.

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传统光管在高雷诺数下的传热效果不理想，因此提出在水介质中添加微米Cu颗粒作为工作介质来强化管内换热的方法。建立了Cu-水微米流的多相流传热物理模型，采用基于颗粒动力学的欧拉-欧拉双流体模型，对粒径分别为10um、50um、100um和500um，流速分别为1m/s、1.5m/s、2m/s和2.5m/s，颗粒体积分数分别为5%、10%、15%和20%进行了传热Nu和阻力损失f数值计算，结果表明：Cu-水微米流的努塞尔数Nu随雷诺数Re和颗粒体积分数的增大而增大，而随粒径的增大而总体趋势减小；摩擦因子f随颗粒体积分数的增大而增大，而随雷诺数Re增大而增小；传热综合性能评价因子η随颗粒体积分数的增大而增大，随着粒径的增大而总体趋势减小。粒径10um的传热综合性能在研究的粒径范围内最佳，η达到1.1~2.3。

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基于辅助粒子滤波的疲劳裂纹扩展预测研究

杨伟博，袁慎芳，邱雷，陈健

振动与冲击. 2018, 37(5): 114-119.

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针对粒子滤波算法在实现疲劳裂纹寿命预测时，存在的多样性匮乏现象而导致的精度下降问题，提出了一种基于辅助粒子滤波与结构健康监测相结合的疲劳裂纹扩展预测方法。首先将裂纹扩展的Paris规则与有限元法相结合，建立了裂纹扩展的状态方程；其次通过主动Lamb波健康监测方法，利用时间延迟损伤因子对Lamb波信号进行处理，拟合获得各裂纹长度下对应的损伤因子函数关系，建立了裂纹扩展的观测方程；最后结合状态方程和观测方程所建立的裂纹扩展状态空间模型，分别利用辅助粒子滤波与标准粒子滤波算法，实现孔边裂纹扩展的寿命预测，其预测结果的对比表明，辅助粒子滤波在复杂结构的疲劳裂纹扩展预测中，结合了最新的观测值，可有效缓解粒子多样性匮乏现象，预测结果具备更高的精度，更适用于复杂结构在线寿命预测的实现。

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运行工况下转子系统模态参数识别技术研究

臧廷朋1，王凤仁1，温广瑞1,2，张志芬1

振动与冲击. 2018, 37(5): 120-125.

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针对目前高速旋转机械通过建模求解各阶固有频率复杂、困难问题，提出一种基于随机子空间（Stochastic Subspace Identification, SSI）和经验模式分解（Empirical Mode Decomposition, EMD）相结合的系统模态参数识别方法。该方法首先通过对转子系统运行工况下的振动响应进行分段滤波获取各阶模态自由衰减分量，然后引入EMD对处理后的信号进行分解，降低模态混叠及其他信号成分对模态参数识别的影响。其次，以EMD分解后的数据为基础，构建Hankel矩阵，通过SVD分解和卡尔曼状态滤波得到系统的随机状态模型，并对状态矩阵进行特征值分解，从而得到系统的一阶与二阶模态的固有频率。仿真分析和转子实验台的实际测试结果表明，该方法可以有效识别运行工况下转子系统的一、二阶固有频率，为后续系统特性分析和故障辨识提供新的思路。

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内外激励下风电齿轮传动系统的非线性动力学特性

向玲,高楠,唐亮,郭鹏飞

振动与冲击. 2018, 37(5): 126-132.

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风电齿轮传动系统的动力学研究，对降低齿轮传动系统故障有重要意义。为进一步研究风电齿轮传动系统的非线性动力学特性，采用集中参数模型建立了该系统纯扭转非线性动力学模型。该模型考虑了各齿轮副间时变啮合刚度、综合啮合误差和齿侧间隙非线性因素，以1.5MW风机额定功率作为传递功率，结合时间历程图、FFT频谱图、相图、poincaré截面图、分岔图及最大Lyapunov指数图，研究了在激励频率变化下和综合啮合误差变化下系统的动力学特性。结果发现，随着激励频率的不断增大，系统会出现单周期运动、拟周期运动和混沌等动力学行为，且混沌区域会发生改变；随着综合啮合误差的增加，系统由拟周期运动演化为混沌，最终又突变为拟单周期运动，且通过改变综合啮合误差，观察激励频率变化下系统的影响，发现综合啮合误差的减小能够明显的弱化混沌运动。

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考虑路面不平输入的车辆侧倾状态估计及主动控制

张亮修1，吴光强1,2

振动与冲击. 2018, 37(5): 133-141.

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为了低成本且高精度地估计车辆侧倾状态，研究考虑路面不平输入的车辆侧倾状态估计及主动防侧倾控制方法。建立三自由度侧向动力学模型，利用Kalman滤波算法设计基于侧向动力学的车辆侧倾状态估计算法。为了估计由路面不平引起的侧倾状态，建立七自由度垂向动力学模型，利用可测的车身垂向加速度信号设计基于垂向动力学的车辆侧倾状态估计算法。在此基础上，利用滑模变结构控制方法来决策车辆所期望的附加防侧倾力矩，通过阻尼可调减振器的阻尼力实现车辆主动防侧倾控制。仿真结果表明，基于侧向动力学的侧倾状态估计算法只对转向输入引起的侧倾具有较好地估计效果，而基于垂向动力学的估计算法能够有效地估计由转向输入和路面不平输入引起的侧倾状态，并且利用阻尼可调减振器能够有效地实现车辆侧倾状态的主动控制。

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基于振动分离信号构建和同步平均的行星齿轮箱轮齿裂纹故障特征提取

赵磊，郭瑜，伍星

振动与冲击. 2018, 37(5): 142-147.

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行星齿轮箱由于行星轮的行星运动导致其振动传递路径存在时变性，其振动响应与常规定轴齿轮箱振动响应有着本质的区别，传统的同步平均并不能直接应用于行星齿轮箱。为解决该问题，国外发展了可有效克服行星齿轮箱变传递路径的加窗同步平均法，本文详细论述了基于振动分离信号构建和同步平均的行星齿轮箱轮齿裂纹故障特征提取的原理及其实现。该方法首先验证齿轮的啮合齿序特征，根据齿序特征选择合适的窗函数对信号进行加窗截取，再根据重排齿序和加窗截取信号构建目标齿轮振动信号，最后对振动分离信号进行同步平均。行星齿轮箱齿根裂纹故障实测信号分析表明，该方法能有效的对行星齿轮箱进行故障特征提取。

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基于分离系数矩阵差分法的输流管道轴向耦合响应特性研究

张挺1，谭志新1，张恒1，范佳铭2，杨志强1

振动与冲击. 2018, 37(5): 148-154.

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利用分离系数矩阵差分法配合隐式欧拉法，针对输流直管轴向振动流固耦合-四方程模型进行数值仿真计算，研究在水锤激励下，输流直管耦合轴向振动响应特性。分离系数矩阵差分法避开特征线法复杂的时间或空间插值，能根据波的传播方向选择适当的差分公式进行计算，简单可行且稳定性较好。将该数值模式的计算结果与前人的数值结果和经典水锤理论对比，吻合良好，表明其具有较高的适应性和准确性。对比分析了仅考虑泊松耦合时和同时考虑泊松与连接两种耦合时，流体流速、管内压强、轴向管道振动速度以及管壁应力四个特征参数的响应特性。结果表明，两种耦合作用对管道轴向振动特性的影响不容忽视，泊松耦合主要影响振动响应幅值，而连接耦合不仅会影响振动幅值，还会影响振动频率。

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蒙皮裂纹点阵夹芯梁振动特性分析及裂纹识别

陈建恩, 施月奇, 刘军, 葛为民, 王肖锋

振动与冲击. 2018, 37(5): 155-162.

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主要研究了含蒙皮呼吸裂纹金字塔型点阵夹芯梁的振动特性。基于夹芯结构折线理论，考虑呼吸效应引起的刚度周期性变化，推导出系统的动力学方程。分析裂纹深度和裂纹位置对裂纹夹芯梁固有频率的影响，运用频率响应曲线、波形图和相图研究了裂纹参数对夹芯梁强迫振动响应的影响。研究结果显示，超谐共振响应对裂纹参数的变化较为敏感，可以利用其相图的几何特征识别裂纹参数。

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冲击缓冲用磁流变阻尼器的响应特性模型与实验研究

李赵春1,周冰倩1，顾权1，王炅2

振动与冲击. 2018, 37(5): 163-168.

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针对冲击缓冲用磁流变阻尼器对快速性的要求，对其响应特性进行理论建模与实验研究。根据磁流变线圈电磁电路，建立了磁感应强度响应特性理论模型，并用频率测定方法确定了响应时间常数。通过实验测试了不同电流条件下磁流变阻尼器的磁感应强度阶跃响应，结果表明不同幅值的激励电流对磁感应强度的响应并无明显影响，获得上升阶跃平均响应时间常数为4.9ms，下降阶跃平均响应时间常数为2.8ms。建立了剪切屈服应力的二阶响应模型，并利用冲击实验台测试了冲击载荷下磁流变阻尼器剪切屈服应力的阶跃响应，通过模型拟合获得响应时间常数为4.8ms。实验结果表明剪切屈服应力二阶模型能较好地吻合实验响应曲线，说明该模型能够较准确地描述冲击条件下磁流变阻尼器的响应特性。

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具有振幅依赖性的纤维增强复合薄板非线性阻尼的时域测试方法

李晖，孙伟，常永乐，李健

振动与冲击. 2018, 37(5): 169-174.

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基于Hilbert变换技术，研究具有振幅依赖的纤维增强复合薄板非线性阻尼的时域测试方法。首先，利用Hilbert变换技术，推导获得了具有振幅依赖的复合结构系统非线性阻尼的表达式，明确了从时域测试角度获取非线性阻尼参数的理论原理。然后，编写了Matlab算法，并用数值算例证明了该算法的正确性。最后，总结并概括出一套合理、规范的测试流程，并对TC500碳纤维/树脂基复合薄板进行了实际测试。实践证明，利用所提出的方法可以有效获得复合薄板在不同衰减时刻对应的阻尼参数，该方法可以用来定量评价不同激励幅度及频率下具有振幅依赖的复合材料结构的非线性阻尼特性。

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大型柔性起重臂系统回转吊装刚柔耦合动力学模型

颜世军，彭剑，刘泽，刘运思

振动与冲击. 2018, 37(5): 175-179.

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对超大吨位轮式起重机臂架系统回转吊载时的耦合动力学特性进行了研究。利用混合坐标系描述吊臂与吊物系统的刚体运动与弹性振动，采用拉格朗日方程推导并给出了臂架系统的动力学分析模型，以梁杆单元对臂架结构进行离散，构建了该模型的有限元分析格式。模型综合考虑了回转臂架的惯性力效应、几何非线性效应和刚柔耦合效应。对某超大吨起重机进行了动态仿真，并与实测数据进行了对比，结果表明模型具有较好的准确性。

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车辆动态称重压电信号的降噪算法与试验

刘小锋1，冯志敏1，陈跃华1，张刚1，李宏伟2

振动与冲击. 2018, 37(5): 180-187.

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为提高车辆动态称重压电信号的信噪比，要在奇异谱分析降噪算法中确定合理的嵌入维数与重构阶次。基于算法，提出一种稳定性方法确定嵌入维数，并以累积能量贡献率变化量确定重构阶次，在信号上加入不同方差的高斯白噪声进行实验仿真，验证降噪算法的可行性和有效性，并评价噪声方差对结果的影响。在不同车速下，对五种载重不同的车辆进行工程实测试验。结果表明，车速在，平均称重误差控制在，利用降噪算法处理车辆动态称重压电信号，达到较好的降噪效果，称重精度及稳定性均能满足实际工程要求。

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铝弹丸超高速正撞击铝合金薄板产生溅射物云特性研究

王猛冯敏慧唐恩凌韩雅菲刘淑华

振动与冲击. 2018, 37(5): 188-193.

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为研究微流星体或空间碎片超高速正撞击航天器表面缓冲结构产生的溅射物形态和分布特性，采用二级轻气炮驱动铝弹丸进行超高速撞击实验。铝弹丸超高速正撞击铝合金薄板首先溅射高温微粒子或甚至是微小熔滴等闪光热源，随后是由金属粉尘及低速碎片粒子构成的溅射物云团簇。正撞击产生的溅射云团簇在空间呈环锥形状分布，3-5km/s速度范围内，撞击速度越高，分布越密集。利用HSFC-PRO超高速相机捕捉到撞击初始阶段产生的溅射物在不同时刻的影像演化，通过跟踪影像中溅射闪光热源和溅射云团簇最前端的轮廓估算其一维膨胀速度。非球弹丸撞击时的姿态偏转可能对溅射物云团簇的分布有较大影响。

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基于帝国竞争算法和LQG的磁流变阻尼器-建筑结构系统的振动控制

林秀芳 1,2,陈淑梅 2

振动与冲击. 2018, 37(5): 194-201.

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目前，磁流变阻尼器（Magnetorheological Damper, MRD）已经成为一种重要的智能半主动控制装置。为实现MRD对建筑结构的减震控制，首先，通过引入一种帝国竞争算法（Imperialist Competitive Algorithm, ICA）和线性二次型高斯（Linear Quadratic Gaussian, LQG）控制相结合的智能控制方法（ICA-LQG）计算出理想的控制力。针对LQG控制器的加权矩阵难以整定这一问题，根据优化目标和阻尼力的限制条件，利用ICA对其参数进行优选。然后，通过对一款商用的MRD进行性能测试，获得其基于Bouc-Wen模型的动力学特性。最后，利用剪枝最优控制 (Clipped-optimal control, COC) 方法将ICA-LQG计算的理想控制力转化为MRD的控制电流。为检验这种集成了ICA-LQG和COC的半主动控制（ICA-LQG-COC）方法的有效性，以一个三层的框架结构为工程背景，分别对无控制、两种被动控制、未经优化的LQG-COC（LQG-COC）半主动控制以及ICA-LQG-COC半主动控制下的减震结果进行比较分析。三种地震波激励下的数值结果都表明：在所比较的控制方法中，ICA-LQG-COC方法展现出最优越的综合控制性能并且能够最大限度地减小结构的最大位移和加速度响应。

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三偏心蝶阀振动特性分析

王海民，孔祥帅，刘欢

振动与冲击. 2018, 37(5): 202-206.

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三偏心蝶阀广泛的应用于多种多样的工业，如水量分配、下水道、石油与天然气发电厂等等，而三偏心蝶阀中的蝶板和阀杆的振动在其结构设计和应用中起着重要的作用，且目前关于三偏心蝶阀中蝶板和阀杆的振动特性的研究较少。在蝶阀工作中，若蝶板的固有频率与流过蝶板后产生的卡门涡的脱落频率过于接近，则二者就会产生共振而毁坏三偏心蝶阀甚至影响整台机器正常运行。为了比较三偏心蝶板和阀杆的振动频率与流过蝶板产生的卡门涡的脱落频率的大小，本文运用了ANSYS有限元分析方法结合实验验证的方式计算出三偏心蝶板和阀杆的固有频率，再根据计算卡门涡的脱落频率的经验公式得出流过蝶板后产生的卡门涡的脱落频率，得出二者不发生共振的充分条件，此外，本文也论述了蝶板和阀杆的振动对蝶阀密封性的影响。

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磁流变阻尼器性能检测系统的研究

李潮1，陈章位1，贺惠农2

振动与冲击. 2018, 37(5): 207-212.

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设计并研发了一种磁流变阻尼器性能检测系统，该系统可以完成不同激励下的磁流变阻尼器阻尼力的示功试验和速度特性试验。对电液位置伺服系统进行研究，提出一种基于幅值修正的实时迭代控制算法，实验表明，该控制算法能有效改善较高频的幅频特性下降问题，系统能复现高精度高频宽的正弦位移信号；选择Lord公司型号为RD-8041-1的磁流变阻尼器进行性能测试，测试结果表明，此系统能够有效测试磁流变阻尼器的滞回特性曲线，为磁流变阻尼器动力学模型的研究提供前提。

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K8型单层球面网壳爆炸动力响应的简化计算方法研究

苏倩倩1,2，翟希梅1

振动与冲击. 2018, 37(5): 213-220.

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根据哈密顿原理，基于拉格朗日方程提出了适用于简支梁和K8型单层球面网壳爆炸动力响应计算的理论分析模型。首先，利用该方法获得了简支梁在三角形爆炸荷载作用下的动力响应，其简支梁跨中的振动规律、峰值位移与速度以及系统的动能和内能等结果与有限元分析极为接近。继而将该方法推广到K8型单层球面网壳在三角形爆炸荷载作用下的动力响应计算，探讨了网壳杆件变形函数中广义位移参数数量和荷载峰值对响应结果的影响及规律。基于理论计算结果与LS-DYNA有限元分析的误差分析，对理论分析模型进行了改进，总结了该理论方法在网壳结构爆炸响应计算上的适用性。

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修剪型神经网络在锚杆锚固缺陷识别中的应用

孙晓云1，吴世星1，韩广1,田军2，成琦1

振动与冲击. 2018, 37(5): 221-227.

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锚杆在桥梁、隧道、建筑等方面应用越来越广泛。在施工的过程中，由于地质条件、材料和施工等因素的影响，锚固系统会产生许多缺陷。这些缺陷都会对锚杆的寿命和安全性能造成影响，所以对锚杆的缺陷识别是一项很有价值的研究。人工神经网络作为一个智能的分类器，可以对锚杆的缺陷进行识别分类，本文提出一种自适应阈值前馈神经网络修剪算法，其实质是通过判断隐含层神经元在学习过程中对输出的贡献值，利用显著性指数作为指标来删除网络中的冗余节点，实现网络结构的动态优化调整。结果表明，该方法能够降低网络结构的复杂度，同时提高了锚杆缺陷分类识别的精度。

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摄动力方法在模态扩展中的应用讨论

牟小龙1，冯慧华1，左正兴1，杨贵春2

振动与冲击. 2018, 37(5): 228-233.

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摄动力方法是一种模态振型扩展方法。首先，从摄动方程出发重新推导了模态扩展矩阵。在测试模态频率与有限元模态频率相等时会有矩阵奇异问题，这可以通过一个较小的移轴量消除奇异，从而简化扩展矩阵的表达。其次，实际应用中为了避免计算满阵，可以展开伪逆，得到一个更实用的模态扩展矩阵。接着，根据伪逆展开结果，给出了这种方法和SEREP方法等效的条件。最后，针对有限元模态基选择问题，讨论了如何挑选低阶振型以及如何确定扩展基振型数目，并以一个具体的测试案例演示了整个分析流程。

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基于近似等距投影和支持向量机的滚动轴承故障诊断

刘畅，伍星，刘韬,柳小勤

振动与冲击. 2018, 37(5): 234-239.

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为了有效的实现滚动轴承的故障诊断，提出基于近似等距投影和支持向量机的滚动轴承故障诊断方法。该方法首先使用高斯随机投影矩阵对数据进行降维投影得到压缩数据，根据近似等距投影性质压缩数据能够保持原始信号的结构；然后从压缩数据中提取压缩域特征并作为支持向量机的输入，建立滚动轴承故障诊断模型，实现轴承的故障诊断。使用不同状态的轴承实测数据进行验证，结果表明该方法能够获得准确的结果。

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索－梁耦合振动下的拉索复合减振方法研究

梁栋1, 2，狄方殿1，陈红霞1，段文博1，李紫硕1

振动与冲击. 2018, 37(5): 240-247.

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既有研究结果和工程实践表明：当发生索桥耦合振动时，粘滞阻尼器提供给拉索的实际阻尼值远小于理论计算值。为保证耦合振动下的减振效果，文中提出利用常规粘滞阻尼器附加TMD的复合减振方法。为此，建立了拉索、粘滞阻尼器与TMD组成的理论分析模型，并开展了相应的室内试验。理论分析与试验结果的对比分析表明：根据最主要贡献模态设计的附加MTMD，能最大程度地协助粘滞阻尼器抑制该模态脉动；该复合减振方法可有效弥补索端粘滞阻尼器由于索－桥耦合振动等原因造成的减振效果损失问题。

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基于刚柔耦合的综合传动汇流行星排断齿故障动态特性仿真研究

郝驰宇1,2 冯广斌2 闫鹏程2 孙华刚2

振动与冲击. 2018, 37(5): 248-256.

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针对综合传动装置中的汇流行星排，为了掌握实际工况下断齿故障对其动态特性的影响，基于多柔性体动力学（MFBD）技术，在RecurDyn中建立了刚柔耦合多体动力学仿真模型，得到了行星齿轮的动态应力分布云图，确定了危险点的位置，并对考虑柔性变形前后的动态响应特征进行了对比分析；在此基础上建立了汇流行星排的断齿故障仿真模型，并利用其接触力及加速度信号的对比分析进行时频域上的故障特征提取，研究结果可为汇流行星排的故障诊断、寿命预测等提供一定的依据。

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基础隔震结构竖向连续倒塌机制及影响因素研究

杜永峰1,2，段好才2，徐天妮2

振动与冲击. 2018, 37(5): 257-264.

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主要分析了隔震结构竖向连续倒塌机制和结构不同参数对倒塌机制的影响。首先通过单榀隔震框架结构的竖向推覆试验对有限元软件SeismoStruct建立的模型进行了验证。之后利用该软件采用非线性pushdown分析方法，对含不同楼板类型、不同隔震支座、不同抗震设计的多组有限元结构模型进行了分析和对比。分析结果表明楼板增强了梁机制作用下的抗连续倒塌承载力，而对悬链线机制下的增强取决于楼板参与宽度；随着设防烈度的提高，梁机制、悬链线机制下的抗连续倒塌承载力都有提高，但梁机制下的提高幅度更明显；与非隔震结构相比，由于隔震层约束的减弱，有些工况下结构梁机制的失效会延迟，而隔震层水平刚度的提高对隔震结构的竖向相对承载力影响不大。

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2018年, 第37卷, 第5期　
刊出日期：2018-02-15

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