振动与冲击

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赵珧冰 1，金波 2，黄超辉 1

振动与冲击. 2018, 37(6): 1-6.

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整体均匀温度变化会导致悬索形成新的热应力构型，影响张拉力和垂度大小。温度变化对于悬索非线性动力学方程的影响可通过与索力和垂度相关的两个无量纲参数体现。本文基于考虑温度变化影响下的悬索面内非线性动力学方程，首先利用Galerkin法对运动方程进行离散，然后运用多尺度法求解1/2和1/3单模态面内次谐波共振响应的近似解，并得到了相应的幅频响应方程，最后通过数值算例从定性和定量的角度探究温度变化对其共振响应的具体影响。算例研究表明温度变化对悬索次谐波共振响应特性影响明显，且不同垂跨比的悬索其振动特性受温度变化的影响有区别。当垂跨比较小时，一定程度的温度变化会导致其振动特性发生定性和定量的改变，改变幅频响应曲线的偏转方向及程度，影响共振区间及响应幅值。当垂跨比进一步增加后，温度变化仅会产生定量影响，改变幅频响应曲线偏转程度，影响系统共振幅值。由于悬索存在初始张拉力，相同程度的升温和降温对悬索次谐波振动特性的影响不对称。

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基于HMM和优化的PF的数控转台精度衰退模型

王刚1，陈捷1,2，洪荣晶1,2，王华1,2

振动与冲击. 2018, 37(6): 7-13.

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针对数控转台精度衰退状态缺乏有效的评估方法的问题，提出一种数控转台重复定位精度衰退趋势预测模型，该模型结合了隐马尔科夫（Hidden Markov Model, HMM）算法和粒子滤波（Particle Filtering, PF）算法，其中粒子滤波算法使用粒子群算法（Particle Swarm Optimization, PSO）优化了初始参数。选择了从数控转台精度衰退加速寿命试验中获得的振动信号作为研究数据。首先，通过聚合经验模态与主成分分析（EEMD-PCA）算法对原始信号降噪,并提取含有故障特征的信号进行信号重构；然后，使用统计特征量作为观察值训练获得HMM模型，对数控转台精度衰减做出早期诊断，并由此获得数控转台精度健康状态指标；最后，使用粒子滤波算法建立数控转台精度衰退预测模型，并预测精度的剩余寿命。在以第50组数据为预测起始点时，预测的剩余寿命为21，实际测量的结果为17，相差4，比较接近。综合分析模型计算与试验测量的结果表明，该模型可有效地预测数控转台精度的变化趋势和剩余寿命。

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考虑重力影响的压电悬臂梁发电系统动力学特性研究

杨倩倩，刘丽兰

振动与冲击. 2018, 37(6): 14-20.

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微电子技术的进步降低了传感器的功率，从而使利用环境振动为传感器自供电成为了可能。本文建立了考虑重力影响的双稳态压电悬臂梁发电系统的力学模型，得到系统的控制方程，并进行无量纲化。借助数值分析，获得了简谐激励和白噪声激励下重力对双稳态压电悬臂梁发电系统平均输出功率的影响规律，结合半功率带宽法，在保障压电发电系统仍可进行大功率输出的前提下，提出了白噪声激励下重力最小影响区间的确定方法，上述研究结果可为压电发电系统的相关研究提供数据参考。

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基于Donnell-Mushtari理论的弹性基础薄壁圆柱壳的稳态响应研究

杨永宝,危银涛1，李雪冰1，张新月2

振动与冲击. 2018, 37(6): 21-27.

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基于经典的Donnell-Mushtari柱壳理论，针对弹性基础上有径向预压力作用的薄壁圆柱壳的自由振动频率给出了相应的精确解，采用本文方法计算得到的结果与有关文献中的数据一致，误差较小。基于本文方法得到薄壁圆柱壳的自由振动频率及其对应模态振型后，进一步推导得到了弹性基础上薄壁圆柱壳的强迫振动稳态响应的计算公式。并在此基础上考察了所取基础模态数量及阻尼系数大小对于薄壁圆柱壳稳态响应的影响。文中算例所得计算结果及结论可为工程应用提供一定参考。

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基于弹性基础柔性梁的重载轮胎面内胎体与胎侧耦合建模及参数辨识

刘志浩1，高钦和1，刘准1，王旭1

振动与冲击. 2018, 37(6): 28-35.

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提出一种针对胎侧径向长度和胎体宽度比值(扁平比)接近1的重载子午轮胎的面内中低频试验模态分析、动力学建模和参数辨识方法。针对重载轮胎扁平比大的特点，开展柔性胎体与周向分布胎侧单元耦合的试验模态测试方法研究；建立考虑胎体面内弯曲和充气效应、胎侧惯性力和分段刚度的胎体-周向分布胎侧-轮毂耦合动力学模型，推导轮胎面内耦合固有频率解析解；开展结构参数辨识研究，预测高阶模态固有频率。结果表明：（1）重载轮胎在0~180Hz和180~300Hz频段内分别为柔性胎体与周向分布胎侧单元的同向与反向振动；（2）基于柔性胎体-周向分布胎侧单元-轮毂质量块耦合的模态分析和动力学建模方法可准确表征300Hz范围内重载轮胎面内振动特征。

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三磁体型隔振器的性能分析和实验研究

柴凯1，朱石坚2，杨庆超2，刘树勇1

振动与冲击. 2018, 37(6): 36-41.

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针对潜艇机械设备的低频隔振难题，提出了一种三磁体型隔振器。首先，通过等效磁荷法建立了矩形磁铁的磁力和刚度解析模型，并对矩形磁铁的结构参数进行了优化设计；然后，利用矩形永磁铁提出了一种三磁体型隔振器，通过曲线拟合得到了刚度的近似表达式，建立了隔振系统的动力学方程，利用谐波平衡法得到了主共振响应的一次近似解析解，探究了激励幅值和阻尼比对系统力传递率的影响；最后，搭建了三磁体型隔振器试验台，对三磁体型隔振器进行了激振实验分析，测定了不同工况下的力传递率，并与相应线性系统进行对比。结果表明：三磁体型隔振器具有高静低动的刚度特性，有效降低了共振区域的共振峰值，为提高潜艇机械设备振动的低频隔离效果提供了一种新的思路。

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冗余驱动两轴电液角振动台控制方法研究

关广丰，熊伟，王海涛

振动与冲击. 2018, 37(6): 42-46.

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冗余驱动多轴电液振动台能够有效提升系统的承载能力，改善系统的加速度均匀度及横向分量等指标，已成为振动模拟实验系统的主要发展方向。控制系统是冗余驱动多轴电液振动台的关键组成部分。首先基于运动学分析进行铰点空间信号与工作空间信号的转换，设计加速度控制回路，提高大位姿条件下系统的控制精度。然后基于冗余振动台动力学方程设计内力协调控制回路，减小各缸间的内力耦合。最后分别通过位姿控制、阶跃响应、加速度频率特性分析和正弦振动实验验证控制策略的有效性。

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古建筑木结构榫卯节点刚度的地震损伤分析和识别

薛建阳，白福玉，张锡成，隋，周超锋

振动与冲击. 2018, 37(6): 47-54.

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在缩尺比为1:3.52的殿堂式古建筑木结构振动台试验基础上，获得了地震作用下榫卯节点初始刚度和屈服刚度损伤规律。根据建立的古建筑木结构简化力学模型，利用静动力凝聚方法确立了结构刚度与榫卯节点刚度之间的关系，推导了结构状态方程和观测方程。结合力锤敲击试验和仿真计算，获得了结构位移、速度和加速度响应。考虑噪信比5%噪声干扰，采用奇异值分解的偏最小二乘法（PLS-SVD）和扩展卡尔曼滤波法（EKF）对结构刚度损伤进行了识别。根据结构刚度识别结果，计算了榫卯节点初始刚度和屈服刚度损伤识别值。结果表明，榫卯节点初始刚度损伤先增大后减小，屈服刚度损伤一直增加；静动力凝聚、偏最小二乘和扩展卡尔曼滤波的混合算法对榫卯节点初始和屈服刚度识别精度较高，适用性较好。

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快速特征系统实现算法用于环境激励下的结构模态参数识别

蒲黔辉,洪彧1，王高新2，李晓斌1

振动与冲击. 2018, 37(6): 55-60.

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对特征系统实现算法（ERA）进行了改进，采用对构建的新对称矩阵进行特征值分解来替代Hankel矩阵的奇异值分解，提出了计算速度更快、数据储存更少的快速特征系统实现算法（FERA）。首先利用已知的4层框架进行数值模拟，对其施加缩尺的El Centro地震作为未知激励，采用FERA和ERA算法对仿真所得的位移、速度和加速度分别进行模态参数识别，与理论值进行对比结果显示：FERA算法适用于任何动力响应对结构进行模态参数识别，并且其运算速度可较ERA算法有较大提高。此外，FERA算法还被运用到了一座运营中的人行桥环境激励试验中，结果表明该算法同样适用于实际结构的模态参数识别。

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基于深度学习的军用飞机部件状态参数预测

李军亮1.2 滕克难1 夏菲2.3

振动与冲击. 2018, 37(6): 61-67.

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军用飞机状态监测数据具有多维性、非线性和强耦合性的特点，监测数据样本容量大、更新速率高，现有的状态预测模型难以满足工程中高精度和实时性的要求。因此如何准确、快速的预测军用飞机的状态信息是目前亟需解决的难题。论文基于深度学习理论和模拟退火算法构建了军用飞机关键部件的状态参数预测模型。主要研究过程由三个步骤实现：一是选择不同任务剖面下的飞机关键部件状态信息的监测参数，以此来设计网络样本；二是构建深度学习网络和预测模型；三是对构建模型的检验和验证。以某型发动机在飞行过程的监测数据为例，分别将本文设计方法和支持向量机（SVM）和ELMAN网络预测结果进行比较发现，基于DBN网络状态预测模型的预测值和实测值的平均误差小于0.04，明显小于SVM和ELMAN方法，验证了该方法在复杂系统状态信息多步预测中的有效性和可行性。

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摩擦摆隔震单层柱面网壳地震响应试验研究

李雄彦 1,薛素铎 1，单明岳 1，黄福云 2

振动与冲击. 2018, 37(6): 68-75.

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为研究摩擦摆支座应用于大跨网壳结构的隔震效果以及地震动空间效应对隔震网壳的影响，设计并完成了多点输入的摩擦摆基础隔震单层柱面网壳缩尺模型振动台试验。选用小幅值正弦波和不同频谱特性的3组实际地震波记录，包括不同烈度、不同维度以及不同视波速激励。对模型隔震前后的动力特性和结构位移、加速度及杆件应变等响应进行对比分析。试验还进行了小型摩擦摆支座力学性能的拟静力测试。研究表明：摩擦摆支座有效地延长了隔震体系的自振周期，网壳屋盖趋于整体平动，所受水平地震作用烈度相当于降低1~2度，隔震效果明显。在行波激励下，结构响应沿地震波传播方向逐渐相对增大，结构有轻微的转动。

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基于车-路相互作用的沥青路面平整度劣化研究

李倩1，刘俊卿2

振动与冲击. 2018, 37(6): 76-81.

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为探究沥青路面平整度的劣化机理，基于Shell法永久变形理论，建立了一个考虑车-路相互作用的路面平整度劣化模型，并基于该模型开发了一个完整的Matlab求解程序。计算某路段通车一年后的永久变形，与实测值进行对比，误差仅为9.7%，验证了模型的可靠性。最后，基于该模型分析了路面平整度的劣化机理，并对劣化规律进行了影响因素分析。结果表明：车辆随机动荷载将引起路面纵向各点的永久变形累积速率出现差异，随着轴载次数增加，这种差异逐渐增大，从而引起路面平整度的劣化，这反过来又使各点所受的动荷载差异增大，形成恶性循环；路面平整度随轴载作用次数的增加呈非线性劣化，而车速越小、轴载越大，平整度劣化得越快。

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薄膜天线结构模态参数的在轨辨识

吕娟霞1，蔡国平1，彭福军2，张华2，吕亮亮2

振动与冲击. 2018, 37(6): 82-85.

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本文采用特征系统实现算法（ERA）对薄膜天线结构模态参数的在轨辨识进行研究。首先对一种薄膜天线的结构形式进行简介，然后给出了ERA方法的基本原理，最后将ERA方法应用于薄膜天线结构的固有频率和模态的辨识。仿真结果显示，ERA方法可以有效地辨识出薄膜天线结构的低阶固有频率和模态。

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基于解决发动机加速异响问题的TVD分析优化

李亚南，郝志勇，郑旭，杨文英

振动与冲击. 2018, 37(6): 86-91.

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针对某整车加速异响问题，本文简要的介绍了通过试验测试确定异响激励源（曲轴轴系扭振）的过程，计算分析了曲轴轴系扭振激励引起异响的机理；分别研究了TVD（扭振减振器，Torsional Vibration Damper）橡胶层扭转刚度和惯量环转动惯量对扭振高谐次分量调频、调幅作用的影响，并对比了这两个参数的影响程度；分析发现增加惯量环转动惯量和降低橡胶层扭转刚度均能够降低扭振高谐次分量在常用转速区域的峰值，但调频、降幅程度不同；基于计算分析结论，本文对发动机原装TVD进行了优化设计，比较了发动机匹配优化后TVD和原装TVD两种情况下车内噪声测试结果，测试与主观评价均发现原有的异响声明显削弱，达到可接受范畴。

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90°弯管存在下的供水管道泄漏定位研究

文静，张敏姿，张恒

振动与冲击. 2018, 37(6): 92-98.

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90°弯管的存在会影响管道泄漏检测定位的性能，本文针对金属材质的管道，基于ANSYS平台分别以泄漏管和90°弯管为研究对象，利用数值方法对管道的流致振动进行计算和分析，在此基础上提出一种结合经验模态分解（Empirical mode decomposition,EMD）和样本熵的噪声抑制方法去除管道泄漏检测信号中的弯管噪声，以提高泄漏检测定位的精度。仿真分析及实验结果表明，EMD和样本熵结合去噪的方法能很好的抑制弯管噪声。

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连续射击过程中加速运动弹丸激励下身管横向振动特性研究

周奇郑，赵洋，王德石

振动与冲击. 2018, 37(6): 99-103.

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为研究火炮连续射击过程中炮口振动特性，建立了弹丸膛内加速运动作用下身管横向振动方程；采用小参数法，导出了单发弹丸激励下身管振动方程的近似解；通过迭代求解得到了连续射击过程中身管振动方程的近似解。针对弹丸有、无质偏两种情形，结合试验测得的弹丸加速度，研究了身管阻尼系数、发射间隔对炮口振动特性的影响。研究表明，身管阻尼系数影响炮口弹丸冲击响应的衰减速度；无间隔连续射击下炮口的振动幅度单调增长，射击精度呈下降趋势；针对特定口径身管，当发射间隔大于一定值后，连续射击下炮口振动与单发射击相同。研究结果可为确定火炮射击速度与提高火炮射击精度提供理论指导。

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基于MOMEDA与Teager能量算子的滚动轴承故障诊断

祝小彦王永杰

振动与冲击. 2018, 37(6): 104-110.

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滚动轴承早期故障信号中原始冲击成分容易被强噪声淹没，故障特征提取难度较大。针对这一问题，提出了多点最优调整的最小熵解卷积(MOMEDA)与Teager能量算子相结合的滚动轴承故障诊断方法。首先利用MOMEDA算法对原始故障信号进行滤波处理，然后通过Teager能量算子增强解卷积信号中的冲击特征，最后对信号进行包络分析。通过对比包络谱中的主导频率与滚动轴承的故障特征频率判断故障位置，实现轴承的故障诊断。仿真数据与试验数据分析结果表明，本文所提方法能够有效提取故障信号中的特征信息，具有一定的实用性。

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计入热梯度的圆环结构热致振动分析

王祥，金栋平

振动与冲击. 2018, 37(6): 111-123.

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大型空间可展开结构通常是由梁、环等组成的周期性连续体结构，当进出地球阴影时受到热冲击而导致热致结构振动。本文针对支撑天线反射面的环形桁架结构，基于等效的空间圆环力学模型研究热致振动问题。首先建立热-结构耦合作用模型，采用加权余量法获得近似解。然后，通过Routh-Hurwitz判据，获得太阳辐射引起的热致振动稳定域。最后，采用Fourier温度单元与结构有限元结合的方法对圆环的热冲击响应进行了数值仿真和验证。

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微尺度方波射流冲击阵列的传热特性研究

吕远征，夏国栋, 陈永昌

振动与冲击. 2018, 37(6): 117-123.

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利用数值模拟研究微尺度下方波脉冲冲击阵列的传热特性，验证模型的合理性后，不断改变方波脉冲特性，分析各项参数对冲击换热能力的影响。通过分析流场云图，详细阐述了方波脉冲微射流强化换热的机理。计算结果表明：提高时均雷诺数可有效强化占空比为0.5的方波脉冲射流阵列的换热能力；通过改变脉冲频率来强化换热能力的实际效果与流态有关，在强化频段内，紊流的换热系数增幅可达20%，层流的增幅也可达到7.5%；在合理的参数条件下，方波脉冲射流可有效增强冲击效应和涡流扰动，从而强化射流阵列的换热能力。

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预张拉CFRP布增强加筋矩形板的动力特性分析

丁驯1，周叮1,,刘朵2，张建东2

振动与冲击. 2018, 37(6): 124-129.

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本文研究预张拉CFRP布增强四边简支加筋矩形板的自由振动特性。首先将CFRP布、加强筋、矩形板三部分沿界面切开分别进行分析，矩形板和加强筋分别采用薄板理论和欧拉梁理论进行分析，预张拉CFRP布采用弦理论进行分析，然后根据各界面上的应力平衡条件和位移连续性条件得到CFRP布增强加筋板的振动频率方程，计算结果显示了很好的收敛性，数值结果与有限元ANSYS的分析一致。研究表明，CFRP的加固效果随层数和预张力增加而增强。

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液压式动力反共振隔振器带宽分析

肖晗，董兴建，彭志科，孟光

振动与冲击. 2018, 37(6): 130-134.

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液压式动力反共振隔振器由大、小波纹管、惯性质量和并联弹簧构成，在特定频率的激励下，流体运动产生的惯性力和弹簧的弹性力相平衡从而实现反共振隔振，特别适用于对线谱振动的隔离。建立了两种液压式动力反共振隔振器模型，讨论了隔振带宽与惯性元件质量、放大比等参数的关系；给出了一种双层隔振器设计思路，基于最优化设计方法实现宽频带动力反共振隔振。

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管道气液两相严重段塞流的数值模拟与分析

王伟吉1，吴炜2，张景3，张雅琼3，塔娜3，饶柱石3

振动与冲击. 2018, 37(6): 135-141.

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为了研究管道系统严重段塞流的瞬态特性，以下倾管-立管系统为建模对象，建立了气液两相严重段塞流的一维数值模型。该模型基于分层流理论和分相流理论，分别对严重段塞流的四个阶段（液塞形成、液塞流出、液气喷发和液体回流）进行理论建模。模型的仿真结果与文献中的实验数据相对误差在10%以内，验证了该理论模型的有效性。在此基础上，对严重段塞流现象进行了数值仿真，并分析了气液折算速度对严重段塞流瞬态特性的影响。结果表明：下倾管-立管系统严重段塞流现象具有明显的周期特性，并且周期随着气相折算速度的增大而减小；立管底部压力波动幅值随着气相折算速度的增大而增大。研究结果可为管路系统的设计和振动预防提供参考。

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顶部带FPS-TMD系统的高耸结构风振控制效益分析

吴玖荣周泽宇梁强武傅继阳

振动与冲击. 2018, 37(6): 142-148.

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本文将摩擦摆FPS 和调谐质量阻尼器TMD系统相结合，建立和推导了顶部带FPS-TMD系统的高耸结构在风荷载作用下的风振控制非线性动力方程，讨论了利用Newmark- 法和迭代法结合求解上述非线性动力方程的解法。然后以广州新电视塔为例，通过选用影响其风振控制效果的不同参数（主体结构阻尼比，主次系统质量比，滑道不同摩擦系数以及滑道半径等）作用下的主体结构风致位移和加速度对比，对顶部带FPS-TMD系统的高耸结构风振控制效益进行综合分析。分析结果表明，相比无控结构而言，在不同控制参数情况下FPS-TMD系统具有不同的减振效果，通过合理选择FPS-TMD系统的控制设计参数，可使得主体结构能够达到最佳减振效率。

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钢筋活性粉末混凝土框架节点抗震性能试验研究

王德弘1，鞠彦忠2，郑文忠1

振动与冲击. 2018, 37(6): 149-156.

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活性粉末混凝土是一种具有超高强度、韧性和耐久性的水泥基复合材料，为了研究活性粉末混凝土框架节点的抗震性能，对4个活性粉末混凝土梁柱节点试件进行了低周反复荷载试验，研究了活性粉末混凝土梁柱节点的受剪破坏模式、承载力、滞回特性、延性、耗能、强度和刚度退化等抗震性能。结果表明，活性粉末混凝土框架节点具有较高的抗裂强度，节点区裂缝开展路径较多，多为细小裂缝，混凝土剥落较少，试件破坏时完整性较好；当达到最大荷载后，刚度退化和强度退化较为缓慢；节点的变形及耗能能力较强，试件破坏时的剪切变形为峰值荷载时变形的2.23~8.56倍，试件的平均等效粘滞阻尼系数为0.137，粘滞阻尼系数高于普通混凝土和高强混凝土节点。采用活性粉末混凝土可以改善框架节点的剪切延性和耗能能力等抗震性能，降低核心区箍筋率，便于施工。

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弹体正冲击芳纶纤维层合板模拟研究

贾宝华 1，李革 1，徐振洋 2,郭连军 2

振动与冲击. 2018, 37(6): 157-161.

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采用Abaqus/Explicit软件建立了弹体正冲击芳纶纤维层合板的有限元模型，并与已有文献结果进行对比以验证模型的可靠性，进而对三种不同形状弹体正冲击芳纶纤维层合板的临界速度、层合板的抗弹性能和破坏特征进行了分析。结果表明：锥形弹的临界速度最小，柱形弹的临界速度最大，而球形弹的临界速度介于二者之间；在相同的初速下，锥形弹体的杀伤力最大，球形弹体次之，而柱形弹体的杀伤力最小；层合板的破坏机制与弹头形状和冲击速度都有关系。该研究可为芳纶纤维层合板以及子弹弹头的设计和优化提供参考。

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碰撞-渐进振动系统的周期振动与分岔

吕小红1, 2 罗冠炜2

振动与冲击. 2018, 37(6): 162-167.

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建立了碰撞-渐进振动系统的力学模型。分析了在相邻两次冲击之间，系统可能呈现的运动状态，给出了每种状态的判断条件和运动微分方程。采用数值计算的方法分析了单碰周期振动和p/1(p 1)类基本碰撞振动的分岔特点，以及系统最佳渐进率对应的周期振动类型。结果表明：系统的最佳渐进效果发生在1/1周期振动时，质块冲击缓冲垫的速度峰值附近。由于碰撞振动系统特有的擦碰奇异性，使得在1/n(n 2)单碰亚谐-渐进振动向混沌的转迁过程中，以及相邻p/1(p 1)类基本碰撞-渐进振动之间的相互转迁过程中存在实擦边或虚擦边分岔和鞍结分岔等非光滑分岔。

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机电耦合作用下变频调速驱动风机轴系扭振失稳分析

张楚1张礼亮2 刘石1 高庆水1 邓小文1 杨毅1杨建刚2

振动与冲击. 2018, 37(6): 168-173.

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以变频改造后的某台轴流引风机上发生的轴系损坏故障现象为例，建立了风机在矢量变频模式下运行时轴系机电耦合扭振动力学模型，研究了升速过程中传动轴角速度和扭矩变化情况，分析了扭矩脉动情况下的频谱特性，并开展了扭矩和扭振现场测试。研究结果表明，三相交流电经过变频器调制输出到电机的信号中含有大量谐波，风机变频运行在一定转速范围时，电机输出扭矩中的谐波分量与轴系扭转固有频率重合，就会导致传动轴出现扭转共振，有可能出现较大幅度的扭矩脉动。转速较高时，也有可能出现因机电耦合所引发的扭振失稳现象。因电机和风机的转动惯量相差很大，脉动情况下联轴器两侧扭振幅度差别较大，导致联轴器所承受的脉动扭矩较大，容易引发联轴器损坏和转轴裂纹，对设备安全运行产生很大影响。设备变频改造时，应对轴系扭转振动特性和强度进行分析和评估。

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大跨钢桁拱桥局部杆件动力特性及涡振发生风速的影响因素研究

遆子龙, 李永乐, 徐昕宇

振动与冲击. 2018, 37(6): 174-181.

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大跨钢桁拱桥的部分杆件较为细长，对风的作用较为敏感。为考察大跨钢桁拱桥中局部杆件的涡振发生风速，以沿海某大跨度钢桁拱桥为工程背景，基于有限元和计算流体动力学的方法，研究了典型细长杆件在全桥约束下的自振频率、截面气动特性与涡振发生风速。基于有限元方法，提出考虑了全桥约束、结构内力及节点板长度的大跨度钢桁拱桥“零密度”建模方法，对局部杆件的自振频率进行求解。基于计算流体动力学方法，对杆件截面的气动参数进行了计算，并对杆件涡振发生风速进行了分析与讨论。研究表明，使用“零密度”法建模能合理反应局部杆件在全桥约束下的动力特性，杆件约束条件、结构内力、节点板长度均会对自振频率和涡振发生风速产生明显影响，以往使用杆端固结等简单约束条件可能偏危险地高估了涡振发生风速。

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Pushover方法在钢管混凝土拱桥抗震分析中应用

申现龙1，陈永祁2，刘荷2，郑久建1，张海江1

振动与冲击. 2018, 37(6): 182-187.

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非线性静力分析（Pushover）广泛地用于房屋结构的抗震设计及性能评估，但在桥梁结构分析中仍处在探索和方法验证阶段。由于桥梁结构地震响应受高阶振型影响较大，采用了传统Pushover(SPA)、模态Pushover（MPA）和上界Pushover(UBPA)三种方法，并以四种侧向力的模式作用于桥梁结构，将Pushover方法应用于实际工程景洪大桥的地震需求评估。以非线性时程分析（NL-THA）方法的结果为标准，评估了Pushover方法在桥梁整体及局部构件地震需求估算中的有效性及误差范围。对比结果表明：综合考虑MPA和UBPA方法的优点，对钢管混凝土(CFST)拱桥纵向地震需求评估与NL-THA方法分析结果趋势相似，并提高了评估精度，验证了Pushover方法对CFST拱桥地震需求评估的适用性，对实际工程的地震需求评估提供一定的借鉴意义。

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串联倒摆的空气弹簧隔振器中倒摆的稳定性分析

朱煜1,2，喻强1，徐登峰2，管高峰1，穆海华2

振动与冲击. 2018, 37(6): 188-194.

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为解决串联倒摆的空气弹簧隔振器在使用过程中出现的倒摆容易偏至一侧无法回复至初始平衡位置或回复时间过长等稳定性问题，以倒摆为研究对象，在深入分析各个结构参数对倒摆稳定性影响的基础上，利用牛顿力学法建立倒摆稳定性的力学模型，通过理论分析推导出回复力和回复力矩的数学模型，再结合具体实例对该数学模型进行仿真分析，寻找影响倒摆稳定性的主要结构参数。分析结果表明，倒摆摆长和上活塞半径是影响倒摆稳定性的主要因素。

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基于DE优化系统辨识的风力机叶片自校正PID振动控制

李迺璐，徐燕，徐庆，葛强

振动与冲击. 2018, 37(6): 195-201.

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智能叶片是风力机叶片智能控制的主要方向，它能根据叶片的振动情况,利用控制算法调整叶片尾端智能驱动器的驱动力，使叶片处于最小振动状态，关键问题是在复杂运行环境下叶片系统参数发生突变时，如何设计基于最优辨识的控制规则，从而施加最优控制驱动力。对此，以风力机叶片的振动位移为控制目标，利用差分进化算法(DE)优化传统递推最小二乘法辨识的遗忘因子，得到基于最优系统辨识的叶片最佳间接自校正PID控制规则，采用此控制方法对系统模型建立Matlab文本与Simulink相结合的联合仿真模型并进行控制。仿真结果表明，在经差分进化优化辨识后的间接自校正PID 控制器可以很好的减小系统参数突变下风力机叶片的挥舞位移和扭转角，可进一步提高复杂运行环境下的叶片振动控制效果。

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阻力伞锁滚柱梁冲击失效分析

刘继军1，郭军1，刘小川1, 周俊明2

振动与冲击. 2018, 37(6): 202-206.

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滚柱梁是阻力伞锁传力路径上的主承力件之一。某型阻力伞锁滑车试验过程中，滚柱梁失效导致开伞失败，故障分析认为滚柱梁失效模式为冲击剪切失效。本文对滚柱梁冲击剪切失效机理进行了分析，认为阻力伞锁运动机构在牵引伞初始冲量作用下获得初始冲击速度，并与滚柱梁发生碰撞-接触-挤压，该过程导致滚柱梁剪切失效。通过建立阻力伞锁运动机构的动力学模型，获得了初始冲击速度和运动机构等效质量，并将滚柱梁模型化为在均匀冲击载荷作用下的两端固支圆截面梁。应用刚塑性材料模型，考虑剪切失效厚度系数和弯曲-剪切共同作用，进行剪切失效分析，推导得到临界失效冲击速度，解释了滚柱梁失效机理。进一步讨论了套筒与滚柱梁质量比对滚柱梁失效的影响，为结构改进设计提出了建议。

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Pekeris水声波导环境中声压信号采样时段对船舶声源级评定的影响研究

邹明松1,2,3 刘树晓1,2

振动与冲击. 2018, 37(6): 207-211.

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本文建立了一个实尺度的单层壳水下船舶结构声辐射计算模型，加载典型的船舶机械激励力。采用Pekeris水声波导环境中的船舶三维声弹性分析方法，模拟有限水深环境中航行船舶的辐射噪声测试状态，开展计算仿真。针对通过舷侧方向的观察点获取内部激励源作用下的船舶辐射噪声量值问题，探讨了观察点声压信号不同采样时段对船舶声源级评定的影响。在此基础上，给出了有助于更全面地获取船舶辐射噪声频谱特征及使得观察结果更加稳定的声压信号采样时段选取的建议。

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含改进LuGre动摩擦的非光滑振动系统的动力学分析

张艳龙1，唐斌斌1，王丽2

振动与冲击. 2018, 37(6): 212-217.

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研究了一类由分段阻尼和弹簧及改进的LuGre动摩擦构成的非光滑振动系统的动力学行为。建立了含改进的LuGre动摩擦的非光滑振动系统的力学模型和运动方程，分析了系统的运动转换过程，通过数值仿真探讨了系统在滑移-黏滞-碰撞接触-颤振之间转换的动力学行为。结果表明：在一定的系统参数下，系统存在摩擦诱导周期黏滞颤振碰撞、周期黏滞碰撞等复杂多样的摩擦诱导振动形式。

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地下结构平面问题简化人工边界侧向宽度设置研究

董正方1.2，朱红云2，闫超2，郑彬2

振动与冲击. 2018, 37(6): 218-224.

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地下结构抗震分析中一个重要问题就是人工边界的处理。为了简化计算，从理论上分析了平面问题侧向边界采用竖向约束、水平自由的合理性，并且为了研究侧向边界宽度的影响因素及其影响程度，通过典型案例，采用动力时程法分析了在地震荷载下土体阻尼比、结构尺度、地震波特性、土体非线性等对边界宽度的影响程度。结果表明，土体阻尼比和土体非线性对边界宽度具有类似的影响，土体阻尼比越大、非线性程度越高所需的侧向边界宽度越小，但阻尼比超过一定值、非线性达到一定程度后，对侧向边界宽度的影响并不明显；结构尺度对边界宽度有影响，结构尺度越大所需边界宽度越宽；地震波的频谱特性脉冲和持续时间影响较大。

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地震动参数对土坡地震响应的影响权重研究

张江伟1，李小军2，齐剑峰1，王玉石2，贺秋梅2

振动与冲击. 2018, 37(6): 225-230.

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影响边坡地震稳定性的地震动参数有多种。研究地震动参数与土坡地震响应的相关性对边坡工程的抗震设计和灾后应急救援有重要的理论和现实意义。本文基于有限元数值模拟和数学方法，选取了100条具有不同地震动峰值加速度（PGA）、地震动峰值速度（PGV）、阿里亚斯强度、绝对累积速度（CAV）、持时和特征周期的地震动记录，分析了不同特性地震动作用下土坡的动力响应规律，并探讨了地震动各参数与土坡地震动力响应的相关性。研究结果表明，地震动各参数对坡体变形位移的影响权重从高到低分别为PGV、PGA、阿里亚斯强度、CAV、特征周期和持时，对坡体加速度的影响权重从高到低分别为特征周期、持时、PGV、阿里亚斯强度、CAV和PGA。

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考虑摩擦力矩和含间隙变化刚度的双质量飞轮非线性振动研究

曾礼平1，陈齐平1，宋立权2

振动与冲击. 2018, 37(6): 231-237.

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由于加工和装配的因素，单级刚度周向短弹簧双质量飞轮中存在空转角，飞轮转过空转角时会引起弹性元件与飞轮间的冲击问题。在初级飞轮与次级飞轮间引入摩擦轴承块，可通过在轴向方向施加预紧力产生摩擦力矩，以缓解双质量飞轮转过空转角时，弹簧座与次级飞轮间的冲击。本文考虑摩擦轴承块的轴向预紧力产生的轴向摩擦力矩作用和减振弹簧含间隙变化刚度特性，建立搭载双质量飞轮汽车动力传动系扭振模型和系统非线性振动微分方程，采用平均法进行推导得到系统非线性频率特性近似解析解，分析输入激励和双质量飞轮参数等对系统非线性特性的影响，研究内容对建立符实的双质量飞轮动态特性分析模型和进一步提高双质量飞轮的减振性能提供了理论基础。

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相邻轮对耦合效应对有砟轨道承载状态的影响

周和超1，徐世洲1，王亚杰2，张济民1

振动与冲击. 2018, 37(6): 238-243.

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通过建立有砟轨道有限元模型，重点分析相邻轮对轮轨力耦合效应对有砟轨道承载状态的影响。研究结果表明列车荷载的模拟应以转向架荷载为最小分析单元，从而既考虑了相邻轮对轮轨力的耦合效应，又能够比较方便的进行统计计算。同一转向架内相邻轮对轮轨力的相互耦合将对有砟轨道各结构的应力形状和幅值大小带来显著影响。随着相邻轮对耦合程度的增强，轨枕、道砟、路基承受的最大应力逐渐上升，应力时间历程也由“M”形转为倒“U”形。此外，随着转向架轴距的减小、轴数的增加，耦合效应逐渐增强。对于我国现有机车车辆结构而言，地铁、普客、动车由于轴距较大，耦合效应较弱，而货车轴距较小，耦合效应明显增强；对于多轴转向架而言，随着转向架轴数的增加，有砟轨道各层应力大幅上升，其最大增幅达到105%。当转向架轴数超过3轴时，轨枕、道砟、路基的应力维持在一定水平，不再进一步增加。

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塔式起重机结构有限元模型修正的响应面方法

秦仙蓉，潘杰，徐俭，张氢，孙远韬

振动与冲击. 2018, 37(6): 244-250.

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为提高塔式起重机（塔机）的修正效率，提出了一种基于响应面的有限元模型修正方法。在合理的修正参数选取和试验设计基础上，拟合得到结构响应与修正参数之间的显式函数关系以替代传统的有限元模型，通过迭代优化实现机械结构的有限元模型修正。以悬臂梁及塔机为例，实现了基于响应面法的有限元模型修正，并对比了不同响应面模型的拟合精度和修正效果。分析结果表明：利用响应面模型替代复杂的塔机有限元模型进行结构有限元模型修正可以极大地提高计算效率和修正精度，同时，对于塔机结构，基于二次多项式响应面的模型修正相较于基于高斯径向基函数响应面的模型修正能获得更好的修正结果和修正效率。

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刊出日期：2018-02-28

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