振动与冲击

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林亨,项贻强,陈政阳,杨赢

振动与冲击. 2019, 38(1): 1-7.

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悬浮隧道是悬浮在水下一定深度的新型封闭式交通结构物。为分析轨道不平顺激励下水中悬浮隧道车隧耦合振动特性，将行驶车辆和悬浮隧道分别抽象为弹簧-质量车和离散弹性支撑梁，并结合Morison方程考虑流体附加惯性效应和阻尼效应，建立悬浮隧道车隧耦合振动微分控制方程。基于MATLAB采用四阶龙格-库塔法求解悬浮隧道在轨道不平顺激励下的车隧耦合振动响应。计算结果表明：悬浮隧道车隧耦合振动同时受到轨道不平顺和流体作用效应的影响。基于数值计算结果，考虑流体作用效应的结构位移响应有3%左右的增加；而在轨道不平顺激励下，考虑耦合振动的结构位移响应平均有5%~10%的增加。其次，锚索刚度对在轨道不平顺激励下结构位移响应具有抑制作用。具有较大锚索刚度的悬浮隧道对轨道不平顺更敏感，局部振动更剧烈。再者，快速行驶车辆在高干扰轨道激励下使耦合系统发生更强烈的振动，可通过控制车辆行驶轨道的平顺度以降低高速通行要求下产生的车隧耦合振动影响。

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液体火箭POGO振动缩聚模型研究

王庆伟 1, 王小军 2, 张青松 1, 潘辉1, 谭述君3

振动与冲击. 2019, 38(1): 8-13.

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针对液体火箭POGO模型中推进系统模型难以降阶的问题，提出了一种POGO模型缩聚的方法。利用广义逆迭代法只对输送管路的有限元模型模态分解，选取管路任意阶次模态方程与其余部件的方程组合得到推进系统的缩聚模型，进而与结构系统模态方程耦合得到POGO振动缩聚模型。当蓄压器作为纯柔性元件或非纯柔性元件时，缩聚模型的维度由管路的模态变量、结构模态变量再加1或2组成。模型的维度大大降低且算例表明其具有很高的精度。基于缩聚模型研究了某液体火箭蓄压器能量值和惯性对POGO稳定性的影响。研究得出，对于纯柔性或非纯柔性的蓄压器设计，能量值和惯性对不同时刻耦合模型稳定性具有不同的、非单调的影响规律。当耦合而导致结构系统频率大幅降低时，合理的调节蓄压器的能量值或惯性可以显著的增大结构耦合阻尼比,增强结构的稳定性。

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旋转机械损伤跟踪的改进相空间曲变法

牛乾，杨世锡，甘春标

振动与冲击. 2019, 38(1): 14-21.

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对旋转机械系统损伤演化过程的实时监测和跟踪，能够有效降低设备使用风险以及减少不必要的维护成本,提高设备使用效能。基于相空间曲变理论和旋转机械运行具有周期性的特点，提出了一种改进的损伤跟踪方法，可以有效减少原相空间曲变法的计算量和跟踪误差,实现系统损伤演化过程的实时跟踪。通过数值模拟方法，以及裂纹转子实验和轴承退化实验验证了本文方法。结果表明：本文方法相比于原相空间曲变法计算时间明显减小，跟踪结果更加平滑准确，对相近的损伤状态有更好的分辨能力。

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动静载荷比对钻齿破岩效率的影响研究

祝效华1,郭光亮1,2

振动与冲击. 2019, 38(1): 22-28.

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旋冲钻井技术能有效提高钻井效率，但由于对旋冲钻进时动静载荷比对破岩效率的影响认识尚不够清楚，使得旋冲钻井技术在推广应用时未能发挥其最佳性能。基于弹塑性力学和岩石力学，采用Drucker-Prager准则作为岩石的屈服准则，建立了钻齿-岩石互作用非线性动力学有限元模型，通过与实验对比验证了数值模型的可靠性，研究了载荷比对岩石内部应力分布规律及其对钻齿侵入岩石特性的影响。结果表明，动静组合载荷更有利于钻齿破岩；动静组合载荷总值恒定时，存在钻齿破岩效率最佳的载荷比，且其与岩石抗压强度正相关，围压为10~90MPa时钻齿破碎灰岩的最佳载荷比为0.42~0.48。考虑到现有技术条件和工程实况，建议在灰岩地层进行旋冲钻进时载荷比取0.1~0.48。若其它目标地层的抗压强度大于或小于灰岩的抗压强度，可适当增大或减小载荷比。

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饱和地基中多排孔远场被动隔振分析

时刚,李永辉

振动与冲击. 2019, 38(1): 29-36.

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针对实际工程中单排孔隔振效果差的问题，采用饱和土半解析边界元法研究分析了多排孔的远场被动隔振效果。根据多排孔内表面的边界条件，推导得到了多排孔对入射Rayleigh波散射的三维边界元方程，编制了计算程序，对多排孔的远场被动隔振问题进行了详细的参数分析。结果表明：相对于单排孔，多排孔能够对入射Rayleigh波进行有效的隔振，且多排孔的排列方式对隔振效果影响较小；多排孔的排数以两排为宜，排间净距取排孔直径时隔振效果最优；多排孔每排孔的数量对隔振效果和有效屏蔽区域的面积影响较大，建议根据有效屏蔽区域来确定排孔孔数，且每排孔孔数不宜少于6个。此外，与单排孔隔振类似，排孔的深度宜取1倍Rayleigh 波波长；随着孔间净距的增加，多排孔隔振效果逐渐劣化，多排孔不再呈一个整体对Rayleigh波进行隔振。

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非对称双激振器振动同步传动

顾大卫1，刘云山1，2，张居乾1，闻邦椿1

振动与冲击. 2019, 38(1): 37-43.

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在振动同步理论研究中，存在着一种特殊现象，无直接驱动源的激振器仍能跟随其他有源驱动的激振器进行同步运转，称之为振动同步传动。本文对同向回转且非对称布置的双激振器振动系统的振动同步传动理论进行了研究。采用拉格朗日方程建立振动系统的运动微分方程。应用小参数平均法获得振动系统的频率俘获方程，进而获得系统实现振动同步传动的同步性判据及振动同步传动状态的稳定性判据。根据理论结果对系统进行数值分析与讨论，得到振动系统的运动选择特性；最后，对该振动系统样机进行试验，验证了理论分析的正确性。

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离心泵叶轮磨损破坏程度下的振动特性分析

尹江南,袁寿其，骆寅，孙慧，龚波

振动与冲击. 2019, 38(1): 44-49.

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为了研究离心泵叶片进口边不同破损程度下的振动特性，针对在同种破坏方式下不同破坏程度对泵振动的影响，通过信号处理方法分析多个工况下的振动信号的时域和频域特征。选用IS-50-160-00单级单吸离心泵为试验对象，研究了六个叶片离心泵分别破坏对称2、4、6个进口叶片离心泵进行试验，在离心泵上布置加速度传感器，采集泵不同运行工况下的径向、纵向、轴向和基座方向振动信号，并进行时域和频谱分析，分别把正常叶片、破损2、4、6个进口叶片对应的振动信号进行对比分析，从而获得叶轮破坏不同程度下的振动信号特征。试验结果表明：由时域图可知，2个叶片进口破坏的情况下泵轴向振动信号波动幅值最大，其不稳定性最差；在频谱中得出：叶片的破损导致离心泵转子旋转失衡并产生轴向伴随频率使振动能量增加，出现大量的高倍频；在统计方法中：振动能量随着流量的增加呈先降低后平稳的趋势，设计工况点处各个方向的振动能量趋于平稳。研究离心泵叶轮不同破坏程度下振动信号特征，可以为离心泵故障的监测分析提供借鉴和参考。

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动环补偿型液膜密封三自由度动力学响应特性分析

李勇凡，郝木明，孙鑫晖，李振涛，王赟磊，曹恒超

振动与冲击. 2019, 38(1): 50-57.

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密封环角偏差及转轴轴向振动直接影响液膜密封的动态追随性，以工程中常见的动环补偿型螺旋槽液膜密封为例，分析补偿环的动力学响应特性。建立液膜密封三自由度动力学分析模型，采用有限差分法离散计入挤压效应项雷诺方程，与膜厚方程、轴向及角向动力学方程组联立，求解补偿环中心膜厚及X向、Y向角偏差的响应特性。结果表明：轴向激励造成补偿环发生轴向正弦波动，但波动幅度仅为激励振幅的3.16%；轴向激励对补偿环角向响应无影响；随偏差值的增大，静环固定角偏差及动环初始角偏差对补偿环轴向响应的影响越发凸显；动环能够对静环保持良好的角向追随性，动环初始角偏差将造成动环自身发生角振动。

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正六边形钢管约束混凝土靶边长对抗侵彻性能影响的试验研究

宋殿义1, 2,刘飞2,蒋志刚2,谭清华2,申志强2

振动与冲击. 2019, 38(1): 58-64.

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钢管约束混凝土在防护结构中具有广阔的应用前景。正六边形钢管约束混凝土靶具有优良的抗侵彻性能，其抗单发和多发打击性能明显优于半无限混凝土靶。为了研究钢管边长对抗侵彻性能的影响，进行了12.7mm钨芯穿甲弹（撞击速度600m/s-836m/s）侵彻不同边长正六边形钢管约束混凝土靶试验，得到了靶的破坏模式和主要损伤参数。结果表明：钢管边长对侵彻深度和侵彻阻力有较明显的影响，边长越小，侵彻深度越小，侵彻阻力越大；撞击速度约600m/s、钢管边长由66mm减小到55mm时，侵彻深度可减小约19%，侵彻阻力增大约17%；正六边形钢管约束混凝土靶的侵彻深度随着撞击速度的增大近似线性增加。

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基于位置补偿系数距离估计的滚动轴承特征损伤敏感性评估算法研究

王之海, 伍星，柳小勤

振动与冲击. 2019, 38(1): 65-72.

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针对采用距离估计方法对干扰其识别精度的因素考虑不足而影响其评估性能的问题，以及多指标间存在的不相关或冗余干扰滚动轴承损伤程度信息的有效获取问题，提出了一种基于位置补偿系数距离估计的特征评估方法，该方法在传统距离估计技术的基础上引入中值方法以提高算法鲁棒性，提出采用“位置系数”以筛选出能较好抑制不同状态间重合度的特征，并从特征样本对待识别状态的聚合性、可分性以及位置分布关系等多个方面的表现综合考察各特征的敏感性。随后，利用自制滚动轴承疲劳试验台不同损伤阶段的声发射数据开展了算法的有效性验证，通过与其他距离评估方法的对比可知，该方法能更好的指出滚动轴承的损伤敏感特征，筛选出的敏感特征集具有更高且更稳定的损伤识别精度。

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关于非线性系统辨识的恢复力曲面法和希尔伯特变换法

袁天辰 1,杨俭 1，陈立群 2,3,4

振动与冲击. 2019, 38(1): 73-78.

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本文针对均匀薄板和压电双晶薄板进行了非线性辨识实验，比较了两种方法——恢复力曲面法和希尔伯特变换法。针对辨识数据的函数逼近问题，提出将位移-刚度函数而非位移-恢复力函数用于数据拟合。通过均匀薄板和压电双晶薄板的实验结果，验证了位移-刚度函数确实能提高小位移处的函数逼近精度并更加准确展现系统的非线性特性。本文还对比了恢复力曲面法和希尔伯特变换法在辨识精度和数据利用率方面的区别，结果显示希尔伯特变换法能有效抑制小位移处位移—刚度曲线的不规则振荡，并有着较高的数据利用率。

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基于微纳耦合光纤传感器的模态声发射源线性定位研究

付文成刘懿莹王霖洁李凤梅

振动与冲击. 2019, 38(1): 79-88.

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微纳耦合光纤由于其抗电磁干扰能力强，制作简单和解调成本低，在声发射检测领域具有良好的应用前景。但将其与模态声发射源定位技术相结合还未有报道。利用微纳耦合光纤传感器，通过S0/A0峰值定位方法和A0/A0阈值定位方法实现了对模态声发射源的线性定位；分析了Gabor变换时间分辨率对S0/A0定位方法中模态识别准确度的影响规律，和 A0/A0定位方法中等值线阈值对定位结果的影响规律；对比讨论了两种定位方式的定位精度、定位范围和定位重复性。本研究对微纳耦合光纤传感器在模态声发射源定位中的实际应用具有积极的指导意义。

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基于全相位谱分析的多频内插迭代频率估计器

黄翔东 1，黎鸣诗 1，罗蓬 2，马欣 1

振动与冲击. 2019, 38(1): 89-95.

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为精确估计多频信号的各成分频率值，提出了基于全相位谱分析的内插迭代估计器。首先，用全相位谱分析替代了传统FFT谱分析，从而减小了各成分之间的谱干扰；其次，探究了全相位离散时间傅立叶变换谱的峰值谱附近的频偏估计机理；再次，利用该机理设计出相应的内插迭代措施，从而增强了估计器的精度。仿真和实际数据分析表明：给定同样数目的多频观测样本，无论是无噪情况还是含噪情况，该估计器比Tsui估计器具有更高的估计精度，故具有较高的应用价值。

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基于改进字典学习的单通道振动信号盲源分离算法

余路1,曲建岭1,高峰1,田沿平1,郭超然1,李俨2

振动与冲击. 2019, 38(1): 96-102.

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单一传感器采集到的机械信号可能是多个激振源的叠加,难以进行有效分离。本文针对单通道盲源分离问题提出了基于改进字典学习的单通道振动信号盲源分离算法。首先利用移不变字典学习算法学习信号中的移不变基函数，重构基函数得到反映信号时频域特征的移不变分量，然后利用自适应模糊C均值聚类算法及局部最大值检测算法对得到的各个移不变分量的包络谱提取关键点并聚类，最后将聚类后的移不变分量进行叠加得到源信号的估计。仿真数据的实验表明，本文算法在噪声环境下具有一定的鲁棒性，同时将本文算法应用到实测某型直升机振动信号分离中，进一步验证了本文算法的实际价值。

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支承刚度变化下风电齿轮传动系统的非线性动力学特性

向玲1，高楠，唐亮，郭鹏飞

振动与冲击. 2019, 38(1): 103-109.

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风电齿轮传动系统的动力学研究对降低其振动和噪声、提高系统稳定性和进一步探究其故障机理具有重要意义。为进一步研究其非线性动力学特性，采用集中参数模型建立风电齿轮传动系统平移-扭转动力学模型，该模型考虑了非线性因素如各齿轮副的时变啮合刚度、综合啮合误差和齿侧间隙，结合时间历程图、FFT频谱图、相图、Poincaré截面图、分岔图及最大Lyapunov指数图分析了系统在随激励频率变化和随支承刚度变化下的动力学特性。结果发现，系统随着激励频率的不断增大会表现出单周期运动、拟周期运动和混沌等多种非线性动力学行为。随着支承刚度的增加，系统由2周期运动经激变进入混沌运动，最终又回归至周期运动，且通过改变支承刚度观察激励频率变化下系统的影响，发现支承刚度的增加能够弱化混沌，增加周期窗口，并出现混沌运动延后的现象。

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基于弯曲模态的板形直线超声电机结构设计

张百亮，姚志远，简月,李晓牛

振动与冲击. 2019, 38(1): 110-117.

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板形直线超声电机因具有扁平化结构等特点，特别适用于电机安置空间狭窄的直线驱动场合。针对狭窄空间作动需求，提出一种单模态、大推力直线超声电机。电机由导轨和板形定子组成，定子由平面内两个垂直放置的矩形板联接构成L形结构，驱动足位于联接部顶端。电机利用两矩形板弯曲振动所形成的对称和反对称模态驱动导轨运动，并通过切换对称和反对称模态实现导轨正反向运动。首先通过定子模态分析，研究结构参数对振型的影响，以确定夹持和压电陶瓷片的安置位置；其次针对对称模态下驱动足处振幅过小问题，分析前端盖开槽对驱动足处振幅的影响规律，并通过开圆弧形槽增加驱动足处振幅。最后制作样机，并开展实验研究。实验表明：该电机结构简单紧凑、运行稳定且推力大，最大空载速度为329 mm/s，最大推力为70 N，推重比达38.2。

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基于BEMD的二元滤波器及其在转子轴心轨迹提纯中的应用

孟雅俊1，黄传金1，李凌均2，雷文平2

振动与冲击. 2019, 38(1): 118-122.

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在二元经验模态分解(Bivariate Empirical Mode Decomposition，BEMD)的基础上设计了一种二元时空滤波器(Bivariate -Time-Space Filter Banks，BTSFB），并将其用于转子轴心轨迹提纯。首先，介绍了BEMD原理；其次，根据BEMD方法获得的复固有模态函数(Complex Intrinsic Mode Functions, CIMFs)按旋转速度从高到低排列的特点构造了具有良好自适应能力的BTSFB；然后，联合BEMD和全矢谱方法确定BTSFB用于转子轴心轨迹提纯的CIMFs的阶数，以便提纯轴心轨迹。转子不对中和动静部件碰摩的实验结果表明BTSFB不仅可提纯轴心轨迹，还可进行轴心轨迹的三维显示以及判断轴心轨迹运动方向。

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基于量子加权门限重复单元神经网络的性态退化趋势预测

李锋 1，向往 1，王家序 2，汤宝平 3

振动与冲击. 2019, 38(1): 123-129.

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提出基于量子加权门限重复单元神经网络(Quantum Weight Gated Recurrent Unit Neural Network, QWGRUNN)的旋转机械性态退化趋势预测方法。首先采用小波降噪—排列熵法构建性态退化指标集，然后将该指标集输入QWGRUNN完成旋转机械性态退化趋势预测。QWGRUNN在门限重复单元(Gated Recurrent Unit, GRU)基础上引入量子位来表示网络权值和活性值并构造量子相移门以实现权值量子位和活性值量子位的更新，改善了网络泛化能力，进而提高了所提出的性态退化趋势预测方法的预测精度；采用与自身结构相适应的动态学习参数，改善了网络收敛速度，进而提高了所提出的预测方法的计算效率。滚动轴承性态退化趋势预测实例验证了该方法的有效性。

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频率相关粘性阻尼理论的时程积分计算

孙攀旭1，杨红1, 2，刘庆林3

振动与冲击. 2019, 38(1): 130-133.

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粘性阻尼理论存在每循环消耗能量与外激励频率相关的缺陷，而复阻尼理论的运动方程通解中包含有发散项。本文依据频域转化原则，将复阻尼运动方程等价转化为频率相关粘性阻尼运动方程，克服复阻尼理论时域不稳定性的缺点，同时保证了每循环消耗能量与外激励频率无关。在此基础上，基于速度与位移关系假定和能量守恒准则，构建了适用于时程计算的频率相关粘性阻尼运动方程。结合常平均加速度法，给出了频率相关粘性阻尼运动方程时程积分计算的递推表达式。算例分析表明，频率相关粘性阻尼理论时程计算结果稳定收敛，可有效避免复阻尼理论时程计算中的发散问题。

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并联式六维加速度传感器的解耦参数辨识及其扰动分析

尤晶晶1,2，符周舟3，李成刚2,4，吴洪涛2,4，王进1

振动与冲击. 2019, 38(1): 134-141.

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针对并联式六维加速度传感器的强非线性耦合特性，从解耦方程出发，构建了一种能够适应不确定性扰动的参数辨识模型。通过输入项的坐标反变换，得到了输入、输出项在载体系内的线性映射，据此提炼出13个参数项。定义并计算参数项对输入项的影响系数矩阵,确定了两者之间的敏感性以及参数项的优化依据。通过参数分离和运动分解，构造了3个稳定的辨识方程，据此提出一种参数辨识算法。运用算子范数理论剖析辨识方程自身的性态，揭示出，影响辨识误差的关键要素为输入矩阵的条件数，故理论上存在最优输入项。辨识结果与仿真数据吻合得较好，表现为，当外界扰动不超过1%时，参数误差小于0.88%。实验室条件下，参数辨识后的传感器样机在1分钟内的测量误差为8.42%，基本满足工作要求。

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复合材料单搭接胶接接头低速冲击数值模拟

罗书舟，陈超，伍乾坤，胡德安

振动与冲击. 2019, 38(1): 142-148.

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数值模拟研究了不同胶胶接的HTS40/977-2碳纤维层合板单搭接胶接接头低速冲击性能。首先对HTS40/977-2层合板冲击过程进行仿真，与实验对比验证了HTS40/977-2层合板材料参数的有效性。然后采用基于Hashin准则的本构关系模拟层合板面内损伤，采用内聚力单元模拟层合板的层间分离和胶层的失效，分别建立了Araldite AV138、Araldite 2015和Sikaforce 7752三种不同胶胶接接头低速冲击有限元模型，研究了胶接接头在3J和4J能量冲击下的失效模式和能量吸收。在失效模式方面，发现Araldite AV138、Araldite 2015和Sikaforce 7752三种胶接接头胶层的失效模式分别为胶层完全失效、胶层部分失效和胶层未失效，三种胶接接头都出现了不同程度的层合板层间损伤，并且层间损伤依次减小。在能量吸收方面，3J能量冲击下Araldite AV138、Araldite 2015和Sikaforce 7752吸收能量分别为2.73J、2.06J、1.67J，4J能量冲击下吸收能量分别为2.91J、2.49J、2.26J。仿真结果表明，在低速冲击载荷下胶接接头的失效模式和能量吸收与胶的属性密切相关。胶的韧度越低，接头损伤越严重，能量吸收越多；胶的韧度越高，接头抵抗损伤的能力越强。本文研究可为复合材料胶接设计与分析提供参考。

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多频涡激振动状态下柔性立管的时变水动力特性识别

刘畅1,2，付世晓1，唐笑颖3，张萌萌1，任浩杰1

振动与冲击. 2019, 38(1): 149-158.

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本文提出了遗忘因子最小二乘法识别柔性立管发生多频涡激振动下的时变涡激力系数。该算法在最小二乘法基础上，引入遗忘因子，其给予更接近当前时刻的数据更大的权重。这一修正提高了该算法对时变参数的敏感度，使其能够识别系统的时变参数。本文首先使用质量-弹簧-阻尼器模型验证了遗忘因子最小二乘法可准确识别系统的时变参数。随后使用该方法识别了柔性立管发生多频涡激振动时横流向的时变涡激力系数。结果显示柔性立管发生多频涡激振动时，其涡激力系数会周期性变化，其时间平均值亦不同于基频下的涡激力系数，这是基频与高频耦合作用的结果。根据识别的时变涡激力系数进行反演重构得到的涡激力与真实涡激力相吻合，验证了该方法识别多频耦合下的时变涡激力系数可以准确重构涡激力载荷。

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基于卷积神经网络的结构损伤识别

李雪松 1,马宏伟 1,2，林逸洲 3

振动与冲击. 2019, 38(1): 159-167.

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为解决结构的健康监测问题，找到合适的结构损伤识别特征，本文使用卷积神经网络提取结构特征来识别损伤，并通过IASC-ASCE SHM Benchmark第一阶段模拟数据验证其有效性，同时与小波包频带能量特征、前五阶本征模态函数能量特征做同分类器准确率对比，证明了卷积神经网络在自动提取特征方面的优势。在分析卷积神经网络自动提取特征的鲁棒性时，发现单一噪声数据训练的特征抗噪能力有一定局限性，为了获得更好的特征抗噪能力，本文提出混合噪声训练模式，验证了含噪声0%-50%的样本数据，均取得良好识别结果。同时在进行卷积核特征可视化工作中发现，混噪模式训练的卷积核能够识别更多阶次的频率信息。

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基于核密度估计的结构地震需求信息熵重要性分析

王秀振，钱永久，瞿浩

振动与冲击. 2019, 38(1): 168-173.

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对8个输入随机变量进行了抽样，分别选取7条地震动记录和El Centro地震动记录，利用有限元软件OpenSEES进行了动力非线性时程分析，得到了基底剪力、顶点位移、最大楼层加速度和最大层间位移角4种结构地震需求。将核密度估计用于结构地震需求信息熵重要性分析的求解中，并用方差重要性分析方法进行了对比。结果表明：采用的抽样方法在样本量为几百时即可得到较好的结果，这远远少于现有的抽样方法所需要的成千上万的样本数，是一种准确高效的抽样方法；基于核密度估计得到的各个输入随机变量的信息熵重要性排序与方差重要性分析方法得到的各个输入随机变量的重要性排序基本一致，可见基于信息熵的重要性测度分析方法是一种良好的重要性分析方法。

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竖向人-结构相互作用体系理论模型研究

李寿涛1 任珉1 张芝芳1 徐梅玲2

振动与冲击. 2019, 38(1): 174-179.

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随着大跨度和柔性建筑结构的广泛应用，考虑到高密度人群对于结构稳定性及安全性的影响，人-结构相互作用体系的研究显得尤为重要。本文将串联和并联的两自由度人体模型分别作用于单自由度结构模型，得到三自由度人-结构相互作用体系模型。考虑人体的高阻尼特性，分析人-结构体系的受迫振动运动方程，通过加速度响应函数分析得到体系的共振频率。将模型结果与现有文献报道的试验数据进行对比，结果表明，通过单纯形法对人体参数进行针对性优化后，文中提出的串联三自由度理论模型可以较为准确地模拟试验结果。

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基于振型转角改变的框架梁损伤检测研究

李林 1,袁艺宸 2

振动与冲击. 2019, 38(1): 180-186.

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为了检测框架梁的损伤，提出了一种基于梁柱节点振型转角改变的框架梁损伤识别方法。首先，对框架结构梁柱节点振型平移和振型转角进行敏感性分析，得到振型平移和振型转角的敏感性系数。然后，根据损伤前后梁柱节点的振型转角变化初步判别损伤梁的位置。接着，以敏感性分析结果为基础，通过迭代计算获得修正后梁柱节点振型转角改变值。最后，根据修正振型转角改变值识别结构损伤位置和损伤程度。一五层三跨框架的数值算例验证了该方法的有效性。

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基于改进反向差分进化算法的多股簧响应模型参数辨识

丁传俊，张相炎，刘宁

振动与冲击. 2019, 38(1): 187-194.

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针对传统算法在辨识多股簧响应模型参数方面存在的不足，提出一种改进反向差分进化算法。改进的算法采用新的反向学习机制引导种群逼近全局最优解，并使用正弦混沌序列计算缩放因子以提高种群的多样性。这两种机制协同操作可以较好地平衡算法的全局勘探和局部开采能力。通过建立参数辨识的目标函数和进行多股簧的动态试验，然后使用改进算法优化目标函数得到辨识结果。计算结果表明，改进算法能够有效地辨识多股簧模型参数，参数的收敛速度和计算的成功率优于标准反向差分进化算法和其他算法；即使在噪声级别较高的情况下，改进反向差分进化算法也可以准确地求出多股簧的模型参数。

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压缩波束形成声源识别的改进研究

张晋源 1，杨洋 1，褚志刚 2

振动与冲击. 2019, 38(1): 195-199.

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凭借空间分辨率高、旁瓣衰减能力强等优势，压缩波束形成声源识别算法备受关注。传统方法直接最小化声源分布向量的范数，重构声源分布与真实声源分布之间存在一定偏差，声源无法被直接准确量化。为改善该问题，本文给出迭代重加权范数最小化方法，其迭代求解声源分布，且每次迭代中对声源分布向量进行加权。仿真及试验结果均证明：所给方法能有效降低传统方法的重构偏差，能直接用主瓣峰值准确量化声源强度，且空间分辨率更高、旁瓣衰减能力更强。

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阶梯圆柱壳在轴向冲击载荷作用下的屈曲计算分析

桂夷斐，马建敏

振动与冲击. 2019, 38(1): 200-205.

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建立并求解了阶梯圆柱壳径向位移控制方程，考虑边界条件及相容条件，得到应力波发生反射后阶梯圆柱壳的动态屈曲分叉条件。通过数值计算，分别给出了不同时间段屈曲临界载荷与应力波波阵面到达阶梯圆柱壳的位置、阶梯圆柱壳厚径比的关系。数值计算结果表明，阶梯圆柱壳发生轴对称屈曲相对非轴对称屈曲更容易；应力波传播经固定端反射，通过分界面后比通过分界面之前固定端部更难发生屈曲，而冲击端部较易发生屈曲。随着厚径比及厚度比的增大临界载荷也随之增大。质量相同的阶梯圆柱壳与等厚度圆柱壳，应力波经固定端反射通过分界面之前阶梯圆柱壳更易发生屈曲，而通过分界面之后阶梯圆柱壳更难发生屈曲。

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考虑桥面不平整度退化的简支梁桥冲击系数检测方法研究

刘晨光，王宗林，高庆飞

振动与冲击. 2019, 38(1): 206-214.

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针对桥面不平整对桥梁冲击系数的影响机理，不平整度等级与冲击系数之间关系，以及桥梁冲击系数的检测方法等问题，进行了如下研究工作：基于车桥耦合振动理论编制了数值分析程序，计算研究了桥面不平整度的空间域和频域特性对冲击系数的影响方式；基于冲击系数的概率分布模型，给出了特征冲击系数这一新指标，以代表桥梁在不同不平整度等级下、采用不同保证率时冲击系数提高值的大小；最后在有障碍跑车试验法的基础上，给出了模拟不同桥面退化程度的障碍物尺寸与布置方式，提出了一种可预判桥面退化后桥梁冲击系数是否符合要求的新型检测方法，在桥梁动力检测方向上做出了一定的探索。

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采用加速度传感器测定竖向步行力的试验研究

王琪，宋志刚，王子洋

振动与冲击. 2019, 38(1): 215-220.

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步行力的测定是人行作用下结构振动研究的基础，针对现存测定方法存在的问题，本文基于无线三轴加速度传感器，设计了一种通过测定人体质心加速度来间接测量步行力的方法。结合该方法对三个有代表性的测试者进行了不同速度下的步行力试验，并将试验结果与基于修正双足模型的模拟结果和已有的测力板试验数据进行了对比分析。结果表明，本文提出的方法测得的竖向步行力频谱特性与同等条件下生物力学模型的模拟结果基本一致，与以往测力板试验数据也有较好的一致性。

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振动荷载作用下浸水过程对重载铁路基床变形特性影响研究

韩博文1,冯怀平1，应志超2，李立增3

振动与冲击. 2019, 38(1): 221-228.

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降雨与列车振动荷载相互作用易引起基床不均匀沉降，分析动力作用下不同浸水过程对土体变形特性的影响有利于评价重载列车扩能改造后基床的平顺性。利用动三轴仪，进行了不同浸水过程的动三轴试验，分析浸水过程对湿化变形、滞回曲线以及软化指数的影响。结果表明：浸水过程对于湿化变形有显著影响，前期浸水基床扩能改造后湿化变形较大但稳定较快，前期未浸水基床扩能改造后湿化变形趋势较大，不易达到稳定状态；前期未浸水基床在扩能改造后软化指数下降较快，土体软化趋势较大，浸水基床在扩能改造后软化指数很快趋于稳定，软化趋势不明显；在相同的浸水过程下，湿化变形随轴重的增加而增加，轴重在超过30t后，湿化变形将是影响路基平顺性的控制因素。

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基于齿根圆角圆心所在位置的时变啮合刚度修正模型

张珂铭1,邵毅敏1,许晋2,何融2,李亮2

振动与冲击. 2019, 38(1): 229-237.

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因接触齿对数的变化以及接触位置变化，将导致作为齿轮系统动力学的最重要的内部激励-时变啮合刚度发生变化。然而，目前的研究不能精确的采用解析模型来计算齿根圆与基圆之间的势能，将导致时变啮合刚度的计算误差。针对这个问题，本文基于势能法，提出了一个精确考虑齿根圆与基圆之间的势能的计算时变啮合刚度的解析模型，根据齿根圆角圆心所在位置，研究了不同参数条件下轮齿时变啮合刚度的算法，与有限元仿真结果的对比表明：本文提出的修正算法能更为精确地计算轮齿的时变啮合刚度，可减小解析法计算刚度的误差，为齿轮振动分析提供了一个新的途径。

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粘弹性阻尼隔振系统动力分析与优化设计

盖盼盼,徐赵东,吕令毅,黄兴淮,戴军

振动与冲击. 2019, 38(1): 238-242.

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旨在研究具有频率依赖性的粘弹性阻尼隔振系统的动力特性及优化设计。引入分数阶导数开尔文模型建立能够考虑粘弹性阻尼材料频率依赖性的隔振系统数学模型；提出无量纲粘弹性影响系数，基于泰勒级数求解特征方程，得到激励频率影响下的隔振系统自振频率和等效阻尼比；最后，优化弹性单元与粘弹性单元的刚度比，实现隔振系统在宽频带和峰值频率下的较优隔振效果。研究结果表明：相比于具有同等静态刚度的线性隔振系统，粘弹性阻尼隔振系统具有更高的阻尼比，较宽的隔振曲线放大区，相对较高的自振频率；可通过优化弹性单元与粘弹性单元的刚度比获得较优的系统隔振效率，最优数值取决于隔振目标。

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钢筋混凝土板声发射波传播特性试验研究

门进杰，郭昌灵，王应生，朱乐

振动与冲击. 2019, 38(1): 243-250.

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为了研究钢筋混凝土板的材料和结构参数对声发射关键参数的影响规律，设计制作了9个板试件，并进行了断铅试验和声发射测试。利用自制断铅装置进行断铅试验，确定了适用于钢筋混凝土板的门槛值和峰值鉴别时间等声发射检测参数的设置方法。通过断铅试验和声发射测试，研究了混凝土龄期、板厚、混凝土强度等级、粗骨料最大粒径和配筋等参数对声发射波速和振幅衰减的影响规律。结果表明，板厚和混凝土强度等级是影响声发射波速和振幅衰减的重要因素。波速随着混凝土板厚的增加而减小，随着混凝土强度等级的提高而增大；而板厚越大，混凝土强度等级越低，振幅的衰减越大。骨料最大粒径和配筋对声发射波速和振幅衰减影响较小。此外，还给出了振幅衰减值与传播距离的关系式，以及振幅衰减限值的建议值。

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饱和土中夹水混凝土复合式隔振屏障的隔振分析

徐长节1，2,丁海滨1,童立红1,王宁1,郭生根3

振动与冲击. 2019, 38(1): 251-257.

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构建了饱和土中夹水混凝土复合隔振屏障计算模型，通过引入势函数及利用饱和土与混凝土及混凝土与水交界面的连续性边界条件，求解了P波穿过隔振屏障后位移振幅衰减系数的解析解。研究结果表明，屏障的隔振效果与入射波的入射角有关，入射角在14度左右时，屏障的隔振效果最差，之后随入射角的增大，隔振效果总体越来越好；垂直入射时，屏障隔振效果随混凝土层厚及水层宽度增加先减弱后增强，随混凝土弹性模量及泊松比的增加而减弱；入射角为30度时，隔振效果随混凝土厚及水层宽度增加先增强后减弱，当混凝土厚和水层宽为入射波波长的1倍和0.3倍时，位移振幅基本衰减为0，随混凝土弹性模量及泊松比的增加，隔振效果增强，且弹性模量对隔振效果影响更为明显，泊松比影响不大；随入射波频率增加屏障的隔振效果总体越来越好。

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一种六自由度准零刚度隔振平台

肖庆雨1，周加喜1，徐道临1, 2，王凯1

振动与冲击. 2019, 38(1): 258-264.

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针对多向低频隔振难题，提出了一种六自由度准零刚度隔振平台。首先，设计了一种含凸轮-滚珠-簧片梁负刚度机构的压杆，通过静力学分析和参数设计实现了准零刚度特性。其次，基于准零刚度压杆构造了六自由度隔振平台，并分析了其静力学特性，结果表明，隔振平台在六个自由度上均具有准零刚度特性。最后，建立了隔振平台的动力学模型，分析了各方向上的力传递率，评估了平台的隔振性能，并讨论了压杆倾角对隔振性能的影响。结果表明，准零刚度平台在各方向上的隔振性能明显优于相应的线性隔振平台，实现了六自由度低频隔振。

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振动时效对7075铝合金薄壁构件应力松弛的影响与分析

廖凯,熊冠华,朱家豪,陈辉,柳建安

振动与冲击. 2019, 38(1): 265-270.

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本文对铝合金薄壁构件进行振动时效（VSR）实验研究，观察时效对材料表面的影响。通过X-ray表面应力测试、硬度测试和TEM电镜实验，对材料表面特性中的应力分布、相区状况、位错和显微硬度进行了分析，实验结果表明：VSR可使构件加工表面微屈服而造成应力松弛，在30 min、60 min的时效时间里，表面应力幅度分别下降了22%和32%。同时，发现相区内晶粒得到细化，且不同状态下晶界处的位错密度也明显不同，这说明振动交变应力造成了构件表面材料的微观形变，进而阐述了应力松弛的机理和材料显微硬度增长的原因。分析认为VSR对薄壁构件既消减了表面应力峰值，又强化了表面硬度，这对提高材料表面的抗变形能力有利。

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刊出日期：2018-12-28

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