2019年, 第38卷, 第12期　
刊出日期：2019-06-15

  

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  1000kV苏通大跨越输电塔线体系气动弹性模型设计与分析

  赵爽1，晏致涛1,2，李正良1，董建尧3，聂小春1

  振动与冲击. 2019, 38(12): 1-8.

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  苏通大跨越塔线体系塔身高、跨度长，强风下钢管中混凝土会因为受拉失效，这些原因使气动弹性模型的设计和分析变得困难。基于刚性模型的边界层风洞试验数据，采用有限元模型分别计算输电塔放松Froude数相似准则，改变输电线弹性刚度和2种变比例输电线模型对风致响应的影响，设计出苏通大跨越的气动弹性模型，进一步通过有限元模型分析钢管混凝土的材料非线性和梯度风高度对风致响应的影响。结果表明：通过增大输电线弹性刚度和采用精确的线长相似比，可以合理地设计出苏通大跨越气动弹性模型；设计风速下考虑钢管混凝土的材料非线性对风致响应影响小，考虑梯度风高度后风致响应减小。
  
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   盐湖地区RC桥梁结构时变车桥耦合振动寿命预测研究

  李双营1, 2，赵建昌 1

  振动与冲击. 2019, 38(12): 9-16.

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  盐湖地区氯离子侵蚀环境下， RC桥梁结构时变车桥耦合振动是一个复杂的多因素、高度非线型过程，且随着列车运行速度的增加，这种特性逐渐增强，因此，对于使用寿命评估需要更高要求的预测模型。采用二系主动悬挂系统建立RC桥梁车桥垂向耦合振动模型，基于虚拟激励法，求解列车在不同运行速度时的垂向振动位移，并以该位移和能量守恒定律为条件，确定荷载影响因子 的取值。基于Fick第二扩散定律理论，充分考虑混凝土氯离子扩散系数的时间依赖性、轨道不平顺激励及高速列车运行速度对RC桥梁结构垂向振动影响等因素，得到一种既考虑荷载影响因子 又考虑氯离子结合能力的RC桥梁氯离子扩散修正模型。仿真实验结果表明，与传统的未考虑列车运行速度影响因素的氯离子扩散模型相比，本文所提出的RC桥梁氯离子扩散修正模型更加合理，对于盐湖地区既有RC桥梁结构使用寿命的预测将更有实际工程意义。
  
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  径向排气式缓冲罐对往复压缩机管系振动的抑制研究

  马屈杨,杨国安,李孟君

  振动与冲击. 2019, 38(12): 17-24.

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  压力脉动是导致往复压缩机及其管系振动的主要原因。为进一步提高缓冲罐对管系压力脉动的抑制效果，对径向排气式缓冲罐的抑制特性展开理论研究。构造了径向排气缓冲罐的压力脉动传递数学模型，预测压力脉动沿全管系分布趋势。研究结果表明，相比于轴向排气结构，径向排气使缓冲罐具有更好的脉动抑制效果,其所在全管系压力脉动抑制率最大可提高10%。结合实验研究和三维瞬态模拟证明了理论模型的合理性。结合压力脉动传递数学模型优化排气管偏置距离和罐体长径比等结构参数，计算结果表明，在缩短偏置距离的同时减小长径比，可使管系压力脉动峰峰值最大值进一步衰减约8%，从而为现场抑制管系振动提供理论指导。
  
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  碾压混凝土HJC动态本构模型修正及数值验证

  张社荣1,2，宋冉1,2，王超1,2，尚超1,2， 魏培勇1,2

  振动与冲击. 2019, 38(12): 25-31.

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  研究高应变率冲击爆炸荷载作用下水工碾压混凝土大坝结构的动力响应，离不开对筑坝材料动态力学特性和本构关系的深入认识。参考实际水工混凝土大坝筑坝材料的配合比和施工方式，制备碾压混凝土试样，分别开展了静态压缩试验和分离式霍普金森压杆（SHPB）试验，以探求碾压混凝土的动态力学特性。基于静、动态力学试验结果，对目前多用于描述混凝土类材料高应变率下力学行为的HJC模型的强度面、应变率增强效应和破坏准则进行了修正，并利用有限元计算手段，建立SHPB试验的数值模型，以验证修正HJC模型的有效性。结果表明：碾压混凝土在高应变率冲击荷载下的动态力学特性表现出明显的应变率效应，动态压缩强度随应变率增加而提高，且与试样尺寸有关。基于试验数据的改进HJC模型有效预测了碾压混凝土在高应变率冲击荷载作用下的动态力学行为，数值计算得到的重构应力——应变曲线基本与SHPB试验结果吻合，采用最大主应变失效准则模拟得到了与SHPB试验加载过程中接近的试样损伤破坏模式，研究成果可用于碾压混凝土结构的抗冲击爆炸设计中。
  
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  非线性-线性联合结构控制方法减震性能研究

  王菁菁，刘志彬，浩文明

  振动与冲击. 2019, 38(12): 32-38.

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  调谐质量阻尼器(TMD)是一种有效的结构控制方法，但其频率鲁棒性较差；非线性能量阱(NES)减振性能受频率变化的影响较小，但对输入能量大小较敏感。本文提出了单质量联合阻尼器和双质量联合阻尼器——集NES的频率鲁棒性和TMD的能量鲁棒性优势于一体的两类结构控制方法。以两类非线性-线性联合控制装置的运动方程为基础，本文建立了两自由度主体结构使用不同控制方法的数值模型，并在脉冲型荷载作用下对单质量和双质量联合阻尼器的控制参数进行了优化。结果表明，非线性-线性联合控制方法具有与NES和TMD相近的减振性能和较高的频率鲁棒性和能量鲁棒性，且通过脉冲荷载优化得到的控制装置能够有效减小结构地震响应，相较完全非线性和完全线性的方法，非线性-线性联合控制方法具有更强的减震鲁棒性。
  
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  大型水陆两栖飞机舱段入水冲击实验研究

  孙丰1,2，魏飞1,2，吴彬1,2，张家旭1,2，褚林塘1,3

  振动与冲击. 2019, 38(12): 39-43.

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  传统的水上飞机水载荷试验基本采用刚性缩比模型，不能计及弹性变形及缩尺比对载荷的影响。利用大型水陆两栖飞机舱段开展着水载荷试验研究，针对大型试验件开展了试验方案设计，开展不同重量状态和入水速度着水试验，分析加速度峰值的变化规律、压力的时历特性和分布特性，对比不同浸湿半宽下加速度的理论与试验值。结果表明，局部压力曲线出现了二次峰值现象；加速度峰值随着重量和入水速度的增大非线性增大；随着重量的增大，加速度峰值对应的浸湿半宽增大，速度对此影响较小；Von-Karman理论较Wagner理论更接近试验结果；着水速度越小，重力对结构入水过程影响越大。
  
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  超共振振动转子系统振动同步及同步传动

  陈帮1， 夏晓鸥1， 王晓波2

  振动与冲击. 2019, 38(12): 44-52.

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  针对安装于不同耦合机体上转子的同步问题，提出了简化的双振动转子系统物理模型。利用平均积分法以及Lyapunov稳定性原理讨论了系统的耦合机理，分析了转子的同步条件与稳定性以及实现振动同步传动的条件。以系统耦合最大振动力矩为切入点，论述了系统耦合弹簧刚度对系统同步性能的影响。引入系统特征频率的概念，阐明了系统产生强耦合的原理。研究表明，当耦合频率在特征频率附近时，系统的振动力矩大，耦合作用强。当双转子耦合作用较小，可通过调节耦合弹簧的大小，增强耦合性能实现自同步，这对设计高稳定性以及高容差度的振动系统具有显著的参考意义。最后，分别仿真系统在特定参数条件下的振动情况，验证了理论分析结果。
  
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  Levy噪声下新型势函数的随机共振特性分析及轴承故障检测

  贺利芳12 周熙程12 张刚12 张天骐12

  振动与冲击. 2019, 38(12): 53-62.

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  针对经典双稳随机共振（Classical bistable stochastic resonance，CBSR）系统的输出饱和性问题，构建了一种新型的分段非线性双稳随机共振（Piecewise nonlinear bistable stochastic resonance，PNBSR）系统，首先用所提的PNBSR系统在理论上和CBSR系统作了对比；然后以平均信噪比增益(MSNRI)为衡量指标，用量子粒子群算法进行参数寻优，深入的探究了在Levy噪声不同特征指数 与对称参数 情况下，PNBSR系统参数l 、c 、a 、b 和Levy噪声强度放大系数D对共振输出的规律。研究表明：相对于CBSR系统的输出信噪比，PNBSR系统的输出信噪比有4dB的提高；并且发现在不同的Levy噪声分布作用下，通过调节系统参数l 、c 、a 、b和噪声强度系数D均可诱导随机共振，且系统较好的随机共振区间不随 或 变化；最后将PNBSR系统应用于轴承故障检测，效果明显优于CBSR系统。
  
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  潜望式激光通信端机记忆合金驱动解锁机构

  孟令臣1,3，孟立新1,2，张立中1,2，赵洪刚1,3，张轶群1,3

  振动与冲击. 2019, 38(12): 63-68.

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  针对潜望式激光通信端机伺服转动系统锁紧需求，本文提出了一种基于形状记忆合金（SMA）丝的解锁机构。保证在卫星发射过程中，激光通信端机稳定锁定。该机构利用弹簧分力实现锁紧，加热记忆合金丝输出回复应力驱动实现解锁；然后，对解锁机构进行优化设计，利用杠杆原理实现了锁紧力与锁紧位移的优化；接着，分析了解锁机构锁紧力与解锁力之间的平衡关系；另外，实验测定分析解锁时间与供电电压电流的关系；最后，研制了原理样机并进行了高温、振动冲击等航天环境地面试验。实验结果显示，该机构可提供1000N的锁紧力，在90℃以下均可保证稳定可靠锁紧，解锁时间可稳定到3s内。该机构的功能及稳定性满足星载激光通信端机发射需求。
  
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  基于GPS-RTK和加速度计的桥梁动态变形监测试验

  熊春宝1，路华丽1，朱劲松1，余加勇2

  振动与冲击. 2019, 38(12): 69-73.

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  采用全球定位系统实时动态监测技术GPS-RTK（Real-Time Kinematic）和加速度计对天津富民桥进行现场动态变形监测试验。将RTK接收机的采样频率进行内部升级，由1Hz调至20Hz，并设计RTK和加速度计联合监测装置。为削弱RTK监测数据中的多路径误差和随机噪声影响，提出一种基于自相关函数的总体经验模态（EEMD）滤波和切比雪夫滤波相结合的混合型滤波器，称为AFEC（Autocorrelation Function based EEMD and Chebyshev）混合滤波，对RTK采集得到的数据进行滤波处理，识别出桥梁的动态位移，并与加速度数据求积分得到的位移序列进行对比，结果基本吻合，说明AFEC滤波器可以有效的削弱RTK监测数据中的多路径误差和随机噪声。
  
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  基于RNR-WVD与GA-小波的非稳态排气噪声声品质研究

  曾发林1，孙苏民2

  振动与冲击. 2019, 38(12): 74-80.

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  基于心里声学客观参量的GA-BP声品质预测模型能够准确的预测稳态排气噪声声品质。对于非稳态噪声研究，引入正则化非稳态回归技术（RNR）优化计算维格纳-威尔分布(WVD)的时频方法，建立新的声品质参量SQP-RW(Sound quality parameter base on RNR-WVD)，用此参量替换掉与满意度相关性较小的客观参量。同时，以Morlet小波基函数作为隐含层结点的传递函数构建小波神经网络(Wavelet Neural Network,WNN)，并用GA优化小波神经网络层间的权值和阈值，构造出GA-WNN并用于非稳态排气噪声声品质预测。结果表明：GA-WNN在非稳态排气噪声声品质预测上比GA-BP神经网络更加准确；引入SQP-RW参量，模型具有更高的精度，更能体现出非稳态信号特征及声品质特点。
  
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  并联驱动电液系统振动控制策略研究

  沈 刚1，芮光超2，张明飞3，李 戈1，汤 裕1

  振动与冲击. 2019, 38(12): 81-89.

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  针对并联驱动电液系统的内力耦合问题，建立了振动系统的动力学模型，分析了干扰耦合的产生原因。利用自由度分解实现了多个激振器的独立控制，通过内力反馈解耦控制消除系统在运行过程中产生的耦合内力。在此基础上，利用三状态控制器对系统进行加速度闭环控制，改善系统的动态特性；通过引入前馈逆模型控制策略拓展系统频宽，利用并联驱动电液试验台对振动控制策略进行实验验证，试验结果证明提出的控制策略能够提高振动控制精度。
   
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  基于AMDF和DTS的洗衣机脱水阶段振动信号转速提取

  常玉1,高翠云1，童怀俊2

  振动与冲击. 2019, 38(12): 90-97.

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  国标GB/T4288-2018要求将传感器安装在洗衣机箱体上进行振动量检测，而转速测量要求传感器安装在洗涤筒外，效率较低。因此，提出采取利用外箱体的加速度传感器来进行脱水转速提取，可实现不拆卸状态下的转速及振动量的同时检测。根据洗衣机脱水阶段的上升控制段与自由衰减段转速曲线的不同特点，提出采用平均幅度差函数（Average magnitude difference function，简称AMDF）和差分阈值分段(Differential threshold segmentation，简称DTS)处理相结合的算法来提取脱水阶段振动信号对应的转速，判断并截除衰减段信噪比和能量过低信号对应的转速曲线，修正完整转速曲线中的少数奇异点。采用某型波轮洗衣机的三种不同的脱水时间模式进行实验，实验表明：实测的平稳段和目标段转速曲线和理论转速曲线相比较，误差满足国标精度要求。
  
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  基于本征正交分解的波浪力随机场降维模拟

  刘章军1,2,刘磊2,汪峰2

  振动与冲击. 2019, 38(12): 98-104.

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  基于平稳多变量随机过程理论，推导了基于正交随机变量的本征正交分解（POD）公式，在此基础上，通过定义POD公式中正交随机变量集的随机函数形式，建议了平稳多变量随机过程模拟的POD-随机函数方法。本文方法与传统基于随机相位角的POD都是基于正交随机变量POD的特例，然而本文方法仅需两个基本随机变量即可实现对平稳多变量随机过程的精细表达。根据线性化的Morison方程，推导了波浪力多变量随机过程的功率谱密度函数矩阵，利用POD-随机函数方法，实现了波浪力多变量随机过程模拟的高效降维。最后，结合P-M波浪谱，给出了水平向波浪力多变量随机过程的功率谱密度矩阵，并对水平向波浪力随机场进行数值模拟分析。算例表明，本文方法所需的基本随机变量最少，生成的代表性样本数量少且构成一个完备的概率集，在模拟精度方面亦具有显著优势。
  
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  冲击载荷作用下武器战斗部装药Grüneisen物态方程

  蔡宣明1，张伟2，徐鹏1，高玉波1，范志强1

  振动与冲击. 2019, 38(12): 105-111.

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  针对武器战斗部装药(PBX炸药)在高过载作用下出现提前起爆现象，进而对其在平面正冲击波作用下的物态方程形式进行了研究。基于平面正冲击波关系式及雨贡纽曲线，应用冲击波速度与粒子速度的相互关系，采用 “对称碰撞”实验方式进而对不同密度PBX炸药在不同冲击波阵面后的物态方程进行了研究。获得了不同密度PBX炸药的冲击因子及声速；给出了Grüneisen物态方程的相关参量，为预测PBX炸药在更大冲击波阵面后的内部压强、密度、能量状态提供了重要的依据；揭示了Grüneisen系数  与体应变  呈高度线性关系。
  
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  极端地震下惯容器-弹簧-阻尼装置对隔震结构减震效果研究

  莊初立1,五十子幸树2,张永山1

  振动与冲击. 2019, 38(12): 112-117.

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  通常在隔震层附加黏滞阻尼系统以增加阻尼从而减少大震下的隔震层位移，但可能带来结构加速度响应的增加，故在减少隔震层位移与加速度响应增加这两者间需要平衡。本文将惯容器-弹簧-阻尼装置(ISD)应用于隔震结构受极端地震作用时抑制过大的隔震层位移，同时控制加速度响应的增加，ISD装置由惯容器串联弹簧单元和阻尼单元构成，该装置具备放大表观质量和对主系结构进行调谐。本文基于定点理论推导了无阻尼单自由度体系受简谐荷载作用时的ISD最优参数封闭解，且对全频段最大值的控制效果好于既有文献的优化解。采用一栋6层隔震建筑为例进一步检验ISD的控制效果，分别附加ISD和线性黏滞阻尼器(LVD)在隔震层，ISD的参数由定点理论推导的最优解确定，从而进行极罕遇地震水准下的性能对比分析。算例结果表明，ISD装置性能优于LVD，ISD装置能更有效地改善极罕遇地震下的结构性能状况，在减少隔震层位移的同时也能减轻加速度响应，结构楼层剪力与倾覆弯矩有所降低。
  
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  流线闭口箱梁涡振气动力的雷诺数效应研究

  胡传新1,赵林1,陈海兴2,周志勇1,葛耀君1

  振动与冲击. 2019, 38(12): 118-125.

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  涡激振动是大跨度桥梁在低风速易发的自限幅风致振动现象。针对典型流线闭口箱梁断面，分别进行了1:70和1:20主梁节段模型同步测振、测压风洞试验，对应以梁高为特征尺寸雷诺数范围分别为6.08×103~2.28×104和1.06×104~1.40×105，研究了雷诺数效应对箱梁涡振响应及表面气动力时频特性的影响。+3°初始攻角下，主梁断面存在明显涡振现象。与小比尺模型相比，大比尺模型竖向涡振发生风速低，振幅大，且出现了小比尺模型未观测到的扭转涡振现象。分别选取典型风速结点，进行表面气动力时频特性分析表明：不同雷诺数条件下，表面平均风压系数、压力系数根方差及分布气动力与涡激力相位差空间分布均有所不同，表现出显著的雷诺数效应；高雷诺数时，上表面下游、中上游和下表面区域气动力对涡激力贡献较大，其中上表面下游区域气动力对涡激力起增强作用，其它区域气动力对涡激力起抑制作用；低雷诺数时，上表面中上游区域气动力对涡激力几乎无贡献，上表面下游区域气动力对涡激力的贡献与高雷诺数时相近，下表面区域和迎风面斜腹板区域气动力对涡激力抑制作用远小于高雷诺数时。特别是下表面与下游风嘴转角附近区域气动力对涡激力抑制作用远大于高雷诺数时，可推断这正是低雷诺数时涡振幅值远小于高雷诺数时的主要原因。
  
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  饱和土-管桩-刚性承台水平振动研究

  刘林超，闫启方

  振动与冲击. 2019, 38(12): 126-132.

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  基于饱和多孔介质理论，建立了饱和土-管桩-刚性承台耦合体系的系统模型，研究了水平简谐荷载作用下饱和土-管桩-刚性承台耦合体系的振动特性。将桩周土和桩芯土视为饱和土，基于多孔介质理论给出了饱和土的运动方程，同时将承台视为刚体建立了其运动方程。考虑土体边界条件和管桩-土体连续性条件，运用分离变量法得到了桩周饱和土和桩芯饱和土的水平振动解。考虑管桩桩端边界条件并运用初始参数法求解了管桩的水平振动，在此基础上考虑管桩-承台的连续性条件并借助传递矩阵法得到了刚性承台水平位移的频域解析解。数值算例结果表明：饱和土-管桩-刚性承台耦合体系在水平简谐荷载作用下存在着明显的共振，管桩管壁较薄时容易造成共振，桩芯土的存在可以提高饱和土-管桩-刚性承台系统的抗震性能，增大管桩埋入深度可以较明显的降低承台水平位移幅值，减小承台高度和减小承台质量有助于提高体系的抗震性能。
  
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  浙南滨海丘陵地貌台风近地风剖面特性实测研究

  朱云辉1,孙富学2,姜硕2,史文海2,3,张传雄1,李正农4,赵喆斐3

  振动与冲击. 2019, 38(12): 133-139.

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  基于浙江苍南滨海丘陵地貌测风塔（100m），实测获得了台风“莫拉克”登陆历程中不同高度风速及风向数据，并进一步研究了不同高度的平均风速和风向角、湍流度、阵风因子、相干系数、湍流积分尺度和功率谱密度等风剖面特性参数。研究表明：在测风塔所置浙南滨海丘陵地貌，台风作用下不同高度处的10min平均风速和风向角的变化非常同步，指数律能较好的反映风速沿实测高度范围内的分布规律；随着高度的增加，湍流度、阵风因子呈逐渐减小的趋势，湍流积分尺度均值呈逐渐增加的趋势；湍流度与我国规范差异较大，国家规范偏于保守；湍流度与阵风因子之间基本为线性关系，随着湍流度的增大，阵风因子相应增大，且随着高度增加，线性关系的离散度逐渐变小；顺风向湍流积分尺度的中位数剖面与日本规范较为接近；脉动风速的功率谱密度在顺风向与Von Karman谱在拟合较好，尤其是100m处，而在横风向相差较大；随着风速仪间距增大，相关性迅速变弱，同等间距时，高处要比低处的相关性好。
  
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  蜂窝夹层板结构中导波的传播特性及其脱粘损伤的检测

  彭博，税国双，汪越胜

  振动与冲击. 2019, 38(12): 140-147.

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  利用有限元模型研究了蜂窝夹层板结构中导波的传播特性，并进行了蜂窝夹层板结构中蒙皮与蜂窝芯脱粘损伤检测的实验研究。首先建立了基于实际蜂窝夹层板结构的有限元模型，利用COMSOL Multiphysics软件模拟了导波在完好结构和含有脱粘损伤结构中的传播规律。结果表明，导波在蜂窝夹层板中传播时具有频散和多模态特性，可通过频散关系确定导波的各阶模态，且 模态对脱粘损伤最敏感。采用压电片作为激励源，选取窄带脉冲作为激励信号激发导波，利用Polytec激光测振仪采集蜂窝夹层板中的导波信号。对信号进行小波变换，提取 模态的幅值，并在此基础上通过损伤概率算法定位脱粘损伤的位置。结果表明， 模态幅值可作为损伤检测的参数，且重构的脱粘损伤与实际的脱粘损伤位置吻合较好。
  
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  考虑尺度效应的微振动能量采集器建模

  李创业1，2，霍 睿1,2，王伟科1,2，赵 辰3

  振动与冲击. 2019, 38(12): 148-152.

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  考虑尺度效应[1]，引入等效杨氏模量以便于对微压电悬臂梁进行有限元建模。搭建了振动特性实验平台,验证了考虑尺度效应的微梁动力学模型准确有效。在此基础上完善了微振动能量采集器的动力学模型，设计并制备了T型Si悬臂梁振动能量采集器。通过实验测试得到采集器的谐振频率、尖端位移和输出电压，与有限元分析结果相比较，改进模型比宏观模型的误差降低了13%，35%和22%。
  
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  新型冲击响应谱发生器试验参数智能协同优化设计

  刘承骛，温晶晶，吴斌，陈杰

  振动与冲击. 2019, 38(12): 153-161.

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  为扩充垂直冲击试验机的功能，本文设计了一种新型冲击响应谱发生器。结合Mindlin板理论与有限元仿真，分析了简支矩形厚板固有特性、激励载荷同冲击谱的关系。提出正交试验、支持向量机与多种群遗传算法结合的智能协同优化方案。利用Nastran软件建立仿真冲击谱的正交试验数据库，通过支持向量机建立仿真冲击谱与目标冲击谱的均方根误差预测模型，采用多种群遗传算法优化谐振板尺寸（板长 ，板宽 ，板厚 ）与激励载荷（峰值 ，脉宽 ），最终进行仿真与试验验证。优化后的谐振板尺寸为 ， ， ，激励载荷为 ， ，预测均方根误差为27.7。优化结果表明仿真冲击谱与试验冲击谱均满足冲击试验规范条件，仿真均方根误差为39.6，试验均方根误差为33.4。该研究为冲击试验提供了一种新思路。
  
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  二维地基波阻板隔振的复变函数解

  周凤玺1,2,郑琦1

  振动与冲击. 2019, 38(12): 162-167.

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  对二维弹性地基波阻板隔振体系进行了理论解析分析。首先，借助弹性力学复变理论，建立了二维弹性地基中矩形波阻板对波场散射问题的控制方程；其次，根据波阻板与半空间交界面处的连续性条件，考虑平面SH波入射，运用波动函数展开法得到了二维地基波阻板隔振性能的解析解答；最后，利用振幅衰减系数（有屏障时的振幅与无屏障时的振幅之比）的变化，分析了波阻板剪切模量、波阻板埋深、弹性波入射角度对隔振效果的影响。结果表明，随着波阻板剪切模量的增加隔振性能提升明显；对地表位移的隔振效果随着波阻板埋深的增加逐渐减小；弹性波的入射角度对隔振效果随着入射角度的减小而提高。
  
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  基于改进粒子群算法的混凝土坝热学参数反演研究

  王 峰1，2，周宜红1，2，赵春菊1，2，王 放1，2

  振动与冲击. 2019, 38(12): 168-174.

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  为实时获取真实浇筑环境下混凝土热学特性变化规律，本文基于温度观测数据，建立了材料参数识别的群体智能优化粒子群模型。针对传统粒子群算法易早熟陷入局部极值点这一问题，将粒子群算法与凹函数权值递减策略相结合，对粒子群算法进行改进，通过算法性能对比分析来说明其有效性。考虑冷却通水以及外界气温变化影响，将改进的粒子群算法用于某拱坝高温季节热学参数反演分析，通过实测温度与计算温度对比分析来说明反演参数的合理性。算例分析表明，改进的粒子群算法具有收敛速度快、识别精度高等优点。
  
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  黏滞阻尼减震框架结构基于预设阻尼分布模式的简化设计方法

  刘帅1，潘超2，周志光3

  振动与冲击. 2019, 38(12): 175-181.

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  提出了一种适用于黏滞阻尼减震框架结构基于性能需求和概念优化的设计方法以简化此类减震结构的阻尼参数设计过程。为使得阻尼器能够更有效发挥其耗能作用，从概念角度假定阻尼参数沿楼层的分布与结构层间位移角成正相关的关系，并给出了阻尼参数的分布表达式。在此预设阻尼分布模式下，推导了多层减震结构等效附加阻尼比与各层附加阻尼参数的关系。结合基于性能的设计理念，提出以减震比作为减震设计目标，减震结构的需求附加阻尼比可根据减震比和抗震设计反应谱的阻尼衰减关系来确定，结合预设阻尼参数分布表达式即可快速计算出各层的需求阻尼参数。给出了所提出方法的具体实施流程，并对一个框架结构进行了增设黏滞阻尼器的减震设计和抗震性能验算，设计实例表明本文方法具有设计目标明确、计算过程简单、参数配置合理等特点。
  
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  非饱和土地基振动响应分析

  李伟华1，王文强2

  振动与冲击. 2019, 38(12): 182-190.

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  非饱和介质波动理论的发展，使得非饱和土地基动力响应问题求解成为可能。本文根据现有的非饱和多孔介质动力方程，采用解耦技术，建立非饱和多孔介质动力反应分析的显式有限元分析方法，并编制相关计算程序。通过与已有解析解的对比，验证了方法及程序的正确性和精度。利用该方法，分别分析了刚性基础与柔性基础条件下非饱和土地基振动问题，重点讨论了饱和度对非饱和土地基振动响应的影响，结果表明：刚性基础条件下地基的振动响应大于相同条件下柔性基础地基振动响应；土体饱和度Sr=1时地基各点振动比Sr<1时明显减小；刚性基础条件下，Sr<1时，随着饱和度增加各点竖向位移减小，水平位移增大，而柔性基础条件下，Sr<1时，饱和度对地基各点振动的影响有限。
  
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  不同变桨控制对海上风力机漂浮稳定性影响研究

  余万1,丁勤卫1,李春1,2,郝文星1,周红杰1,朱海天1,韩志伟1

  振动与冲击. 2019, 38(12): 191-198.

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  海上风力机叶片变桨将会影响支撑平台的动态响应特性即海上风力机的漂浮稳定性，而海上风力机的漂浮稳定性是影响其有效利用深海区域风能的重要因素。因此，在开源软件FAST与Matlab/Simulink联合仿真平台上，建立干扰自适应控制（DAC），并与FAST原有控制策略对比分析，研究不同控制策略对海上风力机漂浮稳定性的影响。结果表明：较之FAST控制策略，在DAC作用下海上风力机风轮转速及输出功率波动更小，但海上风力机平台动态响应较大；不同控制策略对于海上风力机漂浮稳定性的影响主要集中在纵摇及纵荡；在海上风力机的变桨控制策略设计时应该首先避免纵摇方向的固有频率以提高海上风力机漂浮稳定性。研究结果以期为设计更适合海上风力机的变桨控制器提供理论基础与现实途径。
  
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  富水软岩流变扰动效应实验及本构模型研究

  于永江1,刘峰1,2,张伟1,张国宁1

  振动与冲击. 2019, 38(12): 199-205.

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  动力扰动下的深部富水软岩巷道流变变形量大，变形速率快是导致巷道支护困难和发生蠕变型冲击地压的主要原因。为了研究富水软岩在动力扰动下蠕变特性及本构模型，采用自主研发的岩石流变扰动效应实验仪对不同含水率软岩进行分级加载流变扰动效应试验，实验结果表明：施加扰动的瞬间软岩都会出现变形突然增大，随后该变形值会有不同程度的回弹，最后在此基础上变形持续发展；当应力水平较小和含水率不高的情况下，扰动变形速率随着扰动能量的增加而缓慢增大，而当应力水平较高和含水率较大时，扰动变形速率随着扰动能量的增加快速增大，使岩石试件迅速破坏；推导了扰动能量的扰动状态方程，在此基础上建立了富水软岩流变扰动效应本构模型，并对参数进行识别与验证；模型拟合曲线与实验值吻合效果良好，验证所建模型可正确描述动力扰动下富水软岩蠕变特性，该成果可为今后展开此类问题的研究提供一定的参考。
  
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  明胶鸟弹撞击力传感器试验及数值建模方法研究

  冯振宇1,2,霍雨佳1,2,裴惠1,2,解江1,2,牟浩蕾1,2,刘小川3,郭军3

  振动与冲击. 2019, 38(12): 206-212.

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  为研究不同质量和不同速度下明胶鸟弹的数值建模方法，开展明胶鸟弹撞击力传感器试验。试验过程中明胶鸟弹呈现类似流体状破碎和前端破裂后残余部分回弹的两种失效模式；在数值建模中，对破碎呈流体状的明胶鸟弹选用SPH方法离散及状态方程本构模型，对前端破裂后残余部分回弹的明胶鸟弹选用拉格朗日方法离散及含失效的弹塑性本构模型，并依据试验结果分别对其本构参数进行反演，计算结果与试验结果吻合度较高，验证了该建模方法的合理性；对本构参数适用性进行验证，结果表明，在本文设计的明胶鸟弹质量和撞击速度范围内，对于含失效的弹塑性本构模型，不同质量的明胶鸟弹需要不同的本构参数进行建模；对于状态方程本构模型，不同质量与不同速度的明胶鸟弹，需要不同的本构参数进行建模。
  
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  基于COMSOL的空腔声学覆盖层的斜入射吸声性能分析

  叶韩峰，陶猛，李俊杰

  振动与冲击. 2019, 38(12): 213-218.

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  基于平面波斜入射理论，利用有限元软件COMSOL建立了双层平板空腔声学覆盖层单元的斜入射仿真模型，并研究了斜入射条件下覆盖层结构和材料参数对其吸声性能的影响。首先，通过与理论解的对比，验证了该仿真模型的准确性；然后，讨论了入射角度，空腔结构，穿孔率和覆盖层厚度等参数变化对于覆盖层吸声性能的影响。结果表明：当入射角度变化时，吸声系数的峰值谷值间的频率间隔会随着入射角度的增加而增大，而且峰值和谷值也会随着入射角度的增加而增大；当穿孔率较大或者覆盖层厚度较厚时，吸声系数的峰值和谷值频率值会向低频移动，且数值也会更大。
  
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  面向车—人碰撞事故的人—地摩擦系数可靠性分析

  张晓云,1，杨小波1，张东明1，侯心一2

  振动与冲击. 2019, 38(12): 219-224.

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  在部分车—人碰撞事故分析中，人—地间摩擦系数常常作为定值处理，再结合现场其它参数对车—人初始接触时刻的速度进行估算。现场参数的测量常存在诸多不确定性。根据车人碰撞事故案例探讨了行人落地姿态、车辆初速度与人—地摩擦系数之间的数学关系构建方法，同时建立面向人—地摩擦系数的可靠性模型。在此基础上进一步考察了人—地摩擦系数对于事故再现结果和车速推算结果的影响，给出了一定条件下车辆初速度判定的95%置信区间。分析结果表明，人—地摩擦系数对于行人落地姿态和车辆初速度的判定影响较为显著，在交通事故再现数值计算中，提高人—地摩擦系数参数的精度将有效提高事故再现的准确性和可信度。此研究方法还可应用于更多的事故类型，为交通事故鉴定提供理论参考。
  
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  基于多尺度排列熵的舰船辐射噪声复杂度特征提取研究

  陈哲,李亚安

  振动与冲击. 2019, 38(12): 225-230.

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  针对复杂海洋环境中舰船辐射噪声的特征提取问题，提出了一种基于多尺度排列熵的舰船辐射噪声复杂度特征提取方法。分别利用基于EEMD的最强固有模态中心频率法、高低频能量差法和基于复杂度的排列熵与多尺度排列熵提取了五种不同类别、一定样本数量的舰船辐射噪声特征，并将四种特征提取方法所提取的舰船特征分别输入概率神经网络进行分类识别。研究发现，多尺度排列熵是一种一致性好、稳定性强的非线性特征参数，能够从多个维度描述信号的复杂度。实验结果表明，多尺度排列熵特征具有很好的可分性，以多尺度排列熵为特征进行舰船分类识别，识别率显著高于其他舰船辐射噪声特征提取算法。
  
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  动载作用下磁铁矿石破坏特性实验研究

  李占金1，2，郝家旺1，2，甘德清1，2，刘志义1，2

  振动与冲击. 2019, 38(12): 231-238.

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  利用分离式 Hopkinson 压杆试验装置，开展了不同应变率下的磁铁矿石冲击实验。分析了磁铁矿石在动载下的力学特性和破坏裂纹演化过程，揭示了磁铁矿石块度分布规律。研究结果表明：磁铁矿石的动态弹性模量与动态强度的应变率效应显著，在不同应变率下，应力—应变曲线峰后卸载速率以及卸载方式存在差异。随应变率的提高，软化因子（ ）减小，磁铁矿石软化程度加深。磁铁矿石强度比例因子 与 呈线性分布，比能量吸收与 呈线性分布。磁铁矿石破碎形态具有明显的自相似性，随着应变率提高，磁铁矿石平均块度减小，分形维数增大，磁铁矿石破碎程度加剧，分形维数与应变率、比能量吸收均呈线性分布。通过绘制全对数粒度特征曲线直观地表达了矿石碎块的粒度分布规律，结合块度分布系数（ ），进而得出了实现矿石破碎的合理应变率范围。研究成果对于磁铁矿石动载破碎机理分析、破碎块度分布及能耗分析具有重要的参考价值。
  
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  基于超高周三点弯曲的复合材料试验方法

  陈超1，陈煊1，程礼1,2

  振动与冲击. 2019, 38(12): 239-245.

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  针对复合材料的超高周疲劳问题，本文提出了一种基于超声疲劳实验装置对复合材料进行三点弯曲试验的方法；阐述了进行复合材料超高周疲劳试验的必要性；利用ABAQUS软件分析了变幅杆、连接杆及试件的模态，得出设计的该装置及试件的谐振频率满足试验需求；针对试验过程中的温升现象，提出了液氮与压缩空气复合式冷却系统。结果表明，该方法大大缩短了试验周期，提高了试验效率，消除了试样在高频加载过程中的热效应，保证了实验结果的有效性。
  
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  橡胶弹簧结构强度分析及参数优化

  丁智平1，曾家兴1,2，林胜2，黄友剑2

  振动与冲击. 2019, 38(12): 246-251.

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  采用Mooney-Rivlin超弹本构模型，研究锥形橡胶簧结构参数对刚度和最大主应变范围的影响程度，对锥形簧结构参数进行优化。基于正交试验方法，以结构参数大圆弧半径R、凹槽深度h、型面倾角θ和小圆弧半径r为结构强度影响因素，对锥形簧进行仿真试验，试验结果表明,型面倾角θ对橡胶弹簧刚度和最大主应变范围影响最大，各因素对刚度的影响程度依次为θ>r>R=h，对最大主应变范围的影响程度依次为θ>h>r>R。基于二阶响应面模型和最优拉丁超立方设计方法，以大圆弧半径R、凹槽深度h、型面倾角θ和小圆弧半径r为设计变量，以弹簧刚度为约束条件，以最大主应变范围为目标函数，建立优化数学模型。采用多岛遗传算法(MIGA)对锥形橡胶弹簧结构参数进行优化，并将优化结果代入仿真模型进行试验验证，刚度和最大主应变范围试验结果与最优解结果的误差分别为1.75%、3.57%，相比原结构最大主应变范围降低19.9%，优化效果较好；试验刚度值与最优解刚度值的误差为4.71%，满足技术要求。
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  铰接式空间桁架结构模态试验研究

  王桂伦1,2，姜 东1,3，周李真辉1,2，费庆国1,2

  振动与冲击. 2019, 38(12): 252-257.

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  铰接式空间桁架结构铰链多、柔性大，其地面环境下的动力学特性较难准确获取。桁架结构地面模态试验易受试验条件的影响。采用锤击法对桁架结构进行模态试验，获得了桁架结构的模态参数，并通过模态置信准则验证了试验结果的可靠性。结合不同试验工况，分析了悬挂条件和拾振点位置对桁架结构模态试验结果的影响。建立了桁架结构有限元模型并进行模态分析，与试验结果进行对比。试验结果表明：降低悬挂附加刚度有利于避免模态耦合；悬挂点均匀对称布置可减轻铰链滑移对结构整体刚度的削弱，提高试验的可重复性；拾振点居中布置有利于提高辨识模态的完备性；增加悬挂长度可降低悬挂效应对低阶模态的影响。研究结果对大型含铰柔性结构的地面模态试验具有借鉴意义。
  
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  动力总成悬置系统模态解耦与复杂基础弹性振动特性研究

  孙琪,刘杉,牛宁,侯力文,孙玲玲

  振动与冲击. 2019, 38(12): 258-263.

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  针对动力总成等振源机器多维振动耦合问题，建立动力总成悬置系统运动力学模型，求解动力总成六自由度固有频率及主要振动模态解耦条件，并应用于工程某重型货车动力总成悬置系统设计。针对工程中复杂基础弹性振动问题，通过有限元仿真获得复杂基础模态信息，代入振动能量传递方程，进而得到复杂弹性基础隔振系统振动能量传递特性。数值模拟结果表明：振动能量曲线在复杂基础共振频率附近出现显著且密集的共振峰，隔振效果在中高频段恶化，基础弹性特性在总体系统振动传输中起关键作用；基础刚性提高对系统隔振有利。所用方法对研究工程复杂弹性基础隔振系统振动问题具有重要实际意义。
  
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  基于小波阈值去噪与EMD分解方法提取润扬大桥振动信息

  余腾1,胡伍生2,吴杰1,李海锋3,乔燕1

  振动与冲击. 2019, 38(12): 264-270.

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  在以润扬大桥为例的特大型桥梁动态振动监测中，数据量大且复杂，为了更好地滤除噪声获取真实振动信息，提出了一种小波去噪与EMD分解融合的方法。即先用小波方法对信号进行分解，再用本文改进的阈值函数进行滤波，目的主要是滤除白噪声；然后再对小波阈值去噪后的信号进行EMD分解，对分解后的信号进一步频谱滤波，最后进行信号重构。实例分析表明，该方法能够更有效地滤除噪声而提取大桥振动信息，是一种高效的去噪方法。