振动与冲击

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梁超1,3,练继建2,张金良1

振动与冲击. 2019, 38(18): 1-8.

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高坝泄流诱发的闸门振动是工程水力学领域的经典问题。近期原型观测中发现的闸门伴生振动具有能量集中、频率稳定的特点，为被动式减振措施的应用提供了条件。由于流固耦合机制的复杂性，在有效衰减优势频率振动的同时应保持宽频带内的抑振效果，避免削弱伴生振动的同时产生其它机制的强烈振动。因此，考虑闸门伴生振动机制，采用双调谐TMD减振措施，建立了振动控制方程；基于H∞鲁棒控制设计目标，推导了闸门-双调谐TMD体系参数优化设计的目标函数和约束条件；并对动力特性与实际相似的简化模型进行了参数优化设计；将优化设计的双调谐TMD安装于实际闸门结构进行动力分析，结果表明该方法可以有效衰减闸门的伴生振动，保障闸门安全和正常运行。

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混合多稳态随机共振的故障信号检测

张刚12，李红威1

振动与冲击. 2019, 38(18): 9-17.

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针对故障特征信号在诊断时经常淹没在噪声中难以提取问题，利用woods-saxon型单稳态模型与混合型双稳态模型结合提出一种混合型三稳态随机共振系统，该系统不仅保留了woods-saxon对故障信号易于检测的优点又利用了三稳态对噪声利用率高的特点。首先利用信噪比增益为衡量指标，提出寻找最优系统参数的自适应算法；然后对噪声背景下的谐波振动信号、调幅信号、周期脉冲衰减信号进行检测；提出一种变分模态分解与混合三稳态结合的信号检测方法，并将其应用于实际轴承故障检测；经过仿真实验表明混合型三稳态随机共振模型以及组合模型在故障信号的检测中检测结果清晰可靠、性能优越。

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基于优化Kriging模型的平台结构动力学模型修正

冷建成1 田洪旭1 徐爽2 周国强1 赵海峰1

振动与冲击. 2019, 38(18): 18-23.

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以某海洋平台结构试验模型为研究对象，提出了Krigging模型与多目标遗传算法优化相结合的动力学模型修正方法。将模态频率设为修正目标，利用待修正参数与平台模态频率间的Kriging模型代替平台有限元模型进行修正。针对近似误差可能对修正结果产生干扰的问题，提出了一种基于多目标遗传算法的局部加点优化方法，用于优化代理模型的拟合精度。通过力锤激励下的室内模型试验对上述方法进行了验证，结果表明：Kriging模型能够有效拟合平台结构参数与固有频率间的复杂映射关系，所提出的优化方法能够显著改善Kriging模型精度，可应用于实际工程。

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振动响应传递率及其工作模态分析方法综述

李星占1,2，岳晓斌1，黄文1，董兴建2，彭志科2

振动与冲击. 2019, 38(18): 24-34.

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基于振动响应传递率的工作模态分析方法是近年来出现的一类新的频域工作模态分析方法。由于振动响应传递率独特的动力学特性，该类方法得到了迅速的发展。从以下三个方面对振动响应传递率及其工作模态分析方法进行综述：振动传递率的概念、振动传递率的估计方法和基于振动传递率的工作模态辨识方法。在对各种辨识方法原理介绍的基础上，分析其特点及其存在的问题。结合多自由度系统模型，采用四种具有代表性的辨识方法对不同激励情况下的工作模态进行辨识，并对辨识结果以及方法的局限性进行了分析比较。

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基于迭代插值的实复转换频率估计算法

陈鹏, 涂亚庆, 李明, 张海涛

振动与冲击. 2019, 38(18): 35-39.

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为消除实信号中负频率成分对频率估计的影响，提出一种基于迭代插值的实复转换频率估计算法。首先，通过预估计采样信号频率，构造参考信号，并通过90°相移得到采样信号的正交分量；然后，将采样信号与其正交分量合成为复信号实现实复转换，抑制负频率成分的影响；最后，利用迭代插值算法估计复信号的频率，重新构造参考信号并生成正交分量与复信号，并对复信号进行频率估计，得到精确的频率值。仿真实验表明：所提算法消除了负频率成分的影响，改善了抗噪性，提高了估计精度，使得频率估计的均方误差更接近于克拉美罗下限。此外，在LFMCW雷达上进行了实测实验，验证了所提算法的有效性。

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冲击荷载下级间螺栓法兰连接结构失效实验与数值仿真研究

田彤辉1，袁杰红1，王青文1，周仕明1，陈柏生2

振动与冲击. 2019, 38(18): 40-45.

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基于火箭（导弹）级间螺栓法兰连接结构简化的原理性实验件，利用Abaqus有限元模型设计并进行了落锤冲击失效实验。实验采集了螺栓力时程响应数据、落锤冲击力和冲击速度、柱段关键点应力时程响应数据和连接界面开缝位移时程响应数据。实验结果表明，横向冲击荷载作用下连接结构螺栓组呈序列失效特点，螺栓分布面上半部分三个螺栓为初始承载失效螺栓，决定连接结构工作强度，实验数据与仿真模型数据对比表明仿真模型具有良好的计算精度。研究结果可为箭（弹）体连接结构抗冲击强度设计提供参考。

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改进AMD广义形态分形维数和KFCMC的液压泵故障诊断方法

郑直1，姜万录2,3，王宝中1

振动与冲击. 2019, 38(18): 46-52.

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针对液压泵故障诊断问题，提出了一种基于改进解析模态分解(AMD)、广义形态分形维数(GMFD)和核模糊C均值聚类(KFCMC)相结合的新方法。首先，根据故障特征频率先验知识，在有效二分频范围内对实测液压泵多模态故障振动信号进行AMD分解，并基于欧氏距离法选定实现最优分解的二分频；其次，将基于最优二分频所提取含有丰富运行特征信息的故障分量信号作为数据源，并提取GMFD作为特征向量；最后，利用KFCMC实现对液压泵不同故障的诊断。此外，还利用原始AMD、经验模态分解(EMD)、集总经验模态分解(EEMD)、局部均值分解(LMD)、变分模态分解(VMD)和模糊C均值聚类(FCMC)方法对上述信号进行分析，结果表明所提方法效果要优于上述传统分解和诊断方法。通过对仿真和实测液压泵故障振动信号的实验验证，表明该方法可以有效地诊断液压泵不同故障。

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水电站机组-厂房结构突增负荷过渡过程振动特性研究

吴嵌嵌1，张雷克2,3,马震岳4，王雪妮2

振动与冲击. 2019, 38(18): 53-61.

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水电站机组及厂房结构受水、机、电激励影响在过渡工况下振动问题突出，但现阶段相关理论研究严重滞后于工程实际，制约了该结构进一步寻求改善其瞬态振动的合理控制方式及技术措施。为此，本文以核心水力振源之一——尾水管压力脉动的构建为切入点，从理论分析的角度提出了一种在不同负荷工况下由尾水管偏心涡带诱发的水力激励数学表述，基于已有水力发电系统水-机-电-结构耦联模型，将系统突增负荷过渡过程纳入机组-厂房结构振动研究体系，并对结构在该非稳态运行情况下的振动特性进行了分析。计算结果表明，同稳态工况相比，机组各导轴承结构在瞬态工况下存在运行稳定性降低、振幅明显增大等现象。同时，相对于机组轴系，水电站厂房发电机层楼板在该过渡工况下的振动现象更为显著，特别是竖向振动情况异常突出，位移增幅可达其在稳态运行条件下的数倍。本文研究成果可为水电站机组-厂房结构在该过渡工况下的动力响应分析提供合理可靠的模型与研究方法。

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一维六方压电准晶中圆孔边周期裂纹分析

杨娟1，2, 李星2，周跃亭3

振动与冲击. 2019, 38(18): 62-71.

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本文利用复变函数和保角变换的方法，结合柯西积分，针对一维六方压电准晶中圆孔边周期裂纹问题进行了分析研究，导出了电不可导通边界条件和电可导通边界条件下Ⅲ型裂纹问题的场强度因子和能量释放率。在缺失相位子场或电场时，所得结果和已有结果做对比分析，以此验证方法的有效性。通过数值算例讨论了裂纹数、几何参数、耦合参数、声子场应力、相位子场应力和电载荷对材料断裂特性的影响规律,以便在实践中得到更好的应用。本研究为压电准晶元件的优化设计和可靠性分析提供理论基础。

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整体式弹性环挤压油膜阻尼器结构设计与转子过临界实验研究

张力豪，何立东*，陈钊，万方腾，丁继超

振动与冲击. 2019, 38(18): 72-78.

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航空发动机等高速柔性转子，工作转速过临界。由于存在不可避免的不平衡质量，转子过临界时会发生剧烈共振。通过使用弹性支撑降低转子系统的临界转速，使用挤压油膜阻尼器(SFD)增加支撑阻尼，可以降低转子过临界振动和外传力[1]。将弹性支撑和阻尼器合二为一，开发设计了新型整体式弹性环挤压油膜阻尼器(Integral Elastic Ring Squeeze Film Damper简称IERSFD)，构建力学模型并分析了减振原理，在实验室搭建了单盘Jeffcott转子，在IERSFD腔室填充不同粘度阻尼液的条件的下，进行了转子过临界实验，结果表明IERSFD可以有效降低转子过临界振动。

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热环境下大范围运动功能梯度薄板的刚-柔耦合动力学特性

王琳杰 1,黎亮 1,章定国1,钱震杰 2

振动与冲击. 2019, 38(18): 79-88.

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基于刚柔耦合动力学及热力学理论，运用第二类拉格朗日方程建立了温度场中做大范围运动FGM薄板的一次近似刚柔耦合模型。采用假设模态法对变形场进行离散并在变形能中计入热应变的影响。分析了不同温度环境和不同体积分数指数等因素对温度场中做大范围运动FGM薄板动力学特性的影响。仿真结果表明：随着温度梯度增大FGM薄板振荡现象更加明显，随着体积分数增大FGM薄板振荡幅值与无量纲固有频率增大。

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带隔板装药EFP成型数值模拟与实验研究

潘建，张建军，侯云辉，冯雪磊

振动与冲击. 2019, 38(18): 89-94.

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以小长径比装药EFP战斗部为研究对象，利用AUTODYN有限元数值模拟和相应的试验对带隔板装药EFP的成型过程进行研究。在装药种类、结构尺寸和药型罩材料不变的条件下，开展了隔板结构和药型罩结构的正交优化设计数值计算。结果表明：与不带隔板结构相比，正交优化后带隔板装药EFP的速度提高了8.8%，长径比提高了164.3%；应用于末敏弹结构中优化后的EFP速度1570.1m/s，长径比达到5.02，与实验结果基本一致，从而验证了数值计算的正确性。

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考虑温粘热效应的滑动轴承-转子系统动态响应分析

赵道利1,2，马晓栋1，孙维鹏1，万天虎3，罗兴锜1,2

振动与冲击. 2019, 38(18): 95-102.

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针对滑动轴承中润滑油温度的不稳定变化而引起的转子系统振动问题，从油膜润滑的雷诺方程出发，在Gumbel油膜边界条件假设下，推导出短轴承的非线性油膜力的计算公式。将润滑油温度变化时粘度的变化考虑在内，采用四阶Runge-Kutta法求解系统微分方程得到转子-轴承系统运动的时域图、轴心轨迹图、Poincaré图、频谱图、瀑布图和分岔图，分析滑动轴承-转子系统在润滑油温度变化下的动态响应。结果表明，使用不同润滑油时，温粘系数较大的润滑油对转子二阶临界转速附近的拟周期和混沌运动有更好的抑制作用；润滑油温度的升高有利于转子系统在低转速范围运行的稳定性，但在二阶临界转速附近，发生油膜涡动和油膜振荡所对应的转速区域会有所延长，不利于转子-轴承系统的运行。

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随机结构主动控制系统的鲁棒控制研究

王磊1,2,谭平1，赵时运3，陈刚2，周福霖1

振动与冲击. 2019, 38(18): 103-108.

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针对随机结构的鲁棒控制问题，本文基于随机结构正交展开理论和线性矩阵不等式（linear matrix inequality，LMI），提出了随机结构的鲁棒H_∞控制系统设计方法。该方法以随机结构的正交展开扩阶模型为基础，结合有界实引理和线性矩阵不等式，建立鲁棒控制系统，并使得控制系统传递函数对不确定性扰动满足H_∞干扰抑制。文末以某典型随机结构模型为例，结合概率密度演化方法，分析比较了两类常用鲁棒H_∞控制系统设计方法与本文所述方法的差异，验证了本文所述方法的有效性和鲁棒性。

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非线性包装系统中关键部件振动可靠度分析

朱大鹏

振动与冲击. 2019, 38(18): 109-114.

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研究非线性包装件中关键部件在真实的具有一定谱特征的随机振动激励下的振动可靠度。考虑到实测随机振动PSD曲线的多峰值特征，采用多阶Kanai-Tajimi模型模拟随机振动的功率谱密度，将真实随机振动在标准正态随机变量空间中离散化表达。考虑包装件中的关键部件，将包装件建模为二自由度非线性支座激励系统，应用模型修正因子法，将非线性包装件等效表示为一个线性化系统，应用一阶可靠度方法分析包装系统中关键部件的首次穿越损坏概率。应用数值分析的方法分析包装件中各参数变化对损坏概率的影响。本研究对于计算包装件损坏概率、优化包装件参数以提高振动可靠度，具有重要的指导意义。

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爆炸载荷下空孔及其缺陷对裂纹扩展影响机理研究

张召冉,左进京2，郭义先3

振动与冲击. 2019, 38(18): 115-121.

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空孔在岩石爆破中的作用越来越受到重视，为研究岩石爆破中空孔及其缺陷对裂纹的影响，以PMMA代替岩石材料，利用动态焦散线系统重点研究空孔及其背爆侧缺陷对裂纹扩展的影响。在预制裂纹长度及其与炮孔间距不变的条件下，空孔直径为10mm、20mm和30mm时，裂纹扩展长度分别为1.46cm、2.13cm和5.29cm；裂纹扩展速度分别为266.64m/s、366.63m/s和466.64m/s；应力强度因子分别为0.89、1.11和1.34；即随着空孔直径的增大，背爆侧预制裂纹扩展越容易。通过建立力学模型解释其机理，空孔直径加大了应力波的反射范围，增强了空孔边界处岩体单元的受力强度，导致裂纹的产生和发展。一定范围内空孔直径大小条件下，空孔反射应力波产生的合力方向对背爆侧裂纹扩展产生影响，主要表现为应力波的强度的水平分力方向与裂纹扩展方向的关系，当两者方向相同时对裂纹扩展起到促进作用，裂纹扩展越长；当两者方向相反时，起到抑制作用，裂纹扩展越短。

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不确定性激励下碰摩转子的振动响应识别

王威，甘春标

振动与冲击. 2019, 38(18): 122-127.

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应用伪周期替代数据算法分析受不确定性激励的碰摩故障转子振动响应，对故障信号进行识别和分类。在考虑非线性油膜力及碰摩力作用的基础上，建立有界噪声激励作用下碰摩故障转子系统动力学模型，对系统振动响应信号及其相应替代数据进行对比分析与识别，应用关联维数作为检验假设的判别统计量，并结合Poincaré截面图、最大Lyapunov指数及分岔图进行验证。结果表明，替代数据算法能够有效识别此类受随机不确定激励转子系统的周期占优与混沌占优响应信号，可进一步应用于受不确定性激励转子系统的信号识别与故障诊断研究。

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压电阻抗损伤识别温度影响的协整消除方法研究

李秀娟，屈文忠，肖黎

振动与冲击. 2019, 38(18): 128-134.

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近年来结构健康监测与损伤识别研究中广泛采用压电高频机电阻抗方法(EMI)。由于环境温度变化也会使阻抗谱产生频移和幅值变化，甚至淹没结构损伤对阻抗谱的影响，造成损伤误报。因此提出了一种基于协整处理阻抗谱的方法，以消除长期监测过程中环境温度变化的影响。分析了阻抗谱中协整向量的构造原理，利用ADF检验和Johansen检验确定其不平稳阶数，将温度变化影响下不平稳的阻抗谱峰值频率时间序列协整为一个平稳的余量序列。利用压电片高频主动激励进行了钢板在温度变化工况下模拟损伤的EMI检测识别实验。实验结果表明结构损伤导致平稳的协整余量序列发生突变，准确表征了结构损伤的发生，验证了阻抗谱协整处理环境温度变化方法的有效性。

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基于AK-MCS法的主轴系统振动可靠性分析

冯吉路1,孙志礼2,赵坚1,张婧1, 梁春芳1

振动与冲击. 2019, 38(18): 135-140.

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采用集中质量法对数控车床主轴系统进行了简化，建立了考虑主轴刚度、阻尼、偏心质量和成组滚动轴承非线性接触力的十自由度非线性振动模型，使用Runge-Kutta数值积分法求得了主轴-轴承系统振动微分方程的数值解。考虑影响主轴振动的相关参数的随机性，以轴端轴心的振动幅值作为衡量主轴振动可靠性的指标，采用Kriging和Monte Carlo法相结合的方法（AK-MCS）计算了主轴振动可靠度。研究结果表明：采用AK-MCS算法与直接Monte Carlo法计算的失效概率几乎相等，而AK-MCS算法的运算效率明显更高，说明了本文采用的AK-MCS算法的准确性与高效性，也验证了该方法适用于强非线性系统的可靠性计算。

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分段光滑碰撞振动系统吸引域结构变化机理研究

张惠1，丁旺才1，李险峰2

振动与冲击. 2019, 38(18): 141-147.

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在研究振动问题或利用振动时效技术消除工件应力时，常需要借助激振器或振动台等激振装置使物体产生振动。针对含间隙及预紧弹簧激振系统，建立了动力学模型，得到其解的解析表达式，利用胞映射法在不同Poincaré截面上获得系统中共存的吸引子及吸引域，分析了由鞍结分岔、周期倍化分叉及边界碰撞分岔诱导出现的吸引子共存情况，及由边界激变、吸引域边界质变及内部激变等全局分岔所引起的吸引子湮灭情况。研究表明由擦边分岔所诱导产生的平常型鞍点分支，及由周期倍化分岔所诱导产生的的翻转型鞍点分支的出现是造成系统出现分形吸引域边界的原因。

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基于瞬态冲击响应特性的无砟轨道砂浆层脱空的检测和识别

田秀淑1,2，杜彦良3，赵维刚3

振动与冲击. 2019, 38(18): 148-153.

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本文基于瞬态冲击响应特性进行了高速铁路无砟轨道砂浆层脱空的检测和识别方法研究。采用LS-DYNA软件建立了CRTSⅡ型无砟轨道多层结构截面的有限元模型，对不同尺寸脱空的工况进行了数值模拟，分析了模拟结果的速度时程曲线特性、频谱曲线特性和导纳变化特性，提出了基于瞬态响应特性检测砂浆层缺陷的识别参数。对预设不同尺寸缺陷的高铁实体模型进行了试验，结果表明，砂浆层存在脱空时，测点的速度时程曲线振幅增加、低频频谱峰高、导纳均值增加且导纳谱呈现多峰特征，基于瞬态冲击响应特性可准确识别砂浆层内大于0.4m的脱空病害。

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不同种类形状记忆合金在结构振动控制中的研究现状

黄浩宇,张纹韶2

振动与冲击. 2019, 38(18): 154-164.

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基于形状记忆合金（Shape Memory Alloy, SMA）的结构振动控制研究得到了广泛关注，现今各类SMA的发展较快且差异较大，在结构振动控制中合理选取和应用SMA至关重要。因此，本文从力学性能、温控能力、价格和使用安全性等方面分析了各类SMA的发展现状，综述了基于SMA的结构被动控制、主动控制和半主动控制研究成果，讨论了各类SMA在结构振动控制中的优势、问题和发展潜力。最后，本文展望了SMA在土木工程中的应用前景，分析提出了未来研究中有待解决的关键问题。

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基于通用选择性分数重复控制的磁悬浮转子谐波电流抑制

崔培玲，张国玺，刘志远，许涵，韩邦成

振动与冲击. 2019, 38(18): 165-172.

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在磁悬浮转子系统中，转子的质量不平衡和传感器误差不可避免地会产生谐波电流，由此产生谐波振动。重复控制是一种消除控制系统周期性扰动的方法，传统的重复控制器等效地补偿所有谐波频率分量。然而，在磁悬浮转子系统中，谐波电流中低次谐波成分通常表现为主导谐波。针对这些问题，提出了一种基于通用的选择性分数阶重复控制的磁悬浮转子系统的谐波电流抑制方法，建立了kn+i 阶离散周期序列的内模。通过引入具有独立控制增益的并联重复控制结构，并根据具体谐波幅值大小调整每个支路控制器增益，加快了系统的瞬态响应速度；采用分数延迟滤波器实现了抑制低次主导谐波时的频率的自适应，给出了系统稳定性判据。在磁悬浮转子系统中验证了该方法的有效性。

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基于CNN-SVM的深度卷积神经网络轴承故障识别研究

荆云建1,2，胡晓依2，宋志坤1，侯银庆1

振动与冲击. 2019, 38(18): 173-178.

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针对传统智能诊断方法过分依赖于信号处理和专家经验提取故障特征以及模型泛化能力差的问题，基于深度学习理论，提出将卷积神经网络算法结合SVM分类器搭建适于滚动轴承故障诊断的改进型深度卷积神经网络模型。从原始实测轴承振动信号出发，模型逐层学习实现特征提取与故障识别，引入批量归一化、Dropout处理并改进模型分类器来提升轴承故障识别准确率、模型收敛速度和泛化能力。实验结果表明，优化后的深度学习模型可快速准确地提取轴承故障特征，针对不同类型、不同损伤程度的轴承可实现99%的识别准确率，并且模型有较强的泛化能力和强化学习能力。

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高强38CrSi钢力学性能测试及本构关系研究

魏刚 1，张伟 2，邓云飞 1

振动与冲击. 2019, 38(18): 179-184.

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使用万能材料试验机、霍普金森拉杆（SHTB）和Taylor杆撞击试验研究了淬火加中温回火处理的高强38CrSi钢在常温~700 ℃的准静态、动态力学性能。基于试验数据，对Johnson-Cook（J-C）本构模型中的温度软化项做了轻微修改。结合Taylor杆撞击试验反算，得到了修改的J-C本构相关参数和Cockroft-Latham（C-L）断裂准则的模型参数。通过对高速下Taylor杆撞击试验中弹体变形和断裂的数值仿真与试验结果的比较，验证了模型及参数对预测高强38CrSi钢动态大变形和断裂的有效性。

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爆轰冲击载荷作用下射孔段管柱动力响应分析

李明飞1,2，徐绯1，窦益华2

振动与冲击. 2019, 38(18): 185-191.

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聚能射孔爆轰过程产生的巨大冲击波作用于管柱，冲击载荷和狭长、复杂井筒边界下的管柱动力响应与安全性研究未见文献报道。本文基于有限元建模和理论方法分析射孔管柱动力响应以期为管柱强度安全分析提供依据。应用振动力学悬臂梁理论，考虑管柱自重及轴向冲击载荷作用，建立管柱动力学模型，导出管柱纵向振动微分方程，应用分离变量法求解，得到管柱振动固有频率、主振型及位移动力响应表达式。应用Workbench模块，基于有限元瞬态动力学方法，以2 7/8＂5.51 mm P110油管为对象，建立射孔段管柱三维有限元模型，作用井下实测冲击载荷，分析管柱的动力响应规律。结果表明，管柱固有频率有限元解和解析解平均相对差4.18%，有限元法满足精度要求。位移、速度、加速度随时间以15 ms周期变化，9ms时，管柱压缩最大值为19.15 mm，95ms时，管柱伸长最大值为9.1 mm。自由端速度达到最大值5.45m/s；加速度达到最大值2.85 km/s2。管柱应力波传播速度约4930 m/s，与理论结果5123 m/s相近。采用本文的有限元建模和理论方法分析射孔管柱动力响应满足精度要求；据此得到的射孔管柱速度、加速度和应力变化规律可指导实际生产；并可为复杂边界条件的细长杆振动研究提供参考。

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基于BQGA-ELM网络在滚动轴承故障诊断中的应用研究

皮骏1，马圣2，杜旭博2，贺嘉诚2，刘光才1

振动与冲击. 2019, 38(18): 192-200.

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提出一种基于Bloch球面量子遗传算法（BQGA）优化极限学习机（ELM）网络的诊断方法（BQGA-ELM），并将BQGA-ELM运用于滚动轴承故障诊断中。首先，基于UCI标准数据集，通过仿真实验比较Bloch量子遗传算法与其它算法优化ELM的性能，仿真实验表明BQGA的优化效果强于其它优化算法。其次，从实验室采集滚动轴承正常、内环故障、外环故障和滚珠故障四种工况的振动信号，并利用时域分析法提取振动信号的相关特征参量。最后，将提取的特征参量经过数据预处理，再输入到诊断模型中进行滚动轴承故障诊断。结果表明：BQGA-ELM能够准确有效的对滚动轴承故障进行诊断，且其误差收敛与故障诊断时间均优于文中其它诊断模型。

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冲击载荷作用下蒸压加气混凝土动态力学性能研究

陈艺顺，王波，周健南，孔新立，朱乃姝，周寅智

振动与冲击. 2019, 38(18): 201-206.

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为了研究蒸压加气混凝土（AAC）在冲击载荷作用下的动态力学性能，对密度为425〖kg/m〗^3和625〖kg/m〗^3的试件进行了准静态力学测试和分离式Hopkinson压杆（SHPB）试验。针对蒸压加气混凝土这类低阻抗多孔介质材料试件内部应力不均匀和透射信号难采集的问题，采用波形整形器和半导体应变片对SHPB装置进行了改进，保证了试验的有效性。试验得到了不同应变速率下的力学参数，并在此基础上研究了蒸压加气混凝土的强度性能。结果表明，蒸压加气混凝土的抗压强度随应变速率和密度的增加而增大；蒸压加气混凝土的动态强度增长因子与平均应变率的自然对数成线性关系；在冲压状态下蒸压加气混凝土存在应变率敏感阀值，当应变率超过这个值时，试件的抗压强度将明显增加；随着平均应变率和密度的增加，蒸压加气混凝土的冲击韧性不断增加且冲击韧性指标与平均应变率的对数呈线性关系。

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城市轨道交通箱梁中高频导波特性分析

宋立忠1,2, 郭敏3，王欣欣3，李小珍1

振动与冲击. 2019, 38(18): 207-214.

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本文采用传统有限元法、波导有限元法结合现场锤击试验研究了城市轨道交通混凝土箱梁的中高频振动特性，分析了箱梁中导波的频散特性及其对箱梁中高频振动特性的影响。首先，以广州地铁四号线30 m混凝土简支箱梁为研究对象，开展了现场锤击试验。然后，使用传统有限元软件ANSYS建立了箱梁的有限元模型，并通过对比箱梁导纳计算结果和实测结果验证了有限元模型的可靠性。最后，使用Matlab编程对箱梁进行波导有限元分析，得到了箱梁中导波的频散特性和导波模态，并讨论了引起箱梁中高频振动峰值的导波类型。研究结果表明：顶板导纳的优势频段约为80~120 Hz，底板导纳的优势频段约为60~120 Hz；在120 Hz以内，箱梁中共出现了9种导波模态，其中竖向弯曲波E和H是引起箱梁中高频振动峰值的主要导波类型。

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典型形体超高层建筑的风压风场与抗风优化研究

毛璐璐1，韩兆龙1, 2，周岱1, 2, 3，包艳1，汪汛1，李煜1，马晋1

振动与冲击. 2019, 38(18): 215-222.

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现代建筑的结构高度日益增加，高层建筑截面形式更加多样。近年来，我国出现了许多新型截面形式的超高层建筑，其风荷载的控制是结构风工程领域的研究重点。针对类矩形截面和圆形截面的超高层建筑，基于计算流体动力学方法和ANSYS/ FLUENT软件，数值模拟分析不同截面超高层建筑的表面风压分布规律，不同风向角下典型测点的平均风压系数，开展行人高度处风速的比较分析，研究超高层建筑抗风形体优化。结果表明，在超高层建筑转角处，因气流分离的不连续性而出现负风压最大值；风向角对切角矩形截面超高层建筑的风压分布影响显著，当截面切角正对来风方向时，其风压分布最不利；圆形截面超高层建筑负风压量值较小，且利于满足行人风安全性和风舒适性的要求，具有良好的抗风性能。

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叶片型线影响射流离心泵水力及旋转噪声特性分析

郭荣1,李仁年1，2，张人会1，2，李晶1，申正精1，2

振动与冲击. 2019, 38(18): 223-230.

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为研究叶片型线对射流离心泵水力性能及旋转噪声特性的影响，提升射流离心泵叶轮设计水平，应用高阶Bezier曲线对叶片型线进行参数化控制，采用Plackett-Burman方法进行参数的显著性分析和筛选，基于响应面法对敏感性较强的3个控制变量进行中心复合试验设计，建立射流离心泵叶片型线与效率、扬程、轴功率及旋转噪声之间的多元回归模型，确定水力性能和声学性能之间的映射关系。结果表明：叶片包角、叶片出口安放角、叶片进口直径对射流离心泵的水力性能和声学性能影响最为显著；方差分析法和系数法检验结果证明回归模型高度显著，能够反映叶型控制参数与响应目标之间的客观关系；较小的包角、较大的出口安放角、较小的进口直径有助于改善射流离心泵的水力性能，设计空间水力性能最优参数组合为包角φ=52.5°，出口安放角β2=50°，叶片进口直径Dj=14.5；叶型各控制参数编码靠近0水平时有助于改善声学性能，设计空间声学性能最优参数组合为包角φ=76°，出口安放角β2=33°，叶片进口直径Dj=18；声学性能和水力性能在叶片型线的样本空间内具有逼近Pareto解的能力，Pareto前沿解沿一条呈下的凸形曲线分布。

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基于Adaboost-SVM组合算法的爆破振动强度预测研究

梅比1，汪旭光2，杨仁树1

振动与冲击. 2019, 38(18): 231-235.

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为了提高爆破振动强度预测精度，提出了基于Adaboost-SVM组合算法的爆破振动强度预测方法。采用主分量分析法，从7种爆破振动强度影响因素中确定了3类主要因素，并建立训练样本集，选用高斯径向基核函数建立SVM预测模型，经过对模型参数不断训练和优化调整，实现了对爆破振动强度的预测，最后通过Adaboost-SVM组合算法构建预测模型，进一步提升了预测精度。结果表明，SVM模型在预测精度上高于传统经验公式法和BP神经网络法，且训练速度更快；而提出的Adaboost-SVM组合算法能够进一步将预测精度提高至97%以上。

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基于灵敏度分析和不同数据融合的损伤识别方法

周俊贤，吕中荣，汪利

振动与冲击. 2019, 38(18): 236-241.

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提出了一种基于灵敏度分析和不同数据融合的有限元模型识别法，对结构的局部损伤进行识别。在正问题研究中，将结构的局部损伤模拟为结构单元杨氏模量的减少。在反问题中，通过建立实测数据与计算数据的残差为目标方程，引入灵敏度分析与正则化技术，将非线性方程转化为线性方程，进而通过迭代法进行求解。在实际工程中，往往会获得许多不同类型的数据，如模态、频响函数、静力位移数据，不同的数据其相应的灵敏度分析是不同的。假如只单独采用某一种数据，数据量过少且受到结构模型误差的影响会较大，本文通过数据的加权和融合使得目标方程含有尽可能多的实测信息。最后,通过框架和板两个数值算例表明，该方法能有效识别结构的局部损伤，且具有识别精度高，对模拟的测量噪声不大敏感的优点。

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某机车牵引变流器振动特性及减振研究

王永胜1，廖金军1，丁杰2,3,曾亚平2，臧晓斌2，夏亮2，张平3

振动与冲击. 2019, 38(18): 242-247.

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针对某型机车牵引变流器振动过大的问题，通过添乘测试了解了牵引变流器实际振动环境及从车轮到牵引变流器内部的振动特性，确定了振动来源以及振动过大的原因，并与IEC61373标准进行对比；通过开展实测谱验证，成功复现了牵引变流器内部某电气设备的振动故障。在此基础上提出了针对性的减振方案，利用有限元软件对减振方案进行基于实测数据的仿真对比计算。结果表明，本文提出的减振方案具有明显的减振效果，能够显著降低牵引变流器在振动冲击激励下的应力水平。

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干气密封摩擦界面法向接触刚度分形模型

孙宝财1,2，丁雪兴1，陈金林1，张伟政1，严如奇2

振动与冲击. 2019, 38(18): 248-255.

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为揭示干气密封摩擦界面的摩擦振动规律，用分形参数表征干气密封摩擦界面形貌特性，根据重新建立的微凸体接触变形方式，以及概率理论建立了干气密封摩擦界面法向接触刚度分形模型。通过与相关实验数据和模型的对比，验证了本文模型的合理与正确。最后，对影响法向接触刚度的关键因素进行了数值分析，研究结果表明：法向接触刚度随分形维数、真实接触面积的增大而增大；当接触面积一定时，法向接触刚度随特征尺度、摩擦系数的增大逐渐减小。相比于分形维数、特征尺度对法向接触刚度的影响，摩擦系数的影响相对较小。这些研究结果为进一步研究干气密封摩擦振动奠定了基础。

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齿轮箱断齿特征识别的S变换-SVD降噪组合方法

潘高元1，李舜酩1，杜华蓉1，朱彦祺1

振动与冲击. 2019, 38(18): 256-263.

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齿轮箱作为传动结构的核心部件，其断齿故障将直接导致设备损伤，产生巨大经济损失。为了从齿轮箱振动信号中准确识别出断齿故障，把S变换时频谱与奇异值分解（SVD）降噪相结合，通过对比分析奇异值比值谱与差分谱的差异，提出了S变换-奇异值比值谱选取阈值的降噪方法。首先将信号S变换的时频矩阵作为SVD的构造矩阵，然后采用奇异值比值谱选取置零阈值位置进行降噪，最后对降噪后的时频矩阵进行S逆变换，获得信号的时域冲击特征，并结合S变换时频图，从而识别出冲击特征频率。通过仿真信号和实验信号对所提改进方法的有效性进行验证，结果表明，该方法能够更加直观准确地识别出仿真信号的周期性冲击特征与齿轮箱行星齿轮的断齿故障特征。

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单孔不耦合装药爆破的岩体损伤分布特征研究

潘强1，张继春1，石洪超2，邹新宽3，邓稀肥4，许宏1

振动与冲击. 2019, 38(18): 264-269.

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开挖爆破作用下岩体损伤分布特征研究是地下工程围岩加固和边坡支挡防护设计的基础。通过弹性模量定义损伤因子以及对不耦合装药爆破进行损伤分区及其特征描述，应用Taylor提出的有效弹性模量计算方法，分别按照爆炸应力波衰减规律和厚壁圆筒理论建立相应的单孔爆破下损伤分布特征公式，进而叠加得到爆炸应力波与准静态气体共同作用下损伤分布特征公式。援引损伤试验数据分析其可行性和准确性，结果表明，该理论公式与试验数据的相关性较好，准确性较高，可表征爆破损伤分布特征及预估损伤范围；不耦合装药爆破的损伤因子呈幂函数衰减，其衰减速率在时呈逐渐减小的趋势，在时呈先增大后减小的趋势，同时衰减速率又随着不耦合系数增大而增大；其他条件相同时，爆破损伤范围随着不耦合系数增大而减小；从损伤角度阐明了光面爆破或预裂爆破装药结构采用合适的不耦合系数的必要性。

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冲击应力对电连接器性能影响的仿真研究

骆燕燕1,2,*，武雄伟1,2，田亚超3，刘旭阳4

振动与冲击. 2019, 38(18): 270-276.

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冲击应力是影响电连接器接触性能的主要环境因素之一，受到冲击碰撞后可能发生突发性接触失效现象。为探究冲击过程中接触性能参数变化规律，采用ANSYS进行仿真研究，建立动力学模块模拟冲击试验，分析了较高严酷等级下，不同峰值加速度及脉冲持续时间对接触件形变、应力和接触压力的影响，并从能量角度进行了分析。结果表明：相比于峰值加速度，脉冲持续时间对接触性能参数变化的影响显著；受到2ms以内的冲击，电连接器会在冲击初期出现瞬断失效现象；但若超过2ms，冲击的影响程度明显降低。冲击能量的增加会对接触件的应力值和塑性变形区域产生影响，并导致接触件发生塑性形变。冲击能量相同时，冲击脉冲持续时间越短，接触性能参数的变化幅度越大。

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刊出日期：2019-09-15

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