振动与冲击

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周云龙，常赫，赵盘

振动与冲击. 2019, 38(20): 1-6.

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通过将振动装置与两相流实验回路结合的方法，对起伏振动状态下水平管内气液两相流问题进行了实验研究。同时基于FLUENT平台，结合动网格模型及UDF编程手段，通过数值模拟的方法，进一步扩展了研究内容：重点考察了振动工况及流体性质对压降和流型转换的影响。研究结果表明：振动工况下气液两相流动形式不同于稳态工况，主要流型有珠状流、泡弹流、沸腾波状流、波状流以及环状流。振动影响管内压降，但当Re数大于5600时，无论是振动频率还是振动幅度对压降均没有很大影响。与稳态工况类似，粘度几乎不影响流型转换界限，流体处于高粘度状态时，振动工况对于流型转化及压降的影响减弱。振动频率和振动幅度的增大均使得流型转换界限呈现向外扩张的趋势，且与振动幅度相比，振动频率的改变对流型转换影响更大。

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内装电磁滑环式主动平衡系统的研究

潘鑫1，2，何啸天2，吴海琦2，高金吉1，2，江志农1，2

振动与冲击. 2019, 38(20): 7-11.

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质量不平衡超标是导致机床主轴功能失效的一种典型故障，而主动平衡系统由于可在线自动降低主轴转子因刀具或砂轮不均匀磨损等因素造成的的不平衡振动，是智能机床主轴的重要组成部分之一。本文介绍了一种可集成安装于主轴中空转子中的内装电磁滑环式平衡执行器，并通过磁场驱动两个配重盘的步进旋转来在线补偿主轴转子的初始不平衡量。在详细介绍该执行器的工作原理以及平衡精度和自锁能力两项性能参数的基础上，通过主动平衡实验验证了该平衡系统的有效性。实验结果表明，该主动平衡系统可在3600 rpm的转速下将机床主轴的不平衡振动降低87.5％。

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针对机器人柔性负载振动控制的输入整形技术实现方法

李琳，胡锡钦，邹焱飚

振动与冲击. 2019, 38(20): 12-17.

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在机器人应用中高精度的运动控制是非常重要的，然而当机器人抓持柔性部件运动时，柔性部件自由端不可避免的会产生振动，尤其当机器人末端执行器的运动方向与柔性负载的变形方向相同时，振动更加严重。本文针对此问题，采用输入整形技术来抑制柔性负载自由端的残余振动，从而实现高速高精度的点到点运动。为设计合理有效的输入整形器，采用基于傅立叶频谱分析和时域分析的模态参数识别算法估计机器人-臂系统的频率和阻尼。随后为了消除整形引起的轮廓误差，提出了一种在笛卡尔空间中沿轨迹方向的整形方法。最后搭建了机器人-柔性臂实验平台，对所述方法进行了验证。实验结果表明该方法不仅将柔性臂自由端的残余振动降低了约90%，而且消除了轮廓误差。

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基于双树复小波的遥测振动信号多尺度噪声调节随机共振分析

刘学，孙翱，李冬

振动与冲击. 2019, 38(20): 18-24.

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遥测振动信号包含大量反映飞行器试验过程中的状态特征信息，具有非线性、非平稳性、强噪声等特点,如何提取反映系统运行状态的微弱非线性特征直接关系到飞行状态监测和故障诊断的准确性，针对这一问题，提出一种基于双数复小波的多尺度噪声调节随机共振分析方法，充分考虑多尺度带限噪声对非线性随机共振的影响，利用多尺度噪声调节和樽海鞘群算法优化非线性随机共振，对遥测振动信号的微弱特征信息进行增强，仿真和实测数据实验结果表明该方法的有效性。

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基于非接触转子振动测试的转子行波分析

张岩松，张东明，邱大明，李成刚，刘洋

振动与冲击. 2019, 38(20): 25-30.

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在非接触转子振动测试系统中，以离散化傅里叶变换为理论基础，建立了对航空发动机整级转子叶片振动频率的分析方法，得到整级转子叶片在静坐标系下的振动频率，结合相同试验条件下应变计对转子叶片动态频率的测试结果，实现了航空发动机转子的行波振动分析。在某压气机试验中，整级转子叶片在转速12343rpm时，静坐标系下的振动频率为1752.7Hz，转子坐标系下的振动频率为926.4Hz，通过对测试结果的分析，得到了压气机转子的4节径前行波振动特性，结合压气机转子振动的坎贝尔图得到频率裕度和转速裕度。

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互补集合自适应最稀疏窄带分解及其应用

陈君航1,2，彭延峰1,2，李学军1,2，韩清铠3，李鸿光1,4

振动与冲击. 2019, 38(20): 31-37.

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自适应最稀疏窄带分解(Adaptive Sparsest Narrow-band Decomposition，ASNBD)是在包含内禀模态函数(Intrinsic Mode Functions, IMF )的过完备字典库中搜索信号的最稀疏解，将信号分解转化为优化问题, 但在强噪声干扰时计算精度仍有待提高。因此在结合了互补集合经验模态分解(Complementary Ensemble Empirical Mode Decomposition，CEEMD)算法，得到了新的互补集合自适应最稀疏窄带分解(Complementary Ensemble Adaptive Sparsest Narrow-band Decomposition，CE-ASNBD)方法。此方法是加入成对符号相反的白噪声到目标信号，从而减小重构误差，在对滤波器参数的优化过程中实现信号的自适应分解。对仿真和实验数据的分析结果表明，该方法在抑制模态混淆、端点效应、性能、提高分量的正交性和准确性等方面要优于CEEMD和ASNBD方法，并能有效应用于滚动轴承故障诊断。

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弹性高超声速飞行器输入饱和抑制backstepping控制

路遥,孙友,路坤锋

振动与冲击. 2019, 38(20): 38-43.

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针对一类无鸭翼弹性吸气式高超声速飞行器纵向短周期系统姿态跟踪控制问题，提出一种基于backstepping的输入饱和抑制非线性控制方法。考虑升降舵偏转量对升力的影响，引入新的虚拟控制量精准控制攻角状态。将机体的弹性模态影响视作一类干扰项，设计非线性干扰观测器对其进行估计，并在控制器中予以补偿。引入非线性增益函数提高系统控制输入量的饱和抑制能力，并基于李雅普诺夫理论证明了闭环系统的稳定性。仿真分析验证了所提出方法的有效性。

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超声电机在冲击环境中的性能研究

孙栋1，唐玉娟2，王炅1，王新杰1

振动与冲击. 2019, 38(20): 44-50.

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研究了冲击载荷对旋转型超声电机性能的影响。基于有限元方法，分析了不同冲击环境下超声电机的动态响应过程，分析过程中的关键材料选取了更接近工程实际的双线性随动硬化模型；通过实验方法对电机进行冲击测试，分析了冲击环境对电机机械性能与定子振动特性的影响。结果表明：转子的变形分为转子中心的下沉与转子边缘的扭曲两种状态；除了冲击幅值，冲击脉宽也会对结构的变形产生影响；在冲击环境中，超声电机的机械性能会降低甚至完全失效，而定子的振动特性也会产生畸变；橡胶能够在冲击环境中对超声电机进行有效的保护。

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基于小波多尺度变换的储气库井管柱非线性振动特性研究

闫行1 闫怡飞2 闫相祯1

振动与冲击. 2019, 38(20): 51-60.

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为探究储气库井注采过程管柱非线性振动特性，获得储气库井管柱在井筒内的动力特性和频域特征。首先，根据储气库井筒结构特点建立储气库井管柱非线性振动分析方法，通过数值求解得到管柱非线性的数学方程；其次，根据振动模型建立ANSYS仿真模型，模拟分析管柱的固有特性并与数学模型结果进行对比，同时对储气库井管柱进行瞬态动力学响应分析，得到管柱振动效果变化规律；最后，结合现场工况搭建储气库井管柱振动实验研究装置，设计振动信号数据采集终端，通过注气过程管柱非线性振动实验得到振动特征数据。以实际储气库井J03-H1为例，分析注气过程管柱压力、管壁速度和幅值等振动效果变化规律。结果表明：同一生产条件下所建模型计算结果与ANSYS仿真结果基本一致；随着管柱设计的增长，环空约束对管柱固有特性影响作用较大；低频压力波动是诱发管柱振动的重要激励源；随着注气量的增加，各段管柱振动效果变化明显，呈周期性变化，其中近注气口段和井斜段是储气库井管柱产生振动的高发区域，在管柱安全生产设计和运行时应做出相应的安全措施。

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非线性黏滞阻尼器性能试验

苏何先1,2，潘文1,2，兰香1,2，杨晓东1,2，白羽1,2，张兴仙3

振动与冲击. 2019, 38(20): 61-69.

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非线性黏滞阻尼器性能试验是控制其质量的重要手段，而我国非线性黏滞阻尼器性能测试标准的部分技术规定尚需进一步明确和细化。针对性能参数C、α确定、滞回曲线面积评定及慢速试验实施等争议较多的问题，分别从测试技术和数据处理两方面进行探索研究。通过对工程常用非线性黏滞阻尼器开展性能试验，明确了性能参数C、α的数据处理方案，统一了地震疲劳性能试验评定滞回曲线面积的技术规定，细化了慢速试验实施的技术要求。论文研究成果可供非线性黏滞阻尼器性能试验技术标准完善参考。

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基于混合动态罚函数改进协同优化算法的船舶结构静动力学优化设计

郭天奇1,2，夏益美3，王福花3，王德禹1,2?

振动与冲击. 2019, 38(20): 70-76.

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基于标准协同优化算法，针对已有改进协同优化算法的松弛因子法和罚函数法的缺陷，引入松弛因子构造混合动态罚函数改进协同优化算法，在Isight优化软件中采用了同时具备非支配排序遗传算法和自适应模拟退火算法优点的混合算法优化系统级。将改进的协同优化算法应用到船舶结构的多目标优化设计中，对船舶机舱结构的静力学和动力学特性进行优化，得到最优解并与已有的基于动态罚函数的协同优化算法结果进行比较。优化结果表明，基于混合动态罚函数改进协同优化算法的迭代次数更少，目标值更优且学科间不一致信息更小，对于实际船舶工程上的多目标多学科结构优化有一定应用价值。

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典型汽轮发电机可倾瓦径向轴承冲击刚度研究

李佳张博丁炜周相荣

振动与冲击. 2019, 38(20): 77-82.

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本文采用仿真结合试验的方法开展汽轮发电机径向可倾瓦滑动轴承的冲击刚度参数研究。基于不同的轴承冲击试验工况，采用黑箱法通过数值模拟识别了轴承冲击刚度参数。研究表明，径向可倾瓦滑动轴承的冲击刚度可采用等值的非交叉刚度模拟，且轴承刚度冲动比与冲击速度之间存在线性比例关系。该方法可为同类型径向可倾瓦滑动轴承的冲击刚度模拟提供参考。

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伺服阀用超磁致伸缩致动器结构设计及输出位移建模

郑佳伟，何忠波，周景涛，薛光明，荣策，柏果

振动与冲击. 2019, 38(20): 83-89.

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针对传统永磁偏置式超磁致伸缩致动器轴向偏置磁场均匀性较差的问题，设计了一种具有分布式永磁体偏置结构的阀用超磁致伸缩致动器；采用控制变量的方法，在限定超磁致伸缩致动器结构尺寸的条件下，通过改变超磁致伸缩棒的段数，对致动器偏置磁场进行仿真分析，并确定了最佳分布结构；基于磁阻理论、J-A模型、二次畴转模型及振动理论知识建立了阀用超磁致伸缩致动器的输出位移模型，并通过Matlab中lsim函数对致动器的阶跃响应及谐波响应进行了数值求解；为验证结构设计的合理性和模型的准确性，搭建了该致动器的试验系统，并进行了阶跃响应及谐波响应试验；结果表明：所设计的阀用超磁致伸缩致动器阶跃响应时间可达2.37 ms，在20 Hz到200 Hz的驱动频率范围内，试验结果与模型计算结果基本吻合，证明了模型的准确性。

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基于分时段规范变量残差分析的高速自动机动态特性监测

王宝祥1,2，潘宏侠1

振动与冲击. 2019, 38(20): 90-96.

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针对高速自动机运动形态的多行程特点，提出一种分时段规范变量残差分析（phase-partitioned canonical variate dissimilarity analysis, PCVDA）方法用于高速自动机的动态特性监测。通过建立整个行程与短时瞬态冲击信号的对应关系，将冲击信号划分为多个时段。采用正弦波辅助经验模态分解（sinusoid-assisted empirical mode decomposition, SEMD）将每个时段的冲击信号分解为高频和低频成分，分别计算两种成分的过去和未来数据的规范变量的残差，建立基于高低频成分的PCVDA模型监测高速自动机在不同时段的动态特性。对某12.7mm高速自动机的监测结果验证了PCVDA模型的有效性。

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菱形颗粒冲击延性材料的运动行为及凹坑形态研究

杜明超，李增亮，董祥伟，孙召成,范春永，车家琪

振动与冲击. 2019, 38(20): 97-105.

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针对菱形颗粒的冲蚀磨损过程建立了基于拉格朗日法的耦合数值计算模型，通过模型分析了不同冲击速度vi、冲击角αi和方位角θi下菱形颗粒冲击延性材料的运动学行为和凹坑轮廓形态。结果表明：冲击角和方位角是决定颗粒旋转的关键因素，但会受冲击速度的影响发生变化。冲击速度对前旋颗粒的旋转方向和运动行为影响较小，产生的凹坑轮廓基本不变；对“后旋”颗粒的运动行为影响较大，存在某一切削速度范围55m/s-100m/s，当vi在该范围内时，延性材料表面发生切屑分离，当vi小于或大于该范围，均无切屑分离现象发生，只发生材料堆积，但形成材料堆积的原因不同，冲击速度小时初始动能低，不足以将材料切断剔除，被“挖掘”的材料堆积在凹坑表面；冲击速度大时颗粒法向插入深，颗粒出现“挖掘”和“微切削”的综合作用，在“微切削”的作用下产生细长切屑堆积在凹坑前面。低冲击角和大方位角的临界冲击在不同冲击速度下产生的颗粒运动行为和凹坑轮廓与“后旋”冲击产生的规律一致，高冲击角和小方位角的临界冲击在不同冲击速度下产生的颗粒运动行为和凹坑轮廓与前旋冲击产生的规律一致。

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EDRS在滚动轴承振动信号盲源分离中的应用

刘鲲鹏，夏均忠，白云川，吕麒鹏，郑建波

振动与冲击. 2019, 38(20): 106-111.

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确定性随机分离（DRS）是经典的滚动轴承振动信号盲源分离方法，但其仅适用于处理稳速工况的信号，无法有效分离变转速下轴承信号，且该方法未考虑信号幅值波动的影响，鲁棒性较差，为此提出扩展确定性随机分离（EDRS）方法解决上述问题。应用角域重采样技术将时域变转速信号转化为角域稳态信号，减少转速变化的影响；借助Z计分模型对角域稳态信号进行归一化处理，降低信号幅值波动；从归一化处理后的信号中提取确定性成分，同时得到振动信号随机成分。仿真分析和轴承故障试验证明EDRS能够实现变转速下滚动轴承振动信号盲源分离，从随机成分中能够有效提取轴承故障特征。

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集成式油气减震器的动力学特性实验建模研究

林德昭1，杨帆1，巩笛1，赵峰1，梁智深2

振动与冲击. 2019, 38(20): 112-117.

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本文针对一种气室内置于活塞杆内且通过浮动活塞实现油气分离的集成式油气减震器进行实验建模研究，为这种油气减震器能够得到有效应用提供基础。由于该类油气减震器结构上的特殊性，对油气的封严提出了较高要求，从而导致摩擦力特性在针对其的动力学特性描述中起到了关键性的作用。本文针对独立设计的该种集成式油气减震器样件开展动力学测试；在大量实验数据分析的基础上，提出了基于双曲正切回滞模型和纯干表面的双曲正切摩擦模型的组合摩擦力模型，以描述该实验样件的摩擦特性所体现的库伦摩擦、粘性摩擦、Stribeck效应与迟滞现象的综合效应，并受运动速度和系统压力的影响。最后通过模型仿真数据与实验数据的比对以验证模型的准确性。

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横向剪切及伸缩变形对层合板振动特性的影响分析

叶天贵，靳国永,刘志刚

振动与冲击. 2019, 38(20): 118-125.

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针对层合板振动特性问题，基于广义谱方法和微分求积法建立了一种适用一般边界条件和铺层方式的三维解法。验证结果表明该方法具有良好的收敛速度和计算精度。系统分析了不同边界条件和铺层方式下横向剪切及伸缩变形对层合板振动特性的影响。分析结果表明：（1）横向剪切变形对层合板固有频率的影响非常显著，且随厚度比增加而加剧；（2）横向伸缩变形对各铺层材料参数相同的层合板的固有频率影响不大，而对于各铺层材料性质差异明显的层合板，其影响非常显著，且随厚度比增加而加剧。

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复合壳体对炸药抗破片冲击起爆影响研究

赵宇峰，路志超,董永香，安二峰，冯顺山

振动与冲击. 2019, 38(20): 126-130.

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本文主要针对复合壳体对炸药抗破片冲击起爆的防护问题，基于仿真和实验结果可行性校验基础上，开展了不同复合壳体对炸药层内压力峰值、能量变化等影响特性研究。通过不同中间层复合壳体方案的对比可知，低波阻抗复合壳体（钢-聚脲树脂-钢）可使炸药层压力峰值大幅下降为单一钢壳体的36%；结果同时表明中间层材料比强度越高，抗破片侵彻和吸能性能越强；改变复合壳体排列顺序，将聚脲树脂作为壳体内衬时，炸药层峰值压力仅为单一钢壳体的30%，传入炸药层的能量比单一钢壳体降低近一个数量级；当复合壳体厚度与单一钢壳体相同时，钢-聚脲树脂复合壳体中炸药的峰值压力降为单一钢壳体的64%，传入炸药层的能量减少约一半。由此可见复合壳体显著降低了破片作用下炸药层的峰值压力和传入炸药的能量，可有效提高炸药抗破片冲击起爆的能力。研究结果可为复合壳体用于炸药抗冲击起爆的设计与分析提供重要参考。

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基于Küssner函数的不同气动导纳模型对大跨桥梁抖振响应的影响

张志田，陈添乐，吴长青

振动与冲击. 2019, 38(20): 131-139.

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采用Küssner类型函数对抖振力以及气动导纳在时域内进行模拟。对某大跨度悬索桥初步设计方案进行了风洞试验，得到该桥梁加劲梁断面的气动导纳。以试验气动导纳以及基于二维薄机翼理论的Sears气动导纳为基础进行了参数识别，得到相应的Küssner函数参数值。最后，根据识别得到的Küssner函数，分别在时域内计算了考虑Sears气动导纳、试验气动导纳以及不考虑导纳时的抖振位移响应。本文的分析结果表明采用Küssner函数法可灵活地将频域内的气动导纳转换为时域函数，从而便于考虑各类非线性后进行动力有限元分析。数值算例结果表明，当不考虑气动导纳时会得到显著偏大的抖振结果。考虑气动导纳时，基于Sears函数的抖振响应又明显高于基于试验导纳的抖振响应。因此，即使是对于采用类平板扁平箱梁的大跨度桥梁，其抖振响应分析宜采用试验测得的气动导纳代替广泛应用的Sears函数。

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梳齿密封静态稳定性理论与实验研究

马凯1 张万福1 张尧1 顾乾磊1 陈璐琪1 李春1 杨建刚2

振动与冲击. 2019, 38(20): 140-147.

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梳齿密封静态稳定性直接影响转子系统安全与稳定运行。本文以梳齿密封为对象，提出了密封气流力与静态刚度系数实验识别方法，建立了密封三维流体力学分析模型，研究了不同偏心率、不同进口压力下梳齿密封静特性变化。研究表明：理论和实验结果相吻合，不同偏心状态下梳齿密封会产生一个使转子偏离静子几何中心的气流力和负的直接刚度，且两者都随偏心率和进口压力的增大而不断增加。实验密封出现的静态不稳定现象主要是由于密封小间隙速度沿密封泄漏方向增加较快，质量惯性力显著增大，压力能降低，从而导致大间隙压力大于小间隙，产生使转子偏离中心的气流力及负刚度，最终导致了静态不稳定。

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基于中智KNN的齿轮箱故障诊断方法

王栋璀,丁云飞1，朱晨烜1

振动与冲击. 2019, 38(20): 148-153.

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齿轮箱在旋转机械设备中应用广泛,研究齿轮箱的故障诊断方法意义重大。为提高齿轮箱故障的预警诊断准确度，提出了基于中智KNN（Neutrosophic K-Nearest Neighbor，NKNN）的齿轮箱故障诊断方法。该方法首先利用小波包对信号特征进行提取，并构建出故障样本集，随后借助中智理论对样本的特征权重进行重新分配，建立起基于中智KNN决策规则下的故障诊断模型，并提出了中智划分的概念。实验表明，该方法有效地提升了分类精度和鲁棒性，弥补了传统KNN同贡献权重分配的缺陷，其中智划分的结果可以作为分析齿轮箱混合故障诊断的参考依据。

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8度区异形柱框架结构基础隔震研究

苏何先1,2，潘文1,2，张兴仙3，白羽1,2，高永林1,2，余明坤4

振动与冲击. 2019, 38(20): 154-163.

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对抗震设防烈度8度（0.2g）、预期隔震目标降低一度的基础隔震异形柱框架结构的隔震性能展开研究。对比了异形柱框架结构和矩形柱框架结构的隔震设计，并对满足隔震设计目标的基础隔震异形柱框架结构开展振动台试验。结果表明异形柱框架结构抗侧移刚度的优势使其在隔震设计阶段能获得比同条件的等截面面积矩形柱框架更小的水平向减震系数；且基础隔震异形柱框架结构振动台试验的加速度和位移响应得到明显降低，实现了小震不坏，大震不倒的设防目标。验证了基础隔震是提升异形柱框架结构抗震性能的有效措施之一，但隔震设计应充分考虑上部结构的抗震性能劣势，适当限制其塑性性能的发展程度。总的来说，引入基础隔震技术能提升8度（0.2g）区异形柱框架结构的抗震性能，其在高烈度地区具有良好的推广应用前景。

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波纹辊轧机辊系垂直非线性参激振动特性分析

和东平，王涛，解加全，任忠凯，刘元铭

振动与冲击. 2019, 38(20): 164-171.

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考虑了波纹辊轧机波纹界面间的非线性阻尼和非线性刚度，建立了波纹辊轧机两自由度垂直非线性参激振动模型。利用奇异值理论讨论了波纹辊轧机辊系自治下的稳定性，运用多尺度法求解了波纹辊轧机辊系在波纹界面激励下的主共振和次共振的解析近似解和幅频特性方程。分析了非线性刚度系数、非线性阻尼系数、系统阻尼系数、轧制力的幅值等参数对振动的影响。通过数值仿真验证了分析结果的正确性，为抑制波纹辊轧机的辊系振动和升级改造提供了一定的理论指导。

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磁流变阻尼器对火炮后坐炮膛时期阻尼特性分析

张广，汪辉兴，王炅

振动与冲击. 2019, 38(20): 172-180.

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磁流变胶(MRG)与磁流变液(MRF)相比具有一定的抗沉降性和超长的稳定性。因此，MRG非常适用于像火炮等在和平时期长时间储藏后其各方面性能仍能满足作战要求的一类武器的反后坐应用中。为了深入研究MRG微观磁-力学特性对阻尼器宏观输出阻尼力学影响的机理，建立了库埃特（Couette）剪切流动和泊肃叶（Poiseuille）压力流动组成的混合流动模式的平行板模型；对阻尼器输出阻尼展开理论分析，最后利用MRG-70力学参数对阻尼器应用在火炮反后坐炮膛时期的可控性展开初步分析。分析结果表明：阻尼器的阻尼系数随MRG-70的动力粘度、活塞有效工作截面积、磁极长度以及Bingham系数的增大而增大；而随阻尼通道轴宽度的二次方及屈服前柱塞流动轴方向无量纲宽度增大而减小。磁流变阻尼器对火炮后坐炮膛时期具有可控性，且在能量输入非常小（0-131mT）的情况下能达到较宽的可控范围。

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考虑径向间隙的非理想双圆弧滚道滚珠丝杠副接触角建模和分析

姜洪奎 1，宋现春 1，许向荣 1，李彦凤 1，王乐源 1，刘涛 1,杜伟 2,荣伯松 2

振动与冲击. 2019, 38(20): 181-187.

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双圆弧（哥特式）滚道可以使滚珠丝杠副的承载能力、刚度和传动精度更加稳定，在精密型滚珠丝杠副结构中广泛采用，但是双圆弧滚道的制造和测量都比较困难，往往得到非理想滚道。由于滚道误差、径向间隙与滚珠丝杠副的主要性能指标-弹性变形接触角之间存在非线性关系，导致精密滚珠丝杠副装配后的性能不易控制。为了优化滚珠丝杠副的装配质量，本文考虑初始游隙和接触角变化等因素，基于赫兹弹性接触理论和变形协调原理建立了非理想滚道截形的滚珠丝杠副弹性变形接触角的计算模型，并通过对比双半内圈球轴承初始接触角的计算公式，验证了本文提出的计算模型的通用性和正确性。以精密滚珠丝杠副3210为例，分析了内外滚道误差、径向间隙及滚珠大小对弹性接触角的影响规律。研究结果可为滚珠丝杠副的装配方法和优化设计等提供理论参考和依据。

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钢管再生混凝土柱-再生混凝土短梁框架抗震性能及损伤演变

孟二从1，余亚琳1，张旭1，苏益声2，陈宗平2

振动与冲击. 2019, 38(20): 188-195.

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为研究钢管再生混凝土柱—再生混凝土短梁框架的抗震性能及损伤演变，以取代率为变化参数，设计制作了3榀不同取代率试件，对其进行低周反复加载试验，并基于Park-Ang双参数损伤评估模型，对其损伤演变进行分析。主要研究表明：不同取代率钢管再生混凝土柱—再生混凝土短梁框架试件的破坏形态均为脆性的剪切破坏；试件滞回曲线呈饱满的梭形，试验结束时试件的等效黏滞阻尼系数均达到0.3以上，表现出了良好的抗震耗能性能；随着取代率上升，试件骨架曲线下降段有变陡趋势；相比于取代率为0%的试件，50%及100%取代率试件的平均屈服及峰值荷载波动幅度均在5%以内，而延性系数则分别下降了9.70%及20%；试件屈服时的层间位移转角在1/107~1/95之间，可以满足结构在正常使用阶段的舒适度要求，破坏时的层间位移转角在1/39~1/36之间，表现出了良好的抗倒塌能力；取代率对试件刚度退化影响较小，不同取代率试件的刚度退化曲线近乎重合；加载初期，取代率对试件损伤演变影响不大，但随着加载位移增大，试件损伤程度随取代率增加而呈逐渐增大的变化趋势。

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基于光纤Bragg光栅传感的轴向柱塞泵非介入式振动测量方法

何祯鑫1，张正义2，李洪才1，刘春桐1，冯永保1

振动与冲击. 2019, 38(20): 196-202.

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振动信号是机械设备故障诊断的重要信息来源。为克服传统检测方法需对系统进行拆卸的问题，本文创新性地利用光纤光栅传感方法对液压泵进行非介入式振动测量，充分发挥光纤传感的抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、稳定性好、测量敏感度高等优点。对光纤光栅振动传感原作了分析，设计、仿真分析了双等强度悬臂梁式光纤Bragg光栅（Fiber Bragg Grating，FBG）振动传感器，在此基础上利用光纤光栅解调系统和振动试验台对传感器的性能进行实验验证，得到该传感器灵敏度为0.0240 nm/(m•s-2)，固有频率为185Hz，并且线性度较好；对轴向柱塞泵模态分析，优化布置传感采样点，实际测量泵的振动信号。研究结果可为液压泵非介入式状态监测和故障诊断提供可靠数据支持。

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基于分层模型的功能梯度输流管道耦合振动

朱竑祯 1，王纬波 2，殷学文 2，高存法1

振动与冲击. 2019, 38(20): 203-209.

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基于Timoshenko梁模型，研究了材料属性沿管道壁厚方向呈梯度变化的输流管道的耦合振动。沿厚度方向将功能梯度材料离散为若干层均质材料；考虑流体在轴向的可压缩性及管壁与流体间的摩擦，通过Hamilton原理及流体动量方程、连续方程建立了功能梯度输流管道的耦合振动模型；采用动刚度法对管道单元进行求解，并通过算例分析了功能梯度材料的梯度指数变化对管道动态特性的影响。

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基于动态时间规整的钢轨轨廓匹配方法

陆英杰，朱洪涛

振动与冲击. 2019, 38(20): 210-215.

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钢轨轨廓的精准匹配是研究其几何形态变化的重要前提。由于轨检小车行进时产生随机振动，引起传感器振动，导致采集数据失真。在测量过程中，因无法保证传感器绝对对称，故每个传感器的振动存在一些差异性。传统的特征点算法只能对振动引起的噪声进行刚性补偿，且有时特征点提取不到。基于此，提出动态时间规整算法，从初步匹配的数据中，选取标准轨廓和测量轨廓轨腰处数据作为两个时间序列，建立距离矩阵，通过对时间轴的扭曲变形，利用递归思想，计算累积代价矩阵，得到最优规整路径，从而找到两个时间序列各点的对应关系，实现轨廓的精准匹配。实验结果表明，相比特征点算法，动态时间规整算法的匹配精度提高了近7倍，匹配效果较好，稳定性很高。

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基于监测数据的岸桥模态参数识别

秦仙蓉，余传强，孙远韬，宗瑞，张氢

振动与冲击. 2019, 38(20): 216-221.

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针对岸桥的模态参数识别问题，基于监测数据，采用协方差驱动的随机子空间方法对监测岸桥的模态参数进行了识别。归纳了随机子空间法的理论及算法过程，基于协方差驱动随机子空间法结合稳定图对不同工作状态下的岸桥进行参数识别，识别出了监测岸桥在不同工作状态下1Hz以内的五阶模态。识别得到的岸桥的阻尼比在3%以内，小车（吊重）质量对不同的工作状态下岸桥的非工作平面内模态影响较小，对起升平面，即工作平面内的模态有一定的影响。

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内置暗支撑钢筋混凝土剪力墙恢复力模型研究

王义俊，曹兵，张金轮

振动与冲击. 2019, 38(20): 222-228.

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内置暗支撑钢筋混凝土剪力墙具有施工方便、承载力高和延性好等一系列优点。本文在6片一字型足尺内置暗支撑剪力墙低周往复荷载作用试验的基础上，采用四折线恢复力模型对其滞回曲线进行模拟，并给出关键点的计算公式，得到了内置暗支撑钢筋混凝土剪力墙的恢复力模型。经验证，该恢复力模型模拟效果良好，能够较好地反映构件的抗震性能，为内置暗支撑钢筋混凝土剪力墙结构进行弹塑性地震反应分析，奠定了理论基础。同时，本文利用MATALAB进行了基于刚度退化数据的回归分析，得到了刚度退化的计算公式。研究表明，剪力墙水平位移的变化是其刚度退化的宏观结果，其水平位移主要与内置暗支撑剪力墙的剪跨比、轴压比等因素有关。

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船舶波浪载荷与砰击载荷的大尺度模型水弹性试验研究

焦甲龙1，赵玉麟1，张皓2，任慧龙2

振动与冲击. 2019, 38(20): 229-236.

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波浪诱导船体梁的水弹性振动及外飘砰击载荷是船舶设计建造中所重点关注的结构强度及载荷响应问题。现有的船舶波浪载荷水池模型试验存在尺度效应明显、波浪环境不真实、模型航行范围受限等缺点。为此，本文提出了实际海浪环境下船舶大尺度分段自航模型的波浪载荷及砰击载荷试验技术，并详细介绍了大尺度分段模型水弹性试验设计及数据分析方法。本文首先介绍了弹性模型龙骨梁的设计及船体湿模态测试分析方法，进而基于近海测试数据分析了实海况下船舶波浪载荷与水弹性振动的短期预报及响应统计值，最后研究了三维海况下艏部砰击诱导的瞬态冲击载荷及全船颤振响应特性。

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SV波斜入射下河谷地形地震动分布特征分析

孙纬宇1,2，汪精河1,2，严松宏1,3，欧尔峰1,2，梁庆国1,2

振动与冲击. 2019, 38(20): 237-243.

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基于粘弹性边界结合等效荷载的输入方法，实现了平面SV波斜入射的地震动输入。研究了SV波入射角度和河谷斜坡坡度对河谷场地地震动放大系数分布特征的影响。结果表明：地震波入射角度和斜坡坡度越大，斜坡坡面以及坡顶平台一定范围内的地震动放大系数越大，坡顶平台的影响宽度也越大；地震波从左侧倾斜入射时，河谷两岸地震动放大系数呈不对称形式分布，且入射角度越大，河谷左岸x分量的地震动放大系数越大，河谷右岸z分量的地震动放大系数越大，不对称现象越明显；以不同角度入射时，坡顶处地震动放大系数和坡顶平台影响区域均随坡度的增大呈线性增大趋势；入射角度与斜坡坡度越大，坡顶处水平加速度反应谱越大，反应谱峰值有向右偏移的趋势。

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钢轨异常磨耗对构架横向加速度影响研究

王晨1，邬平波1，罗世辉1，许自强2，马卫华1，董孝卿2

振动与冲击. 2019, 38(20): 244-251.

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针对某型高速动车运行过程中转向架构架横向加速度报警的问题，构建了车辆多体动力学模型，结合实测磨耗钢轨外形，研究了异常磨耗钢轨与构架横向加速度报警间的关系。仿真分析发现当动车高速运行于实测的轨道不平顺线路上时，长期未打磨钢轨区段对应的轮对、构架横向加速度明显要大于一次打磨和二次打磨钢轨。随着钢轨磨耗加剧，轮轨接触等效锥度也呈上升的趋势，降低了车辆稳定性。并且通过现场实验验证长期未打磨钢轨对应构架横向加速度明显大于新打磨钢轨。研究结果表明：钢轨轨面长期未打磨而出现不正常的宽光带磨耗与轨距角磨耗增大了轮轨间等效锥度，是导致轮轨接触不良主要原因，而轮轨接触不良是造成动车组构架横向稳定性变差的重要因素。

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圆形洞室在径向非均匀荷载下的瞬态响应

耿大新，陶彪，胡文韬

振动与冲击. 2019, 38(20): 252-259.

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基于弹性介质动力学理论，研究了圆形洞室在瞬态径向非均匀荷载下的动力响应。利用波函数展开法与Laplace变换法，并考虑圆形洞室内表面应力边界非均匀条件，得到单位脉冲荷载下圆形洞室二维空间中应力和位移场在时域内的数值解。并通过算例，分析了径向非均匀瞬态荷载下的波动特性以及剪切模量等因素对应力位移场在径向和环向上分布特征的影响。研究结果表明，随着时间推移环向应力与位移的振动响应均表现出异步性，峰值出现的位置随时间在0-π之间变化，发生极值旋转；无量纲时间大于2时，径向应力发生明显衰减,而径向位移与环向响应在无量纲时间大于8时，才出现明显衰减，径向应力的振动周期最小；剪切模量对洞室表面应力位移幅值有显著影响；在非均匀荷载作用下，非均匀处响应幅值明显大于其他位置，径向应力、位移响应大于环向，衰减速度也更快。

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起伏振动状态下水平管内两相流多尺度熵分析

周云龙，常赫，赵盘

振动与冲击. 2019, 38(20): 260-265.

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将振动装置与气液两相流实验回路相结合，对起伏振动状态下水平通道内气液两相流进行实验研究，观察记录流型并此采集压差波动信号。同时采用多尺度熵方法对102种流动条件6种流型的压差波动信号进行分析。研究结果表明：起伏振动状态下水平管内主要流型包括泡状流、珠状流、炮弹流、弹状-波状流、沸腾波状流及环状流。利用小尺度下样本熵的变化速率特征可以明显区分水平通道内气液两相流型，而大尺度下样本熵的变化特征可以反映不同流型的动力学特性。

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环形沟槽几何参数对隔振区域影响的试验研究

刘晶磊1,2，于川情1,2，刘杰1,2

振动与冲击. 2019, 38(20): 266-274.

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为了研究环形沟槽深度、宽度及其振源距离等几何参数对隔振区域的影响，通过进行环形沟槽隔振的室外试验，绘制振幅降低比的等值线图，以振幅降低比不大于0.35的区域作为有效隔振区域的评价指标，将上述几何参数对有效隔振区域的影响进行分析。结果表明：环形沟槽的深度、宽度、振源距离及其圆心角均会对有效隔振区域产生不同程度的影响。沟槽深度与瑞利波波长的比值为0.54~0.77、沟槽宽度与瑞利波波长的比值为0.23~0.33、振源距离与瑞利波波长的比值为1.18~1.52时，环形沟槽可以取得良好的有效隔振区域面积；在本试验条件下继续增大各参数的比值对增大有效隔振区域无益。环形沟槽圆心角是影响有效隔振区域面积的重要因素，增大圆心角可显著增大有效隔振区域的面积；沟槽圆心角为90º时，隔振区域内将形成不连续的有效隔振区域；沟槽圆心角选取与频率有关，达到同等大小的有效隔振区域，沟槽圆心角随频率的减小而增大。

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刊出日期：2019-10-15

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