振动与冲击

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赵鹏铎1，曾泽璀1,2，张磊1,2，闫明2

振动与冲击. 2019, 38(6): 1-6.

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以校验压电加速度计所测量的中低频段伪速度谱和取代传统低频振子、簧片仪为目的，设计一种新型测量装置-测量摆，用于测量横向冲击环境的伪速度谱。首先建立测量摆运动微分方程，采用Ritz-Galerkin方法进行近似求解模态频率，并用杜哈美积分方法求解冲击载荷下的最大角度响应；其次利用有限元软件ANSYS动力学模块建立有限元模型计算其模态频率和最大角度响应；最后通过振动台对测量摆原理样机进行扫频和冲击实验最终验证其测量性能。理论计算和实验结果表明，测量摆不仅能较好地校验加速度计所测的中低频段伪速度谱曲线；而且与低频振子相比，具有重量轻体积小的优势；与簧片仪相比，具有测量频域范围广的优点。

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高传递损失基座阻抗优化设计法

杨康 1,杨德庆 1,2，吴秉鸿 1

振动与冲击. 2019, 38(6): 7-14.

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提出基于阻抗优化的高传递损失基座设计法，定义高传递损失的量化关系。该方法基于阻抗级和阻抗级落差描述基座的减振效果，通过阻抗综合优化设计获得高传递损失基座。以某水面舰船为例，采用有限元方法对舰船舱段内的基座进行频响分析，通过单点激振单点拾振、单点激振多点拾振的阻抗计算实例，验证了利用阻抗级来描述舰船基座减振效果的可行性。基于Isight平台的近似代理模型优化方法，对基座系统中方钢不同拓扑布局进行了分析，以方钢布置尺寸为设计变量实现了多因子阻振优化设计。高传递损失基座的阻抗优化设计方法可为工程中基座减振设计提供参考。

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转子-叶片系统非线性振动和动态稳定性分析

李炳强1，马辉1,2，曾劲1，郭旭民1，崔璨1

振动与冲击. 2019, 38(6): 15-22.

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以转子-叶片耦合系统作为研究对象，在主共振条件下，分析其振动响应和动态稳定性。基于广义 Hamilton原理建立系统的运动微分方程，采用Coleman变换和复平面变换用于系统自由度缩减并利用多尺度方法展开求解。研究了法向碰摩力、摩擦系数、阻尼、支承刚度、圆盘偏心量等因素对转子系统稳态响应的影响，并采用龙格-库塔数值积分方法验证多尺度摄动解的准确性。研究结果表明，较大的法向碰摩力会诱发系统产生失稳现象，此外，随着圆盘偏心量和支承刚度的增加，系统的跳跃频率和共振峰值增大，而阻尼的增加将提高系统的稳定性。

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基于黏弹性理论的碰撞力计算方法及其在碰撞TMD中的应用

张井财1.2，李英娜1，薛启超1,3，张春巍1

振动与冲击. 2019, 38(6): 23-30.

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针对地震作用下结构间的碰撞力的计算问题，结合粘弹性力学和接触力学理论，本文提出了一种基于粘弹性理论的碰撞力计算方法。首先，推导了该方法的计算公式，给出了计算流程；然后，根据已公开发表的钢-钢碰撞和混凝土-混凝土碰撞实验数据验证了该方法对于单次碰撞力计算的精确性。最后，开展了PTMD小型振动台实验，将该方法用于碰撞调谐质量阻尼器（Pounding Tuned Mass Damper，PTMD）的碰撞力计算，验证该方法对于连续碰撞问题的有效性。结果表明：基于粘弹性理论的碰撞力计算方法对单次的弹性碰撞和非弹性碰撞均有较高精度。小型振动台实验结果与数值模拟符合较好，说明本文方法也可以较精确的模拟钢材与粘弹性材料之间的连续多次碰撞问题。并且PTMD可以有效抑制结构在外激励作用下的位移响应，也可以加快结构在自由振动过程中的能量耗散，促使结构快速静止。

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不同开挖方式下深埋大理岩岩爆发生范围预测

谢良涛1，2,3，严鹏2,3，卢文波2,3，陈明2,3，王高辉2,3

振动与冲击. 2019, 38(6): 31-39.

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针对锦屏二级深埋大理岩在钻爆法和TBM开挖下围岩中能量变化进行了数值模拟，讨论了岩爆潜在发生范围与围岩力学特性的联系，并研究了岩体脆性、岩体强度特征对岩爆发生范围的影响。同时，结合锦屏二级引水隧洞岩爆实测数据加以验证。研究发现，TBM开挖对围岩的扰动较小，开挖面附近用于诱发岩爆的储能较高，但由于脆性特征的岩层厚度较薄，岩爆发生等级一般较小，岩爆爆坑度深度在0~1.0 m，且小于0.5 m的低等级岩爆居多；钻爆法开挖下，围岩中应变能瞬态释放，降低了岩爆潜在发生的能量源，而脆性特征的岩层厚度却较大，岩爆爆坑一般为2.0 m，高等级岩爆较多。

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不同外径输电线风噪声的试验研究

朱云祥1, 沈国辉2, 陈梁金1, 高志林1, 张扬2

振动与冲击. 2019, 38(6): 40-45.

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针对不同外径和风速下输电线的风噪声问题，进行了5种输电线在4种风速下的风洞试验，分析了输电线风噪声的频谱特征、卓越频率及对应的斯特罗哈数，探讨了总声压级和A计权总声压级，并对比了相近外径输电线和光滑圆柱风噪声。结果表明：输电线风噪声主要由风流经表面产生的涡脱引起，卓越频率与涡脱频率非常接近；风噪声涡脱的斯托罗哈数随雷诺数增加呈增大趋势；输电线风噪声的A计权总声压级随着风速的增大而增大，随输电线外径的增大而减小；高风速下输电线风噪声的A计权总声压级小于同直径的光滑圆柱，两者差距随着风速的增加而增大。

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射弹跨声速入水初期阶段多相流场特性数值研究

陈晨，魏英杰，王聪，毕殿方

振动与冲击. 2019, 38(6): 46-53.

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为研究射弹跨声速入水初期阶段的多相流场特性，在考虑气、汽、液三相流体可压缩性的情况下对入水过程进行数值模拟。其中水的状态方程采用温度修正的Tait方程，空气与水蒸汽则认为是理想气体。将计算得到的阻力系数及空泡形态与实验及理论公式进行对比，验证数值方法的正确性。基于该方法对入水初期流场发展、流体可压缩性的影响以及入水高度的影响进行分析，结果表明：射弹以跨声速运动时会在头部产生弓形激波，随着入水的深入激波斜角逐渐减小；当射弹运动至原本未扰动的自由液面高度时，并未接触到水面而是使自由液面产生了凹陷；当入水高度较小时，入水撞击阶段发生较晚且入水拍击压力较大，当入水高度大于10mm时入水高度对流场结构的影响很小。

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弹性支座对简支箱梁桥振动特性的影响及隔振效果研究

罗锟汪振国雷晓燕欧开宽张新亚

振动与冲击. 2019, 38(6): 54-61.

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以32m简支箱梁桥为原型，以10:1为几何缩尺比，设计制作了简支箱梁桥的相似模型，并依据弹性力相似律推导了原型桥与模型桥间的相似关系，之后对原型桥与模型桥的有限元模型进行模态分析，以及开展模型桥的模态试验，通过模态数据对比验证了相似模型桥的可靠性。在此基础上，通过锤击试验，研究了不同竖向刚度的弹性支座对箱梁振动特性的影响，并探讨了弹性支座在箱梁桥上部结构与桥墩间的隔振效果。结果表明：在20~200Hz的中高频段范围内，支座刚度变化会对箱梁跨中的结构振动产生一定的影响，但影响很小；振动由顶板传递至翼板的过程中衰减慢，其次是腹板，振动由顶板传递至底板的过程中衰减最快；简支箱梁桥上部结构与桥墩间设置弹性支座可有效降低墩顶的振动，且支座刚度的大小对弹性支座的隔振效果影响很大，同时弹性支座在不同频率下的隔振效果差异较大。

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考虑有限深度土体运动的Winkler地基梁自由振动分析

马建军, 秦紫果, 刘丰军，高笑娟

振动与冲击. 2019, 38(6): 62-66.

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利用Winkler地基梁理论，考虑有限深度土体运动的影响，建立了弹性地基梁的线性运动方程。采用分离变量法，求得弹性地基梁的模态构型、固有频率和有阻尼自由振动。通过数值计算和参数分析，揭示了有限深度Winkler地基上固支-自由梁的线性动力学特性，分析了土体质量、地基深度和阻尼等对系统固有频率和线性自由振动响应的影响。研究结果表明：若将有限深度土体运动引入到弹性地基梁的动力学模型，系统的固有频率将显著降低；土体质量和地基深度均抑制阻尼对弹性地基梁动力响应影响的发挥，在一定程度上减慢其动能耗散的速度。

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考虑地震波随机性及水位影响的高土石坝易损性研究

靳聪聪1,2? 迟世春1,2 聂章博1,2

振动与冲击. 2019, 38(6): 67-74.

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考虑地震动输入数量及不同水位工况下的流固耦合影响，采用弹塑性模型非线性有限元方法对国内某高土石坝进行动力分析，再通过多样条分析(MSA)法对该坝地震易损性研究。首先根据场地条件选取40条地震波，并对高土石坝震害等级进行划分，选取坝体相对震陷率作为易损性极限状态指标；采用动力固结有限元程序SWANDYNE II对大坝进行动力计算，再采用MSA法得到地震易损性曲线。然后通过不同地震波数量的易损性方程参数分析，确定地震波合适的输入数量。最后通过对不同水位和地震动强度作用下的高土石坝三维易损性曲线发现，在相同地震作用下，随着水位的升高，大坝不同等级相应的破坏概率增大。综合考虑不同水位和地震动输入数量对高土石坝地震易损性的影响，可为高土石坝抗震安全评估提供参考依据。

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BIF型磁铁矿石冲击破碎特性的能量效应

甘德清 1,2，高锋 1,2, 刘志义 1,2, 张成龙 3

振动与冲击. 2019, 38(6): 75-82.

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为研究能量对条带硅铁建造(BIF型)磁铁矿石冲击破碎特性的影响规律，采用导杆式落锤冲击试验系统，对BIF型磁铁矿石进行直接冲击破碎试验，破碎作用更接近机械破碎。结果表明：降低冲击能、理论输入能、应变率或延长作用时间可提高能量效率，破碎动态强度与能量密度呈正比例关系，峰值应变随冲击能密度的增大线性增大，但不受吸收能密度的影响。落锤冲击破碎BIF型磁铁矿石的产品粒度具有分形特性，根据分形理论提出了适合计算产品粒度分形维数的方法，建立了能量与分形维数的关系模型，随着能量密度的增大，分形维数呈负指数函数增长。研究结果为BIF型磁铁矿石破碎能量与粒度控制提供理论依据。

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道路模拟试验技术在新能源汽车开发中的应用研究

白学文1，齐志会1，吴艳1，刘迁1，白文通1

振动与冲击. 2019, 38(6): 83-87.

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目前，道路模拟试验技术是车辆耐久性开发过程中重要的手段之一，通过在试验场采集道路载荷谱，利用液压伺服多通道道路模拟试验台架和RPC (Remote Parameter Control) 远程参数控制技术进行迭代，得到用于驱动台架试验的路面激励信号，在此基础上进行整车耐久试验，最后与试验场耐久试验车辆进行比较得出车辆考核一致性结果，由此大大缩短验证及开发时间。文中将通过实际的项目来介绍道路模拟试验技术在新能源汽车开发中的应用。

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水下超声速气体射流的初始流动特性研究

张焕好，郭则庆，王瑞琦，陈志华，黄振贵

振动与冲击. 2019, 38(6): 88-93.

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为研究水下发射过程中高温高压火药燃气喷射进入液相水过程的流体形态变化与流动特性，采用Mixture多相流模型与蒸发与凝结（Evaporation-condensation）模型建立了二维轴对称水下超声速气体射流的数值计算模型并进行了相关的数值模拟，得到水下超声速气体射流的初始流动结构。数值结果表明，超声速气体与水介质的强撞击会在气液界面上形成一个强压缩区，且连续撞击形成的压力波反传，使喷管出口射流核心区流场出现周期性脉动。另外，因气液界面上的强剪切作用，而在气液混合区内形成复杂的小激波结构，小激波结构的出现加速了气液界面的失稳，从而促进了气液掺混效应。另外，在气泡内会形成典型的欠膨胀射流结构，因而气泡内的流动特征与单相超声速气体射流情况类似。

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滚动轴承稳定工况下的滚动体打滑动力学分析

涂文兵，何海斌，罗丫，肖乾

振动与冲击. 2019, 38(6): 94-99.

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打滑是造成滚动轴承表面擦伤甚至失效的重要原因，目前滚动轴承打滑的研究主要集中在恶劣工况，而对正常稳定工况下滚动体的打滑问题关注甚少。针对正常稳定工况下滚动体的打滑问题，考虑径向游隙、保持架兜孔间隙等非线性因素，基于线性压缩弹簧建立滚动体-保持架作用模型，采用分段线性函数描述摩擦系数与滑移速度的关系，建立滚动体打滑非线性动力学模型，分析滚动体在轴承运转过程中的打滑机理及工况参数对滚动体打滑的影响机理。研究结果表明：滚动体在承载区的前段存在急加速现象，存在相对较严重的打滑；滚动体与外圈的滑动相比内圈更严重；轴承转速的增加会增大承载区前段滚动体的打滑速度；载荷增加会降低滚动体打滑程度，缩小滚动体打滑范围。

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变刚度转臂定位节点对地铁车辆车轮磨耗的影响

祁亚运，戴焕云，魏来，干锋，徐坤

振动与冲击. 2019, 38(6): 100-107.

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随着地铁运营里程和载客量的增大，地铁车辆车轮磨耗问题加重。由于Poynting-Thomson模型具有良好的频变特性，能够改善车辆曲线通过性能，将其用于地铁车辆的变刚度转臂节点定位节点仿真。对比分析了定刚度模型与变刚度模型的曲线通过性能，最后采用ZOBORY磨耗模型计算了通过曲线时的车轮磨耗深度。计算结果表明：变刚度模型有效地减小了车轮通过曲线时的磨耗功、轮对冲角和蠕滑力，直线工况下变刚度模型车轮1位右轮磨耗深度减小46%。曲线工况下变刚度模型大幅降低了车轮磨耗，同时当曲线半径越小时车轮，变刚度模型降低磨耗效果越佳。当两种模型磨耗5万公里时，变刚度模型磨耗深度比定刚度模型小42.2%。最后，计算了定刚度模型不同参数对车轮磨耗的影响，串联刚度对磨耗的影响最大，并联刚度和并联阻尼系数对车轮磨耗影响较小，但参数选取时还应结合动力学影响。

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螺旋线对斜拉桥斜拉索横风向气动力和稳定性的影响

刘庆宽1, 2，卢照亮3，田凯强3，胡波4，马文勇1, 2

振动与冲击. 2019, 38(6): 108-113.

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在斜拉索表面缠绕螺旋线能有效抑制斜拉索风雨激振现象，但却改变了斜拉索的气动外形。为了研究不同螺旋线参数对斜拉索气动稳定性的影响，本试验通过自行设计的斜拉索测振试验系统，在风洞中对直径为120 mm的斜拉索模型和25种螺旋线斜拉索模型进行了刚性模型测振试验。分析了各工况下斜拉索平衡位置和平均升力系数随雷诺数的变化规律。结果表明：相同螺旋线直径下，螺旋线缠绕间距越小，斜拉索模型的升力越小、平衡位置偏移量越小；相同缠绕间距下，螺旋线直径越大，斜拉索模型的平均升力越小、平衡位置改变量越小；缠绕间距越小或螺旋线直径越大，改变另一个参数对平衡位置偏移量产生的影响越小；螺旋线缠绕间距越大，平衡位置稳定性越差。

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基于等几何边界元法的声屏障结构形状优化分析

陈磊磊1,申晓伟1,刘程2，徐延明2

振动与冲击. 2019, 38(6): 114-120.

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对声屏障结构进行优化设计是提高其降噪性能的有效解决方案，并具有重要实际意义。已有工作集中于对简单结构进行局部优化或对简单的整体结构进行尺寸优化，由于采用传统几何插值方法描述结构形状，难以灵活地控制形状变化，并需进行网格重构，限制了对声屏障整体结构的优化设计。采用等几何分析方法，实现几何模型与分析模型的同一表达，以非均匀有理B样条（NURBS）建模的控制点坐标为设计变量，以声影区参考点声压幅值在一定频带上的均值为目标函数，满足多约束条件下的目标函数最小为设计目标，建立基于等几何分析（IGA）和边界元法的结构声学优化数学模型，并采用移动近似算法(MMA)进行二维声屏障结构形状优化分析，算例证明该方法有效提高优化设计的灵活性。

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一种新型分数阶Tikhonov正则化载荷重构技术及应用

王能建1, 任春平1, 刘春生2

振动与冲击. 2019, 38(6): 121-126.

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针对整数阶Tikhonov正则化载荷重构技术存在病态性和对噪声敏感等不足，提出一种新型分数阶Tikhonov正则化技术，将处理反问题的过程转化为一类无约束优化问题，并采用超记忆梯度法求解目标函数。通过工程应用算例验证所提出技术的实用性和稳定性，为解决工程应用中的反问题提供了一种新的有效方法。

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基于格心型有限体积法的滑动轴承液膜压力分析

杨国栋，曹贻鹏，明平剑，张文平

振动与冲击. 2019, 38(6): 127-131.

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在生产设计中，为了达到良好的润滑效果，滑动轴承的轴瓦通常会采用开槽的结构，对某些复杂结构的轴瓦，采用规则化网格很难准确描述其几何特征，其润滑特性的计算也会出现偏差。为了解决该问题，本文采用非结构化网格划分求解域，基于格心型有限体积法离散雷诺方程，采用最小二乘法计算变量梯度，采用共轭梯度法求解方程，通过Fortran语言编程，计算得到轴承的液膜压力分布。通过对比和分析，验证了格心型有限体积法求解润滑问题的适用性和准确性。以该算法为基础，研究了轴承的长径比、偏心率对液膜压力分布的影响。结果表明，长径比增大会降低轴承的峰值压力，同时扩大高压区沿轴承宽度方向的分布；增大偏心率会提高轴承的压力峰值。

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基于晶振偏移补偿的机械振动WSN同步累积误差抑制方法

鲜鸿宇，邓蕾，汤宝平，肖鑫

振动与冲击. 2019, 38(6): 132-136.

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针对采用连续高频采样时钟模数转换器（ADC）的机械振动无线传感器网络（WSN）节点存在同步累积误差的问题，提出了一种基于晶振偏移补偿的同步累积误差抑制方法。基于连续高频采样时钟ADC的WSN节点，分析了同步累积误差产生原因；采用周期性信标中的帧起始界定符（SFD）信号作为同步信息，首先通过定时器1捕获的SFD信号间隔与参考SFD信号间隔差值确定晶振偏移补偿值，然后根据采样时钟与采样频率关系计算定时器2补偿后计数溢出值，最后由定时器2输出连续精准的高频采样时钟，消除节点间采样间隔差异，抑制同步累积误差。实验结果表明：连续采集40s，节点间最大同步误差为0.64s；连续采集同一信号源25s，节点间无明显相位误差，验证了该晶振偏移补偿方法抑制机械振动无线传感器网络同步累积误差的有效性。

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钢轨波磨对高速车辆振动特性的影响

刘国云1, 2，曾京1，张波2

振动与冲击. 2019, 38(6): 137-143.

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为了准确研究高频激励下的车辆振动响应，综合考虑了车辆主要部件和轨道弹性振动的影响。对于车辆模型，采用刚柔耦合动力学理论来模拟车体、构架、轴箱和轮对；轨道模型包括基于Timoshenko梁模型的弹性钢轨和基于有限元理论和模态叠加法的轨道板。通过采用单一正弦函数来描述轨道波磨不平顺，分析了钢轨波磨激励对车辆系统动态响应的影响，同时调查了车速、钢轨波磨波长和波深对车辆系统振动响应的影响规律。结果表明：在钢轨波磨作用下，轮轨相互作用力和车辆系统响应均出现了周期性波动；轮轨力随着速度的增加先缓慢增加，然后再急剧增加，最后又保持缓慢增长趋势；钢轨波磨在一定速度下能导致构架端部和轴箱端盖发生比较严重的弹性振动；轮轨力随着钢轨波磨波深的增加而变大，随着其波长的增加而减小。

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高速破片穿透液舱的数值模拟研究

徐思博，孟子飞，刘文韬，曹雪雁

振动与冲击. 2019, 38(6): 144-150.

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在水下近场爆炸载荷的研究中，高速破片侵彻问题异常复杂，由于爆炸实验的不可重复性和危险性，如何运用数值仿真较好地模拟侵彻问题一直备受关注。本文运用耦合的欧拉-拉格朗日（CEL）算法，开展了高速破片侵彻液舱实验模型的仿真，验证了CEL算法在处理侵彻问题的可靠性和准确性；在此基础上，开展了不同破片速度和液体装载量对穿透压力和空穴演化的影响研究，结果表明破片速度衰减规律、空穴演化以及侵彻过程中压力时历曲线与实验值基本一致；弹道远离液面时，液体装载量并不影响速度衰减规律；随着与自由液面距离减小，近自由液面入射弹道非对称性差异可由20%增加到48%；破片初始速度增加，前置隔板的变形略有增加，后置隔板的变形呈非线性增长。

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束状炮孔爆破倾斜张开节理的动态断裂特性研究

李清，郭洋，徐文龙，彭阳，吕陈，马润东

振动与冲击. 2019, 38(6): 151-158.

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采用动态焦散线实验和ABAQUS数值模拟，对束状炮孔柱部区域和端部区域节理处裂纹的动态断裂特性进行了研究。结果表明，在炮孔柱部区域，初始爆炸应力波在张开节理处产生透射波与绕射波并与其相互叠加，节理端部产生拉剪应力集中形成翼裂纹，垂直于节理面起裂扩展。且节理近端翼裂纹扩展速度、扩展长度和裂纹尖端应力强度因子较节理远端处翼裂纹的相应值大。而次生裂纹是爆炸应力波在试件边界处产生的反射拉伸波与倾斜张开节理相互作用起裂的，并沿水平方向扩展。远端次生裂纹的起裂韧度约为翼裂纹的0.5倍，且由于反射波较弱，次生裂纹的扩展长度远小于翼裂纹。炮孔端部区域翼裂纹和次生裂纹是在倾斜张开节理处的反射拉伸波和绕射波与倾斜张开节理的相互作用下先后起裂的，翼裂纹偏向炮孔方向起裂，并向相反方向扩展，而次生裂纹近似沿着爆炸应力波的传播方向扩展。

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低噪声圆锯片动态拓扑优化设计研究

田永军1，徐国胜1，赵海龙1，段国林2

振动与冲击. 2019, 38(6): 159-165.

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为了降低金刚石圆锯片锯切噪声，提出一种适用于多约束条件下的圆锯片减振降噪动态拓扑优化设计方法。基于混合元胞自动机算法构建了低噪声圆锯片动态拓扑优化模型，以锯片减振降噪为设计目标，以锯切过程的锯切力、位移载荷响应为多约束条件，对优化模型进行计算分析，得到了满足刚度要求的最优开槽圆锯片，降低噪声5.1dB。依据优化结果制备了开槽锯片，通过锯切实验，验证了优化结果的正确性。该方法为低噪声圆锯片的动态拓扑优化设计提供了新思路。

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化学爆炸等效单自由度结构体系抗力动力系数分析

耿少波1,2，葛培杰3，刘亚玲1，李洪1

振动与冲击. 2019, 38(6): 166-171.

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由化学爆炸荷载特点，选取了线性等效荷载与多项式曲线拟合衰减荷载两种函数类型，从等效单自由度微分方程入手，对比了线性等效荷载的等效作用时长、多项式曲线拟合衰减荷载的作用时长与结构进入塑性响应时间之间大小关系，推导出了弹塑性阶段抗力动力系数表达式。通过算例表明多项式曲线拟合衰减荷载可应用范围大于线性等效荷载，且可反映化学爆炸荷载形状调整参数对动力系数的影响程度，线性等效荷载求解简单应用简便，在延性比较小时其动力系数稍偏大对设计有利，在延性比较大且结构刚度较大时动力系数偏小且低于比例可达19%，对设计不利。

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基于Vold-Kalman广义解调的变转速轴承和齿轮复合故障诊断

赵德尊1,李建勇1,2, 程卫东1, 温伟刚1

振动与冲击. 2019, 38(6): 172-178.

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现有的以谱峭度为核心的滤波算法无法同时分离提取由轴承和齿轮故障激起的高频共振带。针对该问题，本文舍弃以共振带提取为核心的诊断思路，直接提取、重置和定量表达时变非平稳的故障特征成分，提出了基于Vold-Kalman 广义解调的变转速滚动轴承和齿轮复合故障诊断策略。该策略的核心是首先利用Vold-Kalman滤波从原始信号的包络中提取时变非平稳的轴承和齿轮故障特征成分；其次，通过广义解调变换(Generalized Demodulation Transform, GDT)将上述提取的时变非平稳故障特征成分进行平稳化重置；再次，利用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)对上述重置的故障特征成分进行定量表达；最后，通过频率谱中峰值与理论频率点的对比完成故障点定位。其中用于提取、重置和识别故障特征成分的频率函数、相位函数和频率点可由转频方程和机械结构参数计算。仿真和实测信号的分析结果表明所提算法无需共振带选取和角域重采样即可完成变转速轴承和齿轮复合故障特征的提取。另外，与传统带通滤波方法的对比进一步表明本文算法去除无关项干扰、突出故障特征成分的优越性。

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高速铁路基床底层泡沫轻质土填料试验研究

赵文辉1,2，苏谦1,2，李婷1,2，黄俊杰1,2

振动与冲击. 2019, 38(6): 179-186.

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在松软土地基地区修建增建二线时，传统工法会对既有线造成较大干扰。为解决上述问题，引入一种新型路基填料泡沫轻质土。结合三轴试验结果，浇筑密度为600kg/m3的泡沫轻质土能满足高速铁路无砟轨道路基基床底层静动力条件要求，采用该材料取代常规基床底层填料，建立大比例室内模型试验。试验结果表明：采用泡沫轻质土材料填筑基床底层，路基结构可保证良好的动应力扩散效果，具有较大的刚度，保证较小的弹性变形（动位移），具有较小的塑性变形，保证较小的累积沉降值；该材料的综合作用能够保证轨道上部结构的平顺性，泡沫轻质土路基具有良好的动力特性和长期动力稳定性，能够满足高速铁路路基的长期服役要求。

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基于多变量多尺度模糊熵的行星齿轮箱故障诊断

郑近德1，潘海洋1，张俊2，刘涛1，刘庆运1

振动与冲击. 2019, 38(6): 187-193.

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行星齿轮箱被广泛用于风电、直升机和工程机械等大型复杂机械装备中。当行星齿轮箱发生故障时，振动信号往往表现出非线性和非平稳特征，多尺度熵理论能够有效地衡量振动信号的非线性和复杂性变化。同时为了尽可能地利用多通道振动信号信息来提高故障诊断的效率，将评价同步多通道数据多变量复杂度的多变量多尺度熵理论引入到行星齿轮箱故障诊断。针对其统计特征稳定性差的问题，提出了多变量多尺度模糊熵，并在基础上，提出了一种新的行星齿轮箱故障诊断方法。最后，将提出的方法应用于行星齿轮箱故障试验数据分析，并与现有方法进行对比，结果表明了所提方法的有效性和优越性。

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识别动力减振镗杆主系统等效参数的数学计算方法

何苗,孙蓓蓓

振动与冲击. 2019, 38(6): 194-198.

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采用动力减振镗杆是解决深孔加工颤振的有效技术途径，为设计减振镗杆内部吸振器的最优参数，需要识别镗杆主系统在吸振器安装位置的等效质量和等效刚度。针对采用实验和仿真的传统等效参数识别方法效率不高的问题，本文提出一种新的简单高效的数学计算方法：首先基于欧拉—伯努利梁理论和分段连续条件，将镗杆视为非等截面梁，建立主系统模态的数学模型，求解出固有频率和固有振型函数，再根据最大动能不变原则，推导出了主系统等效质量的求解公式，最后求解出镗杆主系统所有等效参数。数值仿真结果表明，新的数学计算方法可简便高效地计算出动力减振镗杆的主系统参数，从而提高动力减振镗杆的设计效率，同时也适用于其他不等截面梁等效动力学参数的求解。

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基于应变模态参数的结构瞬态载荷识别方法研究

周玙，刘莉，周思达，王大宇邵玉佩

振动与冲击. 2019, 38(6): 199-205.

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本文主要针对结构受到的瞬态载荷的识别问题进行研究，提出了基于应变响应和应变模态参数的载荷识别方法。首先，假设时间步长内载荷不变，利用Duhamel积分导出了基于位移响应的载荷识别模型，提出了相应的正则化方法；其次，给出了利用位移模态振型和应变模态振型将应变响应转换为位移响应的转换关系式，从而实现基于应变响应的瞬态载荷识别。该方法避免了应变到位移的空间积分过程，并通过正则化方法，保证转换过程的鲁棒性；最后，通过海洋卫星的仿真实验算例对所述方法进行验证，并分析解决了单点激励时识别结果失真的问题。同时通过自由梁实验锤击实验对所述方法实际效果进行论证。结果表明所提出的识别方法对瞬态载荷具有很好的识别效果，所推导的应变-位移转换关系具有较好的精度和鲁棒性。

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乏燃料容器坠落事故工况下核燃料厂房的安全性分析

程刚1，郭全全1，周耀1，马英2，蔡利建2

振动与冲击. 2019, 38(6): 206-211.

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根据核电厂的工艺布置，设计时需要考虑乏燃料容器可能发生的坠落事故对厂房结构的影响。为保证厂房整体结构和乏燃料水池的安全，在乏燃料容器可能的坠落位置铺设一定厚度的蒸压加气混凝土（AAC）砌体作为减振层是一种有效的防护措施。本文应用ANSYS/LS-DYNA对落锤冲击试验进行了有限元模拟，标定了AAC的材料模型参数，进而建立厂房的实体-分层壳有限元模型，模拟了乏燃料容器坠落对厂房整体结构的冲击动力响应，并从混凝土主应变、乏燃料水池跨中挠度以及楼层反应谱三个方面进行了安全性分析。结果表明：乏燃料容器坠落时，5m厚度的AAC砌体能很好地吸收冲击能量，保证厂房整体结构的安全，坠落冲击处楼板和侧墙出现局部损伤，临近的乏燃料水池应力水平很低，但在部分频段楼层反应谱超出设备的设计输入值，需对设备作进一步验算。

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轮间距与双轮共转对飞机起落架摆振的影响分析

冯飞，张策，朱红民

振动与冲击. 2019, 38(6): 212-217.

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建立了双轮共转起落架的摆振非线性动力学模型，并采用分岔计算方法对模型进行了稳定性求解，形成了一套适用于摆振分析的分岔计算方法。在此基础上，对轮间距和双轮共转对摆振稳定性的影响进行了分析。轮间距的增加能有效减小侧向摆振的发生区域，对扭转摆振区域则相反，且可能引起摆振区域拓扑结构的改变。双轮共转仅在轮间距较大的情况下，对侧向摆振起到抑制作用。

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含间隙振动系统低频周期冲击振动的模式类型及分岔特征

侍玉青1, 杜三山2, 吕小红1，罗冠炜2

振动与冲击. 2019, 38(6): 218-225.

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研究了带有间隙‒刚性约束(弹性约束)振动系统的低频振动特性，分析了系统低频范围内基本周期冲击振动和亚谐冲击振动的模式类型、多样性、参数平面内的分布规律及分岔边界特征。通过多目标、多参数协同仿真分析发现了相邻基本周期冲击振动相互转迁的不可逆性及其伴随的两类转迁区域‒迟滞域和舌形域，研究了迟滞域和舌形域的形成和分布特征及舌形域内亚谐冲击运动的模式类型及规律特征，分析了基本周期冲击振动向非完整和完整颤冲击振动的转迁过程。

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基于Bathe隐式算法的结构动力学显式算法

孟凡涛1,2 赵建锋1

振动与冲击. 2019, 38(6): 226-232.

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提出了一种新的计算时具有结构动力特性相关性的无条件稳定的结构动力学时间积分算法。该算法不仅位移与速度均具有显式表达的特点，而且具有了Bathe复合时间积分方案的优点。该新算法的数值特征与Bathe隐式复合积分算法的数值特性相同，但新算法不需要任何时间步长内的子步细分，相对于新提出的算法而言，时间步长内的子步细分成了Bathe隐式复合积分算法的缺点。为了进一步了解所提出的新方法的谱特性，本文对新算法的稳定性和精度进行了全面的分析，包括数值耗散和色散。此外，当采用本文提出的算法计算多自由度系统时，给出了两个积分参数的推导过程和表达式。最后，通过计算线性和非线性问题并与采用现有算法的结果比较，验证了新算法的正确性和有效性。

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一种基于ILCD融合与多重分形去趋势波动分析的退化特征提取方法

王浩天1，段修生1，单甘霖1，孙健2，王兴2

振动与冲击. 2019, 38(6): 233-238.

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液压泵性能退化过程中，振动信号非线性强，导致退化特征提取困难、表征能力有限，为此，本文提出一种基于改良型局部特征尺度分解（Improved Local Characteristic-scale Decomposition, ILCD）融合与多重分形去趋势波动分析（Multi-fractal Detrended Fluctuation Analysis, MF-DFA）的退化特征提取方法。首先，在对信号进行ILCD分解的基础上，通过构建敏感因子从各内禀尺度分量（Intrinsic Scale Components，ISCs）筛选出包含关键故障信息的敏感分量，并依据融合规则实现多通道振动信号的融合处理，以改善重构信号中的特征信息；在此基础上，利用带有加窗分割的MF-DFA方法对融合信号作进一步处理，选取多重分形谱敏感参数作为液压泵性能退化特征向量；最后，利用液压泵实测振动信号，验证了该方法的有效性。

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基于实际运营车辆荷载效应的既有桥梁可靠度研究

袁伟璋1,2，黄海云2，张俊平3，陈炳聪2

振动与冲击. 2019, 38(6): 239-244.

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本文基于京珠、粤赣、渝湛三条高速公路车辆荷载动态称重实测数据，采用蒙特卡罗法生成随机车流。将此随机车流加载于虚拟简支梁上，通过自编Matlab程序计算车辆荷载效应，并采用GPD分布拟合车辆荷载效应的尾部分布,结合极值理论、超越概率理论，构建了现实运营车辆荷载条件下剩余服役期内的荷载效应最大值分布函数。最后，根据既有桥梁承载能力现状，分析了现实运营车辆荷载情况下既有桥梁结构的可靠度。得出目前既有桥梁在剩余服役期内可靠度偏低，致其安全性不足的结论。

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电磁法检测石油套管应力的试验研究

孟凡顺 1，王璐 1，邓瑞 2，伊天宇 1

振动与冲击. 2019, 38(6): 245-248.

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本文根据逆磁致伸缩效应及电磁感应原理，针对石油套管的结构，研制了四个感应探头的电测仪器，首次利用该仪器对石油套管在三点弯载荷作用下进行了电磁检测试验，电磁信号与应力的变化呈现很高的一致性。结果表明：基于电磁感应原理检测石油套管应力的方法是有效可行的。

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落石冲击作用下钢-混凝土组合梁上砂垫层的耗能性能

罗杰1, 2，肖建春1, 3，马克俭1, 3，毛家意4，张弘5

振动与冲击. 2019, 38(6): 249-256.

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为了研究落石冲击作用下钢-混凝土组合梁上覆盖砂垫层的耗能性能，进行了6根梁的模型试验和25根梁的SPH-FEM分析。试验选取混凝土圆台的落体冲击能和级配中砂垫层的厚度作为研究参数。对SPH-FEM计算结果进行统计，得到这类组合梁的冲击能量耗散与落体冲击能、垫层厚度之间的关系式。研究表明，在垫层厚度适中的情况下，垫层能量耗散效率随着落体冲击能的增大而提高。级配砂垫层厚度为1/20至1/10的梁跨度时，可以明显减小钢筋混凝土面板的最大裂缝宽度和组合梁的最大挠度。当砂土垫层厚度相同（组合梁跨度的1/40-1/8），砂土耗能与落体冲击冲击能成正相关。当落体冲击能相同时，砂土垫层耗能与砂土垫层厚度（组合梁跨度的1/40-1/8）成正相关。落体冲击能、砂土垫层厚度相互作用时对砂土垫层的能量耗散效率的影响最大。通过回归统计得到的公式可以通过不同厚度的砂土垫层和落体冲击能计算出砂土消耗的能量。

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刊出日期：2019-03-15

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