2019年, 第38卷, 第9期　
刊出日期：2019-04-28

  

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  双向混合试验方法及验证

  王贞1,2,3，朱思宇1,2,3，许国山1,2,3，徐小童1,2,3，吴斌1,2,3

  振动与冲击. 2019, 38(9): 1-8.

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  混合试验是一种重要的结构抗震试验方法。研究表明，地震对结构的作用是多向的，水平双向地震对结构的破坏作用比单向地震大很多。精确地完成双向混合试验对抗震研究具有重要意义。本文主要研究双向混合试验的加载控制方法。阐述了坐标转换方法及试件恢复力的求解方法，提出基于数值迭代算法的外环加载方法以及力控制的冗余作动器加载方法，数值模拟及真实试验表明本文所提出的加载控制策略具有较好的精度。
  
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  半球头长杆弹高速侵彻半无限厚靶临界速度理论模型

  刘闯 1,张先锋 1，黄长强 1，2，丁力 1，徐晨阳 1，邓佳杰 1

  振动与冲击. 2019, 38(9): 8-14.

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  高速/超高速侵彻问题一直是武器设计者和防护工程专家关注的焦点问题之一。随着撞击速度的提高，弹体由刚体侵彻转入变形、流体侵彻状态，进而导致侵彻深度不再随速度呈单一上升趋势。为预测大着速范围下弹体的侵彻状态，本文基于弹体质量守恒、动量守恒及弹体动态强度计算方法，建立了弹体侵彻过程中的动力学平衡方程，进而确定高速侵彻临界速度。在与已有实验结果对比验证的基础上，分析了不同弹靶参数对侵彻临界速度的影响规律。结果表明：随着弹体静态屈服强度增大，弹体的变形长度减小，弹体的临界侵彻速度增大；弹靶塑性波波速等参数对高速侵彻状态临界速度也有显著影响。
  
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  气液两相入流条件下离心泵内部流动诱导特性实验研究

  司乔瑞1，崔强磊1，袁建平1，张克玉2，袁寿其1

  振动与冲击. 2019, 38(9): 15-21.

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  搭建了泵送气液两相流实验台，以比转速ns=132.2的离心泵为模型进行气液两相入流条件下的流动诱导特性研究，获得了在不同进口含气率下的外特性和压力脉动、振动信号的频谱和概率密度图。研究结果表明：气液两相入流条件下，离心泵在小流量工况时的性能对气体更加敏感；模型泵在入流含气率超过8%以后，性能急剧下降且可测试的工况范围变窄并比较紊乱，能达到的最大入流含气率为10%；气液两相入流条件下，泵出口压力脉动主频仍为叶频，叶频处幅值随着进口含气率的增大而增大，含气率越大低频区的宽频特性越明显；压力脉动信号和振动信号均服从正态分布，随着进口含气率的不断增大，压力脉动的概率密度函数（PDF）幅值逐渐减小而压力幅值跨度逐渐变宽，振动的PDF幅值呈先增大，然后减小，在进口含气率为5%时达到最小（仍大于纯水工况），然后再增大的趋势，两者均可作为流态监测的重要依据。
  
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  振动利用对FDM薄板机械性能的影响研究

  姜世杰，Yannick Siyajeu，孙宁宁，李鹤，闻邦椿

  振动与冲击. 2019, 38(9): 22-26.

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  熔融沉积成型（Fused Deposition Modeling，FDM）是当今迅速发展起来的一种快速成型技术，然而其产品在机械强度方面很难与传统加工方式生产的零件相媲美，成为制约该技术发展的重要因素之一。本文首次将振动应用于FDM 3D打印过程以期提高制品的机械性能。首先，将振动引入FDM过程，完成了振动式FDM 3D打印机的改装；然后分别制备了振动引入前、后Z和X两个方向的拉伸试件，并完成了抗拉强度的检测试验；最后，对比分析利用振动加工的FDM试件和普通试件的实验结果，以研究振动对FDM薄板抗拉强度和正交各向异性的影响。试验表明，利用振动能够显著提高FDM薄板Z方向的抗拉强度、弹塑性以及稳定性，并能明显降低FDM薄板的正交各向异性。
  
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  高比转速斜流泵内部压力脉动特性的实验研究

  张德胜 王超超 董亚光 石磊 金永鑫

  振动与冲击. 2019, 38(9): 27-34.

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  为了研究不同工况下高比转速斜流泵内部压力脉动特性和规律，选取某高比转速斜流泵模型为研究对象，在斜流泵叶轮进口段至导叶出口段设置7个压力脉动监测点，采用微型压力脉动传感器采集不同工况下的压力脉动时域信号，并进行频域特性分析。实验结果表明，不同流量工况下，叶轮进口到导叶出口的压力脉动幅值依次降低，同时压力脉动所呈现出的周期性相似波动规律也依次减弱。叶轮进口压力脉动周期性相似波动规律较好，压力脉动幅值也最大，而叶轮出口受叶轮进口流动分离形成的低频大尺度漩涡及叶顶泄漏涡的影响，在小流量工况下的压力脉动周期性相似波动规律相对减弱。导叶进口只有在额定工况1.0Qopt下压力脉动才有动静相干周期性相似波动规律，而导叶出口处的压力脉动幅值最小且在受到导叶数及其发生失速可能产生的低频大尺度漩涡和叶轮出口回流等漩涡的影响，在小流量工况下呈现较弱的周期性相似波动规律。此外，不同工况下叶轮进出口及导叶进口的压力脉动主频都是叶片通过频率，同时叶轮进出口还存在叶片通过频率的高阶谐波，但在导叶出口处的压力脉动主频随流量的变化而变化。
  
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  曲面隔震结构的动力模型与振动台试验研究

  田坤，刘文光，孙实，何文福

  振动与冲击. 2019, 38(9): 35-43.

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  近年来超越最初设计地震的强震频繁发生，普通隔震结构在超设计地震作用下存在隔震层位移过大、支座剪断、甚至会造成隔震建筑与周围挡土墙发生严重碰撞的风险。本文提出了利用隔震层曲面特征及结构重力效应的曲面隔震新型隔震结构体系，控制隔震结构在强震作用下的隔震层位移响应。针对新提隔震结构体系建立了将隔震支座倾斜布置的简化单质点分析模型，并且对其加速度传递系数和位移传递系数进行了理论分析。设计制作了曲面隔震结构5层钢框架模型，与平面隔震结构模型和非隔震结构模型分别进行了地震模拟振动台试验。试验结果表明，曲面隔震结构加速度响应较普通隔震结构有所放大，显著小于抗震结构，曲面隔震结构的隔震层位移则比普通隔震结构明显减小，试验结果与理论研究结果相符。
  
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  基于反应谱的地震动备选库建构方法

  侯红梅 1，刘文锋 1，2

  振动与冲击. 2019, 38(9): 44-52.

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  时程分析中选择合适的地震动记录至关重要。以地震动反应谱与抗震设计反应谱相一致为评价原则，比较反应谱一致性控制参数均方差和均值相对差值，提出分周期段—双频段选择地震动的方法；按设防烈度和场地特征周期分组，在反应谱全周期范围内，采用分周期段—双频段方法建构地震动备选库。当结构基本周期确定后，可直接使用备选库中相应周期段内的地震动记录进行时程分析，省去因结构周期变化需重新选择地震动的繁琐工作。研究表明：①分周期段—双频段方法在各周期段内选取的地震动记录效果较好；②分周期段—双频段方法建构地震动备选库具有可行性和优越性。
  
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  指数型随机共振微弱振动信号检测方法

  张刚1,2,曹莉2,贺利芳2,易甜2

  振动与冲击. 2019, 38(9): 53-61.

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  在实际工程故障诊断中特征频率信号经常淹没在噪声中，信息提取非常困难。为了提取强噪声背景中的微弱信号，本文将简谐势阱与Gaussian Potential模型相结合，提出一种作用在Duffing方程下的新型指数型双稳随机共振系统。首先，推导逃逸率并研究系统参数对输出信噪比影响；其次，基于指数型双稳随机共振系统对冲击衰减信号以及谐波振动信号进行检测；最后为检测大噪声下多频信号提出指数型双稳随机共振和经验模态分解的微弱信号联合检测方法并应用于轴承故障信号检测中。实验分析及仿真结果表明，指数型双稳随机共振模型在信号检测中是可行的，并且对于多频谐波信号通过随机共振后进行经验模态分解可使检测更加准确，联合检测不仅能识别故障信号，还能识别故障倍频信号。
  
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  振动响应传递率的动力学特性研究及其在工作模态分析中的应用

  李星占1,2，董兴建2，岳晓斌1，黄文1，彭志科2

  振动与冲击. 2019, 38(9): 62-70.

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  振动响应传递率描述了多自由度系统中各自由度响应之间的关系,近年来在多个领域得到了广泛的应用，特别是在工作模态分析方面，获得了瞩目的应用成果。但对于振动响应传递率的动力学特性，一直缺乏完整的、系统的分析。为此，将从振动响应传递率的基础概念出发，对不同输入情况下，振动响应传递率在系统零极点的特性和对系统输入的依赖性进行解析推导分析；然后，通过数值算例对振动响应传递率的特性进行仿真验证；最后，应用振动响应传递率对非白噪声激励下梁结构的工作模态进行了辨识，表明基于振动响应传递率的工作模态分析方法能够避免虚假模态对辨识结果的影响。
  
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  基于GA优化的MIV-BP神经网络连续血压无创监测方法研究

  谭霞1　季忠1,2　张亚丹1

  振动与冲击. 2019, 38(9): 71-79.

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  针对现有的基于脉搏波传导时间法或脉搏波特征参数法的血压测量模型存在的不足，本文提出利用平均影响值（Mean Impact Value，MIV）法从提取的脉搏波传导时间和脉搏波特征参数中优选出对血压值影响较大的参数作为输入量，血压值作为输出量训练BP神经网络模型，然后采用遗传算法（Genetic Algorithm，GA）对个性化参数进行优化，从而建立一种连续血压无创监测模型—GA-MIV-BP神经网络模型。该模型计算血压的结果与实际测量得到的结果进行Bland-Altman一致性分析，表明两者具有很好的一致性，可互换使用，因此该算法对促进无创连续血压监测方法的临床应用具有积极作用。
  
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  考虑轴向张力时变效应的圆柱体涡激振动响应特性研究

  袁昱超1,2， 薛鸿祥1,2， 唐文勇1,2

  振动与冲击. 2019, 38(9): 80-87.

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  借助时域流体力分解模型，本文开展时变轴向张力与涡激振动联合激励下圆柱体动力响应特性研究。采用某2.552m小尺度立管模型试验结果验证本文方法在顶张力恒定和时变条件下预报结构响应的有效性。针对另一尺度较大的38m圆柱体模型，设计28个张力时变工况以研究时变张力幅值和频率对涡激振动响应的影响规律。张力时变工况中，结构动力响应呈现振幅调制、滞后、频率转换及多频响应叠加、模态阶跃等不同于张力恒定工况的新特征。当 时，结构会发生强烈的Mathieu型共振。
  
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  导弹前定向件公路机动运输疲劳载荷谱的编制及寿命预估

  商霖1,张海瑞1,李璞1,2

  振动与冲击. 2019, 38(9): 88-93.

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  为研究导弹前定向件在公路机动运输环境下疲劳载荷谱的编制方法，选定跑车试验场内标准路面（含鱼鳞路、波形路、卵石路和碎石路及高速路等）进行某型号试验场机动运输试验并实地采集所需信号。根据实测数据的时、频域分析结果，编排试验场机动运输试验流程，组成具有代表性的载荷样本数据，这些数据包含了型号战标要求的不同路面及其占比、不同车速及其占比和刹车、过路障等特殊工况。利用雨流计数法对试验场机动运输试验所得数据进行循环计数，根据参数外推法将循环计数外推至目标里程，进而编制出供设计分析使用的载荷设计谱和试验评估使用的疲劳试验谱。采用试验谱对导弹前定向件进行疲劳加载，验证了产品在寿命期内能够可靠的使用，并且可以延寿三倍以上。该方法可以有效地预估前定向件内部润滑涂层的磨损寿命，为产品的改进设计和同类问题的解决提供了参考。
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  旋转机械故障特征提取的全矢二元经验模态分解方法研究

  黄传金 1，2，雷文平3，李凌均3，孟雅俊1，赵静1

  振动与冲击. 2019, 38(9): 94-99.

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  为更准确提取旋转机械故障特征，提出了基于全矢二元经验模态分解(Bivariate empirical mode decomposition，BEMD)的故障特征提取方法。该方法首先通过多传感器正交采集旋转机械故障同一截面上的振动信号，并将其组成一个复数；然后运用BEMD将复数按旋转速度从高到低的顺序自适应地分解到各自的频带，得到系列复固有模态分量(Complex Intrinsic Mode Functions, CIMFs)；提出复数相关系数的概念，并用于组合CIMFs得到新的复旋转分量以防同一频率的信号被分解到不同的CIMFs；最后，运用全矢谱融合组合后的CIMFs的特征信息，得到幅频、角度和进动方向等信息。与全频谱方法的对比实验结果表明本文所提方法的有效性。
  
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  高速圆柱滚子轴承保持架运行稳定性分析

  王自彬 1，邓四二 1, 2,张文虎 1，黄晓敏 3

  振动与冲击. 2019, 38(9): 100-108.

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  基于滚动轴承动力学理论，建立了高速圆柱滚子轴承的非线性动力学微分方程组，采用预估-校正的GSTIFF(Gear stiff)变步长积分算法对其进行求解，使用盒维数评价保持架质心轨迹的混乱程度，研究了保持架间隙比、轴承转速、轴承径向载荷、轴承径向游隙以及滚子个数等因素对保持架运行稳定性的影响。研究结果表明：盒维数能够发现相似保持架心轨迹之间的差别，并对保持架稳定性进行量化描述；较大的保持架间隙比不利于保持架的稳定运行，存在最佳间隙比使保持架质心轨迹涡动效果最好，保持架运行最稳定；内圈转速较低时，保持架质心不发生涡动，质心轨迹非常混乱，保持架运行不稳定；随着转速、滚子个数的增加，保持架运行稳定性增加；随着径向载荷、径向游隙的增加，保持架运行稳定性先增大后减小。
  
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  关于ATAM应用时注意的几个问题

  温彦良1, 李 彬2,3, 唐小微3

  振动与冲击. 2019, 38(9): 109-114.

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  在《与荷载同步变化的时间步自动调整方法》[1]中提出的时间步自动调整方法，不同于以往的后验式误差评估时间自适应方法，它是先验式误差评估研究领域的一次有益尝试（简称ATAM：apriori time adaptive method）。为了使ATAM更好的应用到实践中，本文就ATAM的适用条件和如何使用的问题进行了探讨，得出了几点非常重要的结论和建议。
  
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  基于原点速度反馈的推进轴系横向振动传递控制研究

  谢溪凌1,2，覃会1,2，徐颖蕾1,2，张志谊1,2

  振动与冲击. 2019, 38(9): 115-122.

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  螺旋桨脉动力诱导的轴系-壳体耦合振动是水下航行器低频振动声辐射的重要原因之一。针对推进轴系横向振动传递控制，提出一种基于原点速度反馈的主动艉支承控制方法。建立包含六自由度主动艉支承的螺旋桨-轴系-壳体耦合振动模型，考虑原点速度反馈策略，计算主动支承对推进轴系横向振动传递的控制效果。分析结果表明，将六自由度主动艉支承用于横向振动传递抑制，能够在0-200Hz内有效降低系统固有振动幅值，而且与推力轴承处主动控制相结合，在重点模态频率处可取得更优的控制效果。
  
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  内配圆钢管的圆钢管混凝土构件耐撞性能分析

  史艳莉1,2，何佳星2，王文达2，鲜威2，王蕊3

  振动与冲击. 2019, 38(9): 123-132.

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  内配圆钢管的圆钢管混凝土是一种新型复合形式的组合构件，由圆钢管混凝土内部配置同心位置的圆管，并在内部圆管的内外两侧均浇筑混凝土而形成的构件。基于有限元软件ABAQUS对内配圆钢管的圆钢管混凝土构件在低速横向撞击作用下的耐撞性能进行了数值模拟，数值结果与其他研究者完成的钢管混凝土、中空夹层钢管混凝土试件的撞击试验数据进行了对比，验证了模型的正确性。采用该模型分析了此类组合构件在横向撞击作用下的动力响应全过程及其典型破坏模态，对影响其耐撞性能的主要影响参数进行了分析，初步得出了各主要影响参数对此类组合构件耐撞性能的影响。参数分析结果表明,提高外钢管的强度及含钢率可以有效地改善该构件的耐撞性能，而混凝土强度的变化对构件耐撞性能的影响很小；增强构件两端的支座约束，可以增强构件的耐撞性能；构件的内外径之比为0.6～0.8时，构件具有较好的耐撞性能。
  
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  含隧道边坡水平屈服加速度的上限分析

  江学良1,2，牛家永1,2，杨慧1,2，王飞飞1,2

  振动与冲击. 2019, 38(9): 133-139.

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  基于拟静力法和强度折减法，采用极限分析上限定理，推导了含隧道边坡在地震作用下的水平屈服加速度系数的上限解，该上限解考虑了隧道对边坡的影响。分别计算了边坡设计参数、岩土体的抗剪强度、浅埋偏压隧道设计参数等因素影响下边坡的水平屈服加速度系数极限值。根据正交试验法，给出了地震作用下含隧道边坡水平屈服加速度系数对各因素的敏感性大小。研究表明：边坡高度、坡角、岩土体粘聚力以及强度折减系数对水平屈服加速度系数的敏感性和影响程度均较大，而隧道距坡脚距离、隧道半径以及水平和竖向地震力比例系数的敏感性和影响程度则较小。
  
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  地震动随场地深度变化的相干性分析

  洪娜1,2，陈清军1,2

  振动与冲击. 2019, 38(9): 140-147.

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  目前有关地震动相干性研究基本上是限于自由场地的地面运动相干性问题。为探究地震动随场地深度变化的相干性，寻求一种适用于不同类型场地随深度变化的地震动相干函数模型，以日本KiK-net台网采集的2679对地震动记录为基础，利用随机振动理论和数字信号处理技术对不同类型场地随深度变化的地震动相干性问题进行了研究。通过对水平向地震动分量相干函数计算值的拟合，建立了一种适用于不同类型场地的水平向地震动随深度变化的相干函数模型，并进行了参数回归分析。分析结果表明：震级及震中距（<200km）对相干函数的影响可忽略不计；剪切波速对相干函数产生较大的影响，与浅层土相比，深层土剪切波速的影响更大；水平向地震动的相干函数值随深度和频率的增大呈指数形式衰减；相较于深度的影响，频率对相干函数值衰减速率的影响更加明显。在对地震动相干函数值的估计中，场地条件是不容忽视的因素，随着场地由硬变软，相干函数值随深度的衰减愈来愈快。
  
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  全轮转向非线性重型车辆稳定性集成控制研究

  李韶华1,2，张志达1，周军魏1

  振动与冲击. 2019, 38(9): 148-156.

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  建立了某三轴重型车辆的十自由度操纵稳定性非线性动力学模型，轮胎纵向力与侧向力采用非线性的刷子模型计算。考虑垂向载荷转移和车轮滑移率变化等对轮胎侧向力的影响，基于刷子模型对车辆参考模型的轮胎侧偏刚度进行逆向估计和动态实时修正。结合阿克曼原理和模糊PID控制技术，设计了一种主动比例转向控制（6WS）和直接横摆力矩控制（DYC）相结合的集成控制器（6WS+DYC），参考模型的横摆角速度名义值通过前轮转向和全轮转向横摆角速度相等时的临界速度确定。基于MATLAB/Simulink建立了车辆模型和6WS、DYC及6WS+DYC三种控制器，仿真了车辆高速转向和低附着路面转向两种极限工况下的响应，并对三种控制器的有效性进行了对比分析。研究结果表明，6WS控制可在一定程度内降低车辆的失稳程度，DYC控制和6WS+DYC控制均能保证车辆在极限工况下具有较好稳定性；6WS+DYC控制能够使车辆在两种转向工况下的质心侧偏角均接近于零，同时能够有效降低车辆横摆角速度、簧载质量侧倾角和车辆侧向加速度，其效果明显优于6WS控制和DYC控制。
  
  
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  厚层橡胶支座的力学性能试验研究

  李吉超 1,尚庆学 1，罗清宇 2，王涛 1

  振动与冲击. 2019, 38(9): 157-165.

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  普通橡胶支座具有较大的竖向刚度，往往与结构的竖向周期耦合引起不利的共振效应，为了避免竖向地震对隔震建筑内重要仪器设备的损害，本文提出利用厚层橡胶支座进行隔震的方法，并对厚层橡胶支座的力学性能进行了系统的试验研究。试验表明：与普通橡胶支座相比，厚层橡胶支座具有基本相同的剪切刚度和较小的竖向刚度，可用于核电、桥梁、地铁站等结构的三维隔震。厚层橡胶支座具有良好的大变形性能、疲劳性能、徐变性能和老化性能。针对厚层橡胶支座的轴压敏感性，本文提出了一种考虑橡胶层压缩模量、面积、厚度变化的积分修正方法，修正值与试验结果吻合较好。
  
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  侧向冲击下中空箱形钢管混凝土叠合柱动力响应的实验与有限元分析

  贾志路，王蕊

  振动与冲击. 2019, 38(9): 166-172.

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  中空箱形钢管混凝土叠合柱由钢筋混凝土和钢管混凝土组成，为研究其抗冲击性能，利用自主研发的落锤式试验机开展箱形叠合柱抗冲击实验，重点研究了边界条件、冲击高度和轴压比对冲击力时程、跨中位移的影响。此外在实验基础上通过ANSYS/LS-DYNA软件建立了有限元模型，分析了各组件内能分配。实验结果表明：随冲击高度的增加，冲击力时程曲线由两段式发展为三段式，内埋钢管混凝土作用逐渐明显；随边界条件的改变，两端固定时的抗变形能力较两端简支时增强；而轴压比对其动力响应影响不显著；冲击能量较大时，钢管混凝土吸收的能量达到了1/3，抗冲击性明显。
  
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  考虑变量相关性的桥梁时变地震易损性研究

  李辉辉1，李立峰1,2

  振动与冲击. 2019, 38(9): 173-183.

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  为研究变量相关性对桥梁时变地震易损性的影响，引入Nataf变换和均匀设计，提出了一种考虑变量相关性的桥梁时变地震易损性分析方法。以一多跨连续梁桥为研究对象，基于OpenSees建立其非线性分析模型，考虑氯离子侵蚀引起的钢筋直径及面积的退化，基于OpenSees截面非线性分析及单条地震波的非线性地震响应分析，探讨了氯离子侵蚀对桥梁抗震能力和地震需求的影响。然后，考虑桥墩、铅芯橡胶支座(LRB)、板式橡胶支座(PETB)和桥台等构件的地震损伤，建立了桥梁时变地震易损性曲线；最后，针对结构参数变量相关性对桥梁抗震能力、地震需求和时变地震易损性曲线的影响进行了定性分析。研究结果表明：1) 氯离子侵蚀会导致桥墩截面极限抗弯承载能力下降，而截面极限曲率、延性能力却略有提升；2) 考虑由氯离子侵蚀引起的纵筋锈蚀后，桥梁墩底截面弯矩需求有一定程度的下降，而墩顶位移和墩底截面曲率延性需求却有所增大，桥梁在不同损伤状态下的损伤超越概率会随服役时间的增加而增大；3) 本文方法可较好处理结构参数变量相关性，并且考虑变量相关性后，在全寿命设计基准期内，桥墩截面极限抗弯承载能力有所提升，而墩顶位移、墩底截面弯矩和曲率延性需求则有一定程度的下降；4) 忽略变量相关性条件的影响，可能会高估桥梁结构的时变地震易损性。
  
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  地表粗糙度对高层建筑下击暴流风荷载特性影响的试验研究

  汪之松1,2，江鹏1，武彦君1，刘兴龙1，董志超1

  振动与冲击. 2019, 38(9): 184-191.

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  地表粗糙度对近地层的风场影响很大。为研究下击暴流风场中不同粗糙度地貌上的高层建筑表面风压变化规律，基于冲击射流试验，讨论了地表粗糙度与径向距离不同情况下高层建筑表面风压特性。试验结果表明：建筑迎风面风压极值区的高度随地表粗糙度的增大而逐渐抬升，迎风面正风压系数也随之增大，背风面负风压绝对值随之减小，侧面风压系数受粗糙度影响变化不明显；建筑侧面脉动风压系数随地表粗糙度的增大而增大，而迎风面和背风面的脉动风压系数受粗糙度影响较小。随着径向距离及地表粗糙度的增大，出流强度衰减明显加快，建筑迎风面中下部区域风压系数衰减较大，背风面及侧面风压系数逐渐减小，且背风面呈线性衰减趋势。
  
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  基于CEEMD的心音信号小波包去噪算法研究

  董利超，郭兴明，郑伊能

  振动与冲击. 2019, 38(9): 192-198.

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  针对传统心音去噪方法易将其部分高频有用信息作为噪声滤除而造成滤波后的心音信号失真及信息丢失的问题，提出了一种基于互补总体经验模态分解(CEEMD)的小波包变换去噪算法。首先通过互补总体经验模态分解将心音信号分解为从高频到低频的不同固有模态函数分量(IMFs)，并利用自相关函数客观界定信号的模态分量范围；然后对噪声主导模态分量和混叠模态分量采用小波包变换进行滤波提取有用信息后，与剩余固有模态分量进行重构得到去噪后的信号。实验结果表明，改进的算法不仅可以去除心音中的噪声成分，明显改善心音信号的信噪比和均方根误差，而且能够有效保留信号的高频有用信息，且在不同噪声水平下的去噪性能均优于传统算法，鲁棒性较好。
  
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  CFRP筋高韧性水泥基复合材料柱抗震性能试验研究

  姚未来 1,江世永 1,2,飞渭 2,李雪阳 3

  振动与冲击. 2019, 38(9): 199-207.

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  为研究CFRP筋高韧性水泥基复合材料柱的抗震性能，设计制作了3根剪跨比为3的短柱和3根剪跨比为5的长柱，在3种轴压比下进行了低周反复荷载试验，研究了试件的破坏形态，并通过刚度退化、耗能性能以及综合性能指标等方面分析了其抗震性能。试验结果表明：试件在破坏过程中生成大量横向裂缝，没有出现高韧性水泥基复合材料崩裂和剥落的现象，与以往的普通钢筋混凝土柱相比，表现出更高的破坏容许度；对于剪跨比为3和5的CFRP筋高韧性水泥基复合材料柱，在试验轴压比为0.2~0.5的范围内，剪跨比越大或轴压比越大，其抗震性能越好。
  
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  超声椭圆振动切削钛合金切削力特性研究

  童景琳，卫官

  振动与冲击. 2019, 38(9): 208-215.

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  本文利用超声椭圆振动切削（UEVC）对TC4钛合金切削力特性进行了研究。基于ABAQUS力-热耦合模型分析了超声椭圆振动切削钛合金的瞬态切削过程，模拟在不同切深和切削速度下的瞬态切削情况，提取和对比普通切削（CC）和超声椭圆振动切削的主切削力,进而进行数据处理，分析两者主切削力对比情况和平均主切削力之差的变化。研究分析表明:在椭圆振动切削下，切削力减小比率随着切深的增加而减小,随着切削速度的增大而增大。最后进行试验验证，实验结论与仿真结果一致。本文对超声振动切削难加工材料钛合金时切削用量的选择提供了参考。
  
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  大斜度井旋转钻柱横向振动规律比例实验研究

  温欣1,2 管志川3 梁德阳3 周英操1

  振动与冲击. 2019, 38(9): 216-222.

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  针对振动引起的钻柱磨损与失效等问题，利用钻柱动力学实验装置测量了大斜度旋转钻柱的横向振动情况，通过快速傅里叶变换对振动频率进行了分析，并根据钻柱振动位移数据计算了振动加速度，定量研究了不同转速和钻压下的横向振动规律。实验结果表明：低转速时横向振动频率等于激振频率；高转速条件下观察到钻柱“次生摆动”，同一运动周期内钻柱摆动次数增加，该现象导致钻柱横向振动频率加倍，横向振动加速度上升；随着钻压的增大，钻柱摆动平均加速度保持稳定，但钻柱横向振动频率减小，无因次频率从2降为1，表明高钻压对高转速下产生的次生摆动起抑制作用。
  
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  基于云加端的电机轴承故障诊断应用研究

  耿晓强1，唐向红1,2,3,陆见光1,2,3

  振动与冲击. 2019, 38(9): 223-230.

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  针对以往的故障诊断系统实时性差、学习能力有限而且工程实现难的问题，文章中提出了一种改进的云加端支持向量机（CaTSVM, Cloud and Terminal Support Vector Machines），并将其运用在电机轴承故障诊断中。CaTSVM方法把传统的故障诊断中的特征提取和特征分类两部分分别运行在终端设备和云端设备中，并且将“流水线”(Pipeline)数据处理结构引入到CaTSVM方法中，有效提升了该方法的实时性。在云端建立故障特征模型库(CFML, Cloud Feature Mode Library)，将故障特征选择性的加入模型库，在传统的离线SVM训练中辅以在线SVM训练，选择性的使用更新的故障特征训练SVM模型，进一步提高其分类能力，使诊断系统拥有了“终生学习”的能力。经过大量的实验验证，云加端方法的使用显著提高了诊断的准确率，并且推进了故障诊断的实际工程应用。
  
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  八连杆抗冲击隔离器设计与性能分析

  高鹏1,2，闫明1，温肇东2，张磊2

  振动与冲击. 2019, 38(9): 231-237.

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  为提高惯性导航设备的抗冲击能力，设计了一种八杆并联的抗冲击隔离器，能够大幅度降低来源于任意方向的冲击载荷。该结构具有隔冲杆组利用率高、隔冲效果好的特点。分析其横、纵向隔冲原理，得出该结构横、纵向刚度一致，其杆组与冲击方向的夹角范围更小，载荷分配更均匀；首先，通过螺旋理论计算整体结构的空间自由度，证得八连杆抗冲击隔离器结构合理；在此基础上，利用ADAMS仿真软件对比了六、八连杆结构的水平向抗冲击性能，得出八连杆抗冲击隔离器的隔离效果更显著；接下来，讨论了冲击载荷及阻尼参数对隔离器的影响，并计算了被隔离设备在垂向、横向冲击载荷下的加速度响应；最后对隔离器进行垂向及横向冲击试验，对比并分析响应结果，得出该隔离器的垂、横、纵向隔离效果满足抗冲击要求。
  
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  实心结构古塔模型频域地震响应试验研究

  卢俊龙，李晓蕾，崔晓玲，田 洁

  振动与冲击. 2019, 38(9): 238-245.

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  为研究地震作用下实心结构砖石古塔的频域地震响应与破坏机制，进行了兴教寺玄奘塔1/8比例模型振动台试验，观察结构的破坏特征，测试结构的加速速与位移反应并分析自振频率的变化特征，对比单向EL-Centro波与天津波作用下的加速度及位移频域响应曲线，分析了古塔结构频域地震响应的规律及其影响因素。结果表明：地震波激励下古塔结构模型第1层至第3层出现水平及斜向裂缝，当古塔结构发生地震损伤后，其自振频率随之降低；古塔频域地震响应峰值的分布及其所对应的频率与结构的动力特性、地震波的频谱特性有关。因此，地震作用下实心砖石古塔结构频域地震响应与结构损伤程度密切相关。
  
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  轴承供气压力对静压气体轴承-转子系统的临界转速影响的研究

  韩中合，侯栋楠，赵建宏，朱霄珣

  振动与冲击. 2019, 38(9): 246-251.

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  对静压气体轴承的流场模型建立、刚度计算作了分析与探讨。采用计算流体动力学（CFD）软件对气体轴承的流场进行仿真，根据仿真结果，建立基于支持向量机（SVM）的气体轴承性能模型，根据该模型计算气体轴承的刚度。在此基础上建立气体轴承-转子的有限元模型，利用有限元软件ANSYS对转子系统进行了模态分析。在考虑轴承刚度随供气压力和转速的变化下，计算转子系统的临界转速。结果表明该转子系统一、二阶临界转速对供气压力变化较为敏感，三阶临界转速不受此影响。该结果对静压气体轴承-转子系统中通过调整供气压力，避免在工作频率范围发生共振现象的产生有实际意义。
  
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  某跨海大桥主桥总体方案与减隔震研究

  梁雄1,2,李乾坤3,苏成1,4

  振动与冲击. 2019, 38(9): 252-259.

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  结合桥址处实际工程条件，某跨海大桥主桥选取了286m跨下承式双边钢箱主梁提篮拱桥及（125+286+125）m双塔三跨双索面预应力混凝土梁斜拉桥2种桥型方案进行研究比选；对下承式提篮拱桥方案，提出了4种总体施工方案进行研究比选；设计推荐采用拱轴系数1.5、矢跨比1/5、陀螺形钢箱截面拱肋及双边钢箱主梁的286m跨下承式提篮拱桥，提出采用半潜驳船并利用潮汐差进行拱梁整体浮运架设施工。针对该桥质量大、重心高、高桩承台及场地特征周期长等不利抗震条件，采用球型钢支座及纵向粘滞阻尼器共同进行减隔震，并采用非线性时程法及时域显式降维迭代，分别进行减隔震元器件参数优化及结构抗震分析；计算结果显示，拱桥结构响应对粘滞阻尼器阻尼系数C较敏感，对速度指数 敏感性较小，设置减隔震系统后，梁端的纵桥向位移得到明显控制，降幅达到61.5%，拱肋轴力降低5.7%~19.6%，拱肋弯矩降低8.9%~59.0%，拱脚处内力降幅最大，主桥抗震满足要求。
  
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  基于压电分流阻尼技术的新型减振环的参数优化分析

  何晋丞，陈国平,何欢

  振动与冲击. 2019, 38(9): 260-265.

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  基于压电分流阻尼技术，设计了一种采用压电堆叠的新型减振环。该减振环可以有效降低传动系统通过轴和轴承传递到支承的振动，同时避免压电堆叠承受切向应力，增加了压电堆叠的使用寿命。提出了新的压电减振环被动控制理论模型，根据压电堆叠的压电方程和机电耦合特性推导了减振环的复刚度和系统的力传递率函数。提出了三种外接电路形式，根据系统力传递函数使用MATLAB程序优化分流电路中电子元件的参数。通过数值仿真计算，可以得出安装减振环后系统力传递率函数峰值明显降低。说明减振环对轴承-支承系统具有很好的减振效果。
  
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  发射段阻尼环对飞轮轮体振动放大的粘弹性阻尼动力吸振抑振机理分析和试验研究

  黄修长 1,丁泉惠 1，王勇 2，王森 2，华宏星 1

  振动与冲击. 2019, 38(9): 266-270.

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  飞轮在发射段由于受到安装界面的振动与冲击，会发生振动放大现象，为抑制该振动放大，工程界提出了采用阻尼环的抑制方式。但是针对阻尼环抑振机理的研究显见公开文献发表。针对此问题，基于有限元法建立了理论模型，对发射段飞轮轮体振动放大机制和阻尼环抑振机理进行了分析；为了优化粘弹性阻尼参数，建立了飞轮-阻尼环的等效多自由度模型，给出了最优阻尼的表达式。结果表明，飞轮结构的“拍动振型模态”是其在发射段的轴向共振放大模态，导致轮体结构发生挠性大变形；阻尼环能够有效减小飞轮挠性变形的机理主要有两个：一是阻尼环的某阶模态与飞轮结构“拍动振型模态”相互作用，阻尼环充当动力吸振器；二是通过粘弹性阻尼耗能。对安装阻尼环的飞轮进行了实验研究，通过频响函数对比验证了所揭示的机理。
  
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  基于加权正则化的火箭发动机振动传递路径分析

  路广霖 1,罗亚军 1,张希农 1,李录贤 1,马驰骋 2

  振动与冲击. 2019, 38(9): 271-276.

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  为了给火箭发动机振动控制提供依据，需要对受到多源激励的发动机进行振动传递路径分析，其主要包括载荷识别和贡献量分析两个环节。为了准确识别发动机多源激励载荷并提供可靠的振动贡献量分析结果，提出一种基于加权正则化的改进传递路径分析技术。首先，推导出了载荷识别相对误差上界，并利用加权矩阵和贝叶斯理论提高载荷识别精度，并基于此提出改进的传递路径分析理论。然后，进行某发动机地面振动试验。最后，根据所提的加权正则化载荷识别理论和参考点响应数据识别了多源激励，并计算分析了不同振源在目标点的振动贡献量。分析结果表明，相较于传统传递路径分析技术，所提方法能更准确地识别多源激励，提供更可靠的振动贡献量分析结果。
  
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  伺服关节驱动的柔性臂系统耦合动力学模型辨识与实验

  周优鹏1, 陈特欢1, 娄军强1, 马剑强1, 魏燕定2

  振动与冲击. 2019, 38(9): 277-284.

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  针对整个伺服关节驱动的柔性机械臂系统，在考虑其机电、刚柔耦合特性的基础上，理论上进行了动力学建模。分析了包含直流伺服电机、谐波减速器以及伺服驱动器的伺服关节的驱动及摩擦特性，对实验中测到的电机匀速正反转数据进行线性拟合，得到了关节驱动模型中的库伦摩擦力常数和粘滞摩擦力系数。分别建立了从伺服电机驱动电压到光电编码器检测的电机转角、从伺服驱动电压到代表柔性臂振动的应变桥路输出之间的理论传递函数，以伪随机二进制序列为激励信号，通过实验辨识得到了此对应伺服关节柔性臂转动与振动耦合以及机电耦合的两个传递函数，在伪随机和正弦信号激励下，辨识得到的传递函数模型与实际结构的转动位移和振动响应具有较高的一致性。从而得到了伺服关节驱动的柔性臂系统刚柔耦合、机电耦合的动力学模型。
  
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  旋转机械主被动混合隔振虚拟样机技术及实验研究

  马建国1,2，帅长庚1,2,李彦1,2

  振动与冲击. 2019, 38(9): 285-291.

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  提出一种旋转机械主被动混合隔振虚拟样机方法，并通过实验对虚拟样机仿真结果进行验证。首先对柴油发电机组电磁-气囊主被动混合隔振系统进行建模，然后对电磁作动器进行理论分析与实验，得到电磁作动器输出力特性。通过利用多刚体动力学软件ADAMS与MATLAB/SIMULINK联合，搭建柴油发电机组主被动混合隔振虚拟样机系统，对虚拟样机进行了冲击摇摆的计算，并进行控制算法与主被动混合隔振研究，同时搭建了物理样机实验平台并对仿真结果进行实验验证。结果表明：主被动混合隔振虚拟样机所得结果与实验结果相吻合，可以作为主被动混合隔振系统研制的重要依据。