2020年, 第39卷, 第16期　
刊出日期：2020-08-28

  

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  不同边界条件下转动锥壳的参激失稳特性分析

  代其义1，秦朝烨1，褚福磊1，曹庆杰2

  振动与冲击. 2020, 39(16): 1-6.

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  本文采用Haar小波方法结合Floquet 指数法对不同边界条件下转动锥壳的参激振动稳定性进行了分析。基于Love一阶近似壳体理论，给出了周期性载荷作用下转动锥壳的动力学控制微分方程，采用Haar小波离散方法将其转化为具有周期性时变系数的Mathieu-Hill型常微分方程组。考虑到Bolotin法不能应用于陀螺系统的参激失稳特性分析，以及多尺度法受限于小参数情形的事实，本文采用了对参激系统普遍适用的Floquet 指数法对转动锥壳的参激振动稳定性进行分析。通过与其他文献结果的对比，验证了所采用模型及稳定性分析方法的正确性。在此基础上，讨论了固支-固支、简支-简支、固支-简支和简支-固支等几种不同边界条件下转速和半顶角对转动锥壳不稳定区的影响。
  
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  轻质弱辐射的阻尼夹芯复合材料圆柱壳的优化设计

  王石1，赵兴乾2,3，仝博4

  振动与冲击. 2020, 39(16): 7-15.

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  基于三维弹性理论，对阻尼夹芯复合材料圆柱壳在简谐点力作用下的振动声辐射进行优化研究。建立了以总质量、基频和模态阻尼为优化目标的多目标函数优化模型，对纤维层和芯层厚度分布和铺层方式进行优化设计。经与其他文献及“有限元+边界元”法得到的结果对比，验证了三维弹性理论的计算结果的有效性。分析了三明治夹芯圆柱壳的振动和声辐射的影响因素，发现芯层中面线位置高于整壳中面线时有利于提高基频，降低声辐射功率。且随着铺层角的增加，固有频率呈抛物线型变化趋势，模态阻尼比则逐渐减小。经优化设计，声功率一阶共振频率向高频方向偏移20Hz，最大声功率降低11.66dB，200Hz以下的低频段，声功率峰值密度明显降低。
  
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  车轮多边形态下机车轮轨动态响应研究

  刘欢1,2，陶功权1，蔡晶3，罗赟1，陈国胜2，温泽峰1

  振动与冲击. 2020, 39(16): 16-22.

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  某和谐型电力机车车轮运营中表现出较为严重的多边形磨耗，对机车的零部件失效、乘坐舒适性和运行安全性产生较大影响。为研究车轮多边形态下机车轮轨动态响应规律，基于SIMPACK软件建立了考虑机车牵引行为和轮对、钢轨等部件柔性的刚柔耦合动力学模型，利用机车振动试验结果对模型进行验证。研究了典型车轮多边形阶次、幅值和运行速度等对轮轨力和振动响应的影响，并分析了机车牵引行为对轮轨蠕滑率/力和车轮磨耗的影响。结果表明，速度等级为70 km/h时，车轮18阶多边形态下激发了轮对一阶弯曲共振，出现了轮轨力波动大和机车异常振动的现象。机车牵引状态下显著增大了纵向蠕滑率的波动幅值，并提高了纵向蠕滑力，导致轮轨磨耗指数相比无牵引工况下大幅增加，加剧车轮多边形磨耗的发展。
  
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  基于VMD和SVD的柴油机气门间隙异常特征提取研究

  江志农1，魏东海1，张进杰2，茆志伟2

  振动与冲击. 2020, 39(16): 23-30.

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  为有效地从柴油机缸盖表面振动信号中提取气门间隙故障特征，提出一种基于变分模态分解（VMD）和奇异值分解（SVD）的特征提取新方法。采用VMD算法对缸盖振动信号进行分解，利用所得的模态分量构建特征矩阵。接着应用SVD理论将特征矩阵转变为表征频率特性的奇异值序列，探讨了稳定工况下的奇异值序列与不同气门间隙状态之间的关系。由于转速、负荷等工况的改变对信号特征层的影响与故障所引起的信号特征的改变可能非常相似，因此将奇异值序列作为特征参数，输入到随机森林分类器中，构建分类模型，对柴油机变工况下的气门间隙故障进行诊断。实验结果表明：该方法能有效识别气门间隙故障，突出故障敏感特征；与传统基于Hankel矩阵和小波包系数矩阵的SVD特征提取方法相比，该方法所提特征参数在柴油机变工况条件下具有更高的识别率。
  
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  单根和双分裂导线风噪声的数值模拟研究

  沈国辉1，张扬1，宋刚2，王轶文2，郑翀3

  振动与冲击. 2020, 39(16): 31-38.

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  本文针对单根和双分裂导线风噪声采用混合计算方法进行数值模拟，基于导线的绞线结构进行建模，获得单导线风场和声场的分布特征，并与同直径的光滑圆柱结果进行对比，最后，针对水平和垂直布置双分裂导线风场和声场进行研究。研究表明：导线的阻力系数和总声压级均小于光滑圆柱，而斯特罗哈数大于光滑圆柱；在卓越频率段导线和光滑圆柱的风噪声呈现了明显的8字形指向性，而在远离卓越频率段呈现圆形指向，说明导线和圆柱风噪声是一种偶极子声源；导线和光滑圆柱风噪声的总声压级总体呈圆形、略呈8字形分布；垂直布置双分裂圆柱因相互之间无干扰，总声压级为两根单导线风噪声声压级之和；垂直布置的双分裂导线风噪声略小于水平布置双分裂导线风噪声。
   
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  基于KD-DenseNet的旋转机械故障诊断模型

  王太勇，宫立明，王鹏，乔卉卉，任栋

  振动与冲击. 2020, 39(16): 39-45.

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  针对传统旋转机械故障诊断算法在复杂多变的工况下，缺乏良好的自适应与泛化性的问题，提出了基于DenseNet的卷积核dropout(Kernel Dropout，KD)智能故障诊断模型KD-DenseNet。首先，将各类故障状态的原始振动信号进行重叠分段预处理,并将预处理得到的数据作为KD-DenseNet的输入进行训练，然后使用训练得到的模型对不同工况下的振动信号进行自适应特征提取与分类，并将dropout应用于卷积核中以提高模型对振动信号的处理速度及抗干扰性，最终得到故障类型判定结果。KD-DenseNet的应用避免了梯度弥散现象，提高了有效特征的提取效率，解决了传统特征提取方法中无法有效挖掘特征、无法自适应于任务进行调整等问题。
  
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  蛛丝β-片状纳米晶体启发的蜂窝结构动态力学特性研究

  房泽臣，冯杰，陈川琳，李忠新，吴志林

  振动与冲击. 2020, 39(16): 46-54.

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  蜘蛛曳丝具有优异的力学特性，其β-片状纳米蛋白晶体在微观尺度下发挥着重要作用。受β-片状纳米蛋白晶体规则的拓扑结构启发，抽象出一种含凹角和六边形特征的新型蜂窝结构。通过数值模拟及理论分析发现，该结构具有丰富且独特的变形模式。凹角旋转闭合和斜边弯曲的变形机制使其在高速冲击下具有零泊松比性质。低速冲击下，该结构为均匀的胞元整体旋转变形，且由于变形中形成了新的胞体结构，平台应力阶段存在明显分段现象。进一步地，给出了该结构的变形模式图和平台应力公式。针对旋转变形机制多胞体蜂窝结构在低速冲击下平台应力分段的特征，提出了修正后的平台应力表达式。最后通过对比分析，发现该结构与六边形蜂窝结构的吸能能力处于同一水平，可以为对横向变形有要求的场合提供防护选择。
  
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  用于斜拉桥横向的新型油阻尼器减震性能研究

  牛建涛1，丁阳1,2，石运东1,2

  振动与冲击. 2020, 39(16): 55-61.

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  为解决斜拉桥横向塔-梁固结体系导致地震响应过大的问题，兼顾斜拉桥横向抗风、隔震需求，研制了一种刚度可变的新型油阻尼器。论述了新型油阻尼器的工作原理，建立其恢复力模型并通过单轴动力试验进行验证；以两座斜拉桥为例，对比了新型油阻尼器与已有两种金属阻尼器的减震性能。结果表明：所建恢复力模型可以准确模拟新型油阻尼器的力学行为，新型油阻尼器活塞滑动前刚度较高，活塞滑动后刚度为0；与两种金属阻尼器相比，新型油阻尼器具有更低的等效刚度和更高的耗能能力，更大幅度降低两座斜拉桥的梁端位移与塔底弯矩。
  
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  基于PI控制的H桥逆变器工作稳定性研究

  江伟，吴荣华

  振动与冲击. 2020, 39(16): 62-68.

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  PI控制器具有使用方便、适应性和鲁棒性强等特点。因此，在负载不确定的逆变器中被广泛运用。然而，H桥逆变器是强的非线性系统，必然表现出典型的复杂动力学行为。本文以基于PI控制的H桥逆变器为研究对象。首先，运用频闪映射理论建立该逆变器的离散数学模型；其次，当固定积分调节因数 时，得到以比例调节因数 为分岔参数的分岔图，并通过迭代图和时域图进行验证。当固定比例调节因数 时，得到以积分调节因数 为分岔参数的分岔图，并通过频闪图和频谱图进行验证。再次，运用快变稳定性定理对系统工作的稳定性进行分析，进一步的验证了仿真与理论分析的一致性。最后，研究表明输入电压 、负载电感 与电阻 等外部参数对系统稳定性能同样具有重要的影响。因此，该研究对于深刻理解和认识基于PI控制的H桥逆变器工作稳定性有一定的理论意义和实际的工程价值，为该系统的设计提供有力的理论保障。

   
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  地震载荷下岸桥跳轨相似模型研究

  李哲1，叶方平2，伍世英1，李欢1

  振动与冲击. 2020, 39(16): 69-74.

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  为了提高地震载荷下岸桥跳轨研究结果的准确率问题，基于简化的岸桥跳轨运动方程推导了岸桥原型与模型之间的相似关系，建立了岸桥的动力学相似模型，制作并开展了1:20岸桥比例模型的振动台试验，研究了不同地震波载荷条件下的试验模型监测点的响应值，分析了不同工况条件下岸桥轮轨压力随时间变化的规律，测试了岸桥比例模型在振动试验中的跳轨响应结果，最后结合有限元方法将试验结果与仿真结果进行了对比。结果表明：振动台试验中模型跳轨响应结果与有限元仿真中出现的跳轨的情况吻合，基于跳轨运动方程建立的相似关系是准确可靠的。该研究为大型结构相似模型设计提供了一种理论参考。
  
  
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  基于地面共振试验的操纵面间隙非线性颤振分析方法

  陈文，窦忠谦，何俊，章俊杰

  振动与冲击. 2020, 39(16): 75-80.

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  以某型民机带中心对称间隙的方向舵为研究对象，按动力相似准则设计了尾翼颤振风洞模型，通过地面共振试验获得不同操纵刚度和自由间隙组合情况下方向舵旋转模态的力频曲线，根据收敛的频率值获得有限元模型作动器单元的等效刚度，经动力学特性修正后的有限元模型进行了颤振分析，风洞试验后通过比较表明，计算结果与试验结果吻合：（1）颤振速度一致；（2）颤振频率的偏差不大于6.5%；（3）颤振型一致。由此可见，根据试验频率得到的等效操纵刚度是准确的，用来预测弹性操纵面的极限环振荡临界速度是可行的，可以作为民机适航符合性验证的一种手段。
  
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  考虑质量变化的空间拱结构小损伤识别方法研究

  张效忠，孙国民

  振动与冲击. 2020, 39(16): 81-88.

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  该研究针对空间拱结构损伤识别精度问题，提出了一种空间拱结构小损伤的动态识别方法。该方法在识别过程中考虑损伤区的质量变化的因素来提高了结构损伤识别的精度。在建立的空间拱结构损伤模型中，应用频率和振型的质量因子变化来表示损伤区质量的变化。应用Wittrick-Williams算法对损伤参数进行计算，根据计算结果来判定结构的损伤位置和程度。为了实现应用最少的测量模态和结构振动特性数据对结构损伤精确识别，建立了一个应用遗传算法的优化计算程序对损伤参数优化计算。在该优化程序中，应用初始的随机染色体群代表沿空间拱不同的损伤分布状况。通过对单一损伤、多个损伤区域和不同边界条件下空间拱进行损伤识别案例对所述方法进行验证，并分析解决了对称结构损伤定位唯一性的问题。结果表明，所提出的识别方法对空间拱结构的损伤具有较好的识别效果，所建立的损伤识别程序具有较高的识别精度。
  
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  薄壁机匣发动机轴承位置不平衡响应矢量逆推方法

  冯坤1,2，朱振桥3，左彦飞3，王辰3，胡明辉1,2，耿斌斌1

  振动与冲击. 2020, 39(16): 89-95.

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  整机动平衡相较传统工艺动平衡可大幅提高整机不平衡振动控制效率；由于发动机振动测点位于薄壁机匣支承结构表面，无法直接测得轴承位置的不平衡响应矢量，使整机动平衡难度增大。为此，提出一种基于机匣外部测振信号的轴承位置不平衡响应矢量逆推方法；虑及薄壁机匣支承结构动力特性的影响，通过仿真分析结合试验获得测点振动响应与轴承位置不平衡激励之间的影响函数矩阵；利用该函数矩阵及机匣外部振动测点实测响应逆推轴承位置不平衡响应矢量。通过对典型双转子发动机高保真机匣系统的数值仿真分析，验证了该方法的有效性；对于实现发动机转子不平衡矢量逆推以及整机振动控制具有工程应用价值。
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  非高斯随机振动下包装件时变振动可靠性分析

  朱大鹏

  振动与冲击. 2020, 39(16): 96-102.

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  包装件在流通过程中经常受到非高斯随机振动激励的作用，提出了一种包装件在非高斯随机振动激励条件下的时变可靠性的分析方法。结合多项式混沌扩展和Karhunen-Loeve扩展，提出了基于功率谱(或自相关函数)、均值、方差、偏斜度和峭度信息的非高斯随机振动激励的模拟方法；为减小数值分析量，应用拟蒙特卡洛法，在随机变量空间中合理控制变量的分布模拟非高斯随机振动激励，通过四阶龙格库塔法分析，用较少的随机振动模拟样本准确得到了包装件加速度响应的前四阶矩和自相关函数。基于响应的统计信息，应用该研究提出的多项式混沌扩展、Karhunen-Loeve扩展和拟蒙特卡洛分析，获得包装件加速度响应样本，计算包装件的时变可靠性，用原始蒙特卡洛法验证了计算的准确性；该方法在包装件的可靠性分析、包装系统优化等方面具有重要意义。
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  N自由度柔性机械臂通用的动力学建模方法研究

  余峰1,2，陈新元1,2

  振动与冲击. 2020, 39(16): 103-111.

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  针对多自由度柔性机械臂动力学建模过程复杂的问题，提出一种适用于N自由度柔性臂刚柔耦合动力学建模的通用方法。该方法基于拉格朗日方程(Lagrange)和假设模态法(ASM)，归纳推导得到了N自由度柔性机械臂动力学模型的最简通用符号表达式，根据该建模方法开发了“N-DOF柔性机械臂动力学方程符号计算软件”；最后以两自由度柔性机械臂为例进行位置跟踪控制实验，用开发的软件自动生成了动力学模型，并搭建了实物模型进行对比验证，结果具有一致性，表明了该建模方法的正确性。与传统建模方法相比，该建模方法可减少90%以上计算时间，极大降低了建模过程的复杂性，同时对多自由度柔性臂动力学建模也具有通用性。
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  软弱夹层对爆炸应力波传播过程的影响研究

  孙宁新1，雷明锋1,2，张运良1，苏光明3，黄国富4

  振动与冲击. 2020, 39(16): 112-119.

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  针对含软弱夹层岩体爆炸应力波的传播过程，采用数值模拟的方法，探讨了软弱夹层厚度、位置及角度对爆炸应力波传播的影响规律。研究结果表明：爆炸应力波在软弱夹层界面处发生反射，产生的拉伸应力波使应力波能量在迎波面汇聚，加剧该部分岩体的破坏程度。随着软弱夹层厚度的增加，前方岩体拉应力峰值增长作用由近迎波面岩体向炮孔周边岩体传播，拉应力峰值增长率逐渐提高；同时，夹层阻隔作用增强，后方岩体有效应力峰值衰减加快。软弱夹层与起爆中心的间距减小使得夹层前方岩体拉应力峰值显著增长，而对夹层后方岩体的阻隔作用逐渐减弱。应力波能量主要汇聚在软弱夹层的垂直方向，致使岩体爆破产生的裂缝偏离水平测线方向而向软弱夹层法线方向发展。研究成果可用于指导类似地层隧道爆破施工设计。
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  RS-LOD方法及其在旋转机械故障特征提取中的应用

  牛晓瑞1，张亢1,2，陈向民1,2，廖力达1,2，徐鼎杰1

  振动与冲击. 2020, 39(16): 120-128.

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  局部波动特征分解(LOD)方法是一种新的自适应时频分析方法。该方法通过采用微分、坐标域变换、分段线性变换三种运算，可以高效地将信号自适应分解为一系列的单一波动分量(MOC)，非常适合于处理多分量信号。然而，由于分段线性变换的使用，虽可以显著提高算法的计算效率，但会使MOC分量缺乏光滑性，从而导致失真。对此，将样条曲线形状可调可控的有理样条函数引入LOD方法替代分段线性变换，提出了基于有理样条函数的局部波动特征分解(RS-LOD)方法。在详细阐述RS-LOD分解原理的基础上，通过仿真信号将RS-LOD、LOD和经验模态分解(EMD)进行了对比分析，结果表明RS-LOD方法可以明显改善原LOD方法中MOC分量光滑度差的问题。此外，针对旋转机械故障振动信号的多分量调制特点，将RS-LOD方法应用于旋转机械的故障特征提取，对滚动轴承和齿轮箱故障振动信号的分析结果表明，RS-LOD方法可以有效地提取旋转机械振动信号的故障特征。
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  爆炸驱动多层球形破片初速场分析

  陈兴旺，王金相，唐奎，林尚剑，李元龙

  振动与冲击. 2020, 39(16): 129-134.

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  为准确计算多层球形破片在爆炸驱动下的初速场，通过对装药结构的等效分析，基于Gurney假定和相邻层颗粒之间力和力的波动量等概率传递假定，忽略排列方式引起的孔隙率变化，应用动量和能量守恒建立了破片初速场的理论计算模型。该模型反映了炸药参数和破片的密度、层数和直径等因素对破片初速的影响；针对典型的爆炸驱动前向多层破片模型，用LS-DYNA3D非线性有限元程序对多层钨球破片的爆炸驱动过程进行数值模拟，开展了相关验证试验并分析了理论计算值与试验误差产生的原因，分析讨论了不同球形破片直径和不同破片层数下破片初速的变化情况。结果表明：理论计算值与数值模拟及试验结果吻合较好；随着相同直径破片层数的增大，破片初速减小，相邻层间破片的速度差值更大；层数相同时，随着破片直径的减小，破片初速增大，但相邻层数破片的速度差值更小。
  
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  基于VMD的铣刀破损检测

  王向阳，何岭松，王平江，高志强

  振动与冲击. 2020, 39(16): 135-140.

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  针对铣削过程中的切削振动信号具有非平稳性的特点，提出了一种基于变分模态分解（VMD）的铣刀破损检测方法。该方法通过VMD将切削振动信号分解成若干个模态分量，由于铣刀发生破损后，不同模态分量的频带分布会发生变化，因此提取各模态分量的中心频率和能量组成特征向量；对特征向量进行归一化处理，最终输入到支持向量机（SVM）进行铣刀破损检测。在多种切削参数下进行铣削加工实验，结果表明该方法比基于EMD的铣刀破损检测方法能抑制模态混叠的发生且具有更高的检测精度。
  
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  桥面横向连接对双幅桥梁抗风性能的影响

  孟晓亮1，朱乐东2,3

  振动与冲击. 2020, 39(16): 141-147.

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  以泉州海湾桥两种结构形式双幅桥面主梁方案为背景，通过数值计算研究了两种双幅桥面结构的结构动力特性；通过风洞试验研究了桥梁颤振稳定性和涡激共振性能。研究结果表明，是否存在桥面横向连接对双幅桥的结构固有动力特性影响较大，无横向连接双幅桥面较有横向连接双幅桥面的模态特征更复杂，其竖弯和扭转基频均会出现双幅桥面同向运动和反向运动两种模态；在气流作用下，无横向连接双幅桥面和有横向连接双幅桥面的主梁运动形式不同，两种结构形式双幅桥面的颤振稳定性能和涡激共振性能存在显著差异，双幅有横向连接主梁的气动稳定性优于双幅无横向连接主梁，但前者的涡激共振性能要差于后者。
  
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  基于子结构的参数化模型降阶方法

  刘营，李鸿光，李韵，杜环宇

  振动与冲击. 2020, 39(16): 148-154.

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  针对参数化模型降阶方法在多维参数维度的情况下面临采样点过多、离线构建降阶模型数据库时间长等问题，提出了一种基于子结构的参数化模型降阶方法。在固定界面模态综合法的基础上，设置标准模态矩阵，利用不同参数主模态矩阵之间的Frobenius范数最小准则确定了转换矩阵，推导了子结构降阶矩阵各元素的变换公式，对其进行坐标转换；对参数空间上的采样点重复整个计算过程生成了坐标兼容的离线数据库。并以电磁振动台动圈为例，采用该方法对均布采样样本点展开了仿真研究。结果表明，此方法能大幅减少采样点的个数及模型生成与计算时间，提高降阶模型离线训练效率；所构建的参数化降阶模型具备很高的在线计算效率及计算准确度。
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  离合器波形片轴向非线性特性分析与优化

  范晓昉1，上官文斌1，翟术风1，WAIZUDDIN Ahmed1，张泰2

  振动与冲击. 2020, 39(16): 155-162.

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  建立了用于计算波形片轴向非线性特性的有限元模型，并对模型精细化以提高仿真曲线与试验曲线的吻合程度。分析了波形片各结构参数对其轴向非线性特性的灵敏度，选取了除厚度外的三个主要结构参数作为波形片轴向非线性特性优化的参数。基于正交试验获得主要结构参数的设计空间，采用响应面法构建系统的代理模型，利用遗传算法求解代理模型，获得主要结构参数取值的最优组合。通过实例验证了波形片结构参数优化设计方法的正确性。
  
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  基于显微CT的泥岩单轴压缩破坏特征的声发射表征

  段东1,2，赵钰铤1,2，张睿哲1,2，赵凯雷1,2

  振动与冲击. 2020, 39(16): 163-170.

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  研制了基于实时声发射采集和实时加载CT扫描同步进行的加载控制系统，组建了对岩石损伤、破坏过程进行声发射表征的实验系统和实验方法。研究表明：①在峰值载荷28%前，原生裂纹宽度基本无变化，而后经历先变窄再变宽的过程。在峰值载荷47%前，原生裂纹长度基本无变化，而后开始增长，原生裂纹在宽度上先进行扩展从而引起原生裂纹在长度上的增长；②在峰值载荷65%前，裂纹的延伸发生在裂纹尖端的软弱介质中，而后才是真正的原生裂纹起裂，并快速延伸扩展；③新生裂纹易产生在软硬夹层交界处，新生裂纹产生时的载荷约为峰值载荷的56%~75%，在峰值载荷84%前，裂纹处于稳定扩展阶段，三条裂纹同时各自发展；④裂纹宽度变大、原生裂纹在其尖端软弱介质中延伸、软硬交界处新生裂纹的产生过程中声发射较少，当这些过程连在一起时，便形成了声发射平静期；⑤建立了岩石孔隙率、裂纹长度和宽度与声发射能量、振铃计数之间的表征方程，并提出不同加载阶段岩石状态评价的判据。
  
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  轨枕空吊对有砟道床动力特性影响的离散元分析

  崔旭浩，肖宏，肖慧娟，马超智

  振动与冲击. 2020, 39(16): 171-179.

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  为研究轨枕空吊对有砟道床动力特性的影响，建立有砟轨道的离散元分析模型。通过缩小与枕底相接触的道砟颗粒的粒径实现了轨枕空吊的模拟，研究了轨枕空吊状态下有砟道床的动力响应，分析了轨枕空吊形式和空吊数量对有砟道床动力响应的影响。结果表明：轨枕空吊会使得道床中道砟颗粒接触力发生重分布，空吊轨枕所在道砟箱中强力键的个数会减少，两侧相邻道砟箱中强力键的个数会增多，轨枕非完全空吊时在列车荷载作用下会对道床产生冲击作用而增大部分道砟颗粒受力；空吊轨枕会失去对其下方道砟颗粒的约束作用而导致道砟颗粒振动的离散性增加，同时会增大轨枕盒中道砟颗粒的振动并显著提高两侧相邻轨枕下方道砟颗粒的振动水平；轨枕空吊会增大轨枕侧面与道砟颗粒之间的摩擦耗能，引起道砟出现“泛白”现象，同时还会增大两侧相邻轨枕下方道砟颗粒之间的摩擦耗能；3根轨枕连续完全空吊对道床动力响应的影响大于1根轨枕完全空吊的影响。
  
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  两自由度非线性隔振系统线谱混沌化控制技术研究

  杨庆超1，柴凯2，丰少伟2，楼京俊2

  振动与冲击. 2020, 39(16): 180-187.

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  线谱混沌化是提高潜艇声隐身性能的主要手段，但难以实现小振幅下的持续混沌化；同时，非线性隔振系统由于多个吸引子共存，混沌化品质依赖于初始条件和系统参数。为此，利用开环加非线性闭环方法研究两自由度非线性隔振系统的吸引子迁移和线谱混沌化。建立两自由度非线性隔振系统的动力学方程并分析其全局性态，得到系统的全局分岔特性及吸引子共存规律；通过开环加非线性闭环方法实现不同吸引子之间的迁移控制，使系统在不同初始条件下始终运行于基础振动最小的混沌吸引子上；利用开环加非线性闭环耦合方法实现驱动系统和响应系统之间的广义混沌同步，使系统在不同参数下始终处于小振幅持续混沌运动。仿真结果表明该方法具有可行性和稳定性，能实现隐匿线谱信息和保持隔振性能的双重功能。
  
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  基于几何特征的不平整路面三维建模与分析研究

  刘宗凯1,2，杨小强1，韩金华3

  振动与冲击. 2020, 39(16): 188-195.

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  在对比利时路关键几何特征、特征的分布特点及其约束条件进行分析的基础上，提出了基于几何特征的参数化路面三维建模方法。通过比利时路三维理论模型与生成的三维随机路面融合，得到真实准确的比利时路三维模型；在建立标准化车辆振动模型的基础上，以IRI指数和车身振动加速度均方根值(RMS)作为评价指标，分析了比利时路的关键几何参数对车辆振动的影响。通过实测道路数据与所建立模型对比分析，验证模型的准确性;提出的道路三维建模方法可以扩展至卵石路、鱼鳞坑路、波纹路、搓板路等几乎所有不平整强化试验路面，为全面构建车辆虚拟试验场提供了一种参数可调、真实准确的道路三维建模途径。
  
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  环境激励下桥梁结构模态参数识别的改进随机子空间算法

  陈永高1，钟振宇1,2

  振动与冲击. 2020, 39(16): 196-204.

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  为了剔除稳定图中的虚假模态和避免模态遗漏现象，提高模态参数识别的精确度，提出了一种基于滑动窗口和相似度的桥梁结构模态参数智能化识别算法。基于余弦相似原理提出了频率相似度和振型相似度，并依此构建置信度，以实现对系统真实阶次的自动化确定；引入改进集成经验模式分解算法，以消除响应信号内部的噪声信号，达到消除部分虚假模态的目的；接着引入滑动窗口以实现对响应信号的划分，并通过构建频率相似度、振型相似度以及阻尼比相似度实现多个窗口对应参数结果中同类模态的聚类处理，达到剔除虚假模态和避免模态遗漏的目的。最后将所提算法运用于实际斜拉桥结构的模态参数识别，并将识别结果与现场试验值以及有限元结果进行对比，结果表明，所提算法不仅能有效识别出频率结果还能识别出准确的模态振型图，能够实现桥梁结构模态参数的在线智能化识别。
  
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  带扩孔螺栓连接型消能梁段的Y形偏心支撑结构抗震性能研究

  胡淑军1,2,3，王雪飞4，熊进刚1,2，曾思智1,4

  振动与冲击. 2020, 39(16): 205-213.

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  地震作用下，Y形偏心支撑结构需有效增大消能梁段的延性和耗能能力、减小消能梁段的变形，以使其满足“多遇地震、设防地震下无损伤，罕遇地震下损伤较小且震后功能可快速修复”的抗震设防目标。基于短剪切型消能梁段和剪切扩孔型螺栓连接的力学性能，提出一种用于Y形偏心支撑结构中的新型扩孔螺栓连接型消能梁段；采用校正的数值仿真分析法对短剪切型消能梁段、剪切扩孔型螺栓连接、扩孔螺栓连接型消能梁段进行研究，以明确扩孔螺栓连接型消能梁段的力学性能和耗能模式。经对某合理设计的带扩孔螺栓连接型消能梁段的Y形偏心支撑结构分析表明，多遇地震和设防地震下消能梁段无明显变形和损伤，罕遇地震下通过剪切扩孔型螺栓连接和短剪切型消能梁段双重耗能机制，有效提高偏心支撑结构的抗震性能和减小消能梁段的损伤，为偏心支撑结构的抗震设计提供新的思路和方法。
  
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  地面颤振模拟试验中加载系统动态特性的影响研究

  张桂玮1，谭光辉2，徐钦炜2，谷迎松1，杨智春1

  振动与冲击. 2020, 39(16): 214-221.

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  地面颤振模拟试验是指利用激振器模拟分布的气动力载荷，在地面获得飞行器结构颤振特性的一种半物理仿真试验技术。以全动舵面缩比模型为研究对象，通过对给定数目的传感器和激振器进行位置优化，获得降阶重构的时域非定常气动力模型；考虑激振器加载系统的动态特性，进行了地面颤振模拟数值仿真，并搭建地面颤振模拟试验系统，完成了半物理仿真试验；在试验中，采用H∞鲁棒控制器解决了多个激振器与结构之间的动力学耦合问题。仿真结果表明，当不考虑激振器加载系统的动态特性时，预测得到的模型颤振边界偏保守；考虑激振器加载系统的动态特性后的时域数值仿真结果和半物理仿真试验得到的颤振边界吻合很好，证实了在地面颤振模拟试验中考虑加载系统动态特性的重要性。
  
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  空心板桥考虑服役劣化的地震损伤破坏模式研究

  徐略勤，鲁小罗，周建庭

  振动与冲击. 2020, 39(16): 222-230.

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  为揭示服役性能劣化对装配式空心板桥抗震性能的影响，提出了空心板桥铰缝劣化和材料性能退化的动力分析方法，并结合实例，采用已有试验结果和实体数值模拟对上述分析方法进行了验证，通过非线性时程分析，研究了空心板桥考虑服役劣化的地震损伤破坏模式。研究结果表明：服役劣化导致桥梁上、下部结构相对动力特性发生改变，造成桥梁地震损伤破坏模式的改变，尤其在软土类地震中；服役劣化会增大板端位移及其残余位移，加剧支座的损伤状态，同时也会显著增大墩柱的曲率响应，甚至导致墩柱出现严重的结构性损伤；在软土类地震中，当不考虑服役劣化时，桥梁仅出现位移性震害，但考虑服役劣化后墩柱同时也严重受损。因此，在全寿命抗震设计以及抗震评估和加固中，忽略服役劣化可能导致抗震设计和加固策略失效。
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  参数激励下均质杆状双摆的周期稳定振动

  张红巧1，田瑞兰2，陈恩利1,2，郭秀英2

  振动与冲击. 2020, 39(16): 231-235.

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  以机器人行走过程中双腿运动特征为基础，设计构建参数激励下均质杆状双摆运动模型。采用拉格朗日方法建立系统的运动微分方程，并对其进行无量纲化处理；针对系统两固有频率比为1∶3状态进行非线性动力学分析，通过理论推导计算得出双摆长度比和质量比关系曲线，根据杆长比即可确定两杆质量比，在此基础上，将微分方程线性化解耦为两个马修方程。采用林滋泰德—庞加莱摄动法（L-P）确定系统稳定区间，经Matlab数值模拟验证了结果的正确性。
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  基于深度卷积神经网络与WPT-PWVD的轴承故障智能诊断

  黄鑫1，陈仁祥1,2，杨星1，张霞1，黄钰3，余腾伟1

  振动与冲击. 2020, 39(16): 236-243.

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  针对轴承故障诊断中人工提取特征依赖经验，且泛化性和自适应能力弱等问题，提出一种基于深度卷积神经网络(DCNN)与WPT-PWVD的智能故障诊断新方法。①利用小波包变换(WPT)将轴承故障信号进行自适应分解以提取有效高频成分并进行重构；②利用希尔伯特算法对重构信号做包络解调并进行伪魏格纳分布(PWVD)以得到能揭示轴承主要故障信息的时频图；③构建DCNN网络对轴承故障时频图自动学习提取故障特征，并通过在DCNN特征输出层后添加的Softmax多分类器进行网络参数微调，将特征自动学习提取与故障分类融为一体，实现轴承故障智能诊断。使用所提方法对不同工况、不同故障程度及不同故障类型的轴承进行诊断，结果证明了所提方法诊断精度高，且泛化能力强。
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  广义S变换评价材料早期疲劳损伤的声发射信号处理技术

  史慧扬1，李海洋1，王召巴1，潘强华2

  振动与冲击. 2020, 39(16): 244-253.

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  为实现材料早期疲劳损伤程度的评价，提出以改进的Marr子波为核函数的广义S变换，结合时频图的信息量量化的声发射信号处理方法。搭建金属疲劳损伤在线声发射检测系统，采集金属材料早期结构疲劳损伤下的声发射信号，再对典型的声发射信号进行广义S变换处理来验证该研究中的广义S变换具有更高的时频分辨率，然后对金属疲劳过程中包含高应力和低应力状态下的声发射信号进行高分辨的时频分析，从而得到随着疲劳周期数增加的较准确、清晰的时频图；采用信息熵的量化方法对具有高分辨的时频图进行信息熵的量化。实验表明，上述信号处理方法可获得金属材料在早期结构疲劳损伤的时频信息变化特征，为用于建筑工程、桥梁结构构件常用钢材疲劳过程中的声发射检测及早期疲劳损伤程度加剧提供参考依据。
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  黏弹性叠层复合材料阻尼器性能试验研究

  王道航1，潘文1,周娴1，黄兆明2

  振动与冲击. 2020, 39(16): 254-260.

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  黏弹性阻尼器是一种被动减震（振）控制装置，它主要依靠黏弹性阻尼材料的滞回耗能特性，给结构提供附加刚度和阻尼，以减小结构的震（振）动反应。在减震结构设计中，一定范围内提高黏弹性阻尼器的存储刚度，能够有效的降低结构的震（振）动位移，提升黏弹性阻尼器的减震性能；通过在既有黏弹性阻尼材料中增加芳纶网眼织物，设计并制作了五类黏弹性叠层复合材料阻尼器，在相同环境温度下，对其进行变形相关性、加载频率相关性以及疲劳性能试验，以最大剪应力、存储剪切模量、损耗剪切模量和等效黏滞阻尼比作为性能指标，研究黏弹性叠层复合材料阻尼器的力学性能及其规律。研究结果表明：在不改变黏弹性阻尼材料基体的基础上，增加芳纶网眼骨架材料，能够有效的提高黏弹性阻尼器的存储刚度；剪切变形、疲劳加载对黏弹性叠层复合材料阻尼器力学性能指标影响明显；加载频率对该类黏弹性阻尼器的力学指标影响较小。
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  典型边界条件下加筋矩形板的横向振动特性分析

  李国荣，王磊，胡朝斌，周叮

  振动与冲击. 2020, 39(16): 261-266.

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  采用能量法研究典型边界条件下加筋矩形板的横向振动特性。将矩形板、加强筋沿交界面切开，分别采用薄板弯曲理论和欧拉梁理论建立其横向振动的总能量方程，利用第一类切比雪夫多项式构造矩形板的位移试函数，由Rayleigh-Ritz法得加筋矩形板的横向振动特征方程。数值计算结果表明，该方法收敛性好，与有限元软件ANSYS和已有文献的对比显示了高精度，并可以得到任意阶次的固有频率，具有计算简单的特点；最后分析了加强筋位置和加强筋高度对加筋方板无量纲自振频率的影响。
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  浅海中声源激发的Scholte波频率特性研究

  罗夏云1，孟路稳2，程广利1，袁骏1，刘雁春3

  振动与冲击. 2020, 39(16): 267-274.

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  为了研究Scholte波能量集中在甚低频段的特性。基于浅海声场模型，利用高阶交错网格有限差分算法，仿真分析了硬海底和软海底条件下Scholte波的幅度与声源频率之间的关系。结果表明：两种海底条件下Scholte波的幅度均随声源频率增加而逐渐减小；开展海上气枪和货轮激发Scholte波的试验，气枪试验分析结果表明：Scholte波受声源频率影响较大，声源频率越高越不利于激发产生Scholte波；货轮试验分析结果表明：Scholte波的能量主要集中在10~25 Hz，频域特征稳定，传播距离远、衰减慢，当货轮由远及近航行时Scholte波能量由弱变强，呈现与货轮航行状态相符的变化趋势。
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  自适应卷积神经网络在旋转机械故障诊断中的应用

  李涛1，段礼祥1，张东宁2，赵赏鑫2，黄辉3,毕彩霞3,袁壮1

  振动与冲击. 2020, 39(16): 275-282.

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  针对基于机器学习模型的故障诊断存在依赖人工特征提取质量、维数灾难问题和卷积神经网络（CNN）模型构建缺乏自适应性等问题，提出了一种基于粒子群优化（PSO）算法的自适应CNN故障诊断方法，并将其应用于旋转机械故障诊断。将一维时域信号变成二维时频图像；使用PSO算法对CNN模型中的7个关键参数进行优化选取，以构建深度学习模型；将二维时频图像输入优化后的深度学习模型，对旋转机械故障进行诊断。结果表明，所提方法具有较高的准确率、稳定性和自适应性。
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  汽轮机叶顶汽封泄漏涡对汽流激振力的影响

  曹丽华，孟宾，李盼

  振动与冲击. 2020, 39(16): 283-288.

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  汽轮机叶顶间隙汽流激振力严重影响转子的稳定运行。采用SST k-ω模型，基于有限体积法对带有叶顶汽封的汽轮机高压缸第一压力级整周模型进行数值计算，着重分析了不同条件下叶顶汽封内泄漏涡的流动特性及其对汽流激振力的影响。结果表明：泄漏流在汽封出口腔室内部形成了腔室涡和回流涡，回流涡的旋转方向与腔室涡相反；随着间隙的变大，汽封内部腔室涡的涡线由完整的涡线变为扭曲的涡线；大间隙条件下，汽封内部腔室涡发生变化，上部小间隙处涡心向下游迁移、下部大间隙处涡心向上游迁移；涡心位置的变化使得叶顶围带受到的汽流激振力值增大76%，角度增大19.6%。