振动与冲击

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陶新民,任超,徐朗,何庆,刘锐,邹俊荣

振动与冲击. 2020, 39(17): 1-9.

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针对轴承故障诊断应用中多特征融合导致的维度高、相关性强、信息冗余等问题，提出一种基于伪标签半监督核局部Fisher判别分析(Semi-supervised Kernel Local Fisher Discriminant Analysis, SS-KLFDA)轴承故障诊断方法。为了能利用大量无标签样本提高算法判别性能，该方法首先采用密度峰值聚类算法对样本进行聚类分析得到伪标签，然后通过增加规范化项到局部FDA算法的类内散度矩阵和类间散度矩阵中，以此保持无标签样本的聚类结构一致性，最后通过局部FDA算法来保持有标签样本类间散度最大化和类内散度最小化并求解最佳投影向量。为了能适应非线性数据降维，本文进一步给出了基于核的伪标签半监督局部Fisher判别算法。实验部分通过同其他流行降维算法在不同维度、不同特征集合以及不同分类算法条件下进行轴承故障诊断性能对比，结果表明本文提出的基于伪标签半监督核局部Fisher判别分析方法的分类精度明显优于其他降维算法，投影后的系数向量具有更好的区分能力，使得故障

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采用基于传感器信息组合串扰消除法的工况传递路径分析

伍先俊

振动与冲击. 2020, 39(17): 10-15.

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传递路径分析法是一种分析噪声源贡献大小的有效方法，工况传递路径分析法不需要测量力，只需测量响应就可在机组运行状态下在线完成源贡献量测量与分析。但是串扰对测量精度影响很大，因此提出基于传感器信息组合串扰消除法的工况传递路径分析，在振源附近布置传感器，将测量得到的传感器信号进行频域组合；组合系数通过分步运转，测试振动噪声数据并建立方程，以其它振源振动引起某振源附近传感器的组合信号为0求解方程获得;将线性组合的传感器信号作为参考源信号参与工况传递路径分析，从而消除或减小串扰，准确获得各源的贡献。通过一个两声源的仿真和两个振源的平板试验，演示了分析方法，准确分析了各源贡献，表明采用传感器组合法消除串扰后可以提高激励源的辨识精度，并对传感器个数的影响进行了讨论。

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支座激励下附加弹簧保护装置悬索的非线性动力分析

张鹏1,2，卢文胜1，吕西林1

振动与冲击. 2020, 39(17): 16-23.

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索网幕墙常支承于两相邻结构，动力作用将激起相邻结构产生相对变形，其作为支座激励将引起索网产生约束次内力，进而导致索网幕墙失效。在索端附加弹簧保护装置，利用弹簧装置吸收支座相对变形，可以有效减小支座运动对索网幕墙的影响。建立支座激励下附加弹簧保护装置悬索振动的动力模型，引入边界条件，求解微分方程得到频率的特征方程和振型方程，并利用多尺度法求得简谐支座激励下主共振响应的近似解和幅频响应方程。分析了附加弹簧与悬索刚度比对不同垂度悬索前三阶频率、振型和幅频响应的影响规律。该模型可有助于合理选择附加弹簧与悬索刚度比，研究表明附加弹簧保护装置可同时降低悬索最大变形和最大索力响应，从而为相邻结构间索网幕墙的减震设计提供一定参考。

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轴力对梁结构耦合损耗因子的影响研究

胡婉璐1，陈海波2，钟强2

振动与冲击. 2020, 39(17): 24-30.

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以飞行器中经常使用的耦合梁结构为研究对象，使用点阻抗法分析受到轴力作用耦合梁结构的高频振动传递特性。在考虑梁耦合角度和激励频率变化的情况下，分析轴力对结构振动方程的影响，计算了耦合边界处的耦合损耗因子;选用‘一字梁’模型计算了温度变化对梁结构间传递特性的影响，并通过与有限元结果的对比验证了点阻抗法计算的正确性。结果表明：当面外弯曲波入射时，轴力对梁结构间的传递特性有明显的影响，但随着频率的增加逐渐减小;同时，温度对结构间的耦合损耗因子有明显影响，随着温度的升高，结构间的功率传递减弱。

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二阶段在线迭代时滞补偿方法及试验验证

李宁1,2,3，周陈1，周子豪1，李忠献1,2,3

振动与冲击. 2020, 39(17): 31-38.

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实时子结构试验是结构抗震性能研究的重要方法之一;有研究表明，液压伺服系统的时滞在实时子结构试验中产生负阻尼效应，导致试验结果不准确；而试验中时滞是时变参量，无法事先测得;因此，对实时子结构试验控制系统进行时滞补偿具有重要意义。介绍了二阶段时滞补偿的原理，将系统时滞分割为空载定时滞和负载变时滞，提出基于二阶段时滞补偿的控制方法,设计实时计算系统时滞的方法。经数值模拟和刚性构件实时子结构试验，验证所提出的时滞补偿方法具有精度高、鲁棒性好的特点。

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基于优选小波包与马氏距离的滚动轴承性能退化GRU预测

郑小霞，钱轶群，王帅

振动与冲击. 2020, 39(17): 39-46.

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为了有效地描述滚动轴承的性能退化趋势，提出基于优选小波包与马氏距离的滚动轴承性能退化门控循环单元(Gated Recurrent Unit, GRU)预测新方法。利用小波包分解法提取滚动轴承数据的能量特征，其中考虑到不同的分解层数和小波基函数会影响特征提取的效果，建立了最佳分解层数原则，并根据能量波动变化率选择最优小波基函数。然后，通过计算特征向量间的马氏距离(Mahalanobis Distance, MD)作为滚动轴承性能退化的指标。最后，将该指标作为GRU的输入来构造退化趋势的预测模型，并运用实测的滚动轴承全寿命数据进行验证。实验结果表明，该方法可以获得准确的预测结果，有利于设备维护人员更好的掌握滚动轴承的退化趋势。

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纵向超声振动钻削CFRP/钛合金叠层材料的动态冲击效应分析

王东，焦锋，张世杰，李远霄

振动与冲击. 2020, 39(17): 47-56.

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为了研究纵向超声振动钻削CFRP/钛合金叠层板的动态冲击效应，将钻头视为一端固定、一端自由的等直径弹性直杆，把刀具-工件系统简化为以超声振动为激励的基础振动系统，建立动力学模型，并通过钻削试验验证了模型的可靠性和实用性。研究结果表明，超声振动产生的动态冲击力幅值，取决于钻头的几何参数和悬伸长度、超声振动的振幅和频率，以及被加工材料的力学特性，与钻削用量(每转进给量和主轴转速)无关；动态冲击力幅值的大小与超声振动的振幅成线性关系，超声振动频率的影响较为微弱；动态冲击力幅值的大小与钻头直径近似为线性关系，与钻头的悬伸长度成非线性关系；超声振动的振幅增大，或钻头直径和悬伸长度增大，都会使动态冲击力幅值增加；加工中的实际动态冲击力的大小与被加工材料的弹性模量和刚性有关，弹性模量和刚性高时，实际动态冲击力也大。这种研究方法和结论对超声振动钻削冲击效应的定量分析和超声振动钻削技术的推广应用提供了参考。

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基于几何指标的高速铁路桥上列车地震安全性评判方法

雷虎军1,2，黄炳坤1，刘伟1

振动与冲击. 2020, 39(17): 57-63.

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地震荷载作用下如何评判桥上列车的行车安全性关系到高速铁路线路的运营安全。基于车轮-钢轨间的几何约束关系，在原有列车-轨道-桥梁-地震分析系统TTBSAS中引入列车行车安全性评判的几何指标—接触点横移量和车轮抬升量，通过输入实测地震波系统研究了接触点横移量和车轮抬升量随地震动强度的变化规律，并提出了基于几何指标的列车地震安全性评判方法。结果表明：采用传统的脱轨系数和轮重减载率指标评判地震作用下桥上列车的行车安全性过于保守；车轮抬升量对地震动强度的变化更敏锐，更适合评判地震作用下桥上列车的行车安全性；依据车轮抬升量将列车的行车安全性划分为安全、危险和脱轨3个状态较为合理，对于该计算条件，当地震动强度为0.1g时，其安全、危险和脱轨车速分别速为225 km/h、250 km/h、375 km/h。该研究成果为灾变荷载作用下桥上列车的行车安全性评定提供了新思路。

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轴流式水轮机组振动传递路径分析

职保平1,2，尼玛2，秦净净1，于洋1

振动与冲击. 2020, 39(17): 64-69.

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轴流式机组的振动问题已成为影响其稳定运行的重要因素之一。为分析轴流式水轮发电机组的振动特性，从振动传导路径的角度出发，基于振动基本理论、一般概率摄动法、矩阵微分理论等方法，在建立合理简化模型的基础上，以区间参数表征各导轴承刚度等参数的不确定性，对水力激励的各主要振动传递路径进行理论分析和数值计算，最终在频域内给出振动路径传递率的梯度排序及其扰动范围。通过算例分析，验证了方法的可行性，为分析机组传递路径及振动控制等问题提供的技术支撑。

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黏弹性材料Biot模型参数确定及其在黏弹阻尼结构中的应用

黄志诚1，吴南星1，王兴国1,褚福磊2

振动与冲击. 2020, 39(17): 70-75.

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粘弹性材料广泛用于工程结构减振降噪，其本构模型的研究对粘弹阻尼结构的动力学分析具有重要的意义。Biot模型能够真实反映粘弹性材料参数随着频率变化的动力学特性。提出了一种确定其参数并将其结合到粘弹阻尼结构有限元动力学方程的方法。通过对频域内实验测得的粘弹性材料储能模量和损耗因子数据进行多参数非线性曲线拟合，并将其转化为在复频域内带约束条件的非线性优化问题，可以使非线性多参数确定问题大大简化。借助辅助耗散坐标将粘弹性材料Biot模型引入到粘弹阻尼结构有限元动力学方程中并转化成常规的二阶线性微分方程，实现了求解的简化。最后通过实验研究对本文方法进行了验证，结果表明本文提出的Biot模型参数确定及和有限元相结合的方法是正确、简单和有效的。

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某迫击炮座钣的试验与轻量化设计研究

王锋锋1，杨国来1，王殿荣2,葛建立1，于情波1，李朝辉1

振动与冲击. 2020, 39(17): 76-81.

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针对迫击炮座钣减小质量、提高综合性能的设计要求。建立了考虑座钣-土壤耦合作用的某迫击炮座钣有限元模型，计算并分析了该座钣的刚强度及受力分布规律;设计冲击载荷作用下座钣冲击试验对建立的有限元模型进行验证;在此基础上，以减小座钣质量为优化目标，对座钣主要部件厚度进行尺寸优化。优化结果表明，座钣质量相较于优化前减小了10.53%，优化效果明显，且能够满足强度设计要求，提高了座钣的综合性能，研究为迫击炮座钣的轻量化设计提供了参考。

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结构健康监测的传感器优化布置研究进展与展望

杨辰

振动与冲击. 2020, 39(17): 82-93.

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大尺度、复杂化、长寿命、多功能现代工程结构长期暴露于严苛服役环境，结构功能与状态会偏离初始设计目标，利用结构健康监测技术进行健康诊断和性能评估是保证结构安全、延长使用寿命、降低维修成本的重要手段，而传感器系统作为结构健康监测的首要环节直接决定了结构安全诊断的准确性。随着待监测结构对安全性、功能性需求的日益提高，传感器优化布置越来越复杂，高效、高精度的结构状态变化数据采集系统也对传感器优化布置问题提出了更高的挑战。着重回顾并评述了传感器优化布置方法、评价方法等研究进展，提炼出传感器优化布置中亟待解决的输入参数与性能之间的耦合关系，可靠性分析，大规模传感器布置优化算法的精度、效率与评价等若干关键问题，并对此进行了未来发展展望，包括非完备信息与最优输入参数下传感器优化布置方法，基于信息融合技术的多类型传感器优化布置方法，传感器布置的多目标优化算法综合设计，基于人工智能的传感器优化布置算法策略，低信噪比、多工况下自适应的振动数据采集系统等重点发展方向。

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爆破地震动荷载方向对边坡安全系数的影响

刘华丽1,赵跃堂1,徐迎1,朱大勇2

振动与冲击. 2020, 39(17): 94-98.

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假定滑面正应力分布为含有待定参数的修正函数。根据爆破地震动荷载作用下边坡的力和力矩平衡方程，推导出爆破地震动荷载方向及强度与边坡安全系数的关系，并通过工程实例验证计算方法的可行性。研究结果表明：相同荷载强度下，爆破地震动荷载最危险作用方向为180°，此方向边坡安全系数最小；当爆破地震动荷载方向与水平轴正方向夹角为0°～180°时，边坡安全系数逐渐减小；当爆破地震动荷载方向与水平轴正方向夹角为180°～360°时，边坡安全系数逐渐增大;当爆破地震动荷载方向与水平轴正方向夹角为0°～90°或270°～360°时，随着爆破地震动强度的增加，安全系数逐渐增加;当爆破地震动荷载方向与水平轴正方向夹角为90°～270°时，随着爆破地震动强度的增加，安全系数逐渐减小。

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小半径竖曲线上磁浮车辆空气弹簧动态响应分析

罗英昆1，赵春发1，梁鑫2，冯洋1

振动与冲击. 2020, 39(17): 99-105.

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以某高速常导磁浮车辆新型悬浮架为研究对象。建立了包括非线性空气弹簧模型和主动电磁悬浮控制的磁浮车辆动力学模型，模拟计算了车辆低速通过小半径凸竖曲线时的动力学响应，并与采用空气弹簧线性等效模型的计算结果进行了对比。结果表明，基于空气弹簧等效模型和非线性模型得到的车体和电磁铁动态响应差别不大，但空气弹簧等效模型的伸缩量计算值显著小于非线性空气弹簧模型；磁浮车辆单侧8个空气弹簧的垂向伸缩变形、橡胶气囊内压变化和垂向力变化规律符合线性关系，基于空气弹簧非线性模型的仿真结果为高速磁浮车辆二系悬挂系统设计提供了依据。
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基于自编码器和门限循环单元神经网络的滚动轴承退化趋势预测

王鹏，邓蕾，汤宝平，韩延

振动与冲击. 2020, 39(17): 106-111.

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针对现有滚动轴承性能退化趋势预测方法存在退化指标选取困难、预测精度较低的问题，提出基于自编码器和门限循环单元神经网络的滚动轴承退化趋势预测方法。首先，构建轴承振动信号混合域高维特征集，采用指标综合评价值初步筛选敏感性高、趋势性好的性能退化指标。然后，利用自编码器融合高维特征集，消除混合域特征之间的冗余信息。在此基础上，将融合后的特征输入门限循环单元神经网络模型以完成滚动轴承退化趋势预测。实验结果表明，本文所提方法能获得更加准确的滚动轴承退化趋势预测结果。

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压电悬臂梁振动能量收集器研究进展

芮小博，李一博，曾周末

振动与冲击. 2020, 39(17): 112-123.

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能量收集技术是一种面向无线低功耗应用的供能技术，基于压电效应的悬臂梁振动能量收集是其中的一项重要方法。然而，悬臂梁式收集器仅在有限狭窄的频率带宽内有效，在实际应用中受到限制。本文对近些年研究人员提出的优化方法进行了总结，从线性与非线性拓宽频带法、频率调谐法的角度进行分类讨论，这些方法对于突破悬臂梁收集器窄频带的瓶颈具有积极的意义。随后，本文从不同的研究思路角度介绍了一些近年的研究热点与关键技术问题，例如低频、多方向能量收集等，并对目前的应用研究进行总结。最后，对悬臂梁式压电振动能量收集器的研究不足与未来的发展趋势做出了思考。

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基于变分模态分解和天牛须搜索的磁瓦内部缺陷声振检测

黄沁元1，谢罗峰2，殷国富2，冉茂霞1，刘鑫1

振动与冲击. 2020, 39(17): 124-133.

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在磁瓦内部缺陷声振检测中，具备可预设尺度和自适应能力的变分模态分解（Variational Mode Decomposition，VMD）在处理相关声振信号时具有明显优势。然而VMD的参数选择范围广且对分解效果影响大，为解决参数的统一预设问题，提出一种基于天牛须搜索（Beetle Antennae Search，BAS）的VMD参数优化方法，并应用于磁瓦内部缺陷检测。该方法首先根据声振信号特点建立基于模态能量和模态中心频率变化规律的目标函数；再利用BAS在参数空间中搜寻目标函数最大值，所需的VMD统一预设参数即为该最大值所对应的参数组合；最后，在该优化参数下对逐个信号进行VMD处理并提取模态中心频率特征，进而由支持向量机完成特征识别。实验结果表明，所提出的方法能有效优化VMD参数并实现磁瓦内部缺陷的快速精准检测。

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基于斜拉桥索力监测的在线车速车重识别

孙宗光1，陈一飞2

振动与冲击. 2020, 39(17): 134-141.

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为充分发挥监测系统的应有作用，实现大型桥梁车辆荷载识别，将桥梁动态称重（B-WIM）技术与健康监测系统（HMS）相结合，研究基于HMS的B-WIM的相关理论与方法。依托斜拉桥及其HMS实际工程，选取被监测的运营索力为观测参数，通过索力时程特征分析和神经网络方法识别车速和车重;首先采用小波和EMD分解方法对运营索力进行处理和解析，将索力的车辆响应分量与恒载、温度响应以及随机干扰部分分离，进而通过单索力车辆响应峰值锐度对车速预估，再通过多索力车辆响应峰值的匹配解算车速；然后，面向多索力响应构建车重识别的BP网络模型，基于相似公路车速车重联合分布模型构建车队样本进行车桥耦合分析，提取索力响应建立了2 916组数据样本用于网络的训练和检验，实现了较高精度的车重识别网络训练；最后，采用实际斜拉桥连续24 h索力监测数据，将上述车速车重识别方法在实际工程进行了应用和检验，共识别出车重50 kN以上的车辆463辆。通过对识别结果的统计分析表明，识别的车速、车重分布以及二者的联合分布较好的符合实际。斜拉索具有全桥空间广泛分布的特点，索力也是监测系统的必测响应并对车辆具有良好的敏感性，以索力为观测参数实现车重车速的识别是可行的，并该方法的数据处理与车辆识别过程易于实现在线和自动化。
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变转速工况下液压泵故障振动信号的角域烈度特征提取方法

刘思远1,2,3，王志伟1,2，姜万录1,2，李晓明4，卢明立3，卢正点3

振动与冲击. 2020, 39(17): 142-149.

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提取对故障敏感的特征信息是提高液压泵状态评估准确性的关键；由于目前变转速工况下液压泵故障的敏感特征信息严重匮乏，导致评估准确率偏低；为此,针对液压泵滑靴磨损故障，提出角域烈度特征的新概念和新的特征提取方法。该方法利用阶比分析方法将时域非平稳振动信号转换成角域平稳信号,依据振动烈度的定义和频域计算方法,得出角域平稳振动信号的单边幅值谱和谐波频率,由此推导出三种振动信号类型(位移、速度和加速度)的角域烈度特征因子计算公式。以液压泵滑靴内边缘磨损故障为例，在变转速工况条件下提取故障振动信号的角域烈度特征因子,通过与阶次能量特征因子进行定性与定量分析比较，证实了角域烈度特征因子对滑靴磨损故障的劣化发展具有更强的敏感性。
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融合盲源分离的船舶耦合振源传递路径分析技术研究

张磊，李彬，杨自春，陈国兵

振动与冲击. 2020, 39(17): 150-156.

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为解决工况传递路径分析（OTPA）方法面临的核心问题，提升OTPA方法应用范围和工程实用性，提出一种融合盲源分离的传递路径分析技术。首先，结合舱段模型振动试验，深度剖析OTPA方法面临的振源交叉耦合和遗漏振源无法识别等问题；然后，将盲源分离（BSS）技术和OTPA方法进行集成、融合：引入经验模态分解（EMD）-特征值分解的源数估计方法定量估计振源个数，指导振源输入测点的选取；视多个振源信号为卷积混叠，引入非正交联合块对角化方法进行耦合振动源的分离；在解决分离振源排序不确定性的前提下，将分离出的振源作为OTPA方法的输入振源，建立应用限制条件少的BSS-OTPA模型；最后，开展实船海上振动声辐射试验，利用BSS-OTPA模型成功实现了船舶机械振动噪声源的量化、识别。研究成果可直接支持船舶机械设备振动源辐射声场预报和振动噪声控制。
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冰区环境下圆柱壳声振特性的数值分析

陈頔1，王献忠1,2，姜权洲1，林鸿洲1

振动与冲击. 2020, 39(17): 157-164.

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建立了圆柱壳-水-冰的声固耦合系统的数值模型。采用有限元法和边界元法分别建立了圆柱壳结构模型、流体声学模型、冰介质弹性体模型，并进行了振动和水下声辐射计算，将无冰情况下的圆柱壳水下声辐射数值计算结果与模型试验进行对比，验证了数值算法的有效性；在此基础上分析了潜深状态和冰层参数对圆柱壳声振特性的影响规律。结果表明：圆柱壳全浸状态下，冰层对结构的振动影响很小，对声辐射影响较大；圆柱壳与冰层接触时，冰层参数和潜浮状态对振动和声辐射特性影响很大；低频段时声指向性变化不明显，随着频率的增加在高频段时声指向性变得更为复杂；为研究极地冰区环境下的潜艇声振特性提供了一种途径。

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路基不均匀沉降对地铁A型车辆动力学特性影响研究

张克平，石广田，和振兴

振动与冲击. 2020, 39(17): 165-170.

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路基不均匀沉降会导致轨道变形，进而映射到钢轨造成轨面不平顺，对行车安全和运行平稳性带来影响。针对城市轨道交通整体道床典型轨道结构，基于车辆-轨道耦合动力学理论，建立考虑轨道自重荷载和轮轨接触关系的车辆-整体道床无砟轨道空间耦合动力学实体模型，分析了路基不均匀沉降条件下车辆行驶速度、路基不均匀沉降波长和幅值等参数对车辆动力学特性的影响。分析结果表明：随着车辆行驶速度和路基沉降幅值的增大，车辆系统动力学响应也响应增大，当速度超过85 km/h时对行车安全性和舒适性均造成不利影响，且路基不均匀沉降引起车辆动力学响应的敏感幅值为30 mm；路基沉降波长对车辆动力学特性的影响呈先增大后减小的变化规律，其中在波长为
20~30 m时对车辆动力学特性影响最为显著。

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超高层建筑横风向风致响应的非高斯性及峰值因子研究

全涌，侯方超，顾明

振动与冲击. 2020, 39(17): 171-176.

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基于单自由度气动弹性模型风洞试验，分析了超高层建筑横风向响应的非高斯性。通过归一化概率密度分布图直观地对比了不同风速，不同风场，不同斯科顿数和正下游干扰建筑对超高层建筑横风向加速度响应非高斯性的影响。通过对比多样本峰值因子观测值，对几种峰值因子取值方法的适用性进行了评估。分析了来流风速、风场、斯科顿数和下游建筑对风致响应峰值因子的影响。结果表明：在低湍流度下，来流接近涡激共振风速时，风致响应会出现显著的非高斯性；风场和干扰位置对风致响应非高斯性有着明显的影响；Davenport法在涡激共振风速和部分高折减风速时过分高估了峰值因子实际值，建筑结构荷载规范给定的峰值因子通常低估了峰值因子实际值，子段极值统计法可以较精确地给出峰值因子。

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管道内流对海洋弹性管振动影响的数值仿真研究

柳博瀚1，陈正寿1,2，鲍健1，崔振东3

振动与冲击. 2020, 39(17): 177-185.

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管道的内部流动对于海洋弹性管道而言是一种重要的振动诱发因素，但是目前相关理论较少。运用CFD单双、向流固耦合分析方法，开展了管道内流对海洋弹性管道振动响应影响的研究。通过仅考虑外流的模型试验与数值仿真结果对比分析，发现在外流速度较低时该分析方法与实验结果吻合度较高；在同时考虑内流和外流的工况中，发现内流速度会对管道的振动频率及幅度造成不同程度的影响。在内流速度相对比较小时，管道内流对管道的振动频率及振幅影响都较小；在内流速度相对较大的时候，管道内流对管道横流向振幅及顺流向振型影响较为明显，促使管道在低频段更容易发生共振现象，增加管道的疲劳损伤可能性。该研究关于管内流动对于海洋弹性管道影响的研究，对于弹/柔性管道的结构强度设计和疲劳分析具有一定的参考价值。

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H型吊杆气动性能优化研究

白桦1，李锐2，郭聪敏3，李加武1，张又进4

振动与冲击. 2020, 39(17): 186-193.

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针对H型吊杆易发生驰振失稳的问题，以曾家岩嘉陵江大桥H型吊杆为研究背景，通过节段模型测振试验和CFD数值模拟的方法分别研究了腹板、翼板在较低开孔率下单独开孔以及腹板、翼板同时开孔时开孔率对吊杆气动性能的影响规律；同时为规避开孔断面可能出现压杆失稳的风险，首次提出了在腹板两侧设置气动稳定板的抑振措施，通过多工况对比试验得到气动稳定板尺寸参数的最优取值，并从驰振系数及流场可视化图的角度解释了气动稳定板的抑振机理，证明了此新型抑振措施的有效性。整体结果表明：原断面存在驰振现象；腹板或翼板在较低开孔率下单独开孔并不能避免驰振的发生；腹板和翼板同时开孔能消除驰振现象，但一定程度上会产生竖弯涡振现象，增大翼板开孔率可降低涡振幅值，但腹板开孔率并不是越高越好，而是存在一个较优区间，腹板和翼板开孔率分别为5.6%和16.7%左右时可在抑制驰振的同时消除涡振现象。气动稳定板措施可有效避免驰振的发生，但会滋生小幅度的竖弯涡振现象，稳定板底部与腹板之间的相对缝隙距离B1/B以及稳定板顶部与翼板间相对竖直距离B2/B均对吊杆涡振性能有很大影响，其中B1/B<0时无法抑制驰振现象，在有效影响范围内两个无量纲参数的值越大对于涡振的抑振效果越好；当B1/B=1/3且B2/B=2/3时，吊杆断面既无驰振也无涡振现象发生。

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地震和波浪联合作用下斜拉桥随机动力分析方法

孟思博1，丁阳1,2

振动与冲击. 2020, 39(17): 194-202.

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分别采用Morison方程、辐射波浪理论和绕射波浪理论求解桩基、承台所受动水压力和波浪力，考虑行波效应、空间相干效应和局部场地效应，基于虚拟激励法，建立了多维多点地震和波浪联合作用下斜拉桥随机动力分析方法。采用蒙特卡罗法计算了考虑、不考虑荷载非线性时的结构响应，通过比较计算结果验证了所建立方法的适用性；分析动水压力和波浪力对斜拉桥随机地震响应均方根的影响，研究了斜拉桥随机响应功率谱密度分布趋势和变化规律。结果表明：该方法可以考虑荷载随机性，计算多维多点地震和波浪联合作用下斜拉桥响应；动水压力刚性附加质量是导致斜拉桥水下结构纵向内力增大的原因；动水压力和波浪力对桥塔水下结构地震响应的影响随场地条件改变，地震输入能量分布在高频域时，动水压力和波浪力对桥塔水下结构影响更大。

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偏心桥梁断面颤振稳定性流固耦合数值模拟研究

贾杰，韩荣轩

振动与冲击. 2020, 39(17): 203-209.

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以Ansys Fluent为平台，对二维两自由度偏心桥梁断面风致振动进行数值模拟研究。将Newmark-β法编程嵌入UDF，在每一时间步上求解微分方程得到并更新物理量的方式实现自由振动流固耦合。与非偏心桥梁节段模型相比，偏心节段模型动力学方程式左右两边分别耦合，利用Newmark-β法求解矩阵形式的偏心两自由度动力学方程组并输入简谐荷载进行调试，对比数值解和解析解证明程序正确性。非偏心节段模型数值模拟颤振临界风速与其他学者实验得到的颤振临界风速高度一致，通过此模拟方法进一步模拟偏心对桥梁节段模型的颤振稳定性提高效果。通过风洞试验验证了数值模拟的可靠性。

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近断层地震动下高速铁路多跨简支梁桥震致破坏特征

国巍1,2，王阳1,2，葛苍瑜1,2,3，高霞1,2,3，宗绍晗 1,2,3，卜丹 4

振动与冲击. 2020, 39(17): 210-218.

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我国高速铁路桥梁设计以行车平顺性作为首要目标，体现为基于刚度的设计，导致桥梁抗震性能和震致破坏特征不明确。基于此，建立了5跨32 m简支梁桥模型，模型包括桥墩、支座、梁体、轨道结构、钢轨等，同时考虑了桥下群桩基础的桩土相互作用和活动支座摩擦力受竖向力变化的影响。以此模型为基础，研究了近断层地震下多跨简支梁桥震致响应，参考构件破坏限值，分析了结构震致破坏特征，指出了高铁简支梁桥在近断层地震动下的破坏部位集中于梁缝处和滑动层，桥墩破坏并不严重，明确在高铁桥梁设计和评估中应关注上部轨道结构等功能部件的抗震性能及破坏特征，轨道结构的破坏可能会导致高铁桥梁功能中断和严重经济损失。

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弹性颗粒声散射问题直接模拟的IB-LBM研究

蔡堉楠1，3，黎胜1,2，鲁建华 1,2，纪良3

振动与冲击. 2020, 39(17): 219-225.

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针对弹性颗粒声散射问题提出了一种基于改进IB-IBM的直接模拟方法。在该模拟方法中，流体采用格子 Boltzmann 方法(LBM) 求解，固体采用光滑点插值法（S-PIM）求解，流固耦合采用浸入式边界方法 (IBM) 处理，声场通过计算求得的流场压力瞬时扰动直接获得。通过二维近似刚性颗粒声散射算例，该方法得到初步验证；与此同时，计算了二维弹性颗粒声散射问题，讨论了颗粒弹性，声传播介质类型对散射声场的影响，进一步验证了该方法的有效性。

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摆动支承式汽车衡动态称重的缓冲减振研究

赖朝晖1,杨晓翔1，2，姚进辉3，赖征创1，3

振动与冲击. 2020, 39(17): 226-233.

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为了克服高速公路计重收费系统非正常行车的逃票行为和称重精度不满足连续动态称重的需求，对摆动支承式汽车衡的动态称重过程进行了动力学分析，得到车辆不规范行车状态下的轴重变化。根据柱式负荷传感器的摆动支承振动特性，分别在检定工况和使用工况下对给定参数的双轴刚性车的动态称重过程进行数值仿真，得到车辆轴载的称重误差。考虑电阻应变式负荷传感器的全桥测量特性，针对顶撞式限位的使用缺陷设计了一种缓冲限位减振装置；双轴刚性车在使用工况下的称重误差结果显示，该装置能实现快速稳定秤体、减小冲击、提高称重精度和稳定性。

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基于模态曲率效用信息熵的梁结构损伤识别

项长生1,2，李凌云1，周宇3，原子1

振动与冲击. 2020, 39(17): 234-244.

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基于信息熵理论，结合现有的模态曲率指标在梁结构损伤识别中的优势，提出模态曲率效用信息熵指标。指标通过计算互重变化矩阵和权重-概率系数，综合地反映结构的损伤位置和损伤程度。采用简支梁算例对指标进行验证，结果表明：模态曲率效用信息熵充分利用了模态曲率对损伤位置较敏感的优势，且能有效地克服其不足之处，能够准确地定位结构的损伤位置，定性反应损伤程度且具有良好的抗噪性，为梁结构的损伤识别提供了有效的理论借鉴。最后，以试验室简支梁模型作为试验对象，对所提指标在工程中应用的可行性进行了验证。

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墩底自复位减隔震连续梁桥地震碰撞响应研究

张文学1,2，张红1,2，陈盈1,2，方蓉1,2，赵汗青1,2

振动与冲击. 2020, 39(17): 245-253.

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针对连续梁桥一般只设置一个固定墩，抗震设计难以满足实际需求。提出一种新型墩底自复位减隔震结构，通过振动台试验和有限元模拟研究墩底自复位减隔震结构的减震效果,并以典型铁路三跨连续梁桥为例，探讨墩底自复位减隔震结构对连续梁桥主桥与引桥之间的碰撞影响，分析场地类型、墩高以及地震加速度峰值等对碰撞响应的影响。结果表明：墩底自复位减隔震结构具有良好的减震效果，但有可能增大主桥与引桥之间的碰撞响应；场地类型和墩高对墩底自复位减隔震结构的减震效果影响较大，随着场地由I类场地向IV类场地变化和墩高的增加，墩底自复位减震结构的总体减震效果越明显。

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二阶波浪力和聚焦位置对畸形波作用下张力腿平台动力响应的影响研究

常爽1，黄维平1，魏东泽1,2，宋虹1

振动与冲击. 2020, 39(17): 254-260.

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通过波浪聚焦和波列叠加模型模拟生成了满足畸形波定义的畸形波。求解畸形波作用下张力腿平台动力响应，并分析二阶波浪力和畸形波聚焦位置对张力腿平台动力响应的影响。结果表明：畸形波会引起张力腿平台纵荡、垂荡和纵摇的大幅值运动；二阶差频波浪力会引起纵荡方向的大幅振荡，纵摇运动主要由二阶和频波浪力贡献，垂荡运动则由二阶和频波浪力引起的垂向高频振荡和二阶纵荡差频力引起的大幅值下沉运动组成；因不同频率波浪力之间的相位差，使得张力腿平台纵荡、垂荡响应极值与纵摇响应极值分别发生在畸形波作用在后立柱和平台中心时。

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基于MEMS惯性测量的输电导线振动损伤分析

振动与冲击. 2020, 39(17): 261-267.

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为了有效地分析输电导线振动引起的损伤，提出一种基于MEMS惯性测量的振动损伤度量方法。首先利用MEMS惯性测量输电线运动的三轴加速度和角速度，为精准提取输电导线运动特征，通过滤波和分段进行预处理，再进行积分与FFT变换得到输电导线平动/转动的幅值和频率；然后从损伤耗能的角度，利用幅值和频率参数构造振动耗能函数，度量输电导线振动中材料损伤所消耗的能量；然后根据振动损伤与振动耗能函数之间的关系，建立振动损伤函数模型，计算输电导线的损伤程度；最后设计输电导线振动损伤模拟试验进行验证。结果表明建立的振动损伤函数模型能够准确判断输电导线的损伤程度，说明所提出的输电导线振动损伤度量分析方法是有效的。

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间隙非线性对惯容-橡胶复合隔振器位移响应的影响研究

李阳1，温华兵1，刘伟1，张坤1，谭飞2

振动与冲击. 2020, 39(17): 268-276.

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为研究间隙非线性对惯容-橡胶复合隔振器位移响应的影响，建立了含间隙的非线性并联式Ⅱ型ISD隔振系统和非线性动力学方程。使用四阶和五阶龙格-库塔法在Matlab中对该非线性方程进行数值求解，以不含间隙的线性方程作为对比，通过分岔图、相位图、庞加莱截面图研究了非线性系统的动力学特性，以及非线性方程和线性方程产生明显的数值解偏差时间隙的取值范围；加工了惯容-橡胶复合隔振器试验样品，在MTS电液伺服试验台上进行了复合隔振器的位移响应试验，试验结论与理论分析结论相吻合。研究结果表明轻微的间隙不会影响到惯容-橡胶复合隔振器的位移响应，但其力学性能会受到影响。

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机械振动无线传感器网络大量数据传输发射功率优化控制方法

朱亮亮，汤宝平，黄艺，邓蕾

振动与冲击. 2020, 39(17): 275-280.

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针对机械振动无线传感器网络采集节点采用最大发射功率传输大量数据导致传输能耗高的问题，提出了一种机械振动无线传感器网络大量数据传输发射功率优化控制方法。首先通过统计试验确定链路质量指示 (Link Quality Indicator，LQI)与丢包重传率、节点发射功率与传输单个数据包所需能耗的离散关系，以及节点发射功率与LQI的数学模型的类型；然后使用最小二乘法对离散数据进行拟合，构建节点发射功率与传输能耗的关系模型；最后，根据该模型优化得出最小能耗对应的发射功率，在每次传输数据前节点只需发送极少量数据包便可重新优化计算发射功率并更新。试验结果表明，所提的优化控制方法能随工作环境的变化保证优化控制发射功率，降低机械振动无线传感器网络传输能耗。

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考虑表面张力的机械结合面特性建模研究

李玲，王晶晶，云强强，史小辉，蔡安江

振动与冲击. 2020, 39(17): 281-288.

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表面张力是物质表面层分子间存在的力，它对机械结合面的接触特性有着重要的影响。为此，采用Nayak随机过程模型表征各向同性表面上微凸体的高度与曲率分布，建立考虑表面张力的单个微凸体接触模型，通过高斯-切比雪夫求积公式求解验证了模型的正确性；基于统计学理论将单个微凸体的计算模型扩展到整个粗糙表面上，建立了新的结合面接触模型，揭示了表面张力对结合面接触载荷、真实接触面积以及接触刚度的影响规律。结果表明：当两表面间平均距离相同时，与传统不考虑表面张力的模型相比，新模型具有较大的接触载荷和接触刚度，较小的真实接触面积；当接触载荷增大时，真实接触面积增大的速率随着表面张力的增大而减小；接触刚度随着接触载荷或真实接触面积的增大而增大，且表面张力越大，递增速率越快。

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长圆形囊式气囊隔振器垂向刚度特性分析

李东方1,2，赵应龙 1,2

振动与冲击. 2020, 39(17): 289-295.

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长圆形囊式气囊隔振器由于其横纵向结构不同的特点，适用于某些回转形气囊隔振器无法安装使用的场合。根据长圆形气囊隔振器的结构特点，通过模型分析及理论推导得到了其有效面积表达式；结合气体多变方程，提出了一种长圆形气囊隔振器的垂向刚度表达式；根据所得表达式，分析了长圆形气囊隔振器垂向刚度的影响因素；为验证理论模型准确性，试制了相应样机，并开展了相关静、动刚度试验。试验结果表明：长圆形囊式气囊隔振器刚度理论计算结果与试验结果相对误差较小，理论模型精确度较高。

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刊出日期：2020-09-15

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