振动与冲击

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夏明1，2，周丰峻1，卢芳云2，张鏖1，郑磊1，孙云厚1，王晓东1

振动与冲击. 2020, 39(9): 1-8.

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采用缩比模型爆炸试验与数值仿真相结合的方法，开展了爆炸冲击波超压加载伪随机网壳的分布规律研究。首先，选取具有代表性的某伪随机140面体网壳结构，开展了缩比模型爆炸试验，获得了表面特征测点的冲击波超压数据；之后，对比分析了试验与仿真结果的误差及原因，以试验数据为基础，建立了爆炸冲击波与某伪随机140面体网壳结构相互作用的数值仿真模型，并对空中爆炸和地面爆炸的3种不同距离共6种工况下，网壳结构的特征表面超压作用过程进行了计算和分析，拓展了试验结果；最后，对伪随机网壳表面冲击波超压分布规律进行了研究，并提出了增强网壳结构安全性的防护措施，为伪随机网壳结构抗冲击安全设计提供了参考。结果表明：与传统对称网壳结构相比，伪随机网壳在超压峰值分布规律和作用机制等方面都更为复杂，受到结构伪随机特性的影响，在相似位置表面，超压峰值也有明显差异；网壳迎爆面底部和中部超压峰值与其他部位相比，一般较高；在网壳外一定距离构筑防爆墙和加固网壳中部及底部节点的方法，可提升伪随机网壳结构的抗冲击安全性。

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基于EMD-DCS的滚动轴承伪故障特征识别方法

池永为1，杨世锡1，焦卫东2，刘学坤1

振动与冲击. 2020, 39(9): 9-16.

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伪故障特征是健康零部件振动信号中具有的故障特征，伪故障特征是由系统内故障零部件引起的。由于滚动轴承伪故障特征与故障特征具有相似性，针对转子-轴承系统中滚动轴承伪故障特征识别问题，提出一种基于经验模式分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)和循环平稳度(Degree of Cyclostationarity, DCS)的伪故障特征识别方法。利用滚动轴承健康信号和伪故障信号对比分析基于单通道伪故障信号进行滚动轴承故障诊断的技术难点；建立了考虑滚动轴承打滑率的转子-轴承系统动力学模型；利用时频分析方法和循环平稳分析方法对滚动轴承伪故障特征进行分析；给出了基于EMD-DCS的滚动轴承伪故障特征识别流程；在滚动轴承故障模拟实验台上开展了滚动轴承伪故障特征识别实验。实验结果表明：基于EMD-DCS的滚动轴承伪故障信号识别方法可以有效区分滚动轴承故障特征与伪故障特征。该研究工作对于提高滚动轴承故障诊断准确率、保障设备安全运行具有理论意义和实际应用价值。

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羽翼形隔水管涡激振动抑制装置实验研究

李子丰，宋广明，陈雁玲，李银朋

振动与冲击. 2020, 39(9): 17-23.

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基于鸟类翅膀尾缘锯齿外形的仿生学研究，提出了一种带有双羽翼形飘带结构的海洋钻井隔水管涡激振动抑制装置。对裸圆柱模型和带有不同尾缘外形、不同长度双飘带结构的圆柱模型进行水流模拟实验，应用粒子图像测速技术测量模型的尾迹流场，得到相应的尾迹流线图和涡量图。通过比较分析得：双飘带结构能有效减少水流中圆柱模型后方的旋涡，且飘带尾缘外形能影响圆柱周围的流场，尾缘锯齿形飘带可使旋涡的产生滞后。飘带长度为圆柱直径四倍左右时对旋涡的抑制效果较好。因此，羽翼形涡激振动抑制装置能有效抑制水下隔水管的涡激振动。

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骨料粒径对混凝土动态拉伸强度及尺寸效应影响分析

金浏，杨旺贤，余文轩，杜修力

振动与冲击. 2020, 39(9): 24-34.

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骨料粒径是影响混凝土力学性能及破坏机理的重要因素。从细观角度出发，将混凝土看作由骨料颗粒、砂浆基质及界面过渡区组成的三相复合材料，考虑细观组分的应变率效应，建立了混凝土动态拉伸破坏行为研究的细观力学分析模型，模拟研究了不同骨料粒径下混凝土动态拉伸破坏行为，并揭示了动态拉伸强度的尺寸效应规律。研究表明：低应变率下骨料不发生破坏，骨料粒径对混凝土动态拉伸破坏模式及拉伸强度影响显著，且拉伸强度的尺寸效应随骨料粒径的减小而削弱；高应变率下裂缝将贯穿骨料，骨料粒径的大小对混凝土动态拉伸强度及尺寸效应影响可忽略。最后，结合应变率效应的影响机制，建立了混凝土拉伸强度的“静动态统一”尺寸效应理论公式，该公式可以较好描述各骨料粒径下混凝土动态拉伸强度与试件尺寸的定量关系。

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基于BDPCA聚类算法的航空发动机故障数据标记

吕超1,程弓2,刘云清1

振动与冲击. 2020, 39(9): 35-41.

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航空发动机作为飞行器的动力核心对飞行器的安全飞行有着举足轻重的作用，保证航空发动机的平稳运行对飞行安全有着重大意义。在基于有监督学习的航空发动机故障诊断技术不断取得进展的同时，如何将平时获取的大量未标记数据转换为能够用来训练故障诊断模型的带标记数据，成为了制约行业发展的一大瓶颈。针对这一问题引入了基于无监督学习的DPCA算法，用以实现对未标记数据集的准确分类与标记，并针对DPCA算法在局部密度计算与簇类别数选择方面的缺陷进行了优化：针对原始DPCA算法应用标准高斯核计算局部密度易造成误识别的状况，引入共享邻域算法对局部密度的计算方法进行优化；针对原始DPCA算法需要人工研判确定簇类别数易造成的误识别状况，引入BIC选择准则对簇类别数的选择方法进行优化；提出了原始DPCA算法与共享邻域算法以及BIC选择准则相结合的BDPCA算法。最后应用航空发动机转子故障数据对BDPCA算法进行了性能验证并取得了良好的结果，证实了BDPCA算法在航空发动机气路故障诊断领域有较高的实用价值。

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基于遗忘因子和LMBP神经网络的混合试验在线模型更新方法

王燕华，吕静，吴京

振动与冲击. 2020, 39(9): 42-48.

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目前将神经网络应用于混合试验的在线模型更新是一个重要的研究方向，如何提高神经网络在线模型更新算法的自适应性、稳定性和抗噪声能力是一个关键问题，提出了一种基于遗忘因子和LMBP神经网络的混合试验在线模型更新方法，即每时步利用试验子结构的历史试验数据形成带有遗忘因子的动态窗口样本，并采用增量训练方式训练LMBP神经网络，同步预测具有相同本构模型的数值子结构的恢复力。对一个两自由度非线性结构进行模型更新混合试验数值模拟，数值子结构恢复力预测值的RMSD最终为0.023 0。结果表明，基于遗忘因子和LMBP神经网络的混合试验在线模型更新方法具有良好的自适应性、稳定性和抗噪声能力。

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直纹管外翻式构件设计与吸能特性研究

张建卓，刘欢，王洁

振动与冲击. 2020, 39(9): 49-56.

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为提高防冲支架液压立柱的抗冲击性能，设计了一种能够与液压立柱结合使用的直纹管外翻式吸能构件，给出了评价吸能构件吸能特性的指标。采用能量法对直纹管外翻变形的阻力进行了理论推导，得到直纹管稳定翻管变形阻力计算公式。采用数值仿真方法对吸能构件的翻管变化过程、全程阻力变化趋势及能量吸收情况进行了研究，结果表明：翻管变形过程、阻力变化趋势与能量吸收情况相对应，稳定翻管变形时阻力恒定不变，能量线性增加。针对直纹管吸能构件进入稳定翻管变形阶段需要一定压缩距离的问题，提出了改进方法，改进后的吸能构件具有恒阻特性，推导的理论计算公式与仿真得到的稳定翻管变形阻力较好吻合，改变壁厚是得到所需变形阻力的一种有效办法。直纹管外翻式吸能构件具有稳定可重复的翻管变形模式，是较为理想的吸能构件。根据仿真结果对理论公式进行了误差分析与修正，修正后的理论公式对直纹管外翻式吸能构件设计具有指导意义。

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水封爆破装药结构优化数值分析及其应用

刘江超，高文学，王林台，曹晓立，张声辉，韦啸

振动与冲击. 2020, 39(9): 57-62.

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以温泉隧道为研究背景，从应力、振速变化、动态损伤以及爆后粉尘的角度对药柱上部水间隔、两端水间隔和下部水间隔三种装药结构进行模拟分析，选取最优结构用于工程施工。研究结果表明：（1）药柱底部水间隔装药结构易造成孔口围岩破碎导致爆炸气体流出，降低爆破效果；药柱上部和两端水间隔装药结构爆炸应力持续时间较长，有利于围岩破碎，其中药柱两端水间隔装药结构底部存在水介质，对孔底围岩起到保护作用；（2）采用两端水间隔装药结构能够同时降低炮孔两端围岩振速和所受应力，减少炸药能量流失，使其充分作用于围岩进行破碎，降低炸药单耗；（3）药柱上部水间隔装药结构对孔口围岩损伤最小，导致爆破后岩石块度较大；药柱底部水间隔装药结构形成的整个损伤区域最小，采用这种装药结构炸药单耗偏高；药柱两端水间隔装药结构形成的损伤区域规整，爆破后岩石块度最小；（4）三种装药结构中，下部水间隔结构爆后粉尘浓度最高，两端水间隔装药结构爆破后粉尘浓度稍高于上部水间隔装药结构，但是相差不大，而两端水间隔装药结构的爆破效果要优于上部水间隔装药。综上所述，药柱两端水间隔装药结构最优，可用于工程施工。综上所述，药柱两端水间隔装药结构最优，可用于工程施工。

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预紧力与粗糙度对拉杆弯曲振动特性影响的研究

吴进军，陈强

振动与冲击. 2020, 39(9): 63-70.

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微小型涡喷发动机的离心叶轮轴向长度相比转轴长度不可忽略，可将其看作拉杆转子结构。为研究该拉杆转子结构的弯曲振动特性，建立了包含连接面的简支梁数学模型，应用结合面接触分形理论，推导了预紧力、粗糙度对拉杆弯曲振动特性的数学关系。通过算例研究，得出了预紧力、粗糙度对拉杆弯曲振动特性的影响趋势。结果表明：连接面所需的最小预紧力随着粗糙度的增加呈指数增长；仅考虑连接面刚度变化的情况下，拉杆固有频率与对数坐标下的预紧力之间呈S型曲线关系，粗糙度值越大，S曲线的潜伏期越长；同时考虑预紧力对连接面刚度和拉杆抗弯刚度的影响，当粗糙度较小时，拉杆固有频率随预紧力上升而上升；粗糙度较大或预紧力较大时，拉杆固有频率随预紧力上升而下降。

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基于社会力模型的人群-桥梁竖向动力耦合效应研究

张琼1，南娜娜1，朱前坤1,2，杜永峰1，2

振动与冲击. 2020, 39(9): 71-79.

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针对越来越多的轻质柔性人行桥在随机人群荷载作用下的结构振动问题，为了能够获得更为真实、精细的振动响应，建立考虑人群-结构相互作用的随机人群荷载模型尤为重要。首先利用移动弹簧-质量-阻尼模型模拟单人的动力学行为，并基于社会力模型，建立人群的随机运动模型，进而建立考虑人群-结构耦合振动的随机人群荷载模型。根据任意时刻人行桥和随机人群动力平衡，建立随机人群-人行桥耦合振动的控制方程。利用状态空间法求解人行桥动力参数随随机人群运动的变化情况，利用振型分解法求解耦合振动控制方程，探讨考虑人群-结构耦合振动的随机人群荷载对人行桥模态以及振动响应的影响。分析结果表明耦合系统模态变化量随着人数增加而增加。行人随机性与人群-结构相互作用对轻质结构的竖向动力响应影响很大，故在计算轻质结构振动响应时不可忽略。相比于加速度峰值，均方根加速度能够弱化随机波动的干扰作用，因此也采用了1-s均方根加速度更合理地衡量了结构的振动响应。

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液体大幅晃动中的动平衡位置研究

苗楠，刘战合，王菁，王晓璐

振动与冲击. 2020, 39(9): 80-87.

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液体在外部激励作用下发生大幅晃动时，晃动特性及响应将呈现一定的非线性，无法直接用传统等效力学模型进行描述。针对不同形状贮箱内液体在大幅晃动中的平衡位置变化进行了研究，从而为复合等效建模提供基础。首先考虑恒定激励，研究了轴对称贮箱及非轴对称贮箱内液体的动平衡位置，针对不同贮箱特点提出了平衡位置跟随等效重力部分的液体模型与动平衡位置描述方法，并进行了推导与CFD对比验证。其次，考查了时变激励下液体动平衡位置描述效果，针对上述贮箱形状分别进行了CFD仿真对比，验证了动平衡位置描述的正确性。最后，对该方法进行总结并对改进方向进行讨论。

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二维非线性单原子正方晶格色散摄动分析

王杰1，朱江1，黄文博1，何欢1，2

振动与冲击. 2020, 39(9): 88-96.

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声子晶体的色散关系决定弹性波在其中的传播方式。从二维无限周期结构的波动方程出发，提出了一种分析非线性离散型声子晶体的色散关系的一阶近似摄动法。通过引入Bloch理论与小参数摄动展开法，得到了一阶近似的色散关系与频散曲线，以分析不同方向上的阻抗配置与非线性系数对频散及群速度的影响。以二维单原子正方晶格为例，得到了其一阶频散曲线。色散结果显示带隙及传播方向与波幅相关。最后模拟了晶格对点谐波激励的响应，以验证摄动分析有效性。

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基于跨层设计的机械振动WSNs同步采集多跳累积误差控制方法

肖鑫,邓蕾,汤宝平,黄艺

振动与冲击. 2020, 39(9): 97-102.

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针对机械振动无线传感器网络跨层同步采集精度随网络深度增加而急剧降低的问题，建立同步采集关键同步信息传输模型，分析多跳同步误差累积机理，得出嵌入式软件调度实时性不高、晶振随机抖动及无线链路随机迟滞是多跳误差累积主要原因。由此提出基于跨层设计的机械振动无线传感器网络同步采集多跳累积误差控制方法：提出多路硬件跨层设计消除嵌入式软件调度迟滞影响，提高同步任务实时性；采用高精度有源晶振抑制晶振随机抖动；建立无线链路跨层传输随机迟滞数学模型，采用回归分析方法校准由此导致的同步信息随机抖动及传输时延计算误差，提升同步采集精度。最后组建4跳网络进行同步采集对比试验，实验结果表明多跳累积误差得到有效抑制。

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微椭圆形截面斜拉索临界雷诺数区气动特性试验研究

肖彬1，刘庆宽2,3，王晓江1，贾娅娅2,3

振动与冲击. 2020, 39(9): 103-111.

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为了研究微椭圆形截面斜拉索临界雷诺数区的气动特性，以标准圆形截面斜拉索模型和微椭圆形截面斜拉索模型为研究对象，开展了考虑截面变形和风攻角变化的风洞试验，得到了不同情况下雷诺数对模型气动力系数的影响规律，同时通过对升力时程和升力频谱分析，得到了临界雷诺数及附近区域的标准圆形截面和微椭圆形截面模型尾流旋涡脱落的变化。结果表明：微椭圆形截面模型在雷诺数亚临界区时，升力系数基本不受雷诺数的影响；在临界区时，升力系数随雷诺数逐渐增大；风攻角0°~50°时，微椭圆形截面模型升力系数最大值对应的雷诺数随风攻角同步增大；微椭圆形截面模型的升力时程在TrBL0向TrBL1阶段和TrBL1向TrBL2阶段过渡中会出现双稳态现象；微椭圆形截面变形会影响斜拉索尾流区旋涡脱落情况，进而影响不同雷诺数下的St数值变化。

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轴向拉力对微梁质量传感器精度和热弹性阻尼的影响

陈思宇，国凤林

振动与冲击. 2020, 39(9): 112-117.

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针对存在轴向拉力的矩形截面微梁谐振式质量传感器中的质量传感灵敏度、热弹性阻尼以及最小检测质量等问题进行了深入的研究。推导了质量传感器在存在轴向拉力情况下的检测灵敏度、热弹性阻尼以及最小检测质量的表达式。揭示了轴向拉力对质量传感器的工作性能的影响机理。结果表明：轴向拉力会提高质量传感灵敏度；轴向拉力会降低谐振器的热弹性阻尼；轴向拉力可以使得质量传感器捕获更微小的检测质量。

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中小跨径梁桥地震易损性研究

宋帅1，王帅1，吴刚2，徐佰顺3

振动与冲击. 2020, 39(9): 118-125.

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为对桥梁系统地震易损性进行准确评估，结合Copula函数技术，提出基于串-并联组合体系的桥梁系统易损性分析方法。桥墩是桥梁抗震中的控制构件且较难修复，采用串联体系将多个桥墩进行组合，对于修复难度较低的桥台及支座构件，采用并联体系进行模拟。在此基础上，将桥墩、桥台及支座三类构件体系进行串联，构成桥梁系统的串-并联组合体系。以三跨连续箱梁桥为例，阐明了基于串-并联体系的桥梁系统易损性分析方法，并将分析结果与基于串联体系的桥梁系统易损性进行对比。结果表明：对于中小跨径的连续梁桥，基于单一串联体系会明显高估桥梁系统的易损性，相对于串-并联体系，在轻微、中等、严重及完全四种破坏状态下，其中位值偏差在纵桥向分别为22.2%、20.7%、20.5%及24.6%；在横桥向分别为30.0%、16.1%、9.8%及11.3%，基于串-并联组合体系建立桥梁系统地震易损性更切实合理。

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激光干涉测量中光学窗口受动态压力的影响分析

李博1,2，杨军2，汤霞清1，黄楠1,3, 石玉松2

振动与冲击. 2020, 39(9): 126-131.

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利用激光干涉仪对动态压力进行非接触测量时，压力腔中常设计光学窗口，目的是在动态压力环境与激光干涉仪间建立光学通道，利用激光干涉法使动态压力能溯源到时间、长度与静态压力上。由于在动态压力环境下光学窗口受到内外压差、温度梯度、振动等因素影响，将直接影响光学测量精度。针对上述问题，通过仿真分析方法，分析在动态压力环境下压力、温度、振动与光学窗口的影响关系，同时通过光学窗口在动态压力环境下试验，研究各影响分量对真实测量结果的影响，可为后续动态压力的校准和测量进行修正和补偿以及其他类似动态压力环境下的光学窗口设计提供依据。

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关节型工业机器人扭转振动的伺服补偿技术研究

吴震宇1,2，袁惠群3，罗宝佳2，詹明儒2

振动与冲击. 2020, 39(9): 132-137.

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针对工业机器人用RV减速机传动误差所引起的动态失稳现象，在建立由驱动电机-RV减速机-负载所构成的机电耦合系统的基础上，同时考虑负载侧不宜安装传感器的限制条件，依据转矩波动引起转速波动的原理，将由状态观测器间接得到的能够反映转矩波动变化的状态变量——负载加速度变化率作为反馈控制量，对电磁转矩进行实时补偿。经系统的时频域性能分析证明，补偿后的电机转矩命令值抵消了转矩波动的影响，负载侧转速波动得到了很好的抑制，能够极大提高工业机器人在变工况下的动态工作精度。

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基于非线性阻尼识别的螺栓连接检测技术

艾延廷，刘成明，王志，田晶

振动与冲击. 2020, 39(9): 138-143.

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螺栓连接质量是影响机械结构装配质量的关键，研究快捷、有效的检测技术具有重要意义。根据能量守恒定律，推导出螺栓连接接触面非线性阻尼识别公式。基于系统动力学特性与经验模态分解(EMD)相结合的方法，确定出用于阻尼识别的系统敏感固有频率。以L型梁为研究对象进行实验，并利用希尔伯特变换方法和建立的非线性阻尼识别公式，得到系统的黏性阻尼比以及非线性阻尼比。研究表明，螺栓扭矩的变化对系统固有频率影响较小，而对系统阻尼的影响显著，尤其是对黏性阻尼比的影响较明显；当螺栓发生松动时系统的黏性阻尼比会发生明显的非线性变化，即由0.122 5跃升至0.258 7，相对增加了111.18%，从而验证了基于非线性阻尼变化检测螺栓连接质量的有效性。

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风力发电机轴承复合故障特征提取方法研究

向玲，李营

振动与冲击. 2020, 39(9): 144-151.

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针对较强背景噪声干扰下的风力发电机轴承复合故障特征难以准确提取的问题，提出了基于自适应最大相关峭度解卷积(AMCKD)的风力发电机轴承复合故障特征提取的方法。首先，利用人工鱼群算法(AFSA)以解卷积信号包络谱的相关峭度值为目标函数对最大相关峭度解卷积算法(MCKD)的影响参数自适应寻优；然后，将影响参数优化的MCKD对原始故障信号进行解卷积处理，对解卷积信号进行包络谱分析，通过包络谱中的主导频率成分与轴承各元件的故障特征频率相对比，准确实现轴承复合故障的诊断。仿真和工程应用实例验证了所提方法的有效性与实用性。

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基于Bagging算法构造强分类器的one class SVM 导线舞动预测应用

程永锋，汉京善，刘彬，李鹏，姬昆鹏

振动与冲击. 2020, 39(9): 152-158.

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考虑到传统物理分析方法无法解决导线舞动的预测问题，综合运用机器学习算法，对已有的舞动历史数据进行筛选和预处理，并挖掘有效信息，利用one class SVM算法解决舞动数据中负样本缺失问题，采用集成学习算法中Bagging算法建立分类器学习方法，实现了数据的随机抽样，分成不同组数据集进行相互独立的训练，避免对舞动数据过拟合，提升机器学习算法的抗噪声能力以及泛化能力，采用k折交叉验证算法进行模型的验证，并利用F1-score描述导线舞动预警模型的性能，验证了该方法在舞动预测方面的有效性。

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新型装配式金属消能减震复合墙板抗震性能试验研究

吴从晓1,2, 熊晓鹏1, 徐虎1, 吴从永1

振动与冲击. 2020, 39(9): 159-164.

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为了研究新型预制装配式金属消能减震复合墙板的抗震性能，分别对新型预制装配式复合墙板以及传统夹心墙板进行了低周反复加载试验，对比研究了试件的破坏模式、滞回耗能性能、承载力与刚度、位移延性等变化。研究表明：新型预制金属消能减震复合墙板滞回曲线呈现“平行四边形”，相对于传统复合墙板较为饱满，具有良好的抗震性能；相比于传统夹心复合墙板主要在墙板中部出现X形剪切裂缝，新型预制装配式金属消能复合墙板裂缝主要在墙板角部出现，具有良好的整体性能；新型预制装配式金属消能减震复合墙板具有较小的侧向刚度、较好的位移延性，能够降低围护墙板附加刚度约束效应；新型预制装配式金属消能减震墙板能够达到“小震下处于弹性，大震下屈服耗能”抗震设计目标。

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在役钢结构吊车梁疲劳可靠性分析

杨佑发1,陈前1,雷鸣2

振动与冲击. 2020, 39(9): 165-172.

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基于结构可靠性理论，针对钢吊车梁的应力幅是否服从威布尔分布进行了计算验证，并对分布参数进行了讨论。对我国钢结构设计规范中的S-N曲线进行了考虑降低低应力幅的疲劳效应的双斜率形式的修正，并利用修正前后的S-N曲线的计算结果进行了分析。采用动态疲劳可靠度模型分析了表面粗糙度、残余应力、吊车竖向荷载偏心及温度对钢吊车梁的疲劳可靠度的影响规律;并提出了对钢吊车梁设计、使用和维护的参考意见。

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高层结构附加轨道非线性能量阱减振性能研究

王菁菁1，李浩博2，刘志彬1

振动与冲击. 2020, 39(9): 173-180.

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轨道非线性能量阱（Track Nonlinear Sink，轨道NES）是一类被动减振控制装置，通过附加质量块沿轨道运动提供非线性回复力，以达到降低主体结构响应的目的。对轨道NES的回复力和控制系统的运动方程进行了理论分析和公式推导。对附加于32自由度主体结构的轨道NES进行了参数优化，优化后的轨道NES减振性能良好，并对装置刚度的变化具有较高的鲁棒性，但对装置阻尼变化较敏感。基于此问题，提出了单边碰振轨道非线性能量阱（Single-sided Vibro-impact Track Nonlinear Energy Sink，SSVI轨道NES）,并考察了SSVI轨道NES装置刚度和阻尼同时发生变化时的减振性能。结果表明SSVI轨道NES能够有效降低结构响应，并同时具有良好的NES刚度和阻尼鲁棒性.

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BFRP筋温度损伤后的疲劳性能研究

旷金鑫1，张春涛1，郝志明2

振动与冲击. 2020, 39(9): 181-187.

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开展温度损伤后的玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)疲劳性能研究，对其在高温环境中的合理使用具有重要意义。提出改进单点-成组法，借助灰色理论GM(1，1)模型结合极值原理对疲劳S-N曲线三参数表达式进行回归分析，推导随应力水平变化的三参数Weibull概率密度函数，根据极大似然估计原理确定分布参数。通过非线性拟合方法建立综合考虑温度和可靠度影响的Weibull概率疲劳T-P- S-N模型。通过温度损伤后的BFRP筋疲劳性能试验研究温度损伤对其疲劳性能的影响，并验证理论模型。结果表明：BFRP筋疲劳寿命随温度和可靠度的升高疲劳寿命呈下降趋势，与实际相符；建议模型能较好描述BFRP筋疲劳性能随温度和可靠度的变化趋势。

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主控因素对异型头弹丸半侵彻金属靶深度的影响特性研究

于滨1，董永香2，李翔宇1，宋卿2，冯顺山2

振动与冲击. 2020, 39(9): 188-193.

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为研究异型头弹丸半侵彻金属靶的侵深特性，基于量纲方法对影响侵深的主控因素进行了分析，采用弹道枪加载和LS-DYNA软件对异型头弹丸半侵彻金属靶的作用过程进行了试验和数值模拟研究，分析了异型头弹丸结构、弹丸初速、靶板厚度等因素对侵彻深度的影响规律，获得了侵深随弹丸初速以及靶板厚度的变化曲线。研究结果表明，弹丸初速和靶板厚度是影响侵彻深度的关键因素，并拟合得到了弹丸初速和靶板厚度综合影响下的半侵彻侵深经验公式。研究结果可为半侵彻作用的研究及新型侵彻的工程计算方法等提供参考。

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转子径长比对凸轮泵性能影响的数值模拟与试验

黎义斌1，郭东升1，唐拥林2，杜俊1

振动与冲击. 2020, 39(9): 194-200.

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为了揭示径长比对凸轮泵性能参数的影响规律，建立不同径长比与凸轮泵特性曲线之间的定量关系，并获得轴系径向载荷分布特性，从而为凸轮泵轴系强度计算提供依据。基于FLUENT动网格技术和RNG k-ε湍流模型对凸轮泵进行三维瞬态流场数值计算，比较了6种不同径长比凸轮泵的流量特性。结果表明：径长比对凸轮泵性能有显著的影响，随着转子径长比的逐渐增大，凸轮泵出口流量脉动呈逐渐下降的趋势，且出口流量值先增大后减小；转子所受径向力的大小和方向均随转子转动呈周期性变化，且大小随径长比的增大而减小，随泵出口压力的增大而增大。数值计算表明当转子径长比α取值为0.7~1.3时，泵出口平均流量达到峰值区，同时泵出口流量脉动幅值最低，转子受力较好。研究结论为凸轮泵转子径长比的选择提供了理论依据。

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盘形滚刀垂向振动特性分析与试验

李杰，黄元俊，张斌，马超

振动与冲击. 2020, 39(9): 201-206.

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盘形滚刀的垂向振动对于全断面隧道掘进机的贯入度和破岩效率有一定的影响，为了研究影响滚刀垂向振动的因素，首先建立盘形滚刀垂向三自由度振动模型，得到盘形滚刀刀圈与刀体、圆锥滚子轴承和刀轴的等效质量和刚度，利用MATLAB软件对该振动模型进行仿真，得到滚刀各部分的振动位移，并通过试验得到滚刀各部分振动位移与仿真的结果趋势一致。结果表明：滚刀的刀圈加刀体的最大振动位移量为2.8×10-4 m，轴承最大振动位移为2.1×10-4 m，当滚刀的轴承刚度增大3倍时，各部分最大振动位移减少约50%，增大刀圈刀体刚度时，各部分最大振动位移减少约12%，盘形滚刀减振需要增加轴承和刀圈刀体的刚度。研究结果为盘形滚刀的振动测量提供了一种有效方法，对滚刀的设计具有重要的指导意义。

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被动湍流控制圆柱驰振能量收集的等效电路研究

靳遵龙，李国平，耿林风，王军雷

振动与冲击. 2020, 39(9): 207-213.

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为更好的预测驰振压电能量收获机的性能，首先建立了等效电路仿真模型(ECM)并通过实验验证，最大误差不超过10%。采用该方法分析了被动湍流控制（PTC）下圆柱驰振压电能量收集的仿真模型，且该方法可将驰振能量转化系统的质量-弹簧-阻尼（M-C-K）控制方程中各参数用等效电路的电子元件来表示，从而可以分析过往仿真手段所不能解决的直流电路耦合问题。其次，从能量收集效率角度分析了交流-直流等效电路中临界风速（Ucr）随外接载荷的变化规律，及输出电压与功率随不同风速和外界载荷的变化规律。结果表明，交流电路中Ucr随载荷的增大先增大后减小，直流电路中Ucr随载荷的增大逐渐减小。当风速达到Ucr的最大值时，驰振在任一电阻下均会发生。U≥Ucr时，驰振出现锁定现象，输出电压和功率均随着风速的增大而增大。当风速过大时，增长率有减小趋势。输出电压均随着电阻的增大而增大，功率随电阻的增大先增大后减小。相比于交流电路，直流电路的最佳负载由1.1 MΩ提高到2.0 MΩ，同时功率峰值从0.08 mW降低到0.04 mW。

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多级冲压泵固液两相流冲蚀特性

郑水华，牟成琪，张文奇，张冯烨，牟介刚

振动与冲击. 2020, 39(9): 214-220.

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基于离散相模型和标准k-ε湍流模型，对多级冲压泵首级和次级流场进行数值模拟。计算不同固相颗粒质量浓度时的外特性和过流部件冲蚀特性，分析颗粒体积分数分布、流场速度和颗粒运动轨迹，研究其对冲蚀特性的影响。结果表明：随着颗粒浓度的上升，冲压泵的单级扬程和效率线性衰减，当颗粒质量浓度为90 kg/m3时，单级扬程下降6.89%，效率下降6.95%；叶轮和导叶的冲蚀率与颗粒质量浓度指数正相关，叶片与后盖板的连接处、导叶叶片转弯部分的磨损率最高；较高的颗粒浓度与冲击速度、更为频繁的颗粒冲击是造成上述区域较高的冲蚀率的主要原因。

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近场地震作用下组合横梁桥塔的悬索桥地震响应研究

段佳宏1，曹发辉2，林帆1，冉志红1，刘振宇2，张静1，杨思昭1

振动与冲击. 2020, 39(9): 221-228.

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在近场地震作用下，为减小桥塔塔身弯矩，悬索桥桥塔创新性地设置波形钢腹板横梁。以大渡河大桥为研究对象，基于横梁拟静力试验数据，建立结构动力数值计算模型并输入不同类型的近场地震动计算结构的地震响应，探究采用波形钢腹板横梁悬索桥的优势和近场效应对结构响应的影响规律。研究表明：采用波形钢腹板横梁的桥塔有自重轻、刚度小的优势，更符合强柱弱梁和强剪弱弯；在高烈度的近场作用下，以波形钢腹板横梁的延性作为抗震策略是合理的。脉冲效应对本桥响应影响较大，因此建议此类型桥梁应重视近场脉冲效应；而上盘效应对本桥的响应小于无近场效应的地震动，故处于上盘的桥梁是更安全的；在横向地震激励下，近场脉冲效应对主塔的位移和弯矩影响较大。

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车桥碰撞冲击谱研究

李嗣同1，亓兴军1，尹壮飞2

振动与冲击. 2020, 39(9): 229-234.

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针对非线性有限单元法研究车桥碰撞的动力时程响应所存在的耗时费力，适用面不广泛等缺点，参照地震动反应谱的概念提出车桥碰撞冲击谱的计算方法，通过建立7种“车辆-刚性墙”碰撞系统有限元模型并对其关键字文件进行求解，得到63条撞击力时程曲线，采用谱分析的方法求解出撞击力时程作用下单自由度体系的位移放大系数，分析得出车辆在不同速度下的放大系数与结构周期之间的统计规律，通过数学方法对周期-位移放大系数曲线进行拟合，得出车桥碰撞冲击谱的数学表达式。并提出了有使用意义的车桥碰撞冲击谱的使用方法及应用建议。

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具有多种平衡点类型的大范围混沌系统及其拓扑马蹄

徐昌彪1，钟德2，郭桃桃2

振动与冲击. 2020, 39(9): 235-241.

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提出了一个新的三维混沌系统。通过调节系统中的参数，使系统在保持混沌动力学行为的同时分别具有多种类型的平衡点，即一个不稳定平衡点、无平衡点、无穷平衡点和一个稳定平衡点。此外，随着参数和初始值的变化，发现系统是一个大范围的混沌系统，且在无对称性条件下具有共存吸引子。分析了系统的基本动力学行为，包括系统的相图、Lyapunov指数谱和分岔图。利用拓扑马蹄理论和数值计算，找到了系统的拓扑马蹄，并获得拓扑熵，进一步从理论上证明系统的混沌特性。

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障板上矩形薄板在浅水环境中的振动及声辐射解析分析

孙瑶1，沈那伟1，包振明1,杨铁军2

振动与冲击. 2020, 39(9): 242-247.

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通过推导得到浅水环境中矩形板声辐射阻抗矩阵的解析表达，进一步结合振动假设模态方法及辐射表面单元辐射器思想求解浅水环境中矩形板的振动响应，分析水深对矩形板模态附加质量的影响，给出矩形板模态附加质量随水深的变化情况，得到波导模态的激发对附加质量的影响，并通过对辐射抗矩阵的特征分析得到附加质量在板上分布的主要模式；进一步结合声辐射模态辐射效率，分析水深变化对矩形板振动响应峰值及远场声辐射的影响，分析结果表明：水深度变化对振动响应峰值及声辐射功率的影响与第1阶声辐射模态的辐射效率随深度的变化具有一致性。

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基于碰撞安全性的泡沫铝填充矿用救生舱优化及性能分析

沈佳兴1,2,徐平2,于英华2

振动与冲击. 2020, 39(9): 248-253.

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为提高矿用救生舱的碰撞安全性，设计一种泡沫铝填充矿用救生舱。利用ANSYS Workbench的参数优化模块，以舱体的加速度、变形及吸能大小为优化目标，对舱体的结构参数和泡沫铝的材料性能参数进行优化。对优化后的泡沫铝救生舱的碰撞安全性进行分析，结果表明泡沫铝救生舱在质量和最大等效应力均有所降低的前提下，泡沫铝救生舱碰撞时的最大变形和最大加速度得到显著降低并且舱体吸收的能量得到大幅提升，证明泡沫铝填充救生舱具有更佳的碰撞性能可以提高其安全性。

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两边支撑声学超材料板的低频宽带隔声性能研究

张嵩阳1，陈勇勇2，王广周1，王磊磊1，王小鹏2

振动与冲击. 2020, 39(9): 254-259.

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以电力变压器低频隔声为应用背景，提出了一种结构简单轻质的局域共振声学超材料板，它由在两边支撑框架上紧密粘贴高分子聚合物薄板制成，相比四边支撑超材料板，其具有更加优越的低频隔声能力。在声波垂直入射条件下，采用有限元仿真对其隔声特性进行研究，结果表明在248 Hz处出现了一个明显的隔声峰，隔声量达到了31 dB。为拓宽低频隔声频带，在超材料板上布置质量块，仿真结果表明在152~560 Hz范围内出现了三个密集的隔声峰，最高隔声量达26 dB，从而一定程度上实现宽频隔声效果；同时在120 Hz处出现了一个隔声量为18 dB的隔声峰。最后搭建了基于小型箱体的隔声实验平台，可以发现实验测试结果与仿真结果具有较好的一致性，从而验证了轻质声学超材料板良好的低频宽带隔声性能，说明了两边支撑声学超材料板具有广阔的工程化应用前景。

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直线运动滚动导轨副混合润滑研究

王骁鹏1,2, 赵新泽2, 许翔2, 李响2, 何孔德2, 田红亮2

振动与冲击. 2020, 39(9): 260-266.

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综合考虑了直线运动导轨副接触几何、预紧力、真实表面粗糙度、曲率系数等因素，建立了直线运动导轨副混合润滑数值模型，研究了滑块移动速度、曲率半径系数、工作载荷、表面粗糙度对导轨接触副润滑特性的影响，得到结论：导轨副法向工作载荷、最大赫兹接触压力和赫兹接触半径随着外加总载荷的增大而增大，平均膜厚随着载荷的增大而减小；混合润滑模型可预测导轨副在大范围工况条件下完整的润滑状态；直线运动导轨大多工作在混合润滑状态下，随着滑块移动速度的增加，接触界面由边界润滑状态向混合润滑状态转变，润滑性能逐渐提高；适当增加曲率半径系数，有利于润滑油膜的形成与稳定。

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基于实测道路谱的纯电动轻卡电池包支架动态载荷仿真及疲劳分析

葛文韬，黄晖，段龙杨，刘洲，邱星，毕朋飞，陈为欢

振动与冲击. 2020, 39(9): 267-273.

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为保证纯电动轻卡电池包支架的疲劳寿命分析与实车试验场道路耐久试验的关联性，提出了一种将多体动力学、疲劳寿命分析及试验场实测道路谱数据相结合的分析方法。采用ADAMS软件建立了由七通道虚拟试验台、电池包支架及整个车架组成的刚柔耦合多体动力学模型，以试验场采集的电池包支架加速度为目标响应信号，采用Femfat.lab软件使用虚拟迭代方法，反求得到了电池包支架疲劳分析的载荷边界条件。采用Miner线性疲劳损伤理论在疲劳仿真软件nCode中分析了电池包支架的疲劳寿命，分析结果显示其寿命能够满足疲劳性能要求，并最终通过了实车试验场道路耐久试验的验证，验证了此方法的工程实用性。所提出的分析方法对于研究电动汽车电池包支架的疲劳性能具有重要的参考价值。

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刊出日期：2020-05-15

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