振动与冲击

Select

李玉婷，冯进钤，岳晓乐

振动与冲击. 2021, 40(17): 1-6.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

研究了非光滑形状记忆合金梁受外激与参激作用下的概率响应及分岔现象。利用非光滑变换得到与原系统等效的近似系统，应用随机平均法和随机微分方程理论知识，推导出相应的平均Fokker-Planck-Kolmogorov方程;通过非光滑逆变换得到近似系统的解析结果，并结合数值仿真对解析结果进行了验证;利用稳态响应的极值条件，进一步得到了系统发生随机分岔的临界条件，并验证了临界条件的正确性，使得随机分岔有了更加直观的预测结果。结果表明，阻尼系数以及碰撞恢复系数都可诱导系统发生随机分岔，并得到了系统产生分岔的参数临界值。

Select

切向内力对偏心旋转圆环自由振动的影响

王姚志豪，汪菲，王世宇，李海洋

振动与冲击. 2021, 40(17): 7-13.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对工程领域广泛应用的环状结构，研究了偏心运动对切向内力、固有特性及稳定性的影响。采用微元法及叠加原理计算了离心力与支反力引起的切向内力分布，根据Hamilton原理在惯性系下建立了动力学模型。采用经典振动理论求解特征值，并利用对比方法研究了切向内力对动力学行为的影响，揭示了切向内力、转速、偏心距、固有特性及动力稳定性之间的关系。采用数值方法求解时域动态响应，验证了结果的正确性。

Select

包含刀具-工件多重交互与速度效应的铣削颤振稳定性分析

籍永建，王西彬，刘志兵，王红军

振动与冲击. 2021, 40(17): 14-24.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为研究刀具-工件多重交互与速度效应对铣削颤振稳定性的影响，建立了包含刀具-工件多重交互与速度效应的铣削动力学模型，阐明了无刀轴倾角状态下再生效应、过程阻尼、刀具结构模态耦合与速度效应的耦合作用对铣削颤振稳定性的影响规律，研究了不同径向浸入比下刀具-工件交互与速度效应对铣削稳定性的影响。结果表明，与只考虑再生效应的铣削动力学模型相比，当同时考虑再生效应、过程阻尼与刀具结构模态耦合时，得到的稳定性叶瓣图中颤振区域发生明显变化；当主轴转速较低时，刀具-工件之间的多重交互效应是影响铣削颤振稳定性的主要因素，速度效应对极限切深的影响可忽略不计；随着主轴转速升高，速度效应对极限切深的影响逐渐增大，稳定性叶瓣图中稳定区域呈逐渐减小趋势；在一定范围内，随着铣刀后刀面磨损带的增加，铣削极限切深逐渐增大；主轴转速一定时，径向浸入比相对较小的情况下过程阻尼对铣削稳定性的影响更加明显。采用铣削试验进行验证，结果表明，与传统动力学模型相比，构建的铣削动力学模型能够更加可靠地预测实际铣削状态。

Select

非线性汽流激振力对超超临界汽轮机转子运动特性的影响

曹丽华，颜洪，司和勇

振动与冲击. 2021, 40(17): 25-31.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

汽流激振力严重影响超超临界汽轮机的安全稳定运行，为此建立某1 000 MW汽轮机高压缸1.5级的三维全周模型，通过数值模拟得到不同负荷下的非线性汽流激振力，将汽流激振力耦合到转子-轴承-密封系统中，利用Runge-Kutta法求解微分方程组，对转子非线性运动特性进行分析。结果表明：随着转速升高，转子运动幅度变小，额定转速下转子处于一周期运动。随着负荷增加，系统由带混沌倾向的周期性运动向周期性的混沌运动过渡，此后进入复杂紊乱的混沌运动。非线性汽流激振力以分频的形式影响转子运动。低负荷时，振动频率以1/2工频为主，随着负荷升高，振动以工频为主，期间还出现1/3、2/3工频振动。受非线性汽流激振力的影响，转子系统处于混沌运动，最大Lyapunov指数大于零，系统可能失稳。

Select

基于能量平衡的基础隔震结构地震响应预测及优化设计法研究

张云浩，李波，严国虔，郑光益，鲍银鹏

振动与冲击. 2021, 40(17): 32-40.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为了能快速准确地预测基础隔震结构隔震层响应的上限值，针对隔震层设置滞回型阻尼器的基础隔震结构建立地震能量平衡方程，根据等价往复滞回次数下限值经验公式提出考虑等价往复滞回次数降低的地震响应预测法。给出了预测式的推导过程，分析了阻尼量较大时等价往复滞回次数降低的现象，通过非线性时程分析验证了该预测法的准确性。分析了最优总剪力系数设计的剪力降低效果。利用总剪力降低率和位移降低率的线性组合构建优化设计目标函数，在此基础上提出能够考虑剪力和位移不同侧重需求的优化设计法。通过对 6 层钢框架基础隔震结构进行优化设计和时程分析验算，验证了优化设计法的可行性与高效性。

Select

球形破片侵彻明胶的瞬时空腔简化模型

田浩成，卢芳云,李志斌，王硕

振动与冲击. 2021, 40(17): 41-46.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

彻明胶的二维轴对称模型，结合相关试验结果验证了仿真结果的正确性，进而对不同破片直径和着靶速度侵彻有限厚明胶靶后的速度衰减和瞬时空腔尺寸的规律作了分析和讨论。利用遗传算法对不同工况的仿真数据进行拟合，得到了计算瞬时空腔的简化数学模型，通过与更多仿真结果的比对，验证了模型的有效性。该简化模型可用于快速计算球形破片侵彻生物靶标造成的损伤区域,对提高人员目标毁伤评估和易损性分析的效率有实际意义。

Select

基于多传感器融合的刀具剩余寿命预测

刘思辰,杨飞然,杨军

振动与冲击. 2021, 40(17): 47-54.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为了提高刀具磨损状态的预测精度，提出了一种基于多传感器融合的刀具剩余寿命预测方法。在训练阶段，首先联合振动、电流、以及PLC控制器信息进行数据预处理并利用时间序列分析等方法进行特征提取。然后针对单帧样本缺乏上下文信息且无法全部覆盖整个生命周期数据的问题，采用多帧联合与mix-up方法对数据进行增强。最后设计一个深度神经网络来学习多模态输入特征与刀具剩余寿命之间的复杂非线性函数。在测试阶段，对网络输出结果进行中值滤波去除噪声影响得到最终预测值。试验结果表明，多模态数据的使用与数据增强的引入均可显著提升刀具磨损量的预测精度。

Select

水轮机顶盖螺栓受力特性研究

葛新峰，张敬，祝双桔，钱巨林，赵雷，郑圣义，郑源，徐旭，BINAMA Maxime

振动与冲击. 2021, 40(17): 55-62.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

顶盖螺栓是连接水轮机顶盖与座环的重要连接件，顶盖螺栓的安全状态是水电站安全运行的重要保障。以某轴流式水轮机作为研究对象，建立了全三维流体模型和水轮机顶盖及螺栓结构模型，采用流固耦合方法将顶盖过流面压力分布水压力传递给水轮机顶盖，对现场电站螺栓采用中空测力传感器进行现场试验，将螺栓不同截面的等效应力分布与试验结果进行验证，研究表明：顶盖水压力随着水头和导叶开度的增大而增大，最大水头大开度工况顶盖总轴向压力值达到最大；螺栓不同位置截面应力分布不均，螺栓同时承受着轴向应力与弯曲应力，螺栓头部、螺栓与螺纹交接处相比螺栓比螺栓中部截面受力大；不同位置螺栓受力变化趋势一致验证了顶盖耦合面的水压力为轴对称分布的特性；开机时螺栓受力比停机时增加明显，较低负荷振动区，顶盖螺栓受力有所提升，在稳定运行区螺栓受力保持稳定；停机及三个稳定运行工况下数模计算的结果和现场试验吻合，验证了有限元计算的准确性，中空测力传感器能够比较准确的反应螺栓的轴向受力。

Select

基于位移频响函数灵敏度分析的模型修正

张亚峰，殷红，彭珍瑞，张雪萍，董康立

振动与冲击. 2021, 40(17): 63-69.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对频响函数灵敏度分析法进行模型修正时，由于一阶近似固有的局限性，很难直接迭代得到正确收敛结果的问题，提出了频响函数灵敏度拟合函数进行基于模型修正的结构损伤识别方法。首先,采用模态参与变异系数准则选取激励点位置、频率响应有效独立法结合距离系数-有效独立法选取测点位置;然后，综合考虑频响函数对修正参数变化的灵敏度和频响函数的相关性，选择一个合理的频率点;最后，拟合随参数变化的频响函数灵敏度函数曲线，引入新的中间设计参数，从而建立中间设计参数的频响函数灵敏度方程组，通过求解中间设计参数的改变量来求解修正参数的改变量。三自由度质量—弹簧和二维桁架系统的数值算例验证了所提出方法的可行性;数值算例表明，该方法具有较高的计算效率和识别精度，也对随机噪声具有鲁棒性，同时有效地避免了灵敏度方程组数值平衡导致的收敛问题。

Select

基于Fluent的管道车振动运移水力特性仿真分析

张春晋，张学琴，张敏，李永业，孙西欢

振动与冲击. 2021, 40(17): 70-75.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为了分析管道车振动运移时管道流场水力特性，采用Fluent软件对管道车结构响应与管道流场特性联立求解，其中管道流场计算采用雷诺时均动量方程，管道车结构响应计算运用结构动力学方程。结果表明：利用流固耦合数值模拟分析管道车在平直管道振动运移水力特性是可行的。管道车在平直管道平动速度在微小范围呈不规则波动，可将管道车运动视为振动运移。随着管道车直径比增加，管道平均压降系数呈先减小后增大，而管道车机械效率却呈先增大后减小。该研究将对掌握管道车振动运移时流速与压强的变化规律具有重要参考价值。

Select

西安火车站东配楼复杂连体结构振动台试验及数值模拟

郭宏超，雷天奇，蔡玉军，李慧，孙建龙，刘云贺

振动与冲击. 2021, 40(17): 76-84.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

通过对西安火车站东配楼结构的缩尺模型振动台试验，考察结构在不同水准地震作用下的破坏模式和抗震性能。对模型结构进行数值模拟，对比分析了不同工况下结构的自振频率、加速度和位移等动力响应的发展规律。结果表明，模拟计算结果与试验吻合较好，在8度罕遇地震后结构刚度退化最明显，其中小三角区X、Y向刚度分别降低了39.66%、37.50%，模拟值也达到了33.43%、28.79%，相差不足6%。连体结构在弹性和弹塑性阶段的最大层间位移角分别为1/554和1/53，满足抗震规范的限值要求。大跨度桁架采用滑动支座可有效释放小三角区与大区间的相对位移，保证了连体结构较好地协同工作和变形能力。在9度罕遇地震下，叠层桁架动力响应较大，刚度退化率达到23.73%，平面外扭转角1/56，位移比达到1.36，建议设置黏滞阻尼器控制桁架振动。

Select

基于混合鲸鱼退火算法和稀疏正则化的结构损伤识别

吕昊，冯仲仁，王雄江，周伟，陈百奔

振动与冲击. 2021, 40(17): 85-91.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

实际应用中，鲸鱼优化算法存在精度不高、收敛速度慢等劣势，提出了一种基于非线性收敛因子、自适应权重和模拟退火策略的混合鲸鱼退火算法，平衡了算法的收敛速度和寻优能力，从而增强算法性能。构建了基于结构模态参数的识别因子，并引入稀疏约束，通过不同损伤工况下ASCE Benchmark结构模型的损伤识别数值模拟说明改进方法的有效性。结果表明:增加稀疏约束后，误判单元减少，有利于结构损伤识别，其中L0.5稀疏约束对识别精度的提升最为显著；混合鲸鱼退火算法能有效识别损伤位置及程度，其收敛精度和寻优性能有了明显提升，且在噪声环境下性能稳定，具有一定的抗噪鲁棒性。该方法可进一步应用于实际工程的损伤识别。

Select

基于等效单层理论的钢-混组合梁动力分析方法

孙琪凯，张楠，张冰，刘潇，程泽农，陶晓燕

振动与冲击. 2021, 40(17): 92-98.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

基于Reddy高阶梁理论和黏结滑移理论，提出了钢-混组合梁动力分析的等效单层理论有限元计算模型。模型中考虑了混凝土板与钢梁之间的剪切滑移和各子梁剪切变形的影响。钢-混组合梁的轴向位移沿梁高假定为三阶函数，从而可以更加准确的模拟剪切应力的抛物线变化。该计算模型的优点是预先在构建的组合梁高阶位移场中考虑了子梁间的剪力连续性和上下表面无剪应力条件，使得到的等效单层位移场函数中不包含横向位移的一阶导数，从而在有限元计算时只需要使用C0连续的插值函数。最后，通过与已发表的论文中数值结果对比，说明了该计算模型的合理性、适用范围和计算精度。结果表明：等效单层理论可适用于分析钢-混组合梁的自振特性，具有较高的计算精度；且高跨比越大，该计算模型的优势越明显。

Select

空间敏感载荷用超精密驱动系统刚柔耦合振动分析

孙小庆，杨斌堂，柏转，忽伟

振动与冲击. 2021, 40(17): 99-105.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

作为实现空间敏感载荷精密定位的关键部件，超精密驱动系统不仅需要具备亚毫米级的输出行程，同时还应达到微纳米级的分辨精度。提出了一种利用柔顺放大机构与智能材料作动器联合驱动的方案。对柔顺放大机构在传动过程中可能因微振动而影响输出精度的问题，利用伪刚体模型法、假设模态法和拉格朗日方程构建了柔顺放大机构的刚柔耦合动力学模型；并基于该模型仿真研究了作动频带内柔顺放大机构的动力学响应特性。结果表明：随着驱动频率的增加，放大机构弹性振动加剧；但在整个作动频带内，弹性振动与刚体运动的幅值比在5 Hz驱动频率下仅为061%；进一步结合试验测试证明了所设计的驱动系统可以忽略柔顺放大机构产生的弹性振动的结论，表明该驱动系统具备超精密定位的潜力。

Select

基于修正IDA法的隧道地震易损性分析

董正方，刘淦之，曾繁凯，康帅

振动与冲击. 2021, 40(17): 106-115.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为了研究隧道的抗震能力，通过修正增量动力分析法得到概率地震需求模型，将工程需求参数限值与概率地震需求模型结合得到各个地震动强度下的结构失效概率，获得结构的地震易损性曲线来评价隧道的抗震性能。以典型地下管廊和盾构隧道为例，利用SAP2000软件建立有限元模型，设立12种工况探讨了不同场地类别、埋深、截面尺寸对不同结构型式隧道抗震能力的影响。研究结果表明：场地类别对隧道结构损伤程度的影响最大，其中Ⅳ类场地中的结构危险程度最大；隧道结构在进入弹塑性工作阶段具有较好的抗震能力；埋深大的隧道结构比埋深小的更为危险；大横截面的隧道结构相比小截面的更为危险。

Select

基于注意力GRU算法的滚动轴承剩余寿命预测

姚德臣，李博阳，刘恒畅，姚娟娟，皮雁南

振动与冲击. 2021, 40(17): 116-123.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对旋转机械装置中滚动轴承剩余寿命随时间变化趋势难以准确预测问题，充分利用循环神经网络(
recurrent neural networks,RNN)对时间序列数据的处理能力，提出一种融合注意力机制的门控循环单元(attention gated recurrent unit，AGRU)算法应用于滚动轴承剩余寿命预测领域之中。该方法首先从原始振动信号中提取多种时域特征构建数据集，并将数据集进行归一化处理，其次，将注意力机制(attention mechanism)引入GRU(gated recurrent unit)模型之中，最后，将特征数据集划分为训练集和测试集，训练集用于训练模型，确定最优模型参数，测试集用于对模型效果进行评估。
试验结果表明，改进后的 GRU模型可有效预测不同类型的滚动轴承剩余寿命随时间变化趋势，为滚动轴承零件剩余使用寿命预测提供了一种新思路。

Select

厚度振动换能器降耦合结构优化与工程应用

赵慧，李海森，王艳，卞加聪，李科

振动与冲击. 2021, 40(17): 124-130.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

厚度振动是高频换能器的常用振动模态。对压电圆片而言，横向方向的耦合总是存在的，不存在理想的厚度振动模态。若压电圆片的尺寸比例合适，横向耦合较弱，若尺寸比例不合适，横向耦合会很强。耦合会使振子表面振动位移反相，频响曲线出现多个难以区分的谐振峰，对换能器的发送电压响应、指向性等产生负面影响，对某军用型号工程中利用该振动模态工作的换能器的生产质量有较大影响。通过对压电振子的振动模态、耦合振动频率等理论和仿真计算，开展频率优化研究，降耦合对换能器的影响分析以及试验验证，仿真分析和试验结果表明：中心孔对圆片高频换能器模态振动具有明显的降耦合作用，可提高圆片换能器的发射能力，改善指向性特性，解决了该类换能器生产质量不高、成品率低等问题。

Select

海底地震动对近海桥梁易损性影响

王德斌，李新，孙治国，王东升，陈宝魁

振动与冲击. 2021, 40(17): 131-136.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为研究海底地震动作用下桥梁的抗震性能，以某近海桥梁引桥段为例，利用ABAQUS软件建立其有限元分析模型。基于一维波动理论与流体动力学方程，利用谱表示法模拟海底地震动。采用概率性地震需求分析方法(PSDA)对桥梁进行易损性分析，分别绘制桥墩在海底和陆地地震动作用下的超越概率曲线并对比分析。结果表明：相对于陆地地震动，海底地震动会显著增加桥墩的损伤概率，最大增幅高达2344%；同时，对比于陆地地震动，海底地震动作用下桥梁易损墩柱发生变化。可见，基于陆地地震动进行近海桥梁抗震性能研究会低估桥墩的损伤并错估桥梁易损部位，导致计算结果失准。

Select

车辆侧爆防护可靠性优化设计研究

孙晓旺，曾爱，王显会，周云波

振动与冲击. 2021, 40(17): 137-145.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

由于军用车辆侧面装甲薄弱，设计空间小，其侧爆防护性能面临越来越大的挑战。为了军用车辆侧面结构设计提供一种科学高效的研究方法，以某型军用车为研究对象，综合应用拉丁超立方试验设计、Kriging近似模型和序列优化与可靠性评估方法对其进行可靠性优化设计。通过分析侧爆冲击下整车与乘员响应，找出设计不合理之处，在侧面结构配置防爆梁和吸能构件、改进约束系统，提高原车侧爆防护性能。选取侧围和约束系统关键因素作为设计变量，以防爆梁总质量为设计目标和乘员损伤为约束条件，利用可靠性优化算法进行数值优化获得了最佳的设计参数，将优化后的模型再次仿真计算，验证了优化方案满足设计要求。为车辆侧爆防护和轻量化设计提供了设计思路。

Select

基于脉动法的上海市RC剪力墙结构基本自振周期测试与分析

闫培雷，郭恩栋，吴厚礼，金宇航

振动与冲击. 2021, 40(17): 146-151.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对我国现行规范中剪力墙结构的基本自振周期经验公式是基于高度在50 m以下的建筑实测数据拟合而成的现状，基于脉动法对上海市已建成的总高度在
45~90 m之间的62栋RC剪力墙结构进行了现场动力性能测试，识别了结构在水平纵向与横向的基本自振周期。采用其中60栋结构的数据进行了回归分析，分别给出了基于结构高宽比和“幂次高度系数”的水平纵横两个方向上基本自振周期回归公式；并采用其中2栋结构的测试数据验证了经验公式的准确性。研究表明：结构总高度对RC剪力墙结构的基本自振周期的影响最为显著；采用“幂次高度系数”的经验公式的拟合效果优于基于结构高宽比的经验公式。

Select

汽车减振器锥形圆环缝隙流与阀片动态开度研究

马世榜，高原，黄荣杰，李超

振动与冲击. 2021, 40(17): 152-160.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为了对汽车减振器阻尼特性建立较为全面的数学模型，利用流体运动微分方程，推导出了流体通过锥形圆环缝隙产生压降与流量之间的关系；考虑了流体对阀片的冲击力以及弹簧对阀片的作用力，推导出了弹簧作用下阀片开阀速度的计算公式；计算出了阀片打开后，常通孔与锥形圆环缝隙流量分配问题，以及对阻尼力的影响；并考虑了阀片开度与流体作用力动态耦合关系，最终建立了阀片动态开度的求解方程。在MATLAB环境下对模型进行了仿真，计算结果与试验数据吻合较好，验证了理论的正确性。

Select

高速摄影和水动力同步测试在冰桨碰撞模型试验中的应用

武珅，宋明太，芮伟

振动与冲击. 2021, 40(17): 161-166.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

船舶在冰区航行时，破碎冰块沿船体侧面和底部滑动至船尾，不可避免地与螺旋桨发生冰桨碰撞。瞬态的冰桨碰撞作用对螺旋桨水动力性能产生影响，且会随时间和空间变化。因此在冰桨碰撞螺旋桨水动力性能模型试验中，除采集螺旋桨水动力的时历变化曲线外，获取冰块运动位置和冰桨碰撞过程的时空变化信息对于综合分析冰桨碰撞影响尤为重要。通过多个高速图像采集设备与螺旋桨水动力测量装置组成的同步测试和分析系统可有效实现这一目的。试验结果表明:高速摄像和水动力同步测试在冰桨碰撞模型试验中的应用效果良好，信号误差在1 ms以内；同步测试结果能够为分析不同冰桨碰撞过程对螺旋桨水动力性能影响提供可靠依据。

Select

船载机电装备可靠性模拟试验技术综述

张威，刘隆波，闻华殿，张衍，刘震涛

振动与冲击. 2021, 40(17): 167-174.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

高频振动载荷和低频摇摆载荷的综合作用是影响船载机电装备可靠性及寿命的主要因素。开展相应载荷下的船载机电装备可靠性模拟试验对装备的研发具有重要意义。调研并分析了多个领域在进行可靠性模拟试验时涉及的试验台架、控制算法及试验方法。结果表明，现有的可靠性模拟试验只在单一振动载荷或者单一摇摆载荷下开展，不适用于模拟船载机电装备的真实工作环境。基于该研究现状，归纳整理出各个领域适用于船载机电装备的可靠性模拟试验技术，并在此基础上提出对船载机电装备今后更为合理的可靠性模拟试验的展望。

Select

周向槽对半开叶轮离心泵流动特性的影响研究

王李科，卢金玲，廖伟丽，王维，郭鹏程，罗兴锜

振动与冲击. 2021, 40(17): 175-182.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

离心泵内的不稳定流动现象会产生压力脉动，为了改善半开叶轮小流量工况下的内部流场和压力脉动，通过在前盖板上布置周向槽，分析了周向槽对叶轮内部流动特性和压力脉动的影响。结果表明，周向槽为泄漏流提供了周向通道，泄漏流能够从槽内快速通过，降低了泄漏流的驱动力，使得主流与泄漏流的交界面向叶片尾缘移动；靠近叶顶间隙叶片进口相对液流角和低速区面积减小，轴向速度增大，泄漏流导致的不稳定流场和阻塞现象减弱，近失稳工况点对应的流量向小流量工况偏移；周向槽不仅改善了前缘溢流，使得叶轮内低频压力脉动幅值下降，而且消除了叶片前缘泄漏流形成的回流及其诱发的22
fn特征频率。研究发现周向槽能够通过有效抑制不稳定流动及其诱发的压力脉动来改善离心泵小流量工况的运行稳定性。

Select

应用阻尼坎的大型水电机组有功振荡抑制方法

张海库,陈启卷,郑阳,耿清华,王亮

振动与冲击. 2021, 40(17): 183-188.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

电力系统稳定关系电网安全，基于增设无压明渠可增大水力阻尼原理，以大型水电机组为研究对象，针对尾水渠道压力脉动引起的有功振荡问题，建立阻尼梯形坎模型，利用FLUENT软件，采用标准的k-ε模型与VOF多相流模型，进行仿真计算，其结果应用一某大型水电机组，并开展现场试验分析。结果表明：所提出的抑制方法可以显著降低有功振荡幅值，满足电网对大型水电机组稳定运行的要求。这对解决电力系统有功振荡研究有工程指导价值。

Select

基于互相关函数的聚类蝴蝶优化算法的结构损伤识别

周宏元，张广才，王小娟，陈凤晨，倪萍禾

振动与冲击. 2021, 40(17): 189-196.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对多点未知随机激励下仅利用输出响应识别结构损伤的问题，提出基于互相关函数的聚类蝴蝶优化算法的结构损伤识别方法。首先将结构损伤考虑为刚度和质量同时损伤，并根据测量和计算得到的加速度互相关函数建立目标函数，并采用所提出的聚类蝴蝶优化算法进行损伤识别。通过简支梁和剪切型钢框架两个数值模拟算例验证方法的有效性，结果表明，多点未知随机激励下使用有限测量数据，基于互相关函数的聚类蝴蝶优化算法的结构损伤识别方法不仅可以精确识别结构的多处损伤，而且具有较好的噪声鲁棒性。

Select

回转式振动控制装置参数优化设计

徐训，陈浩，朱亚杉，田克兢，林廷灿

振动与冲击. 2021, 40(17): 197-203.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对直线AMD行程受限的问题，引入“旋转”的概念，结合直线电磁AMD驱动方式,提出了电磁驱动的回转式振动控制装置(RVCD)。RVCD利用质量块在轨道上做回转运动为结构提供主动控制力，从而减小土木工程结构在服役过程中受到外界干扰时的振动响应。由拉格朗日方程，建立了结构和装置耦合系统的力学模型，通过无量纲化处理以及全局坐标变换，将其转化为一种简化的级联规范型系统，采用滑模控制算法设计了该非线性系统的控制器。通过仿真，验证了结构RVCD控制系统在参数存在不确定性和受到外界干扰时良好的控制效果和鲁棒性。同时仿真结果表明，该控制器的减振效果对装置物理参数的改变具有不敏感性，并能够有效解决直线AMD的行程问题。最后，针对滑模控制算法中多参数的取值问题，从AMD做负功的角度构造了目标函数，提出了一种基于粒子群算法的优化方法。优化后结果表明，RVCD能够有效承担输入到结构的能量，从而减轻结构自身的地震响应。

Select

钢弹簧隔振减震装置性能试验及其结构振动控制参数分析

付伟庆，赵鹏，韩艳艳，高云锋，王建

振动与冲击. 2021, 40(17): 204-212.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

近年来，由钢弹簧隔振器和阻尼筒组成的钢弹簧隔振减震装置，被用于地铁沿线建筑结构的振动控制。目前，该装置在多向控制性能测试试验和参数分析研究方面存在不足，实际工程中大多采用验算法来满足设计要求，设计过程在实用性和最优性上存在不足。研究分别从竖向和水平向上进行了钢弹簧隔振器压剪性能试验和阻尼筒耗能试验，分析得到隔振器力学性能参数和阻尼筒耗能性能参数；接着以应用该装置的20层Benchmark模型为研究对象，通过数值模拟计算分别对竖向环境激励和水平向罕遇地震动输入下，隔振减震装置参数对结构振动控制效果影响进行了系统分析，研究分别给出了装置中隔振器和阻尼器有效性能参数的取值范围。研究成果可为钢弹簧隔振减震装置的结构振动控制应用提供参考和指导。

Select

3D数字路面底盘构件载荷分解研究

董国疆，王威，杜飞，韩用

振动与冲击. 2021, 40(17): 213-221.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

汽车底盘零部件载荷谱是分析构件疲劳性能的关键要素。传统采用虚拟迭代提取载荷谱的方法存在研发周期长、成本高等缺点。基于此，采集了试验场典型强化路不平度的高程数据，建立3D数字路面模型，开展了试验场典型强化道路试验，得到实车轮心六分力、悬架和车身关键点监测信号；基于ADAMS/CAR建立整车刚柔耦合多体动力学模型，并通过室内台架试验依次对整车模型和轮胎模型进行校验；采用3D数字路面法和虚拟迭代法开展整车多体动力学仿真，并将仿真数据与实车测试信号从时域、频域、RMS值、伪损伤比和穿级计数等数据统计角度分析对比。结果表明，基于3D数字路面仿真数据精度略低于虚拟迭代法，但两种方法在各典型路面工况下监测信号时域和频域曲线整体趋势基本一致，RMS值相对误差在30%以内，伪损伤比值均介于065~170，可满足后续疲劳分析的精度要求；3D数字路面仿真能够较为准确的反映强化路载荷工况，在零部件研发初期可进一步提高效率，降低成本。

Select

铝蜂窝夹芯结构爆炸罐动力响应研究

王震，顾文彬，原奇，陈姮，郝礼楷

振动与冲击. 2021, 40(17): 222-228.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

铝蜂窝芯具有良好的变形能力、优异的力学性能和缓冲吸能效果，在爆炸罐大当量化的应用方面展现出巨大的优势。结合单层爆炸罐试验和仿真计算结果，得出单层罐在爆炸荷载作用下的最薄弱位置，验证了数值模型的可靠性；基于此提出了一种内衬可滑动的钢板-铝蜂窝芯-钢板复合多层爆炸罐的结构设计，建立了复合多层罐的细观模型，并对其在承受爆炸荷载作用时的变形破坏过程进行了数值模拟。研究表明，单层爆炸罐的仿真计算结果与试验值基本吻合，端盖由于三波的汇聚使其承受荷载最大；铝蜂窝芯内衬的变形过程与能量的耗散同时进行，是耗能的主要途径；蜂窝芯内衬使爆炸罐获得了更好的抗爆能力，成功使1 000 g的TNT炸药量下复合罐的S1测点的应变值小于150 g的TNT单层罐的S1测点的应变值，该研究可为工程设计提供参考。

Select

微缝卷曲耦合低频吸声超材料研究

吴飞，陈文渊，巨泽港，姚凌云，胡嫚

振动与冲击. 2021, 40(17): 229-233.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

低频噪声吸收长期以来都是一个具有挑战性的课题，当前热点研究的声学超材料因其新颖的物理特性，能够有效的解决低频噪声的吸收问题。设计了一种微缝卷曲耦合低频吸声超材料，首次建立了微缝与卷曲通道的耦合吸声理论模型与有限元模型，并进行了试验验证，分析了结构的吸声特性与吸声机理，最后通过并联两个峰值频率不同的吸声单体协同耦合拓宽吸声带宽。研究结果表明：该结构在共振频率420 Hz处取得97%的声波能量吸收，此时结构总厚度(27 mm)为共振频率下对应工作波长的1/30，具有良好的亚波长尺度特性；试验结果良好；结构的吸声带宽被拓宽至49%，实现了低频宽带吸声。该吸声超材料结构简单，易于加工制造，在低频噪声控制工程领域中具有实际应用前景。

Select

参数同步优化随机共振在牵引传动系统早期微弱故障诊断中的应用

尹进田，唐杰，刘丽，刘新波，彭志华，李辉

振动与冲击. 2021, 40(17): 234-240.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为解决传统随机共振存在参数固定或仅对单个参数进行优化的不足，提出一种参数同步优化随机共振方法，该方法首先利用移频变尺度预处理实际大信号，使信号符合小参数条件；然后采用状态转移随机共振同步优化系统参数；最后通过频率恢复实现早期微弱故障特征最优提取。仿真和高速列车牵引传动系统硬件在环故障注入平台试验表明，该方法可以有效地从强背景噪声中检测出微弱故障信号，微弱信号提取和故障诊断的结果证明了其可行性和有效性。

Select

多轴特种车辆动力学建模及制动性能优化研究

程洪杰，高蕾，刘志浩，刘庆

振动与冲击. 2021, 40(17): 241-248.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为探究多轴特种车制动动力学特性，优化整车制动性能，以某5轴特种车辆为研究对象，通过分析其强耦合性机械系统，利用Adams/Car平台建立了包含制动系统、悬架系统、转向系统等精细化整车动力学模型。以路试实验60 km/h初速度紧急制动工况验证了模型的可靠性，并提出利用Adams/Insight优化制动管路压力分配系数方法和制动力协调控制关系优化方法以改善整车100 km/h紧急制动的制动性能。结果表明：基于Adams/insight的优化方法使制动距离和垂向加速度有所减小，提高了车辆纵向制动安全性和垂向稳定性；制动力协调控制方法的有效性更好，相比原模型有效减小了制动距离，且增加了紧急制动工况的横向稳定性；与6S/6M制动控制方式相适应的当量三轴协调关系相比五轴协调关系，改善效果有提升，拓展了探究多轴特种车制动性优化问题的思路。

Select

逆断层黏滑作用下隧道力学行为研究

郭翔宇，耿萍，丁梯，王琦，杨琪，何悦

振动与冲击. 2021, 40(17): 249-258.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

西南地区板块运动活跃，隧道不可避免的会穿越活动断裂带，活动断裂带的黏滑作用将对隧道结构的安全和稳定性构成巨大威胁。首先建立300 km×100 km的空间大尺度板块挤压模型，通过对板块施加挤压速率，计算板块运动20万年期间逆断层黏滑作用的产生及变形特点，然后将断层黏滑时刻位移施加到精细有限元模型上，分析隧道结构在逆断层黏滑作用下的力学与损伤行为。结果显示黏滑时刻断层面处剪切应力呈现“骤降-再回升”状态，同时断层上盘产生脉冲型速度时程；断层顶面位移特征曲线可分为单峰值曲线和双峰值曲线，最终均保持永久位移；地层刚度越大，隧道衬砌在黏滑作用下产生的裂缝宽度越大，裂缝拓展范围则越小。所研究工况下，不同地质条件时，衬砌最大裂缝宽度为198 cm，最大扩展长度为554 m。该研究成果可为隧道在逆断层黏滑作用下的结构破坏特点提供参考。

Select

聚脲涂覆三维负泊松比点阵夹层结构在碰撞冲击作用下的动态响应试验

黄秀峰，张振华，巫继航

振动与冲击. 2021, 40(17): 259-270.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对四面内凹金字塔型负泊松比点阵夹层结构在有无聚脲涂覆两种情况下的抗冲击力学性能进行了研究。采用增材制造方法制作负泊松比点阵结构，通过长直杆冲击试验得到负泊松比点阵夹层结构在碰撞载荷作用下的变形过程、吸能特性和破坏模式。试验结果表明：涂覆聚脲可使该型负泊松比点阵夹层结构提高17%以上的总吸能，增强结构的整体抗冲击能力，显著降低前面板的内凹变形，有效避免芯层大范围的坍塌破坏。相比于未涂覆聚脲模型，涂覆聚脲的负泊松比点阵夹层结构在受冲后保持完整，芯层仍具有承载能力，表现为塑性弯曲变形。

Select

基于改进VMD和TWSVM的多点泄漏检测方法

郎宪明，王佳政，曹江涛，李平，蔡再洪

振动与冲击. 2021, 40(17): 271-278.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对管道同时发生多点泄漏时，各个泄漏点的声波信号相互叠加，影响泄漏声波传播规律，不能有效检测多点泄漏的问题，提出一种基于改进变分模态分解(variational mode decomposing，VMD)和双支持向量机(twin support vector machine, TWSVM)的多点泄漏检测方法。由于VMD的分解模态个数影响多点泄漏特征提取的效果，采用误差能量函数自适应选取VMD分解本征模态函数个数;将多点泄漏声波信号经改进VMD消噪并进行多点泄漏声波信号特征值提取，组成特征向量;将特征向量作为TWSVM的输入，进行多点泄漏识别。结果表明，所提出的多点泄漏检测方法能有效检测多点泄漏，多点泄漏检测准确率达到984%。

Select

重复荷载下高延性混凝土加固受损混凝土无腹筋梁受弯性能试验研究

寇佳亮，郑东东，张浩博

振动与冲击. 2021, 40(17): 279-289.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

通过不同高延性混凝土(HDC)加固厚度，对10根受损严重的钢筋混凝土无腹筋梁采用HDC进行加固，并进行了重复荷载作用下正截面受弯试验，研究了不同厚度的HDC对受损无腹筋梁的受弯承载力以及变形性能的影响。试验梁采用三面U形加固方式，试验过程中观察加固梁的裂缝分布形态、荷载-位移曲线等试验变化情况。试验结果表明，采用HDC加固钢筋混凝土梁，会使梁的破坏形态由脆性破坏向延性破坏转变，加固梁的承载力、延性和耗能能力都得到显著提高。与HDC加固层厚度为0的梁相比，加固厚度为1 cm、15 cm和2 cm的梁，承载力分别提高了198%、327%以及463%，而残余变形值分别减少了896%、133%和2047%。根据加载试验得出的试验结果，以及通过将受压区曲线应力图形等效为矩形应力图形的方法，推导出了简单实用的不同HDC厚度加固受损混凝土无腹筋梁在重复荷载下的极限承载公式，且计算值和试验值吻合较好。

Select

基于Inception-BLSTM的滚动轴承故障诊断方法研究

赵凯辉，吴思成，李涛，贺才春，查国涛

振动与冲击. 2021, 40(17): 290-297.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对传统的滚动轴承故障诊断方法依赖大量先验知识以及容易人为引入误差等缺点，结合Inception模型的多尺度抽象特征提取能力与双向长短时记忆(BLSTM)神经网络序列建模的优势，提出一种基于Inception-BLSTM的滚动轴承故障诊断方法。首先，设计Inception模型从滚动轴承振动信号中提取出多尺度抽象特征。其次，设计BLSTM进一步学习特征信息的时间依赖性。最后，通过全连接层将特征信息映射到对应的故障模式并得出诊断结果。实验结果表明，该方法在多负载场景下的轴承故障识别精度达到了996%，具有良好的负载适应性以及抗干扰能力。

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

2021年, 第40卷, 第17期　
刊出日期：2021-09-15

模态框（Modal）标题

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

2021年, 第40卷, 第17期 刊出日期：2021-09-15

2021年, 第40卷, 第17期　
刊出日期：2021-09-15