振动与冲击

Select

吴丹1，丁旺才1，郭富强2，马琳1

振动与冲击. 2021, 40(4): 1-9.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为探究车轮谐波磨耗对轮轨间蠕滑特性的影响，建立了4种不同轮轨关系下的车辆-轨道耦合动力学模型。基于多体动力学理论，以实测车轮谐波磨耗为依据，对比分析了4种模型的轮轨振动特性，得到了最能反映真实情况的轮轨关系模型。基于柔性轮轨下分析了车轮谐波磨耗对轮轨蠕滑特性的影响，并进一步探究了谐波磨耗下扣件刚度和速度对蠕滑特性的影响。结果表明：柔性轮下的振动响应要高于刚性轮，而刚性轨下的振动响应要大于柔性轨。其发生机理表现为柔性体的固有模态与谐波激励频率相近引发模态共振，使得柔性体的振动响应大于刚性体。对比分析结果表明多柔体更能反映轮轨真实接触状态；车轮谐波磨耗的阶次和幅值对柔性轮轨关系下的蠕滑特性影响显著，整体呈现出随阶次和幅值增大而增大的趋势，且高阶次下，幅值对蠕滑特性的影响更加显著。进一步发现扣件刚度对蠕滑特性的影响与速度呈现相关性，当速度低于250km/h时，扣件刚度对蠕滑率/力的影响并不显著，但仍呈现出随刚度增大而减小的趋势；当速度高于300km/h时，扣件刚度对蠕滑率/力的影响比较明显，呈现出随刚度增大而增大的趋势。

Select

气泡辅助航行系统降低船模-碎冰相互碰撞的试验研究

倪宝玉1，钟凯1，张东江2，薛彦卓1

振动与冲击. 2021, 40(4): 10-16.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

本文通过模型实验探究气泡辅助系统降低船舶与碎冰相互碰撞的机理，依托雪龙2号船模设计了气泡辅助航行系统，在哈尔滨工程大学室外冰水池内进行了模拟非冻结模型冰碎冰航道的船模拖航实验。通过机理实验，探究气泡辅助航行系统使用前后船模与浮冰相互作用模式的差异，同时根据船艏、船舯的浮冰清除效果，分析该系统对这两部分浮冰碰撞作用的减轻程度；随后改变实验参数，探究航速，喷气量以及浮冰密集度对该系统工作效果影响，进一步探究该气泡辅助系统工作机理。

Select

大前进比变转速旋翼气弹动力学建模与载荷特性分析

余智豪，周云，宋彬

振动与冲击. 2021, 40(4): 17-22.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对大前进比变转速旋翼气弹动力学问题开展分析研究。基于Hamilton原理以及中等变形梁理论建立旋翼动力学方程，并针对大反流区气动力计算方法和大前进旋翼气弹配平计算方法进行修正，最终集成考虑大前进比的旋翼气弹计算模型。在旋翼动力学模型的验证基础上，开展大前进比下变转速旋翼气弹动力学计算分析。通过计算桨叶剖面气动和结构载荷表明：随着前进比增加，反流区内桨叶剖面出现周期交变的脉冲式法向力和气动力矩；桨叶挥舞、摆振弯矩随转速降低而增加，且在接近共振转速频率时挥舞和摆振弯矩明显增加。提取桨叶结构载荷中的气动部分，表明脉冲气动力会带来显著的气动部分变化。

Select

基于可视图图谱幅值熵的滚动轴承故障诊断方法

陈芒，于德介，高艺源

振动与冲击. 2021, 40(4): 23-29.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为了准确有效地提取滚动轴承振动信号的非平稳、非线性故障特征，将复杂网络与图信号处理技术（GSP）引入机械故障诊断领域，提出了基于可视图图谱幅值熵的滚动轴承故障诊断方法。该方法先将滚动轴承振动信号转换为可视图，获得可视图信号；再通过图傅里叶变换（GFT）将可视图信号从顶点域变换到图谱域，并将计算得到的图谱幅值熵作为故障特征参数；最后利用马氏距离（MD）判别函数作为分类器对不同类型故障进行模式识别。实际滚动轴承振动信号的分析结果表明，基于可视图图谱幅值熵的故障诊断方法能对滚动轴承故障进行准确有效地识别。

Select

环境激励下输电塔动力特性参数识别

赵超1，赵家钰1，孙清1，袁俊2，王虎长2，贺育明3，谭蓉3

振动与冲击. 2021, 40(4): 30-35.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

输电塔的动力参数是进行抗风设计的重要依据，其中阻尼比的取值对输电塔风振系数的计算影响显著。以一基总高25m的110kV输电塔为背景，分别采用环境随机激振和牵引绳激振对输电塔施加激振作用，采用修正平均周期图法消除环境噪声对真实信号的干扰，在考察峰值频率相干度在95%以上的基础上，采用半功率带宽法识别输电塔的频率和阻尼比等动力参数。研究结果表明：修正平均周期图法对实测数据信号有良好的降噪效果，有效减小噪声干扰产生的阻尼比识别误差；采用环境激励能准确识别输电塔的动力参数。

Select

基于流固耦合的重载飞艇副气囊形态分析与试验研究

艾科热木江.塞米1，袁行飞1，陈务军2，王雪明3，张大旭2

振动与冲击. 2021, 40(4): 36-42.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为了研究非饱和副气囊在重载飞艇升降和巡航过程的形态变化，建立了缩尺比例氦气囊模型。基于向量式有限元对副气囊膜结构进行结构动力学分析，并考虑几何大变形和边界非线性；基于有限元法对氦气域和空气域进行流体动力学分析，分别采用自编MATLAB程序和ANSYS流体模块独立求解控制方程之后，通过映射网格在CSD/CFD之间进行数据传递并迭代，以实现双向流固耦合。最后开展了氦气囊的缩尺比例模型试验，对囊体在泄气过程中得到的位移测量值与数值模拟结果进行对比。结果表明，氦气囊在不同充盈度下的形态变化与双向流固耦合数值分析结果一致，证明了本文提出的数值模拟方法可有效用于副气囊随氦气充盈度变化导致的非稳定形态变化规律的研究。

Select

多级齿轮传动转子系统的模态缩减与振动特性分析

韩健明，杨翼，马清雅，王滋华，戴义平

振动与冲击. 2021, 40(4): 43-50.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

提出了一种适用于多级齿轮传动转子系统的模态缩减法，以某透平驱动水泵系统为研究对象，采用有限元法建立了系统的动力学模型，并利用模态缩减法减少了系统自由度。在此基础上研究了系统的固有特性、不平衡量与静态传递误差引起的稳态响应、启动状态下的瞬态响应以及稳定运转下突加不平衡时的瞬态响应。结果表明，在计算系统的固有频率和稳态响应时，缩减后的模型相比于原模型依然具有较高的精度。静态传递误差激励在低转速范围内即可激发系统的高阶模态，为保证计算精度，在计算静态传递误差激励引起的响应时应保留一定数量的自由度。在计算瞬态响应时，缩减后的自由度模型相比完整模型节省计算时间超过90%，且偏差很小。综上所述，提出的模态缩减法在保证计算准确性的同时大大缩减了计算时间，为多级齿轮传动转子系统动力学特性的准确预测和分析提供了高效可靠的方法。

Select

既有桥梁对相邻车—桥系统气动力的影响分析

严乃杰1,2，吴韬3，臧瑜4，李永乐2，郑博文3，戴建国4

振动与冲击. 2021, 40(4): 51-57.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为了研究既有桥梁对相邻车—桥系统气动力的影响，通过节段模型风洞试验，测试了考虑、不考虑既有桥梁干扰工况下相邻车—桥系统的气动力系数，数值模拟了作用在车—桥系统上的抖振力时程，并计算了抖振力极值。结果表明：既有桥梁对相邻车—桥系统气动力的影响显著，导致部分工况下列车、桥梁的气动力显著增大，结构设计中应充分考虑邻近桥梁的气动影响；车—桥系统中列车的气动力受既有桥梁的影响更大；受既有桥梁影响，不同工况下，列车横向力系数最大增幅、减幅分别为39.3%和-143.1%，列车升力系数最大增幅、减幅分别为52%和-68.2%；不同工况下桥梁阻力系数均减小，且最大减幅为-22.4%；迎风侧列车抖振横向力、抖振升力幅值均显著增大，背风侧列车抖振力幅值变化相对较小；桥梁抖振力阻力幅值减小，抖振升力和抖振升力矩幅值略有增大；列车抖振横向力、抖振升力的极值增幅分别为35%和67%；桥梁抖振阻力的极值减幅为-22.9%，抖振升力、抖振升力矩的极值增幅分别为48.5%和37.5%。

Select

考虑时变温度作用的新型波形钢腹板组合箱梁动力特性分析

王力1，刘世忠1，丁万鹏1，路韡1,2，牛思胜3,冯伦2

振动与冲击. 2021, 40(4): 58-65.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对新型波形钢腹板组合箱梁在日照辐射和变温环境影响下结构温度呈现不均匀分布，从而引起结构动力特性变化的问题。基于应力等效原则提出一种时变温度作用下考虑钢-混接触面滑移效应的新型波形钢腹板组合箱梁自振频率解析计算方法。并以一根跨径为8.0m的新型波形钢腹板简支组合箱梁为研究对象，对试验梁进行有限元模拟分析和解析计算，并与现场实测值进行对比分析，验证本文所提方法的可靠性，揭示了时变日照温度对新型波形钢腹板组合箱梁动力特性的影响机理。结果表明：（1）时变温度会引起新型波形钢腹板组合箱梁频率的显著改变，各阶振型频率与温度呈线性负相关关系。（2）混凝土弹性模量的改变是波形钢腹板组合箱梁时变温度动力特性变化的关键因素。（3）温度引起新型波形钢腹板组合箱梁前4阶模态频率的相对变化可达5.2%~7.3%，在该类桥梁动力特性测试与结构性能评估中应考虑温度影响。

Select

爆炸冲击荷载下扩腔体积和能耗随抵抗线的变化规律研究

雷振1，黄永辉2，陈文梦2，张智宇3，周继国3

振动与冲击. 2021, 40(4): 66-71.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对柱状药包爆炸冲击荷载下炮孔周边岩体介质扩腔体积和能耗占比问题，采用爆破破岩和断裂力学理论，结合爆炸具有瞬时、高温、高压等极端态特性，构建了仅以单轴动态抗压为主要依据的过度粉碎区岩石破碎能耗的简易计算公式，并开展了模型试验研究。研究结果表明：随着最小抵抗线由120mm增加到200mm，扩腔半径由炮孔半径的2.6倍增加到4.6倍，扩腔体积增加了3.56倍，呈现明显的指数增长趋势；能耗由524J增加到1870J，能耗占比由5.93%上升到21.13%，与现有的研究成果基本一致，验证了计算公式的可行性。该研究结果能够为光面爆破、预裂爆破等控制爆破技术的设计和施工提供理论依据。

Select

流冰对输水隧洞衬砌的撞击影响研究

贡力1,2，王鸿1,2，杨轶群1，王忠慧1，康春涛1

振动与冲击. 2021, 40(4): 72-80.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

基于LS-DYNA软件对流冰与输水隧洞的撞击作用进行非线性有限元仿真模拟，并且通过几何比尺Cl 为 5的室内物理模型试验进行相应的验证，发现水介质中不同工况下流冰对输水隧洞衬砌的撞击影响规律。最终结果表明：流冰的压缩强度对隧洞衬砌的撞击影响呈现出近似的对数函数关系；流冰厚度对隧洞衬砌的撞击影响呈现出近似的多项式关系；综合分析本文所模拟的不同工况可以发现，水介质的作用以及“水垫效应”的影响在小型流冰撞击输水隧洞衬砌过程中表现的较为明显，在求解分析时应充分考虑，不可忽略。同时，通过仿真模拟和试验验证得出的计算结果基本吻合，表明本文所采用的数值仿真模型准确可靠。

Select

基于迟滞观测器的压电堆补偿控制

胡佳明，朱晓锦，方昱斌，高志远，苗中华

振动与冲击. 2021, 40(4): 81-86.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

压电堆具有反应速度快、能量密度高等特点被广泛应用于精密仪器的作动装置。然而，压电堆输出位移与驱动电压之间存在的迟滞效应会严重影响控制精度。为了补偿迟滞效应带来的影响，提升控制效果，本文提出了一种基于滑模变结构理论的类Luenberger迟滞观测器。观测器的设计不仅考虑到了模型中的不确定因素，还可在一定程度上减小外部扰动带来的影响；其次，根据反步滑模控制理论设计了一个基于迟滞补偿系统的跟踪控制器。控制器在设计过程中考虑到了观测器的迟滞补偿误差，且具有一定的鲁棒性；最后，通过仿真及实验验证，证明了所设计的控制系统能够良好地对压电堆实施跟踪控制，且控制效果优于传统控制器。

Select

燃气轮机转子系统典型振动特性实验研究

韩东江1,2，郝龙1，毕春晓1,2，杨金福1,2

振动与冲击. 2021, 40(4): 87-93.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

搭建气体轴承支撑的微型燃气轮机发电机实验装置，实验呈现微型燃气轮机发电机气体轴承-转子系统升速过程典型区域振动特征，并基于实验数据关联分析振动参数与燃气轮机运行参数、气体轴承的关键参数之间的耦合关系，结果表明：1）压气机出口压力波动对转子轴向振动影响较大；2）微型燃气轮机转子径向振动受点火压力波动、主燃料燃烧压力波动以及压气机出口处压力波动影响较小；3）气体轴承支撑的微型燃气轮机轴系在设计与调试时，尤其是对于设计转速在转子弯曲临界转速以上的轴系，应充分考虑支点位置、振型及轴系的刚度与阻尼匹配设计。以上实验现象与结论可作为微型燃气轮机轴系设计与故障诊断分析的依据。

Select

大型浮筏姿态及弹性变形控制算法研究

秦文政1,2，施亮1,2

振动与冲击. 2021, 40(4): 94-98.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

随着浮筏气囊系统趋于大型化，筏体结构刚度不可避免的降低。外界扰动作用下，筏架不仅会偏离平衡位置，还会产生较大的弹性变形，导致设备之间产生相对位移，危及设备运行安全。本文建立了某船舶浮筏气囊隔振装置柔性筏架响应模型，并提出了一种基于气囊压力参数识别的控制方法，通过调整气囊压力分布对筏架姿态和弹性形态进行控制。试验结果表明：该方法不仅可以控制筏架姿态平衡，还可以有效抑制筏架的弹性变形，并且具有较高的控制精度。

Select

无模型控制在气动变载荷加载系统中的应用

任丽娜，李小广，高琳琪，刘福才

振动与冲击. 2021, 40(4): 99-104.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对气动加载系统压力跟踪控制中强非线性、强耦合性、模型不精确性等问题，提出一种无模型自适应控制器，该控制器结构简单、参数少、不需要被控系统的数学模型，是一种低成本的控制器。其中的伪偏导数估计算法仅需利用受控系统的输入输出数据来估计伪偏导数，使该算法具有更强的灵活性和一般性。然后在三种典型的输入信号下与经典PID控制进行仿真比较，并在气动变载荷摩擦磨损试验机试验平台上进行了试验验证，仿真和试验结果表明，无模型自适应控制器具有非常强的适应性和鲁棒性，而且在工程上易于实现。

Select

考虑变量相关性的正交异性板细节疲劳可靠性评估

张海萍1,2，刘扬1,2，邓扬3，冯东明4

振动与冲击. 2021, 40(4): 105-113.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

传统的疲劳可靠性评估方法忽略了功能函数中变量的相关性，致使计算得到疲劳可靠度指标精度降低。针对这一问题，本文基于既有悬索桥主梁细节应变和环境温度大样本监测数据，讨论疲劳功能函数变量之间的相关性关系。提出基于Copula函数的相关性变量的联合分布模型，解决联合概率分布建模中多重积分求解困难的问题。研究表明，受环境温度的影响，靠近顶板焊接细节的日等效应力幅和应力循环次数存在较强的相关性，Gaussian Copula函数可作为相关性变量的最优连接函数，对于U肋-顶板细节，桥梁结构服役100年时，考虑与不考虑变量相关性的可靠度指标值分别5.3和6.9，两者之间相差约1.3倍。当年交通增长率分别等于3%和5%时，可靠度指标在服役年限为94.6年和67.1年时间到达目标可靠度指标。对于U肋-U肋对接细节，考虑和不考虑变量的相关性对可靠性指标影响相对顶板细节较小。

Select

基于检测指数判决的子空间方位估计方法

杨丽，沈统，秦洁

振动与冲击. 2021, 40(4): 114-119.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对子空间高分辨方位估计方法稳健性差的问题，本文根据协方差矩阵稳定估计所需累积次数和各子空间强度谱检测指数差异性，提出一种基于检测指数判决的子空间方位估计方法。该方法首先将协方差矩阵频域求取过程转换为经相参补偿的时域求取，降低空间数据稳定性对协方差矩阵估计的影响；然后依据各子空间强度谱检测指数差异，提取各子空间强度谱判决统计量；最后根据判决统计量实现对目标子空间判决，降低空间背景噪声对最终合成空间强度谱影响。数值仿真及实测数据处理结果表明，相比现有子空间高分辨方位估计方法，本文方法能够有效降低了空间非稳定数据对协方差矩阵估计产生的影响；同时通过对各子空间判决处理，进一步降低了对最低信噪比的需求。

Select

压路机激励下重载铁路路桥过渡段动力特性研究

李双龙1，魏丽敏1,2，徐长红1，何群1,2，周宏1

振动与冲击. 2021, 40(4): 120-129.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

以蒙华重载铁路某路桥过渡区为试验对象，开展压路机激励下过渡区的动力特性试验，研究过渡区动力响应的分布规律；建立考虑振动轮-路基耦合的动力分析数值模型，研究过渡区等效刚度分布及振动轮-路基面接触力变化特性。结果表明：①随着路基深度增大，动应力扩散角逐渐减小，埋深0.2~3.0m处扩散角在78.2°~55.0°之间，倒梯形过渡段动应力扩散角要大于一般路基扩散角；②相比列车荷载，压路机激励引起的竖向动应力在路基中衰减更快，并且在基床表层中衰减最大；③压路机驶离桥台方向的基床表层动侧压力系数为0.35~0.53，驶向桥台方向为0.24~0.36，倒梯形过渡段的动侧压力系数要小于一般路基段；④过渡段路基等效刚度在74.8~87.2kN/mm之间，随离桥台距离增大而呈线性减小趋势；⑤振动轮激励过程中，过渡段内的振动轮-路基面最大接触力峰值比一般路基段大，且随着过渡区刚度差的增大而增大。

Select

大功率夹心式压电换能器结构参数计算分析及设计

王晨青，马建敏

振动与冲击. 2021, 40(4): 130-137.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

基于一维纵振理论和机电等效原理，得到了单匹配层夹心式压电换能器辐射声压级的计算公式，通过该公式对换能器结构参数对其谐振频率和辐射声压级(sound pressure level，SPL)的影响进行了计算分析。计算结果表明：换能器径向尺寸对谐振频率的影响不大，但前盖板径向尺寸的增大会提高辐射声压级；纵向尺寸的增大会使换能器系统谐振频率降低，但增加前盖板厚度，或增大前后盖板厚度比，有利于辐射声压级的提高；增加压电晶片的片数、厚度和面积都可使换能器辐射声压级提高；换能器发射端增加匹配层能有效提高辐射声压级，匹配层的厚度和密度对声压级幅值和带宽有影响。依据计算结果，进行了给定指标要求的换能器的设计计算。

Select

梁与正交各向异性板弯曲波的传递特性研究

王文晖，钟强，胡婉璐，陈海波

振动与冲击. 2021, 40(4): 138-147.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

以正交各向异性板与各向同性梁耦合系统弹性波传递特性为研究对象，基于弯曲波传播的动力学分析，推导出子系统间的功率流传递系数(PTC)和耦合边界处的耦合损耗因子（CLF）表达式。计算分析了内损耗因子、频率和方向角ɑ等参数对传递系数的影响，并通过与有限元结果的对比验证了耦合模型的正确性，最后与各向同性板梁耦合结构进行了比较。模拟结果表明：当弯曲波入射时，方向角ɑ对传递系数有明显影响，当方向角ɑ为90°时传递系数最小。同时梁的内损耗因子对传递系数有明显影响，随着内损耗因子的增大，传递系数也越大。

Select

计及运动副间隙的双曲柄六杆压力机机构动力学仿真向量键合图法

王中双，尹久政

振动与冲击. 2021, 40(4): 148-154.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对计及运动副间隙的双曲柄六杆压力机机构动力学仿真问题，提出了相应的向量键合图法。基于修正非线性连续接触碰撞力的混合模型，推导出间隙运动副的相对碰撞速度向量方程。在此基础上，建立了可以更精确描述间隙运动副的向量键合图模型，具有通用性强、模块化的特点，便于嵌入到系统的向量键合图模型中。由机构运动副的约束关系，将各构件的向量键合图模型相互键接，建立了计及驱动电机、运动副间隙的双曲柄六杆压力机机构向量键合图模型。应用相应的方法，使机构向量键合图模型的贮能元件皆具有积分因果关系，实现了计及驱动电机、运动副间隙的双曲柄六杆压力机机构计算机建模及动力学仿真。在此基础上，分析了运动副间隙对压力机机构运动学及动力学性能的影响，验证了所述方法的可靠性及有效性。最后，通过与无质量弹簧阻尼运动副间隙模型的计算对比，进一步表明本文方法可以提高系统动力学仿真的精度及实用性。

Select

基于故障可诊断性的齿轮箱传感器优化布置

彭珍瑞，刘臻

振动与冲击. 2021, 40(4): 155-163.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对目前在优化传感器布置时对齿轮箱可能发生的故障信号是否能被识别与分离研究较少的情况，将故障可诊断性应用于齿轮箱传感器优化布置中，并运用奇异值比值、故障可诊断性、平均加速度幅值三个评价准则构成的综合指标评价不同布置方案，最终确定最优传感器布置方案。首先，对齿轮箱进行模态分析，提取模态振型；再运用K均值聚类算法根据自由度在重要模态中振型的动力相似性进行分类；其次利用有效独立平均加速度幅值法初选测点；然后，在这些节点位置处测得可能出现的故障信号，对其进行快速傅里叶变换，得到相应故障的频谱图，利用核密度估计求取对应故障的密度函数，再利用K-L散度判断各位置处的故障可诊断性；最后，运用综合指标评价，确定最优方案。通过ZDH10型齿轮箱故障诊断试验台验证了所提方法的可行性。

Select

不同振动方式下的钛合金超声振动铣削表面完整性研究

武民1,2,马利杰2，王占奎2，苏建修2

振动与冲击. 2021, 40(4): 164-170.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

钛合金在机械工程领域应用广泛，其加工表面完整性对钛合金工件的耐磨性、疲劳强度、使用寿命有着非常重要的影响。本文通过对工件施加不同振动方向的超声振动，开展了不同振动方向下的TC4钛合金超声振动侧铣平面试验，分析了不同振动方式的运动学轨迹特征，研究了振动方式、切削参数对钛合金加工表面完整性的影响规律。结果表明：法向振动铣削后的表面形貌变形程度、表面粗糙度均大于切向振动和轴向振动；随振幅的增大，法向振动铣削和切向振动铣削表面粗糙度呈上升趋势，轴向振动铣削呈下降趋势；法向振动铣削的表面显微硬度大于轴向振动铣削与切向振动铣削，当振幅大于3.5μm时随着振幅的增加三者都呈现出减小的趋势。法向振动铣削的表面残余应力均大于轴向振动铣削和切向振动铣削，振幅为3.5μm时的残余应力均大于振幅为5.4μm时的残余应力。与普通铣削相比，超声振动铣削能够提高加工表面的显微硬度和残余压应力，对于改善工件的耐磨性和抗疲劳性具有重要的作用。

Select

冲击作用下CFRP修复损伤RC叠合梁动力性能试验研究

何庆锋，岳泪阳，毛佳伟

振动与冲击. 2021, 40(4): 171-178.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

采用落锤冲击试验机，进行了现浇梁、叠合梁以及CFRP修复的损伤梁的动力性能对比试验。冲击作用下试件破坏形态以及冲击力与变形时程曲线表明，叠合面在一定程度上抑制了跨中裂缝向上开展的趋势，损伤修复后的叠合梁在冲击荷载下的破坏程度明显减轻，初始损伤减弱了梁跨中位移的滞后现象；相比完好梁，现浇与叠合修复梁抗冲击承载力有着同等程度的提高。基于有效应变计算的修复梁承载能力提升与试验结果的对比显示，CFRP能有效改善并增强构件的整体受力性能，在冲击作用下对构件的实际抗力贡献大于原有构件承载力与FRP受拉能力简单叠加时的理论抗力贡献。

Select

火灾作用后钢管混凝土构件侧向撞击性能研究

纪孙航，史艳莉，王文达

振动与冲击. 2021, 40(4): 179-187.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

建立火灾作用后钢管混凝土构件的侧向撞击数值模型以分析构件的抗撞击性能，并对模型的准确性进行了验证。分别对比了不同受火时间后构件的跨中挠度、撞击力和截面弯矩时程曲线，分析了受火后构件的弯矩和剪力分布形态。通过吸能系数和火灾后动态弯矩提高系数对受火后构件的抗撞击性能进行量化分析，并给出构件跨中最大挠度的计算公式。结果表明，受火时间对构件的跨中挠度、撞击时程、撞击力和截面弯矩影响明显。随着受火时间增加，构件的跨中挠度大幅增加，撞击时程变长，且外钢管与混凝土各自承担的动态极限弯矩之比增大。惯性力对构件弯矩和剪力分布的影响主要在峰值阶段，该阶段弯矩和剪力的分布形态明显改变。受火后构件的破坏形式为整体弯曲变形，构件主要通过整体变形耗散落锤的动能。此外，构件的撞击力平台值、截面动态极限弯矩、吸能系数和火灾后动态弯矩提高系数均随着受火时间增加而降低，表明构件抗撞击性能和抗弯能力降低，公式计算的最大挠度与模拟结果吻合良好。

Select

八轴连通式油气悬架车辆行驶性能和通过性能研究

赵昌方1，孙船斌2，乐贵高1，马大为1，任杰1，仲健林1

振动与冲击. 2021, 40(4): 188-194.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

行驶性能和通过性能是评估车辆越野性能的基本指标。为得到八轴连通式油气悬架车辆的越野性能，分别对行驶性能和通过性能开展了研究。首先，简化了整车的物理模型，根据拉格朗日方程推导了车辆的振动方程，建立了白噪声路面输入方程；通过仿真结果与实验结果的对比，验证了柔性模型的合理性。基于柔性模型，以路面不平度系数为输入变量，得到了车辆在较好路面、一般路面、较差路面、恶劣路面的行驶性能；通过建立脉冲冲击、台阶冲击、震荡冲击的数学模型，得到了车辆的通过性能。结果表明，随着路面等级变差，八轴车辆的极限车速下降，B级路面极限速度为144 km/h，C级路面极限速度为64.8 km/h，D级路面极限速度为32.4 km/h，E级路面极限速度为7.2 km/h；路面冲击类型主要影响车头的加速度和车轮相对动载的极值，脉冲冲击时车轮发生腾空，且车头垂向加速度超过2.5倍重力加速度，而台阶冲击和震荡冲击均未出现轮胎腾空和车头2.5倍重力加速度的过载。

Select

拉-弯-剪复合作用下型钢混凝土柱抗震性能研究及损伤量化分析

邓宇，孙仁中，张鹏，李真真

振动与冲击. 2021, 40(4): 195-204.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为研究拉弯剪复合受力型钢混凝土柱的抗震性能，以剪跨比、轴拉比、偏心距为变化参数，设计13个型钢混凝土柱试件进行低周反复试验，观察试件的破坏过程与破坏形态，得到了试件的荷载-位移曲线以及试件的特征点参数。基于试验数据，详细分析了拉弯剪复合受力型钢混凝土柱的承载力、位移延性、能量耗散、刚度退化等抗震性能以及损伤指标。结果表明：型钢混凝土柱的主要破坏形态为弯曲破坏、拉弯破坏以及弯剪破坏；其滞回曲线饱满，位移延性系数均超过6.0；破坏时损伤指数在0.804～0.963之间；随剪跨比的增大，各试件延性及耗能能力不断增加，极限承载力下降明显，损伤指标最大减小11.55%；随轴拉比以及偏心距的增大，各试件极限承载力逐渐降低，延性及耗能能力逐渐减小，损伤指标不断增大。总体上看，在拉弯剪复合受力状态下型钢混凝土受拉柱具有较好的抗震性能，可将其运用在实际工程中。

Select

转向盘动力吸振器稳健性设计研究与应用

郭一鸣1，曾广劲1，陈守义2，上官文斌3

振动与冲击. 2021, 40(4): 205-211.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为解决怠速时转向盘振动大问题，用基于稳健性的设计方法，开发了动力吸振器(Dynamic Vibration Absorber 简称DVA)。首先，采用最小二乘迭代法，识别出动力吸振器安装位置的等效参数，然后运用基于6sigma多目标稳健性优化方法，进行动力吸振器的参数的优化。在样件制作前用有限元仿真预测其固有频率，用激振台测出其固有频率。装车试验的试验结果表明，基于6sigma稳健设计的动力吸振器具有更好的可靠性，可有效地降低转向盘的振动。

Select

基于增强型形态学滤波的风电机组轴承故障诊断方法

齐咏生1,2，樊佶1,2，李永亭1,2，高学金3，刘利强1,2

振动与冲击. 2021, 40(4): 212-220.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

风电机组滚动轴承振动信号微弱故障特征易被背景噪声和其他频率干扰，提取难度较大。针对此类问题，提出一种增强型的形态学滤波及故障诊断方法。算法构造了一种新的形态学综合顶帽变换(morphological comprehensive filter-hat transform，MCFH)，将其用于强背景噪声下目标信号的故障脉冲提取，并通过非线性滤波器幅频响应考察其滤波性质，为振动检测中故障脉冲的提取提供理论依据；针对MCFH变换滤波尺度选择问题，通过分析原振动信号自身振动特性，给出了一种自适应的尺度计算策略，有效提高了滤波处理的效率和性能；提出一种改进的包络导数能量算子用于增强形态学滤波后信号中故障冲击特征，并滤除带内噪声频率。仿真信号与风电机组轴承实际故障信号实验结果表明，该方法能有效提取随机噪声和谐波干扰下的故障特征信息，滤波效果强于传统方法，具有较好的工程应用价值。

Select

悬挂式单轨线路关键点处的振动特性研究

寇峻瑜1,2，余浩伟1,2，李忠继1，谢毅1

振动与冲击. 2021, 40(4): 221-226.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

基于多体动力学理论建立悬挂式单轨车-线系统动力学模型，在此基础上就平纵断面线路曲率转折点处的振动规律进行了研究。结果表明：车体横向加速度、走行轮垂向力和轮重减载率对夹直线和圆曲线长度的变化不敏感，困难条件下的夹直线和圆曲线最小长度可不考虑振动叠加的影响；车体竖向加速度对不同纵断面坡度代数差和夹坡段长度较为敏感，振动叠加增强或减弱效应主要取决于前一段竖曲线或夹坡段终点与夹坡段或后一段竖曲线起点处的振动方向的一致性，若方向相同则叠加增强，反之则减弱，并且当竖曲线和夹坡段长度增大到一定值后，振动叠加的影响即可忽略不计；另外，最小夹坡段长度可依据夹坡段起点处竖向加速度最值衰减95%及以上进行确定。

Select

基于特征优选和GA-SVM的滚动轴承智能评估方法

周建民，王发令，张臣臣，张龙，尹文豪，李鹏

振动与冲击. 2021, 40(4): 227-234.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对滚动轴承等旋转机械设备零部件的退化状态识别问题，研究并提出一种基于支持向量机（Support vector machine，SVM）的智能评估方法。对于在线持续输出的轴承振动信号，采用时域方法和集成经验模态分解（Ensemble empirical mode decomposition，EEMD）能量熵提取轴承特征，并基于相关性、单调性和鲁棒性进行特征选择。综合考虑三个指标，计算选择准则，得到最终的退化特征。针对SVM参数选择困难问题，使用遗传算法（Genetic algorithm，GA）优化SVM参数，确定参数最优值。定义轴承性能退化指标，用三种不同故障类型的轴承数据训练模型。分别输入不同故障的轴承全寿命周期数据，得到轴承故障的类型和性能退化曲线，确定早期故障点。最后对方法进行对比和验证。实验表明，模型故障诊断平均准确率为97.69%，性能退化评估曲线结果准确，早期故障检测能力强。

Select

桩柱式桥台土-结构相互作用抗震性能研究

焦驰宇1,2，吴闰然3,4，龙佩恒1,3，鲁子明5

振动与冲击. 2021, 40(4): 235-242.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为研究桩柱式桥台在地震过程中的结构响应规律。本文首先分析了现有研究的不足；然后，以某立交G匝道曲线梁桥的桥台为工程背景，开展了基于实体的地震反应研究，并对地震过程中桥台背墙自底部向上各位置的位移时程曲线进行监测。在此基础上，对桥台高度、土体剪胀角度、土体与桥台接触条件三个因素对桥台地震响应的影响开展了研究。研究发现：随着桥台高度的增加，台背最大位移的放大系数逐渐变大；在本文范围内，土体剪胀角对桥台地震位移响应影响不大；当不考虑桥台与土体分离效应时桥台顶部地震响应比考虑桥台与土体分离时的地震响应小，建议在进行桥台抗震设计中应准确模拟土体与桥台的接触界面状态。本文研究成果可为桥台结构的地震响应研究提供参考依据。

Select

空心圆柱形金属橡胶非成型向阻尼特性理论研究及参数识别

张彬1，任志英1，白鸿柏1，陈其胜1，路纯红2

振动与冲击. 2021, 40(4): 243-249.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

金属橡胶因其优异的性能被广泛用于解决工程中的振动问题，而目前对金属橡胶非成型方向的研究较少。制备了2.5 g/cm3，3.0g/cm3，3.2g/cm3，3.5g/cm3四种密度的金属橡胶，通过材料试验机对其进行1Hz～4Hz的正弦加载试验，获得了力-位移曲线。分析了成型方向和非成型方向动态压缩机理，以等效损耗因子为评价指标分析了加载频率和密度对其阻尼特性的影响，最后用参数分离法建立了非成型方向的阻尼模型,用最小二乘法进行了参数识别。结果表明金属橡胶具有各向异性，不同频率下，金属橡胶非成型向的损耗因子相差较小，随着金属橡胶密度的增加，损耗因子呈下降趋势，相较于成型方向，非成型方向具有更大的动态刚度，其阻尼性能在低频段受频率变化影响小，受密度影响大。

Select

基于共振稀疏分解和松鼠优化算法的滚动轴承故障诊断

夏俊，贾民平

振动与冲击. 2021, 40(4): 250-254.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

共振稀疏分解方法在滚动轴承故障诊断方面得到广泛应用，分解参数的选取对故障分离效果起决定性影响。为保证参数选择的准确性，提出基于松鼠算法的自适应共振稀疏分解多参数优化方法。首先以信号低共振分量峭度最大作为目标，使用松鼠算法同时优化共振稀疏分解的品质因子与权重系数；其次利用最优品质因子和权重系数对滚动轴承振动信号进行共振稀疏分解，得到高低共振分量；最后对低共振分量进行希尔伯特包络谱分析。通过仿真实验和应用实例证明，所提方法可以有效提取轴承的微弱故障信息，实现共振稀疏分解小波基函数库与耗散函数之间的最优匹配，具有较高的分离精度。

Select

蜂窝金属夹芯板重复冲击动态响应研究

张雨1，2，李应刚1,3，沈云龙1，朱凌1，郭开岭1

振动与冲击. 2021, 40(4): 255-260.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

蜂窝金属及其夹芯结构是一种物理功能与结构一体化的新型轻质高强结构，广泛应用于结构轻量化与碰撞冲击防护领域。本文采用ABAQUS非线性有限元软件建立了蜂窝金属夹芯板结构动态冲击数值仿真模型，数值仿真计算结果与文献实验结果吻合较好，验证了数值仿真模型的正确性。在此基础上，开展了重复冲击载荷作用下蜂窝金属夹芯板结构动态响应研究，得到了重复冲击力时程曲线、动态变形时程曲线、冲击力位移曲线以及最终挠度，分析了冲击能量、蜂窝壁厚以及上下面板厚度分配对蜂窝金属夹芯板结构重复冲击动态响应的影响规律。研究结果表明，重复冲击载荷作用下蜂窝金属夹芯板结构上下面板弯曲变形以及蜂窝芯层压缩变形逐渐积累，蜂窝芯层薄壁结构逐渐达到密实化，结构抗弯刚度逐渐上升，变形增量逐渐减小，结构整体能量吸收率下降。通过调节蜂窝壁厚和上下面板厚度分配可以显著调节蜂窝金属夹芯板结构重复冲击动态响应与能量吸收性能。

Select

内凹-反手性蜂窝结构的面内动态压溃性能研究

魏路路，余强，赵轩，朱国华

振动与冲击. 2021, 40(4): 261-269.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

通过内凹六边形蜂窝与反手性蜂窝的结合得到一种内凹-反手性蜂窝结构。利用显式动力有限元软件LS-DYNA对不同冲击速度和不同相对密度下内凹-反手性蜂窝的变形模式、抗冲击性能及拉胀性能进行了研究。结果表明，引入内凹结构可以显著增强中低速冲击时反手性蜂窝的局部“颈缩”现象，且在靠近内凹-反手性蜂窝的冲击端呈现出明显的“V形”变形带。与三边反手性蜂窝及传统蜂窝相比，内凹-反手性蜂窝的能量吸收性能更强，负泊松比效应更明显。基于一维冲击波理论，推导了内凹-反手性蜂窝的临界冲击速度和平台应力的经验公式。此外，讨论了冲击速度和胞壁厚度对平台应力及平台应变的影响。该研究将为混合变形机制拉胀蜂窝结构的设计提供新的思路。

Select

基于微分几何法的非线性分数阶悬架主动控制

常宇健1,2，田沃沃2，金格2，陈恩利1，李韶华1

振动与冲击. 2021, 40(4): 270-276.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

现有主动悬架的研究主要以线性弹簧和线性阻尼组成的悬架系统为研究背景，但油气悬架、空气悬架和磁流变悬架等实际悬架不仅具有非线性特性，而且同时具有粘弹性材料的特点。因此含有非线性刚度和分数阶阻尼的悬架模型能更准确的描述悬架的动力学性能。本文针对含有三次方非线性刚度及分数阶阻尼的二自由度1/4汽车悬架模型进行研究，利用Oustaloup滤波器算法对悬架系统中的分数阶微分进行近似计算，分别采用PID控制器和基于微分几何理论反馈线性化的LQR控制器对该悬架系统进行主动控制。结果表明，基于PID控制器的主动悬架和基于反馈线性化LQR控制器的主动悬架都能有效提高汽车悬架的舒适性和稳定性，其中反馈线性化LQR主动控制效果明显优于PID控制。

Select

混凝土/花岗岩界面Ⅰ-Ⅱ复合型动态断裂试验研究

马振洲1，钟红2，陈育志3，王小乐1

振动与冲击. 2021, 40(4): 277-282.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为研究混凝土/岩石界面在复合型应力条件下的动态断裂性能，考虑四种应变率（10-5/s -10-2/s）及三种模态（21.8°、41.7°和60.3°）工况，对混凝土/花岗岩复合试件进行了四点剪切试验，获得了荷载与裂缝张开位移及裂缝剪切位移的关系曲线；结合界面力学理论和结构动力分析得到了界面Ⅰ型和Ⅱ型动态应力强度因子，据此得到并分析了断裂韧度、应变能释放率的率相关性及模态比相关性。结果表明，在所研究的应变率和模态角范围内，同一时刻的裂缝张开位移均大于裂缝剪切位移；Ⅰ型和Ⅱ型断裂韧度均随应变率的提高而增加，Ⅰ型断裂韧度随模态角的增大而减小，Ⅱ型断裂韧度随模态角的增大而增加；应变能释放率随应变率和模态角的增加均呈现出增长趋势。

Select

基于分段PD控制的振动基弹药传输机械臂轨迹跟踪控制

席宝成1,2，郭宇飞1,2，王志刚1，郝志强1

振动与冲击. 2021, 40(4): 283-292.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对一种新型带振动底座的弹药传输机械臂的轨迹跟踪控制问题，设计一种鲁棒控制器。首先阐明了弹药传输机械臂的工作原理以及三维模型，利用第二类拉格朗日方法建立了弹药传输机械臂动力学模型。其次，在控制力范数有界的假设下，基于分段线性控制算法以及计算力矩法，设计了反馈控制器。控制律表现为增益可变的比例微分控制，在动态过程中，控制器增益根据系统当时状态偏差以阶跃方式按设定规律作相应改变，当系统接近或达到终端状态时，控制器的增益趋于动态平衡状态。控制力输入总是满足给定的约束条件。最后，采用龙格库塔法在MATLAB环境下进行数值仿真。结果表明，该控制器能很好地抑制基座的振动以及载荷不确定性带来的影响，满足自动装弹机的精确快速轨迹跟踪控制，具有良好的鲁棒性。

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4期　
刊出日期：2021-02-28

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4期 刊出日期：2021-02-28

2021年, 第40卷, 第4期　
刊出日期：2021-02-28