振动与冲击

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刘璐璐，柳旭，赵振华，罗刚，陈伟

振动与冲击. 2021, 40(8): 1-9.

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为研究浸轧压力对剪切增稠液体(STF)增强Kevlar织物高速冲击性能的影响，分别采用50 kPa, 100 kPa, 200 kPa的压力浸轧STF-Kevlar织物，并使用钛合金模拟叶片弹体开展打靶试验。研究结果表明：STF表现出明显的剪切增稠现象，增稠范围为169~1 500 s^-1，增稠比为56.4；Kevlar织物浸渍STF后，二氧化硅(SiO₂)纳米粒子均匀附着在纤维表面；浸轧压力的增加使STF-Kevlar织物的质量增加率降低；STF-Kevlar织物的能量吸收较纯Kevlar织物高29.4%，但其弹道性能指数(BPI)低于纯Kevlar；浸轧后STF-Kevlar织物的能量吸收高于纯Kevlar织物，但低于未浸轧STF-Kevlar织物；100 kPa的浸轧压力下STF-Kevlar织物的单位面密度吸收的能量最高；STF-Kevlar织物能量吸收的变化趋势与织物极限变形高度的变化一致。

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一种静态转子系统连接参数辨识方法

杨默晗，陈果，于平超

振动与冲击. 2021, 40(8): 10-18.

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针对转子系统连接参数辨识问题，研究一种转子系统连接参数的辨识方法。以某型含膜盘联轴器的转子试验器为研究对象，建立转子系统有限元模型，将支承刚度、支承位置和膜盘联轴器连接刚度作为辨识参数，并进行参数灵敏度分析。基于大量仿真样本，采用支持向量回归算法(SVR)建立连接参数和固有频率之间的计算代理模型。在模态试验基础上，采用非支配排序遗传算法(NSGA-II)，基于多阶固有频率建立多目标函数，利用多目标优化法，寻找转子连接参数在修正区间中的Pareto最优解，最终识别出转子系统的多个连接参数。与试验结果相比，修正后的动力学模型固有频率仿真结果：第1阶的精度达到97.62%；第2阶的精度达到99.70%。

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一类具阻尼项的三阶非线性中立型泛函微分方程的振动性和渐近性

曾云辉1,2，罗李平1,2，汪志红1，汪安宁1，俞元洪3

振动与冲击. 2021, 40(8): 19-27.

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研究一类具阻尼项的三阶非线性中立型连续分布时滞泛函微分方程解的振动性和渐近性，利用广义Riccati变换、积分平均技巧和一些分析技巧，对α≠β的情况，建立了一组保证该方程每一解振动或者收敛到零的充分条件，所得结果改进和推广了最新文献中的一些熟知的准则。

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亚声速轴流风扇静子宽频辐射噪声预报与参数影响研究

武星宇，魏应三，靳栓宝，王东，祝昊，胡鹏飞，孙方旭

振动与冲击. 2021, 40(8): 28-34.

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为预报亚声速轴流风扇静子的宽频辐射噪声，介绍并推导了叶栅宽频辐射声功率计算表达式，考虑到工作在转子尾流中静子的情况，采用Park-Gauss尾流模型模拟转子尾流，建立转子尾流三维湍流波数频率谱模型，推导得到考虑转子尾流作用的静子宽频辐射声功率级计算公式。通过与Boeing和NASA风扇模型试验结果对比，结果显示上述公式较Hanson计算公式能够更准确的预报静子的宽频辐射声功率级，其预报结果与试验结果相差在5 dB以内。在NASA风扇模型的基础上改变静子叶片设计参数，显示减少静子叶片数可在高频段降低风扇的宽带噪声。

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蒸汽发生器U形管湍流抖振及微动磨损研究

刘丽艳1，王一鹏 1，朱勇2，熊光明2，王钰淇1，谭蔚1

振动与冲击. 2021, 40(8): 35-40.

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建立了蒸汽发生器最大弯管半径的U形管的实体模型及梁单元模型，使用软件Abaqus显式动力学研究其振动响应。使用实体模型研究防振条(AVBs)支撑下的U形管的振动响应，并通过实体模型与梁单元模型结果的对比，研究防振条在梁单元模型中的支撑简化形式；通过改变防振条支撑间隙，研究间隙对U形管的振动响应及微动磨损的影响规律。分析表明：梁单元模型中，防振条支撑可近似简化为简支；防振条间隙增大，使U形管的支撑效果弱化，但振幅变化不大，而磨损功率下降趋势明显；蒸汽发生器的设计应综合考虑支撑有效性及磨损情况，将支撑间隙控制在合理范围内。

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基于小波分析的近断层地震动最强速度脉冲识别方法与应用

赵天次，赵伯明

振动与冲击. 2021, 40(8): 41-49.

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基于小波分析方法提出一种最强速度脉冲识别算法，该算法考虑了地面运动的三个正交分量，并使用连续小波变换来识别具有最大能量的速度脉冲方向。应用该算法对NGA-Weat 2数据库中6 288条地震动记录进行分析，并与现有的脉冲识别方法的对比可知，该算法扩展了脉冲识别结果。建立脉冲峰值、周期与震级和断层距的统计模型，结果表明：最强速度脉冲的峰值随断层距的增加而减小，随着震级的增大而增大；与垂直或平行断层分量相比，最强速度脉冲分量具有更大的能量和更小的脉冲峰值。对比该模型与Shahi等(2014)的平面内最强速度脉冲模型，该模型的预测值在震级较小时大于Shahi等的模型，随着震级的增大二者差异逐渐减小，这是因为大震级下最强速度脉冲在水平面内所占的比例较大。

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薄壁铣削加工颤振稳定性研究综述

卢晓红，杨昆，栾贻函，侯鹏荣，顾瀚

振动与冲击. 2021, 40(8): 50-61.

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针对薄壁铣削过程中的颤振问题。论述了薄壁铣削加工再生型颤振理论模型的研究进展；深入探讨颤振的根源—铣削力模型，对比分析薄壁铣削力经验模型、有限元模型及解析模型的优缺点；对薄壁铣削系统动态特性进行详细论述；刀尖频响函数求取法分为试验法、模态综合法和动柔度子结构耦合法；薄壁件动态特性研究法分为试验法、有限元法及解析法，详细论述了各种方法的原理、研究现状及优缺点。详细对比分析了频域法和时域法这两种稳定性求解方法，对介观尺度薄壁微铣削颤振稳定性相关研究进行探讨；并对薄壁铣削加工颤振稳定性研究现状和后续研究方向进行归纳和探讨。

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基于深度置信网络与信息融合的齿轮故障诊断方法

李益兵1,2，黄定洪1，马建波1，江丽1,2

振动与冲击. 2021, 40(8): 62-69.

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针对齿轮在复杂运行工况下故障特征提取困难，传统故障诊断方法的识别精度易受人工提取特征的影响，以及单传感器获取信息不全面等问题，提出基于深度置信网络(DBN)与信息融合的齿轮故障诊断方法。通过多传感器信息融合技术对每个传感器采集的振动信号进行数据层融合；利用DBN进行自适应特征提取从而实现故障分类。为了避免因人为选择DBN结构参数，导致模型识别精度下降的问题，利用改进的混合蛙跳算法(ISFLA)对DBN结构参数进行优化。试验表明，与BP神经网络、未经优化的DBN以及单传感器故障诊断相比，该研究提出的信息融合及优化方法具有更高的故障识别精度。

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海洋平台油气管道疲劳裂纹AE信号特征提取及识别研究

魏强1,2，崔洪斌2，谢耀国2，曲先强2，李旭2

振动与冲击. 2021, 40(8): 70-78.

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为了将声发射(AE)技术实际应用到监测海洋平台油气管道疲劳裂纹中，需要解决管道振动干扰以及疲劳裂纹AE信号有效特征提取的问题，而问题的关键在于对管道结构疲劳裂纹AE信号特征提取及识别算法的研究。在已有研究的基础上，提出了一种基于经验模态分解(EMD)为特征提取的疲劳裂纹识别方法，将管道振动干扰问题和疲劳裂纹AE信号有效特征提取问题联系在一起，对特征元素进行优化并剔除无效噪声干扰信息，通过概率神经网络(PNN)对疲劳裂纹信号进行识别。试验结果表明,PNN结合基于EMD为特征提取的疲劳裂纹识别法能够取得良好的效果，为声发射技术监测海洋平台油气管道疲劳裂纹提供了试验和理论依据。

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基于主动阻尼的屈曲梁准零刚度隔振技术研究

王云峰1，吴爽2，李占芯3，徐硕3

振动与冲击. 2021, 40(8): 79-84.

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准零刚度(QZS)隔振系统具有高静刚度-低动刚度的特性，能够对低频振动进行有效抑制，而主动阻尼能够显著降低系统的共振峰值同时保持系统高频传递特性不变。因此，将准零刚度隔振系统与主动阻尼相结合，可以有效提升系统的超低频隔振性能。以屈曲梁准零刚度隔振器为研究对象，基于系统动力学模型，引入主动阻尼控制策略，通过理论分析研究了主动阻尼对屈曲梁准零刚度隔振系统传递率的影响，并利用SIMULINK工具开展扫频、正弦和随机扰动条件下的屈曲梁准零刚度-主动阻尼隔振系统仿真研究。仿真结果表明：在超低频段(≤0.1 Hz)该系统能够产生8~32 dB的隔振效果；在高频段(≥10 Hz)隔振效率不低于36 dB，且对随机扰动响应的隔振效率为36 dB。

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超声法测量螺栓轴向力的测量准确度分析

孙朝明，孙凯华，孙鹏飞，葛继强

振动与冲击. 2021, 40(8): 85-91.

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用超声法测量螺栓轴向力时，测量结果受多因素的复杂关联影响，这导致测量准确度偏低。为实现短螺栓(M8×37)紧固后轴向力值的准确测量，针对超声法测量螺栓轴向力问题进行理论分析，构建测量误差模型；对测量中的若干要素(如温度、探头位置与耦合状态等)进行分离、控制，分两阶段开展试验，研究多要素对测量结果的影响规律，探知可达的测量准确度。分析结果表明：用超声法测量螺栓轴向力时，声时差-轴向力系数对测量结果的准确度影响显著，故应对系数进行准确标定，使之与测量螺栓有效匹配；温度的波动、探头耦合状态的改变，使测量结果准确度降低，此时应采用温度补偿、二次回波分析法将这些因素的不利影响排除；探头摆放位置的不一致将使测量准确度显著降低，但可借助于相关分析方法对测量异常值进行识别与剔除。通过合理有效的测量工艺控制措施，可使超声法得到的螺栓轴向力测量结果具有较高的准确度，满足工程应用需求。

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一种优化的柔性环动力学轮胎模型的研究与应用

岳晓峰，解成能，高学亮，赵航，郭宋吾铭，郝兆朋

振动与冲击. 2021, 40(8): 92-97.

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提出了一种优化的柔性环轮胎有限元建模方法，该方法在传统的径向弹簧支撑的柔性环模型上优化了弹簧的数量并采用B21线性梁单元等效胎体的变形。该研究应用万能试验机对哑铃型轮胎橡胶片进行单轴拉伸试验，得到了应力-应变曲线，采用有限元仿真软件Abaqus对材料拉伸数据进行了超弹性和黏弹性评估拟合，在自由状态及载荷状态下对普通子午线轮胎柔性环模型进行了线性摄动模态分析，并提取了振型与固有频率。通过与Singlemodle分析结果的对比，验证了此建模方法的有效性和准确性。该研究还应用该模型预测了在动力学条件下，速度、载荷、胎压对轮胎固有频率影响的规律，为轮胎结构分析和设计提供了参考。

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基于多体动力学与离散元耦合的惯性圆锥破碎机动态性能研究

程加远，任廷志，张子龙，刘大伟，金昕

振动与冲击. 2021, 40(8): 98-109.

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针对惯性圆锥破碎机工作时振动剧烈和产品指标差等缺陷开展研究，提出了一套结合理论分析、基于多体动力学与离散元法耦合模型仿真及试验验证的系统分析方法。该模型精确地分析了惯性圆锥破碎机的机械运动、非线性接触及矿料加载响应；对GYP 1200型惯性圆锥破碎机实施相应的工业试验，采用了两种不同的驱动转速，对破碎机的位移振幅、功率消耗、产品粒度分布及生产率等性能进行了数据采集与仿真结果进行详细比较，验证了耦合模型和分析方法的有效性；预测了物料颗粒流动行为及衬板破碎力分布规律；详细讨论了不同驱动转速和定锥质量等关键参数对破碎机动态性能的影响，总结了位移振幅、产品粒度分布及单位能耗随关键参数的变化规律。耦合仿真和结论可为改善衬板磨损、降低制造成本及优化工作参数等提供一定的依据。

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基于流形嵌入分布对齐的滚动轴承迁移故障诊断方法

王肖雨，童靳于，郑近德，潘海洋，潘紫微

振动与冲击. 2021, 40(8): 110-116.

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针对变工况下滚动轴承不易获取带标签的振动信号，导致故障诊断准确率低等问题，提出一种基于自适应噪声完整经验模态分解(CEEMDAN)与流形嵌入分布对齐的滚动轴承迁移故障诊断方法。采用CEEMDAN对不同工况下滚动轴承振动信号进行分解，得到若干内禀模态分量(IMF)；提取峭度较大的IMF分量的时域和频域特征构造多特征样本集，将所提特征嵌入流形空间进行流形特征变换，同时，对变换后的流形特征动态分布对齐；利用源域数据和目标域数据训练分类模型，以获得未知标签的滚动轴承故障诊断结果。实验表明，所提方法能够最小化域间特征分布差异，有效提高滚动轴承状态识别的准确率。

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基于虚拟介质方法数值模拟应力波穿透水舱

史汝超1，2，孙晓旺3

振动与冲击. 2021, 40(8): 117-123.

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将虚拟介质方法推广到应力波与流固界面的相互作用，基于修正虚拟流体方法（MGFM)思想提出一种适用于流固界面应力波折射问题的界面状态计算法则。以此为基础，用Zwas格式和WENO格式分别离散固体和流体控制方程，数值模拟应力波穿透水舱。数值测试表明：虚拟介质方法推广到模拟流固界面上的应力波时，数值误差具有很好的收敛性；该研究提出的计算法则具有一阶精度。一维数值结果与理论解析解能很好地吻合，验证了用虚拟介质方法模拟应力波在流固界面处反射与透射的可行性。应力波穿透水舱的数值结果表明：虚拟介质方法与任意拉格朗日-欧拉（ALE）方法得到的数值结果相近；水舱加压后，透射波的强度也相应的增加；不同的水舱压力下，应力波在流固界面处的折射规律相近。该结论对舰船的防护设计有实际意义。

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基于关联监测点数据的非线性变形预测模型

李柏佚1,王桂林1, 2,袁军3

振动与冲击. 2021, 40(8): 124-130.

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基坑边坡变形具有非平稳性、非线性等特点，且现有的变形预测模型常用单个监测点或整体监测点的数据进行预测，忽略了不同监测点之间的关联性。以重庆某深基坑边坡为例，分别研究基于单个监测点数据和基于关联监测点数据的经验模态分解-粒子群优化算法-BP神经网络（EMD-PSO-BPNN）模型、PSO-BPNN模型、BP神经网络模型的预测结果，并对比了基于整体监测点中非关联多点数据的预测结果。结果表明：EMD模型降低了基坑边坡变形数据非平稳性，使得各分量变化曲线比原监测数据的曲线更光滑和平稳，提高了预测精度；EMD-PSO-BPNN模型具有较好的非线性映射能力、学习能力和自适应能力，预测精度优于其他模型；同种模型下，基于关联点的预测模型预测精度明显高于单个监测点的预测模型。

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简单链形悬挂接触网整体吊弦瞬态动力学性能研究

胡艳1，黄盼盼1，马然1，陈光雄2

振动与冲击. 2021, 40(8): 131-136.

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以我国京津线高速铁路接触网整体吊弦为研究对象，建立弓网系统耦合模型。建模时将吊弦等效为仅可承受拉力的非线性弹簧，并利用罚函数法实现弓网系统的耦合。对建立的弓网耦合模型进行验证后，研究了弓网相互作用下整体吊弦的瞬态动力学响应。研究结果表明：弓网相对滑动速度为300 km/h及350 km/h时，同一跨内不同吊弦的动态接触力振动主频相同，均为7.8 Hz；弓网相对滑动速度300 km/h下，受电弓滑过后不同吊弦上下节点横向振动振幅很小，均小于3 mm；同一吊弦上下节点垂向振动相位基本一致，且不同吊弦上下节点垂向振动的主频均为1.42 Hz；弓网相对滑动速度250~350 km/h内，同一跨内3#吊弦的松弛时间最长。

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黏弹性复合材料阻尼板的振动特性

翟彦春1,2，梁森2，马军1，任玉艳1，王绍清2

振动与冲击. 2021, 40(8): 137-142.

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为深入探索黏弹性复合材料阻尼板的振动特性，基于复合材料力学理论、一阶剪切变形理论、分段位移模型以及哈密尔顿原理，推导了黏弹性复合材料阻尼板结构复数形式的振动微分方程。采用纳维法得到满足位移边界条件的理论解，通过有限元建模仿真对理论解进行验证。基于验证过的理论模型，进一步从理论上探索了黏弹性复合材料阻尼板振动特性随结构参数的变化规律。

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基于1DDCNN和PCA信息融合的滚动轴承FLHI智能提取方法

罗鹏1,2，胡茑庆1,2，沈国际1,2，程哲1,2，周子骏3

振动与冲击. 2021, 40(8): 143-149.

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滚动轴承故障预测方法的核心在于健康指数（HI）的构建，绝大部分已经提出的HI都是基于专家经验人工构造的，且往往只能适用于部件某一特定退化阶段的趋势分析。为解决上述问题，结合振动信号的一维特性，提出一种基于一维深度卷积神经网络（1DDCNN）结合主成分分析（PCA）的滚动轴承全寿命健康指数（FLHI）智能提取法;利用1DDCNN对原始时域信号自适应提取特征，深度挖掘能够表征研究对象健康状态的退化特征矩阵，而后利用PCA法对提取的特征矩阵进行融合，从而实现研究对象的FLHI智能提取。滚动轴承试验振动信号实测结果表明，相较于传统健康指数，FLHI在趋势性、鲁棒性和单调性方面更具有优势。

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刚性包带式星箭连接装置解锁分离过程动力学分析

郭欣1，朱仕尧2，刘观日3，于兵3，唐科3，雷勇军2

振动与冲击. 2021, 40(8): 150-156.

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刚性包带式星箭连接装置能够为重型运载火箭提供更高的星箭连接承载能力，但对其分离释放过程的动力学研究尚未深入。该研究建立刚性包带式星箭连接装置非线性动力学分析模型，采用显式动力学仿真法分析了包带接头分离速度、分离冲击响应和捕获运动规律，研究解锁时间和预紧力等因素对分离与捕获过程的影响规律。结果表明：延长解锁时间和减小预紧力会导致包带接头分离速度降低，卫星冲击载荷减小，与捕获器接触时长增加，与脱离端框时间延后，甚至可以改变包带分离运动规律，引起卫星倾斜分离，在工程应用中应综合考虑。

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极端工况下的高压柱塞马达密封环摩擦特性

张乐涛，刘志奇，董洪全，李占龙，徐彦

振动与冲击. 2021, 40(8): 157-164.

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为减少极端工况下因密封环摩擦磨损导致的疲劳断裂，保证马达的容积效率和可靠性。以法向正压力和剪切应力线性表示密封环摩擦力，并通过模态分析法和有限体积法分别研究系统多体动力学与缸孔内流体动力学，计算不同主轴转角、不同宽径比和弧面锥角下密封环的法向正压力和壁面剪切应力。研究结果表明：改变主轴转角引起的排量变化对摩擦力的影响较小；而密封环结构参数的变化影响明显，当宽径比小于0.3和弧面锥角小于1.8°时，摩擦力随宽径比和锥角增大而减小，在宽径比为0.3，弧面锥角为1.8°时摩擦力达到最小，最大缩减率分别为28％和25％；但当宽径比大于0.3和弧面锥角大于1.8°时，摩擦力随宽径比和锥角增大而增大；另剪切应力随着宽径比增大而增大；而受弧面锥角影响较小。研究结果为柱塞马达密封环减摩设计提供理论基础和依据。

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温度变化对悬索非线性内共振响应特性影响

林恒辉，赵珧冰

振动与冲击. 2021, 40(8): 165-172.

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悬索是一类典型的同时包含平方和立方非线性的柔性结构，其模态间极易发生各种形式的内共振。以悬索同时发生主共振和2∶1内共振为例，探究温度变化对悬索非线性内共振响应特性的影响。通过引入张力改变系数，建立了均匀温度场中悬索面内非线性运动微分方程；利用Galerkin法和多尺度法分别得到激励作用在高阶和低阶模态时，系统极坐标和直角坐标形式的平均方程；通过绘制共振响应时的激励响应幅值曲线、幅频响应曲线、动态解、时程曲线、相位图、频率谱以及庞加莱截面，定性和定量地描述了温度变化影响下的内共振响应特性。数值算例表明：频率会明显改变悬索模态频率，影响系统内共振响应，温度上升时，内共振更容易发生在Irvine参数较小的悬索；无论激励直接作用在高阶还是低阶模态，共振响应幅值随温度上升而增加，反之则减小；直接激发的模态响应幅值与因内共振激发的响应幅值受温度变化影响的敏感程度存在明显区别；温度变化对动态分岔(霍普和倍周期分岔)影响要比对静态分岔(鞍结点和叉形分岔)明显得多；动态分岔随着温度上升，向更小激励幅值和频率方向移动；系统的动态解和周期运动与温度变化密切相关，受温度影响，系统可能呈现出截然不同的周期运动。此外对比理论分析解和直接数值积分解，结果表明两者吻合较好。

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超材料混凝土单胞骨料的无阻尼自由振动特性研究

韩洁,路国运

振动与冲击. 2021, 40(8): 173-178.

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超材料概念的提出引起了功能混凝土的研究热潮，基于one-dimensional spring-mass system模型，以超材料混凝土单胞骨料为研究对象，在线弹性变形下，建立了单胞骨料的三维振动模型，模型中软涂层和砂浆均用弹簧等效代替，其等效长度和等效刚度被计算。对单胞骨料系统进行受力分析，由达朗贝尔原理导出了无阻尼自由振动的控制方程。设振动的复数解，代入方程，得到系统的固有频率。使用初始条件，获得振动解。用MATLAB软件编程进行算例分析，讨论初始条件、骨料内部尺寸及软涂层和砂浆的弹性模量等参数对固有频率和振动特性的影响。算例分析表明：固有频率随软涂层、砂浆弹性模量和振幅的增大而增大；软涂层弹性模量和振幅相同时，固有频率随软涂层厚度的增加而减小；初相位随软涂层、砂浆弹性模量增大而增大；骨料不同内部尺寸对振动有明显影响。这对超材料混凝土抵抗高频荷载和冲击荷载的研究有工程指导价值。

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滚动碰撞式调制质量阻尼器力学模型及参数分析

黄绪宏，闫维明，许维炳，王宝顺

振动与冲击. 2021, 40(8): 179-186.

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滚动碰撞式调制质量阻尼器(PTRMD) 由调谐质量阻尼器及颗粒阻尼器发展而来，其在土木工程减振控制领域中的研究仍处于初步分析与探索阶段，阻尼器自身参数及外部激励条件对其减振性能的影响尚不明确。在考虑颗粒与主体结构碰撞和摩擦效应的基础上，建立PTRMD力学模型，并将颗粒和结构的振动过程划分为非碰撞过程、碰撞过程及黏滞振动过程;建立PTRMD-单自由度结构运动微分方程并分别对其进行求解；基于数值仿真分析方法，分别对碰撞间隙比、颗粒运动频率比、滚动摩擦因数、碰撞恢复系数、颗粒质量与简谐激励强度及频率等参数对PTRMD减振性能的影响进行研究。结果表明：颗粒运动频率比较小时，PTRMD减振效果随碰撞间隙比的增加而基本成线性增加，且受激励幅值的影响较小；当颗粒运动频率比较大时，其减振效果随碰撞间距比的增加先增大后减小，且受激励幅值影响较大。

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基于自适应Morlet小波参数字典设计的微弱故障检测方法研究

邓飞跃1，2，强亚文2，郝如江2，马怀祥2，高飞2

振动与冲击. 2021, 40(8): 187-193.

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针对强背景噪声干扰下微弱故障冲击特征难以准确检测的问题，提出了一种基于自适应Morlet小波参数字典设计的齿轮故障诊断法。该方法基于信号局部分割和全局分析的思想，采用相关系数(CF)与峭度指标综合评价小波函数与目标信号的局部匹配度与全局匹配度，利用鲸鱼优化算法（WOA）自适应确定小波字典参数，逐点时移构建原子参数字典后，结合正交匹配追踪(OMP)检测故障特征信息。对仿真故障信号和齿轮实际故障信号分析的结果表明，该方法可以有效提取齿轮微弱故障特征，诊断效果优于传统的相关滤波算法(CFA)、小波降噪法和K-SVD学习字典方法。

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弯扭耦合层合板模态特性数值模拟与试验研究

张颖1,2,安利强1，周邢银1,王璋奇1

振动与冲击. 2021, 40(8): 194-200.

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通过不同位置采用对称偏轴铺设纤维实现层合板的弯扭耦合，利用模态试验和有限元数值模拟研究弯扭耦合层合板的振动模态特性。采用单点拾振的方法采集层合板振动数据，分析其固有频率和振型参数，研究不同耦合区域层合悬臂板的模态节线位置，并且与有限元模拟结果进行对比。提出采用模态置信因子（MAC）定量描述层合板的弯扭耦合性能的方法，实现了采用模态特性研究层合板的弯扭耦合效应。结果表明，层合板的耦合效应，在低阶模态时中部耦合板显著，而高阶模态时端部耦合板显著。

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考虑壁面滑移的磁流变胶泥缓冲器设计理论与落锤冲击试验

杜新新1,2，甘斌3，简晓春2，付本元1，刘纯志2，廖昌荣1

振动与冲击. 2021, 40(8): 201-208.

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为提高汽车碰撞磁流变缓冲器力学模型的准确性，实现冲击作用下磁流变缓冲器动态特性的高精度预测，基于Herschel-Bulkley模型，同时考虑表观滑移和壁面滑移，建立了缓冲器理论力学模型。通过分析表观滑移和壁面滑移对缓冲器阻尼通道内部压力梯度的影响，结果表明，载液黏度较低时，受表观滑移影响，阻尼通道内部压力梯度有所降低，且在低速下影响更加显著；随着载液黏度的增加，在表观滑移作用下压力梯度有所增加，但对总体影响不大；壁面滑移使通道内部压力梯度明显降低，且随着滑移系数的增加，压力梯度变化更为显著；不同电流、冲击速度下的缓冲器落锤冲击试验表明，理论模型能够较好地预测、表征磁流变缓冲器的力学特性；磁流变胶泥在通道内流动主要受壁面滑移的影响，未出现明显的表观滑移。

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波浪形圆柱的气动力特性试验研究

安苗1，刘庆宽2, 3，孙一飞1，郑云飞4，贾娅娅2, 3

振动与冲击. 2021, 40(8): 209-215.

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斜拉索的风荷载和风致振动问题突出，探索能够减阻抑振的新型斜拉索意义重大。研究表明，波浪形圆柱在Re=103~104有减阻抑振效果，而真实斜拉索的雷诺数通常在105量级，有必要研究波浪形圆柱在高雷诺数下的气动性能。以特定几何参数的波浪形圆柱为研究对象，通过风洞试验方法，研究了波浪形圆柱在Re=1.4×105~4.0×105的气动力变化规律。研究结果表明：与等截面圆柱相比，波浪形圆柱的整体阻力系数更大，当Re=1.4×105~3.6×105约大4%~8%，当Re=3.6×105~4.0×105约大47%；在临界区，波浪形圆柱的阻力系数没有出现从预临界区(TrBL0)至单分离泡区(TrBL1)转变过程中的阻力大幅下降的现象，而是随着雷诺数的增大，呈稳定不变的趋势；整体升力系数在整个试验雷诺数范围内始终约为0；展向不同位置的阻力系数、升力系数和风压分布随雷诺数的变化规律表现出差异性，这主要是由于波浪形圆柱的三维几何特性导致的。

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基于贝叶斯理论及MCMC-MH算法推演地基土材料阻尼比的概率分布模型

曹艳梅，李东伟，张玉玉，杨林

振动与冲击. 2021, 40(8): 216-222.

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浅层土壤的材料阻尼比参数分布可以通过多通道表面波(MASW)分析法提取的表面波衰减曲线来反演识别，但是衰减曲线对于较大深度和小空间尺度土壤性质的变化不敏感，反演的土壤材料阻尼比分布是非唯一的和不确定的。基于该研究建立了土体材料阻尼比随深度变化的先验概率分布模型，利用Nataf变换和Karhunen-Loeve将其分解为标准高斯变量与特征值及特征向量的乘积和；随后依据贝叶斯理论，以TLM-PML模型结合频率波数域-半功率带宽法对衰减曲线进行正演，并与试验数据联合构建似然函数，使用蒙特卡洛马尔科夫链(MCMC)-Metropolis(MH)算法得到土体材料阻尼比的后验概率分布模型；对马尔科夫链的收敛性和独立性进行检验获得了多组相互独立的后验样本数据；用独立的后验样本计算出自由场振动响应，利用核密度估计得到具有一定置信度的置信区间，并与试验数据进行比较，验证了该研究提出的土体阻尼比非确定性概率模型的合理性和可靠性。

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分层对TC4钛合金板抗平头弹撞击失效特性的影响

魏刚1，冯岩1，张铁纯1，邓云飞1，杨永刚2

振动与冲击. 2021, 40(8): 223-229.

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使用Abaqus/Explicit有限元分析软件，开展平头弹撞击不同厚度双层TC4钛合金板数值模拟，研究双层TC4钛合金板撞击失效特性与失效模式随厚度变化规律及机理。通过对比撞击试验与仿真结果，验证数值模型和参数的有效性。在此基础上与等厚度单层TC4钛合金板的抗侵彻性能进行对比，结果表明，对于12.68 mm直径的平头弹，在靶板厚度2～16 mm内，双层结构的弹道极限与总厚度近似呈线性关系。由于单层靶板在4～10 mm内随着厚度增加，弹道极限无明显变化，所以等厚接触式双层结构在该厚度范围相比单层靶有明显的优势。在总厚度为8 mm时，双层靶优势最为明显，弹道极限相比单层靶提高了43%左右。

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基于P型法的中间支承运动纸带横向振动特性研究

应戍狄1，王砚2，武吉梅1, 3，武秋敏3

振动与冲击. 2021, 40(8): 230-236.

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北人PRC250凹版印刷机，其承印物-纸带为200~300 g/m2的薄型纸板，多色印刷中的支承滚筒对印刷薄纸板形成中间支承和简支约束，可用板壳理论研究其动力学特性。该研究提出采用新型P型高阶微分求积升阶谱法求中间支承运动纸带动力学特性。根据Hamilton原理，推导运动纸带的能量泛函变分式，利用新构C1单元混合插值正交张量积形函数，对给出的能量泛函变分式进行求解，分析中间支承和速度对运动纸带横向振动特性的影响。结果表明：在对边简支对边自由约束条件下，运动纸带的复频率随中间支承的设置而增大，随速度的增大稳定区域逐渐变小；通过CAE软件Hypermesh有限元对比试验，证明该研究提出的方法求解中间支承运动纸带动力学特性，比有限元软件具有更良好的数值稳定性、平滑性和收敛性。

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基于不同构型辅助梁的民机尾翼前缘设计与抗鸟撞性能研究

高俊1，吴志斌1，2，孔令勇1，李琪1

振动与冲击. 2021, 40(8): 237-246.

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民用飞机对尾翼前缘的抗鸟撞性能有很高要求。某型民机尾翼前缘原始辅助梁为铝合金机加件，为了优化其抗鸟撞性能，提出了两种使用铝合金钣金辅助梁的尾翼前缘新构型。通过PAM-CRASH软件对三种前缘的抗鸟撞性能进行了数值计算，并根据计算结果在两种新构型中选择了抗鸟撞性能更好的作为优选构型。针对前缘原始构型和和优选构型开展鸟撞试验和试后计算分析。数值计算和试验结果都表明，该研究提出的带“波纹加强筋”的钣金辅助梁结构没有硬点，且材料延展性较好，可以通过结构发生大变形、紧固件大量失效吸收鸟撞过程中的能量，从而大幅提高尾翼前缘的抗鸟撞性能，而且该结构还具有明显的质量优势，可以应用于民机尾翼前缘抗鸟撞设计。

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二维复合压电型表面波声子晶体带隙特性

陈长红，田苗，孙美静

振动与冲击. 2021, 40(8): 247-254.

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设计了在镍圆柱体底部添加薄环氧树脂并沉积在铌酸锂基底的二维复合压电型声子晶体。通过有限元法计算了该结构的能带结构、分析了其带隙特性。计算结果显示：通过引入环氧树脂来减小散射体的有效弹性模量，从而降低了声表面波（SAW）完全带隙，同时打开了多条SAW方向带隙。计算了传输损失来验证带隙的存在性且讨论了其传输特性。利用布里渊区高对称点X处不同本征模态的位移场分析了带隙的形成机理。此外，还研究了共振体几何参数对SAW完全带隙、XM方向SAW带隙特性的影响，研究发现，随环氧树脂厚度的增加，在XM方向出现了一条宽为158 MHz的宽禁带。研究结果为设计基于声子晶体的电声设备提供了参考。

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负刚度蜂窝结构压缩性能分析

原新嫣，王树青，张媛，方辉，宋宪仓，许益华

振动与冲击. 2021, 40(8): 255-262.

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为准确开展以黏弹性材料为载体的负刚度蜂窝结构数值模拟研究，提出一种基于黏弹性广义Maxwell模型的负刚度蜂窝结构压缩性能数值模拟法。进行了尼龙12的动态机械分析（DMA）测试，基于广义Maxwell模型拟合实测动态模量数据，得到反映尼龙12动态黏弹性的无量纲模量gi和松弛时间τi。建立了负刚度蜂窝结构的有限元模型，基于实测的动态黏弹性参数，进行压缩性能的数值模拟研究，并同压缩试验结果进行比较，验证了数值模拟的准确性，利用数值模拟研究几何参数对结构压缩性能的影响规律。结果表明，基于黏弹性广义Maxwell模型的负刚度蜂窝结构数值模拟分析法可较准确模拟结构的压缩性能，为预测负刚度蜂窝结构的力学性能提供帮助。

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基于能量法研究刚性质量块轴向撞击圆柱壳的屈曲

辛朝炜1，韩志军2

振动与冲击. 2021, 40(8): 263-268.

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基于能量法，考虑应力波效应，研究了刚性质量块撞击圆柱壳的屈曲问题。建立拉格朗日函数，将其和计算获得的符合边界条件的准试函数代入第二类拉格朗日方程，得到二阶线性偏微分方程，分析方程解的特性，得到刚性质量块撞击圆柱壳屈曲临界速度的解析表达式。算例分析讨论了临界长度、冲击质量、轴向模态数、环向模态数、径厚比对屈曲的影响。结果表明：应力波效应、初始冲击动能、径厚比对圆柱壳的动力屈曲有明显影响；高速冲击易激发屈曲的高阶模态、也容易在径厚比较小时激发圆柱壳的屈曲。

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强动载荷下焊接钢板力学性能及本构模型研究

张春辉1，张斐1，2，张磊1，王志军2

振动与冲击. 2021, 40(8): 269-277.

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为研究强动载荷下船用焊接钢板的力学性能。开展了典型船用焊接钢板母材、焊缝和热影响区的准静态拉伸试验、高温拉伸试验及SHPB动态压缩试验，分析了焊接钢板材料在不同应力状态下的力学行为，基于力学性能试验结果拟合了焊接钢板母材、焊缝和热影响区材料的本构模型。结果表明：准静态条件下，与母材相比，焊缝和热影响区材料的屈服强度与抗拉强度偏大，延伸率偏小；高应变率下，热影响区材料抵抗塑性变形的能力明显强于其他两种材料，且随着应变率的增加抵抗塑性变形的能力呈增强趋势；焊接板母材、焊缝与热影响区材料均表现出应变率效应和温度效应；热影响区是焊接板抗冲击性能相对薄弱的区域。建立的Johnson-Cook模型可以描述强动载荷下焊接钢板的力学性能。

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轨道交通地下站台低频结构噪声预测及其传播特性研究

曾钦娥，高亮，侯博文，马超智

振动与冲击. 2021, 40(8): 278-285.

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该研究在对地下车站站台噪声现场试验及分析的基础上，通过对站台结构的精细化模拟，建立适用于站台结构振动辐射噪声分析的声场有限元模型，对轨道交通列车荷载作用下站台内低频结构噪声进行预测，分析了站台空间内低频结构噪声的声场分布特性，并从声模态的角度揭示了低频噪声传播机理。研究结果表明：地下站台低频噪声在50 Hz~85 Hz内存在显著峰值，主要来源于站台板的结构振动；低频结构噪声在站台不同平面位置的声压级水平表现出显著波动性，声压级大小在68.6 dB~80.4 dB，波动范围为12 dB；站台声腔敏感共振频率对低频结构噪声的影响显著，会显著放大车站低频结构噪声，改变声腔的高度可有效改善低频结构噪声对乘客的影响。

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城市立交桥的近断层地震动输入模拟

刘周强，徐艳

振动与冲击. 2021, 40(8): 286-294.

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立交桥作为城市交通网络的关键节点，其抗震安全性至关重要。针对立交桥在近断层地震动作用下易损的特点和此类地震动记录较少的事实，在比较简化脉冲和真实地震动记录的基础上，提出采用两步法构造近断层脉冲型地震动输入，研究在此作用下立交桥结构的地震响应特点。研究发现当简化脉冲周期与立交桥各子结构基本周期的比值在1～3结构反应较为剧烈，在1.5左右时，墩底内力达到最大值；当采用各子结构最不利简化脉冲周期对应的真实近断层地震动记录对结构进行输入时，短周期的匝道桥的地震响应与仅采用单个简化速度脉冲模拟输入的结果误差在15%左右；而对于中长周期的匝道桥及主线桥，需要采用两步构造法叠加高频成分，才能较好地还原真实地震动记录的影响。

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2021年, 第40卷, 第8期　
刊出日期：2021-04-28

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