振动与冲击

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寇发荣，王睿，洪锋，杨慧杰

振动与冲击. 2022, 41(1): 1-9.

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针对内置电磁阀式半主动悬架系统的非线性和簧载质量不确定性问题，设计了一种内置电磁阀式半主动悬架自适应反演控制算法。建立了内置电磁阀式减振器的数学模型和AMESim模型，并通过台架试验验证了该模型的正确性；基于该AMESim模型和1/4车半主动悬架动力学模型，设计了自适应反演控制算法，仿真分析了该控制算法下的不同簧载质量半主动悬架动态响应以及自适应情况。结果表明：在随机激励下，与被动悬架相比，当1/4车簧载质量分别为260kg和300kg时，该控制算法下半主动悬架的簧载质量加速度分别降低了32.4%和26.3%，悬架动挠度分别降低了29.3%和24.1%，具有良好的隔振性能，验证了该控制算法的有效性和稳定性。

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广义分数阶van der Pol-Duffing振子的动力学响应与隔振效果研究

唐建花1,李向红1,3,王敏1,申永军2,3,李壮壮2

振动与冲击. 2022, 41(1): 10-18.

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本文用平均法研究了含分数阶导数项的 van der Pol-Duffing 振子的动力学行为和力传递率。首先, 我们得到了主共振时振子的一阶解析解、定常解幅频曲线和相频曲线的解析表达式, 进一步通过与数值解作对比，验证了解析解的正确性。最后, 分析了不同参数对幅频曲线和力传递率的影响。结果表明, 解析解与数值解吻合良好；在无量纲情况下, 共振区分数阶项系数、非线性参数、分数阶阶次、阻尼比对幅频曲线和力传递率的共振峰值均有抑制作用；不同频率区段参数对隔振效果的影响不同, 在低频隔振区非线性参数和幅值越小隔振效果越好, 此外阻尼比对力传递率影响很小；在高频隔振区增大非线性参数、幅值和阻尼比有助于提高隔振效果。

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基于多项式修正片条气动力的跨音速颤振分析方法及其试验验证

张婷婷，周健斌，窦忠谦，章俊杰

振动与冲击. 2022, 41(1): 19-23.

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提出一种基于多项式修正片条气动力的跨音速颤振分析方法，以片条内升力和力矩随攻角变化斜率为修正目标，采用多项式方程模拟片条力矩分布，使整个翼面的气动力大小和分布都与目标相符，进而使用修正后的气动力进行跨音速区的颤振分析。计算结果经跨音速颤振风洞试验验证，该方法对翼吊发动机构型的机翼颤振型、带操纵面的尾翼颤振型都有较高的计算精度，计算获得的跨音速压缩性“凹坑”特性与试验结果吻合较好。

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风致飞掷物冲击建筑浮法玻璃实验和数值模拟

陈胜，黄鹏，顾明

振动与冲击. 2022, 41(1): 24-30.

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通过实验和有限元数值模拟的方法研究风致飞掷物对建筑浮法玻璃的冲击破坏效应。首先进行钢球冲击浮法玻璃面板的破坏实验，然后基于LS-DYNA建立与实验对应的飞掷物冲击浮法玻璃有限元模型，并通过对比实验和数值模拟的结果验证有限元模型的可靠性。最后基于验证后的有限元模型，以板状飞掷物为代表，研究风致飞掷物的冲击位置、冲击姿态和外形等特性对其冲击效应的影响。结果表明，建筑浮法玻璃在风灾中非常容易受到飞掷物的冲击而破坏。采用JH-2作为浮法玻璃的本构模型并以SIGP1=75 MPa作为失效准则，能够较准确地模拟浮法玻璃在冲击荷载下的破坏特性。板状飞掷物的冲击位置对其冲击效应影响不大，但其冲击姿态和边厚比对冲击效应有较大的影响。

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基于传递矩阵法的车辆-轨道垂向耦合系统动力分析方法

朱志辉1,2，王盈莹1，龚威1，冯乾朔1

振动与冲击. 2022, 41(1): 31-38.

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为准确高效求解车辆-轨道耦合系统动力响应，利用轨道结构的周期性特征，基于传递矩阵法（Transfer Matrix Method, TMM）提出了一种便捷的轨道子系统建模和求解方法。该方法根据轨道系统结构特点，分别将有砟轨道和CRTSⅡ型无砟轨道系统的周期性重复部分划分为不同轨道元胞结构，在元胞结合面引入刚度方程假定，基于元胞结构动力方程推导元胞内部及相邻元胞间的传递关系，进而建立整体轨道子系统的状态矢量传递模型，最后结合轨道结构边界条件和轮轨间相互作用力，采用直接积分法求解轨道元胞结构的动力响应。车辆系统采用10自由度的车辆模型，并基于轮轨线性赫兹接触模型，通过轮轨相互作用力与轨道系统实现耦合。以高速动车通过无砟轨道结构为计算背景，对TMM和有限元直接刚度法（Direct Stiffness Method, DSM）的计算结果进行对比分析。研究结果表明，本文方法显著地降低了车-轨耦合系统中轨道子系统的自由度数目，具有较高的计算精度和计算效率，且建模便捷，可有效地用于车辆-轨道耦合系统的动力响应分析。

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基于时频分析和改进差分进化的多点泄漏定位方法

郎宪明1,2,3，朱永强1，李金娜1，曹江涛1，李平1，宋华东3

振动与冲击. 2022, 41(1): 39-45.

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当管道同时发生多个泄漏点时，多个泄漏点的声波信号出现混叠，从而影响泄漏声信号的传播和衰减规律。在多点泄漏声波信号混叠的情况下，传统的泄漏定位方法无法对多个泄漏点进行有效定位。为此，提出了一种基于时频分析和改进差分进化的多点泄漏定位方法。由于变分模态分解(Variational Mode Decomposing，VMD)的分解模态个数对特征提取有影响，因此采用能量函数估计分解模态个数，从而对VMD改进。然后采用改进VMD对多点泄漏声波信号进行处理。另外，通过时频分析(Time-frequency Analysis，TFA)估计多个泄漏点数量，从而得到多点泄漏的定位函数。差分进化算法(Differential Evolution，DE)易陷入局部最优，在进化后期收敛速度较慢，采用粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization Algorithm，PSO)提高DE的全局收敛速度，并通过改进的差分进化算法估计多个泄漏点的位置。在管道现场进行多点泄漏的模拟实验，实验结果表明所提方法能够准确地估计多点泄漏位置，泄漏定位的最小误差为18m。

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设防爆层钢箱梁缩尺结构抗近场爆炸作用试验研究

李文武1，耿少波2，贺耀北1,3

振动与冲击. 2022, 41(1): 46-51.

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为研究设防爆层钢箱梁抗近场爆炸作用效果，本文以53g炸药当量、70mm爆距为典型爆炸条件，开展了混凝土-单层/双层钢丝网板、5层/10层凯夫拉板及其组合为防爆层的钢箱梁缩尺结构近场爆炸试验研究。以塑性变形能为抗爆效果考查指标，8种试验工况结果表明：近场爆炸作用下无防护钢箱梁顶板会发生沿U型加劲肋的撕裂破坏及球冠状凹坑，且横隔板间距250mm比间距150mm的钢箱梁顶板破坏严重，变形能约高出60%；混凝土-双层钢丝网板较单层钢丝网板能降低钢箱梁顶板的变形能约2.2%；混凝土-双层钢丝网板与5层凯夫拉组合作为防爆层，顶板塑性变形能降低至无防护结构钢箱梁顶板的34.5%，混凝土-双层钢丝网板与10层凯夫拉组合作为防爆层，该数值约为32.7%。

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双临空面条件下隧道爆破近区振动波形构造与应用

龚敏1，曹贞洋1，石发才1，吴昊骏1，吴晓东1,周世均2

振动与冲击. 2022, 41(1): 52-59.

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近年来基于单孔爆破振动数据进行微差振动合成计算是研究的热点。为解决第二临空面形成后波形计算问题，以莲塘小净距隧道为工程背景，设计现场爆破试验获取双临空面下单孔波形；利用小波包变换分析实测波形的优势频带，将单孔波形分解为各优势频带的多个子波；通过拟合得到炮孔药量、爆心距与各频带子波最大振速峰值的函数；利用该函数获取全部炮孔在不同频带的子波，叠加所有频带子波构造出各孔单孔波形；由此计算炮孔位置、药量变化下不同微差爆破合成振动波形，得到最优孔间延时。结果表明：计算所得合成波形与实测波形在频率组成和波形趋势上相吻合，各振速峰值误差小于0.3 cm/s；周边孔延时为6 ~7 ms时减振效果最佳,现场应用效果良好。

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约束膜式空气弹簧的刚度建模与分析

赵亚敏1,2，崔俊宁1,2，邹丽敏1,2，边星元 1,2，程钟义1,2

振动与冲击. 2022, 41(1): 60-67.

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针对空气弹簧实际刚度与理论值相差较大的问题，建立了约束膜式空气弹簧的改进刚度模型。改进模型兼顾弹性膜弧长变化及其变形引起的腔室体积变化，理论与实验刚度的偏差为9.67%，相比传统模型计算精度提高7.63%。基于改进刚度模型的分析结果表明:大腔室体积、小有效面积、大弹性膜圆弧半径的结构设计，高弧长变化率的材料及高充气压强的工作方式有利于实现低刚度隔振特性。本文的研究为大承载、低频/超低频约束膜式空气弹簧的结构优化设计与精密加工提供了有效的理论依据。

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基于EEMD和参数自适应VMD的高速列车轮对轴承故障诊断

李翠省1,2，廖英英2，刘永强2

振动与冲击. 2022, 41(1): 68-77.

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针对高速列车轮对轴承工作环境复杂，振动信号中时常伴有冲击性噪声和循环平稳性噪声，使得传统的参数自适应VMD方法对轮对轴承的故障特征信息提取不准确的问题，提出了一种基于集成经验模态分解（EEMD）预处理的改进参数自适应VMD方法。首先利用EEMD对采集到的振动信号进行分解，计算原始信号以及各分量的包络峭度值，选取峭度值大于原始信号峭度值的分量进行重构，生成新的振动信号；其次以局部最大包络谱峭度为目标函数，利用基于粒子群（PSO）的参数自适应VMD方法分析新信号，从而确定最佳参数；最后将优化后的VMD用于新信号的分解，选取包络谱峭度值最大的分量进行包络解调分析。通过仿真和试验数据分析，证明了该方法在强噪声干扰下仍具有优良的故障特征提取效果。研究结果对提高列车轮对轴承故障诊断效果有一定的理论意义和应用价值。

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基于改进堆栈自编码的诊断错误标签修正

张旭1,黄亦翔1,张轩1,肖登宇1,刘成良1,李怀洋2,朱涛2

振动与冲击. 2022, 41(1): 78-87.

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在基于数据驱动的故障诊断领域，正确的标签样本是诊断准确度的保障，但由于人工标记等原因，训练样本常受到错误标签的干扰。针对错误标签的问题，提出基于改进堆栈自编码的错误标签修正方法。该方法通过堆栈自编码和孤立森林给样本赋予伪标签，调整编码器对样本的注意程度，从而使编码器更注重于正确样本。基于数据分布偏差的考虑，利用基于随机森林的交叉验证获取样本的信息熵，对标签进行修正。齿轮和轴承实验表明，该方法在多个错误标签比例下均能降低样本的错误标签率，正确修正错误标签，提高故障诊断的准确率。

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光滑环形气体密封动态特性研究

杨兴辰1，张万福1,2，张晓斌3，陈璐琪4，顾承璟1，李春1,2

振动与冲击. 2022, 41(1): 88-97.

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光滑环形气体密封动态特性对透平机械转子系统稳定性有直接影响。建立三维数值分析模型，应用基于微元理论的密封动力特性系数识别方法计算光滑环形气体密封在2种出口状态(非阻塞/阻塞)、5种偏心率(ε = 10%, 30%, 50%, 70%, 80%)以及3种长径比(L/D = 0.5, 1.0, 1.5)工况下密封动态流动特性。结果表明：在不同出口状态下(L/D = 1.0)，密封直接刚度系数均随偏心率及涡动频率的增加而减小，交叉刚度系数绝对值与直接阻尼系数随偏心增加而增大。密封在高偏心情况下，必须考虑偏心率对密封特性系数的影响，不能简化为传统四个动力特性系数。不同涡动频率下，有效阻尼系数随偏心率、长径比增大表现相反的变化趋势，低频涡动、高偏心、长径比越大的转子系统更容易失稳。

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高速列车谐波转矩振动分析及自抗扰控制

李伟平1，魏静1，邬平波2，石怀龙2，朱万刚3，张玉忠3

振动与冲击. 2022, 41(1): 98-106.

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高速列车在实际运行过程中，当路面不平顺、车轮磨耗或者列车由明线运行到突然进入隧道均可能会引起转矩脉动，引起齿轮箱振动加剧。为研究谐波转矩波动幅值对高速列车牵引齿轮箱振动加速度的影响，建立考虑时变啮合刚度、啮合阻尼、啮合误差、齿侧间隙的齿轮传动系统与三相异步动态电机耦合的机电传动系统模型，在Simulink平台上分析牵引传动系统在谐波转矩幅值变化的工况下齿轮箱输入端振动加速度特性。结果表明谐波转矩增大使齿轮箱振动加速度加大，且横向振动加速度增加最明显。耦合系统叠加混合型自抗扰控制器(ADRC)后，对谐波转矩引起的齿轮箱横向振动具有较好的抑制作用。

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随机地震作用下TMD等效附加阻尼比研究

贺辉1,2，谭平1,2,林松伟3,向越1,2，兰李1,2

振动与冲击. 2022, 41(1): 107-115.

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针对随机地震作用下TMD给结构提供的附加阻尼比展开研究。随机地震动采用过滤白噪声Kanai-Tajimi功率谱模型，并将Kanai-Tajimi功率谱模型描述的场地过滤效应表示成传递函数形式，进而推导出结构相对于基岩的位移动力放大系数。然后，结合SRSS方法，以结构位移响应均方值作为评价准则，提出了随机地震作用下TMD提供给结构任意阶模态的等效附加阻尼比理论公式。最后，以某景观塔作为工程算例展示了TMD等效附加阻尼比的求解流程，并验证了本文提出的等效附加阻尼比公式的有效性。算例分析结果表明，使用等效附加阻尼比指标来评估TMD减震性能是合理有效的，且使用本文推导的TMD等效附加阻尼比理论公式能更准确地评估TMD对结构位移响应的控制效果。

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基于长冲程振动台导轨弯曲校正的低频振动传感器校准方法

杨明1，蔡晨光2，刘志华2，王颖3,4，杨钧杰5

振动与冲击. 2022, 41(1): 116-120.

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针对长冲程振动台的导轨弯曲对于基于振动台的低频振动传感器灵敏度幅值校准的影响，采用机器视觉方法测量导轨弯曲。通过建立校正模型消除导轨弯曲的影响，以提高灵敏度幅值的校准精度。导轨弯曲测量结果表明，被校振动传感器的负载越大，导轨弯曲越大，对灵敏度幅值校准的影响越大。与地球重力法的对比实验表明，在0.04~2 Hz范围内弯曲校正后的灵敏度幅值校准精度提升了一个数量级。

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附加整流装置的圆柱体涡激振动数值研究

周波1，2,王杰1,姚宗锴1,刘辉1,韩晓双3

振动与冲击. 2022, 41(1): 121-127.

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本文对附加不同整流装置的圆柱体横向单自由度涡激振动特性进行了系统研究。重点分析了约化速度3.0≤U_r≤12.0范围内，附加不同整流装置的圆柱振动幅值，受力系数，振动频率和泻涡模式。研究结果表明：附加不同整流装置的圆柱体其水动力特性较附加整流装置的静止圆柱体复杂很多，采用附加整流装置的静止圆柱体绕流结果评价整流装置性能好坏欠妥。

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家猫爪垫减振机理及其在轮胎花纹中的仿生应用研究

王国林1，梅烨1，2，周海超1，刘从臻1

振动与冲击. 2022, 41(1): 128-136.

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猫科动物运动时表现出极强的减振特性，爪垫作为与地面接触的唯一躯体部分是影响减振效果的关键因素。通过对家猫爪垫的组织学和接地力学试验研究表明，爪垫的减振机理主要体现在：爪垫组织结构呈现的多层特征有助于衰减接地应力；正常行走步态下爪垫力学特性表征出的爪垫-地接触中存在摆动变形的运动特征有利于缓冲储能的发挥。利用家猫爪垫的减振机理对PCR轮胎中间区域胎面的花纹沟壁结构进行仿生设计，采用仿蜂巢六边形凹坑非对称布局的花纹结构设计来实现家猫爪垫减振机理的仿生学应用。通过有限元仿真分析发现，当轮胎滚动时，所设计的仿生胎面花纹有效降低了轮胎接地压力偏度值和胎面-路面间径向激励力，改善了轮胎胎面磨损和振动噪声特性。

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时速600公里高速磁浮列车明线交会横向气动性能

杨永刚1，陈大伟2，梅元贵1

振动与冲击. 2022, 41(1): 137-146.

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采用三维、非定常、可压缩RANS方程和 SST湍流模型及重叠网格技术的数值仿真方法，对我国时速600公里高速磁浮列车明线交会横向气动性能进行研究。展示了明线交会过程中列车表面的压力变化特性，揭示了列车侧向气动力、偏航力矩和侧滚力矩的变化规律，分析了车体横向摆动和侧滚原因，研究了车速对横向气动性能的影响规律。结果表明：通过列车表面压力分布特性决定了观测列车横向气动性能的变化规律；头车横向气动性能最为恶劣，尾车的次之；交会侧压力对各节车厢的侧向力、偏航力矩和侧滚力矩变化起主导作用。侧向力峰值与车速的平方近似成正比。分析了流线段的压力分布特性，为磁浮列车局部气动优化设计提供参考。

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湍流边界层激励下平板振动响应相似性研究

赵国亮，陈美霞

振动与冲击. 2022, 41(1): 147-153.

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对流激平板的振动试验设计与响应预报作了分析与探讨。验证了湍流脉动压力自功率的归一化方法在不同流体介质间的适用性。对平板流激响应，考虑流体负载并采用模态叠加法进行计算。通过原始模型与缩比模型响应之间的对比，提出一种平板响应间的换算方法。换算结果表明，该方法可以实现同种介质湍流边界层激励下的平板响应之间的换算。对不同外流场介质的平板流激响应，用该方法可实现理论上的换算。该研究结果对水下结构物流激响应预报有实际意义。

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动静组合加载下不同负温人工冻结粉质黏土强度和变形特性分析

马冬冬1, 2，马芹永1, 2，黄坤1, 2，袁璞1, 2，姚兆明1, 2

振动与冲击. 2022, 41(1): 154-160.

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研究动静组合加载下不同负温冻土的强度和变形特性对提高冻土开挖破碎效率、确保冻土工程稳定具有重要的理论和工程意义。借助改进的分离式Hopkinson压杆试验系统，研究了不同负温下人工冻结粉质黏土的静态和动态应力-应变曲线、抗压强度、变形模量和破坏特征。试验结果表明，单轴动态压缩条件下，随着试验温度的降低，人工冻结粉质黏土应力-应变曲线弹性段占比有减少的趋势，峰后下降段逐渐趋于明显；三维动静组合加载下，不同负温冻土的应力-应变曲线均可分为弹性、塑性和破坏三个阶段。人工冻结粉质黏土在冲击荷载作用下的温度敏感性要强于静态荷载，体现冻土的动脆性特征；在冲击荷载作用下，冻土在三维动静组合状态的温度敏感性要弱于单轴状态。动态单轴荷载作用下，不同负温冻土试样均呈粉碎状破坏，而三维动静组合状态下冻土破坏后无明显裂纹。

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考虑扣件温频变的车轨桥垂向耦合系统振动能量研究

刘林芽，李辉，秦佳良，左志远，孟宪金

振动与冲击. 2022, 41(1): 161-168.

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通过对扣件进行定频变温试验，结合温频等效原理与高阶分数导数FVMP模型建立扣件的温频变动态力学模型，并在车-轨-桥耦合系统中采用新建模型模拟扣件，基于功率流法系统地分析与评价扣件温频变动态力学性能对车轨桥耦合系统振动能量分布与传递的影响。结果表明：考虑扣件动参数频变会使中高频段内的轨道结构振动能量增大，对低频段的轨道结构振动能量影响较小，且对钢轨传递给轨道板的振动能量影响较大，但对桥梁的振动能量传递影响较小；温度的降低会导致轨道结构的振动能量增大，且会增大61HZ后中高频段内钢轨传递给轨道板的振动能量，但对桥梁的振动能量传递影响较小；扣件温频变对轨道结构振动能量的分布有较大影响，但对于轨下结构的能量传递影响较小。因此，在轨道桥梁耦合求解振动能量时必须要考虑扣件温频变特性，否则将难以精准预测轨道结构振动能量分布特性。

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序列型地震作用下AP1000核反应堆屏蔽厂房损伤灾变精细化分析

汪大洋1,2，包嗣海1,2，陈婉若1,2，朱勇1,2，张永山1,2

振动与冲击. 2022, 41(1): 169-179.

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以AP1000核反应堆屏蔽厂房结构为研究对象，在单一和序列型地震动作用下对屏蔽厂房的整体动力灾变行为进行损伤评估，在此基础上基于分区理念，将其沿高度方向分为9个环带区(BS-1, BS-2, MS-1~MS-7)、沿环带方向间隔15°划分24个子区(C1~C24)，在序列型设计和超设计地震作用下探讨了各精细化子区域的动力灾变行为和损伤发展。研究表明：屏蔽厂房结构在设计、超设计、甚至巨震作用下的损伤变形特征均以剪切型破坏为主，随PGA增大损伤首先向洞口所在高度的环带方向拓展、贯穿，随后沿高度向上下不断延伸，损伤程度以闸门洞口环带最为严重、其次为上部洞口环带、再次为基础区域和上下洞口之间区域、最后为顶部水箱区域；余震对主震后结构损伤的加剧效应仍集中在已损伤区，随地震动PGA增大加剧效应呈现先增长后下降的趋势；闸门洞口区域损伤直接影响屏蔽厂房的损伤发展，该区域的灾变行为宜采用损伤最大值描述，其余区域可采用损伤平均值描述，在设计中应有针对性地对闸门洞口采取加强处理措施。

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全回转舵桨液压系统回转抖动控制方法探析

武哲，李宝仁，杨钢，高隆隆

振动与冲击. 2022, 41(1): 180-186.

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针对全回转舵桨液压系统出现的回转抖动现象，基于AMESim搭建了含平衡阀的回转液压系统仿真模型，详细分析了平衡阀的最大节流流量、阀芯行程-通流面积特性对其动态特性的影响。结果表明：平衡阀控制压力的周期性波动会导致阀芯位置、通流面积的波动，是含平衡阀系统发生回转抖动现象的根本原因；当CB系列平衡阀的最大节流流量略小于或者等于系统设计流量时，回转动作更容易获得较好的平稳性；当含平衡阀系统的设计流量小于平衡阀最大节流流量时，CB系列平衡阀的通流面积梯度越大则回转抖动越严重，反之回转动作越平稳，所以全节流型平衡阀更容易获得平稳性，但这是以损耗回转速度为代价的；MBE*改进型平衡阀阀芯的有效行程大，有效地降低了通流面积对阀芯行程的敏感度，不仅在系统流量较小时能够获得良好的稳定性，而且在设计流量较大时仍能保持较低的压力损失。

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考虑温升梯度影响的表贴式高速永磁电机转子强度分析

陈亮亮1，2，冯惊鸿2，熊茹3，祝长生4，伍家驹2，李志农1

振动与冲击. 2022, 41(1): 187-195.

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针对非导磁金属护套表贴式高速永磁电机的转子强度分析问题，基于弹性力学的平面应力模型，采用极坐标下的位移法，推导了考虑静态过盈量、转速以及转子温升梯度影响的转子强度解析解，并通过有限元仿真和实验验证了解析解的有效性。在转子强度解析解的基础上，进一步研究了护套厚度、静态过盈量、转速及转子温度等参数对转子应力的影响。仿真及实验结果表明：解析解能够准确计算考虑温升梯度影响的表贴式高速永磁电机转子的径向应力、环向应力及等效Mises应力。高速离心力和转子发热使永磁体内的拉应力大幅增加，同时也增加了护套所承受的Mises等效应力。适当增加静态过盈量和护套厚度可增强永磁体内的预压力，使永磁体免受高速离心力及转子发热产生的拉应力所破坏。

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基于等效线性化方法的非线性振动能量采集器功率分析

李佳诚1，王志霞1, 2，王炜1, 2，王辰3

振动与冲击. 2022, 41(1): 196-205.

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输出功率分析是振动能量采集器结构设计、参数选择的重要依据。有鉴于传统功率分析方法比较复杂，本文以一类电磁式振动能量采集器为对象，提出了一种新的非线性振动能量采集器功率分析方法，其核心是将非线性振动方程进行等效线性化处理，并借助传递函数开展功率优化分析。首先，考虑非线性磁力以及基尔霍夫电流定律，建立了通用化的采集器1.5自由度七次非线性机电耦合模型；其次，将动态频率法用于求解该系统控制方程，采用高阶谐波成分替代方程中的非线性项，实现了原有系统控制方程的等效线性化；最后，利用传递函数推导了输出功率表达式，分析等效线性化系统负载，机电耦合系数等因素对于输出功率的影响。研究结果表明：以等效线性化为基础的功率分析，可以有效地克服传统非线性能量采集器系统功率分析方法复杂的问题，具有良好的适用性。

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侵爆作用下混凝土靶破坏效应试验与数值模拟

孙善政，卢浩，李杰，熊自明，邱艳宇，王德荣

振动与冲击. 2022, 41(1): 206-212.

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基于混凝土靶体的中低速侵彻后浅埋爆炸试验，开展装药长径比为5的混凝土预留孔爆炸、侵彻后裸装药爆炸及侵彻后带壳装药爆炸数值模拟研究。对比数值模拟与实验结果，验证了数值模拟模型及参数设置的合理性。结合数值模拟结果及量纲分析方法，确定了影响侵彻后带壳装药爆炸毁伤效果的主要影响因素。对比预留孔爆炸及侵彻后爆炸毁伤效果，分析了侵彻初始损伤对爆炸毁伤效果的影响。进行不同壳体厚度的侵彻后爆炸数值模拟，分析了壳体厚度对侵彻后爆炸毁伤效果的影响规律。结果表明：（1）影响侵彻后带壳装药爆炸效果的主要因素为无量纲冲击系数IP、无量纲爆炸系数Ie及无量纲壳体厚度δ/de；（2）随着IP的增大，侵彻坑泄压影响减小，预留孔爆炸与侵彻后爆炸的毁伤效果逐渐接近；（3）装药壳体较薄时，爆轰产物的聚集效应增强了爆炸毁伤效果，壳体较厚时，壳体破碎消耗能量较多，爆炸毁伤效果减弱。

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基于前馈补偿的振动台粒子群迭代学习控制算法

安欣1，2，高峰1，杨巧玉1，杨学山1

振动与冲击. 2022, 41(1): 213-220.

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针对电磁式振动台对地震波信号复现精度低及复现过程中迭代次数较多的问题，在建立准确的振动台模型的基础上，提出了基于加速度模型的前馈逆模型补偿方法，主要提高电磁式振动台低频特性。此外，针对迭代学习控制算法在振动台波形复现中收敛速度慢的问题，提出了带遗忘因子的反馈辅助PD型迭代学习算法，并用改进自适应粒子群算法，离线优化控制律参数，达到提高复现精度减少迭代次数的目的。试验结果表明，该方法可在少量次数的迭代过程中有效的提高复现精度。

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基于多尺度均值排列熵和参数优化支持向量机的轴承故障诊断

王贡献,张淼,胡志辉,向磊,赵博琨

振动与冲击. 2022, 41(1): 221-228.

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针对滚动轴承故障诊断中特征提取困难和模式识别准确率低等问题，提出了一种基于多尺度均值排列熵（MMPE）和灰狼优化支持向量机（GWO-SVM）结合的故障诊断方法。利用MMPE全面表征滚动轴承故障特征信息，选取适当维数特征构成样本数据集，采用GWO-SVM分类器进行故障模式识别。论文对所提基于MMPE和GWO-SVM故障诊断方法进行理论分析和研究，并利用滚动轴承实验数据进行相应对比实验分析，结果表明：MMPE能够有效提取滚动轴承故障特征信息；GWO-SVM识别准确率和识别速度优于滚动轴承故障诊断其它常用参数优化支持向量机；所提方法能够有效识别滚动轴承故障位置和故障程度，在滚动轴承数据集上取得了98.0%的故障识别准确率，高于基于MPE和GWO-SVM方法的97.0%准确率，并且在噪声背景下取得了93.5%的识别准确率，优于后者83.0%准确率，证明了所提MMPE具有更好的噪声鲁棒性。

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偏心支撑框架空间子结构混合试验边界条件模拟方法

李腾飞1，苏明周1,2，隋龑1,2，弓欢学1,2，马磊1,2

振动与冲击. 2022, 41(1): 229-237.

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数值子结构的建模精度和子结构的边界条件模拟是子结构混合试验中的两个关键问题。为进一步研究这种新型结构试验方法对于空间框架结构的适用性，基于高强钢组合Y形偏心支撑框架模型展开研究。首先建立了一套由OpenSees，OpenFresco试验平台以及MTS加载系统组成的混合试验系统。然后分别针对2层、3层和4层3跨高强钢组合Y形偏心支撑框架，取底层带有偏心支撑的框架部分作为试验子结构，其余部分作为数值子结构在OpenSees中进行模拟。在混合试验之前，利用已有单榀试件拟静力试验结果对数值子结构的建模方法进行了数值模拟验证。最后选取El Centro波作为原始输入地震波，针对试验子结构的平动模拟和竖向荷载作用进行了一系列空间子结构混合试验。结果表明：通过数值模拟验证拟静力试验结果的方式，可以为混合试验中数值子结构的建模提供参考依据；采用双作动器水平加载来实现试验子结构的平动，可以有效考虑数值子结构对试验子结构的边界约束；竖向荷载的考虑，可以更真实的模拟试验子结构的重力二阶效应。

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火箭橇靴轨接触特性数值分析

赵项伟，杨珍，杨洋

振动与冲击. 2022, 41(1): 238-243.

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为研究火箭橇靴轨接触特性，采用Eluer-Bernouli梁单元对火箭橇橇体进行离散，建立了考虑轨道不平顺度的靴轨非线性接触力模型，通过newmark-β结合Newton-Raphson局部迭代求解包含靴轨非线性接触力的橇轨动力学方程，并通过试验验证了数值解的正确性，数值计算结果表明：在700m/s速度下，靴轨接触力峰值为2.27×106N，单次靴轨碰撞时间为0.35ms-0.45ms; 靴轨碰撞时间与火箭橇航向速度成正比，在700m/s速度下，橇轨碰撞时间占总时长的26.0%;靴轨接触速度与航向速度平方成正比，若以2.54m/s作为轨道可承受的最大接触速度，则该火箭橇航向速度上限为820m/s。

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高强钢框架-屈曲约束支撑体系抗震性能研究

张哲,裴升,邓恩峰

振动与冲击. 2022, 41(1): 244-253.

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针对高强钢结构在抗震设计中存在的结构延性差、刚度小的问题，提出了高强钢框架-屈曲约束支撑结构。为研究此类结构的抗震性能，对2个足尺单榀单跨单层试件进行了拟静力加载试验，观测了结构在水平往复荷载下变形特征与破坏模式，分析了结构及构件滞回曲线特征，探讨了试件强度退化、刚度退化、塑性变形、耗能能力以及钢框架和屈曲约束支撑的承载力分配和耗能分配。结果表明：高强钢框架-屈曲约束支撑结构滞回性能稳定，塑性变形及耗能能力强，最大水平层间位移角达3%，最大等效阻尼比达30.4%~36.3%。试件破坏模式为整体延性破坏，最终失效模式为柱底翼缘严重局部屈曲以及柱底焊缝撕裂。水平荷载由钢框架与屈曲约束支撑共同承担。当水平位移角在1.5%以内时，塑性变形集中于屈曲约束支撑，钢框架塑性变形仅占总变形的3%~5%，塑性损伤较小，可通过性能化设计方法将结构的塑性变形限制与屈曲约束支撑，可实现震后快速修复。当层间位移角在1.5%以内时，屈曲约束支撑耗能占结构总耗能的95%以上。采用ANSYS建立了相应的有限元模型，有限元分析结果与试验结果吻合较好，验证了有限元模型的有效性。

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地下高铁致结构振动全过程分析及隔振支座减隔振性能研究

杨维国，李昊，康凯，王萌，刘佩

振动与冲击. 2022, 41(1): 254-264.

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地下高铁运行引起的振动通过周围地层传播会导致附近地下结构以及地上邻近建筑的二次振动，从而影响周边环境及建筑物的使用性能。以某商业综合建筑为背景，结合相关参数及现场实测数据建立“隧道-土体-建筑底板-上部结构”全过程三维有限元分析模型，计算地下高铁运行时结构振动响应。结合振动控制标准进行评估，并针对竖向隔振支座的减隔振效果进行研究。结果表明：在未采取减隔振措施的情况下临近地下高铁线路的综合商业建筑振动超限。设置竖向隔振支座能够有效抑制建筑结构的振动响应，不同参数的竖向隔振支座能够使建筑物楼板处的平均振级降低约4.2dB ~7.6dB。综合考虑减隔振效果及支座竖向变形，建议隔振支座阻尼比取值为0.01，竖向刚度取值为130kN/mm。最后，得出竖向隔振支座参数取值设计方法，该设计方法可为后续工程应用提供必要的指导依据。

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质量偏心Timoshenko梁的振动波特性研究

王剑1,2,袁秀峰2,胡永彪1

振动与冲击. 2022, 41(1): 265-270.

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在研究船舶、潜艇等工程结构的低频振动时，通常可以将其简化为质量在截面内分布非均匀的梁结构，此质量偏心会引起弯-纵耦合。本文针对弯-纵耦合的质量偏心Timoshenko梁，推导了其截止频率的解析表达式；探讨了质量偏心对其纵振波、传播弯曲波及衰减弯曲波波数的影响规律；研究了三组波数下纵向/弯曲位移比随频率及质量偏心的变化。分析结果表明，质量偏心会降低梁的截止频率，偏心率越大，降低越明显；弯曲衰减波会在截止频率处转变为弯曲传播波；质量偏心使得非频散的纵向振动波转变为频散波；纵向振动与弯曲振动的耦合在质量偏心率或频率增大时，会进一步加强。

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基于橡胶热氧老化规律的压缩机隔振脚垫动态特性研究

李显1，陈俊杰1,2，邱光琦1，杨超峰3，胡俊峰1，陈建军2

振动与冲击. 2022, 41(1): 271-278.

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以某空调器压缩机橡胶隔振脚垫为研究对象，考虑热氧老化对橡胶隔振脚垫的动态特性影响，采用Arrhenius模型、分数导数Kelvin-Voigt模型和库仑摩擦模型对橡胶隔振脚垫进行动态特性建模，建立了橡胶隔振脚垫热氧老化-动态特性数学模型。基于MTS831弹性体试验台搭建了隔振脚垫静、动态特性测试装置，给出了模型参数的辨识方法，实验验证了热氧老化-动态特性数学模型的正确性。结果表明，在100℃热氧老化7天后，橡胶隔振脚垫静刚度增长19.35%，动刚度最大增长5.3%，损耗因子最大减小11.6%。热氧老化-动态特性模型能够有效地表征橡胶隔振脚垫动态特性的振幅相关性、频率相关性和热氧老化相关性，为深入研究计及外界环境温度因素导致橡胶热氧老化的隔振脚垫服役后动态特性演化规律提供基础。

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不同土工合成材料与再生混凝土骨料界面动剪切特性研究

吴建奇1,2，李磊1,2，王军3

振动与冲击. 2022, 41(1): 279-287.

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针对研究5种不同土工合成材料与再生混凝土骨料(RCA)之间的界面循环剪切及后直剪特性，在不同法向应力与循环剪切幅值条件下进行了一系列单调直剪(MDS)、循环直剪(CDS)、后循环直剪(PCDS)试验，并综合对比分析了后循环直剪与单调直剪试验结果。试验结果表明，在循环直剪作用下，5种筋-土界面呈现出明显的剪切硬化现象，剪切刚度随循环次数增加而逐渐增大，而界面阻尼比随循环次数增加而减小。在本试验中的3种不同循环剪切位移条件下的加筋界面所引起的收缩量随剪切幅值的增大而显著增加，收缩量的增幅分别为18.6%，22.2%。在后循环直剪试验中，5种加筋界面的应力-位移曲线表现出明显的峰后软化现象，界面似黏聚力与内摩擦角随循环剪切作用而明显增大，后循环直剪试验的峰值、残余似黏聚力和内摩擦角的结果均大于单调直剪试验的相应结果。

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装配式钢筋密网抗侧力墙板抗震性能试验研究及数值分析

赵东拂1,2,3,4，张鹏翔1，李文强5

振动与冲击. 2022, 41(1): 288-297.

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提出一种新型装配式钢筋密网抗侧力墙板结构形式。为研究此装配式钢筋密网抗侧力墙板的抗震性能，制作足尺寸试件，通过拟静力往复加载试验获得滞回曲线，并通过滞回曲线对该墙板的滞回特征、骨架曲线、刚度退化曲线、耗能能力进行分析研究。试验结果表明：该墙板在层间角1/250时承载能力未出现明显下降；与钢筋为斜杆式结构的装配式抗侧力墙板试验结果进行对比，钢筋为密网式结构的抗侧力墙板表现出更好的承载能力、抗震耗能能力和稳定性，极限承载力提高约5.5%，消耗的总能量值提高约11%。采用ABAQUS软件对装配式钢筋密网抗侧力墙板进行有限元分析，模拟结果与实验结果基本吻合，与装配式钢筋密网抗侧力格构柱进行有限元分析对比，装配式钢筋密网抗侧力墙板抗震耗能能力提升33%。

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电磁作动器出力特性及自适应抑制算法

张庆伟1，俞翔2，闫政涛3，杨理华4,5

振动与冲击. 2022, 41(1): 298-304.

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针对隔振系统受到强烈干扰或冲击，导致控制器输出信号超出作动器工作电流范围，使控制系统失效的问题，提出了一种自适应饱和抑制算法。首先对电磁作动器特性进行分析，得出作动器会随电流增大产生磁饱和现象导致进入饱和区。然后在FXLMS算法基础上引入抑制因子对控制权系数更新进行修正，从而增强在受到强烈干扰或冲击系统的鲁棒性。仿真和实验结果表明，该算法较好地解决了作动器饱和影响，对双频激励取得了显著的控制效果，在受到冲击时展现了良好的鲁棒性。

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高冲击载荷作用下平面式电涡流阻尼器特性数值模拟研究

黄通，高钦和，刘志浩，刘大伟

振动与冲击. 2022, 41(1): 305-310.

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为探究平面式电涡流阻尼器在冲击环境中的应用特点，开展了高冲击载荷作用下平面式电涡流阻尼器响应特性数值模拟研究。基于ANSYS Maxwell电磁学有限元软件建立平面式电涡流阻尼器二维数值仿真模型，分析了永磁体和磁靴结构尺寸、导电层和导磁层厚度以及气隙间距对电磁阻尼力的影响。研究结果表明：平面式电涡流阻尼器能够满足安全制动某型发射高冲击载荷，在高速阶段会出现阻尼削弱现象。当永磁体厚度由10mm增加到50mm时，磁阻尼力明显增加，且永磁体厚度为30mm时其质量利用率将达到最大；有无导磁板对磁阻尼力的影响较大，但导磁板厚度超过2mm后磁阻尼力趋于饱和；导电板厚度从0增加到0.6mm时，磁阻尼力成比例增大，但当导体板厚度由0.8mm增加到2mm时，高速阶段的磁阻尼削弱现象明显增大；研究结果可以为平面式电涡流阻尼在冲击环境中的进一步应用提供支撑。

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2022年, 第41卷, 第1期　
刊出日期：2022-01-15

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