2022年, 第41卷, 第3期　
刊出日期：2022-02-15

  

• 全选
  |

论文
• Select
  串联发射弹丸内弹道力学特性测试方法研究

  杭宇，孔德仁，商飞

  振动与冲击. 2022, 41(3): 1-7.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对小口径高射频串联发射弹丸的内弹道力学特性测试问题，提出了基于弹载存储测试技术的弹底压力、弹前压力同步测试方法。设计了模拟弹和小型PVDF压电式力传感器，将力传感器作为底螺与头螺部件承受并测量弹底压力与弹前压力，在发射过载条件下进行了传感器力学分析并推导了受力与输出的关系方程；分析了传力块的质量、厚度，聚偏二氟乙烯（PVDF）薄膜的厚度、面积对传感器动态特性和温升的影响；进行了力传感器灵敏度理论建模与分析并开展了标定实验，结果表明PVDF薄膜预紧力越大，传感器灵敏度越小；开展了串联发射试验，测试结果和内弹道数值模拟计算结果吻合较好。
  
• Select
  多层堆叠式永磁动力减振刀杆设计与仿真分析

  王民1,2，刘保钟1,秦鹏1,孙铁伟1

  振动与冲击. 2022, 41(3): 8-17.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对大长径比刀杆中传统动力减振器的橡胶疲劳老化，阻尼液易泄露，刚度和阻尼难以精准设计等问题，设计了一种利用磁刚度和电涡流阻尼提供刚度和阻尼的多层堆叠式永磁动力减振器，实现了刚度和阻尼的独立精准设计。独特的堆叠式结构可以在相同体积下提供更大的磁刚度和电涡流阻尼，保证永磁动力减振器可达到最优减振条件。分别建立了多层永磁动力减振器中磁刚度和电涡流阻尼的理论计算模型，并利用MATLAB软件和Maxwell电磁仿真软件分别探究了磁刚度和电涡流阻尼与永磁动力减振器各部分尺寸参数之间的关系。最后利用MATLAB软件分别对安装永磁动力减振器的刀杆和等尺寸实心刀杆进行仿真分析。结果表明安装永磁动力减振器后刀杆的频响函数幅值最大值下降91.1%。
  
• Select
  波浪锥型圆柱流固耦合振动机理研究

  邹琳，秦傲，杨耀宗，列煜俊，徐劲力

  振动与冲击. 2022, 41(3): 18-26.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为增强及控制无叶片风力俘能结构能量采集效率，本文将表面结构斜率参数引入波浪型圆柱，发展了一种新型波浪锥型圆柱，数值及实验研究雷诺数Re=3900下不同波长比、波幅比及斜率参数波浪锥型圆柱涡激振动响应特性。研究发现：在不同折合流速下，斜率k=0.05的锥型圆柱和波长比λ/Dm=1.75、波幅比α/Dm=0.10、斜率k=0.05的波浪锥型圆柱最大振幅较直圆柱分别增长26.4%和12.6%，且锁频区间得以拓展；当折合流速在锁频区间内时，在波浪锥型圆柱绕流尾流中观察到了“2S”、“2P”涡脱模式，并且“2P”涡脱模式在往下游发展的过程中有转变为“2C”模式的趋势。该研究可为无叶片风力俘能结构涡致振动和发电效率的提升提供理论支持。
  
• Select
  横风下高速列车突入隧道瞬变压力及列车风

  王磊1,2,3，骆建军1,2,3，李飞龙1,2,3

  振动与冲击. 2022, 41(3): 27-36.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对高速列车在横风下突入隧道的普遍情形，考虑空气的非定常、可压缩湍流特性，建立列车-隧道-横风三维数值模型，对比研究有无横风条件下列车突入过程中隧道内的瞬变压力变化规律和列车风特性。通过将数值计算结果与现场实测数据进行对比，验证了数值方法的准确性。研究结果表明：与无横风情况相比，列车在横风中高速驶入时隧道入口周围的瞬变压力和列车风发生明显变化；在尾车完全驶入前，横风对背风侧气动压力的影响程度比迎风侧的大，其中头车突入时对隧道入口气动压力的影响最为显著；横风对隧道内气动压力和列车风的影响范围有限，当横风速度为24.4 m/s时，隧道内受影响距离为50 m；头车突入隧道时，横风对列车背风侧列车风的影响较大，而尾车完全驶入时，横风对列车迎风侧的列车风的影响比较严重；横风效应是导致列车背风侧气动压力和气流速度大幅波动的根本原因。
  
• Select
  基于相控阵激光超声的裂纹衍射增强试验研究

  高锋1，周虹1，黄超2

  振动与冲击. 2022, 41(3): 37-44.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对超声衍射时差法存在检测精度较差、区域检测可靠性不够和信号信噪比低等问题，提出了一种基于光纤皮秒激光器和高速旋转镜的相控阵激光超声裂纹检测方法。利用有限元方法模拟热弹机制下，建立二维瞬态激光超声力-固耦合模型，产生横波与纵波在缺陷处发生衍射现象，分析了裂纹尖端不同奇异点、声波不同中心频率和相控阵激励源不同位置对声波衍射的影响，通过衍射信号的信噪比和位移幅值两个计算指标来分析变化规律，并进行了实验验证。结果表明：数值模拟与实验结果有较好的一致性，相控阵激光源较传统单束激光源对衍射信号幅值和信噪比有明显的增强作用，纵波衍射信号信噪比较理想；衍射信号幅值随裂纹尖端奇异点增加和声波中心频率减小而增大；信噪比随尖端奇异点增加而增大，随声波中心频率一定范围增加无明显变化，随激光源距离的增加呈现先增加后减小的趋势；缺陷定量分析时计算出的裂纹长度与实际裂纹的误差均不超过6.8%。
• Select
  一种用于跨域轴承故障诊断的深度自适应网络

  夏懿1，2，徐文学1

  振动与冲击. 2022, 41(3): 45-53.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对轴承在不同工况条件下的振动数据存在分布差异，导致诊断精度低的问题，提出一种新的深度自适应网络用于跨域条件下的轴承故障诊断。采用傅里叶变换将原始时域振动信号转换为频域信号并通过深度特征提取器提取其分类特征；利用最大均值差异(Maximize Mean Discrepancy：MMD)来进行深度特征的边缘分布对齐；利用Wasserstein度量网络将源域中有标签数据的类别结构与目标域中无标签数据的类别结构进行匹配，也即对齐不同域的类别条件分布，使得故障数据在不同域的分布能够更好的对齐，从而提高模型在目标域未标签数据集上的分类准确率。实验利用凯斯西储大学公开的故障轴承数据集进行了两种跨域条件的模型迁移，验证了该网络在不同迁移场景中都具有较高的准确率，且优于其它深度自适应网络。
  
• Select
  基于遗传神经网络的履带行驶系统载荷识别方法

  张志宏，张宏，陈有，李直，李国华，付政

  振动与冲击. 2022, 41(3): 54-61.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对煤矿掘进机器人履带行驶系统工作环境恶劣，载荷无法直接有效获取这一工程实际问题，提出了基于遗传神经网络的振动信号载荷识别方法。构建了遗传算法(GA)优化BP(back propagation)神经网络载荷识别模型，采用路试法实验采集了履带小车的5组振动加速度数据和单组应力载荷数据，探讨路面不平度频率和驱动轮啮频等对履带车振动和应力载荷的影响规律；借助快速傅里叶变换（FFT）对原始应力载荷数据进行去噪处理，依据履带小车行驶平顺性指标，利用sym8小波函数对振动加速度信号进行5层特征提取以提高载荷识别的精度，然后将5组小波变换分解的加速度数据和滤波后的应力载荷数据分别作为GA-BP神经网络的输入和输出进行训练及验证，揭示了履带行驶系统运动过程中振动与应力载荷之间的关系。研究结果表明：路面不平度频率、驱动轮啮频及转频为小车振动的主要频率成分，路面不平度引起的振动频率为13.765Hz，驱动轮啮频为68.25Hz，转频为3.25Hz。多组试验得到的BP神经网络最佳隐含层神经元数为63，GA-BP神经网络识别的应力载荷与期望应力载荷具有较高吻合度，相对误差为4.5%，验证了该方法的有效性，对煤矿机械履带行驶系统的可靠性研究提供了较好的理论基础。
  
• Select
  新型竖向电涡流-磁力混合阻尼装置试验研究

  朱前坤,马齐飞,张琼,杜永峰

  振动与冲击. 2022, 41(3): 62-72.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对大跨轻质结构的减振需要，研制了一种新型竖向电涡流-磁力混合阻尼器样机。首先介绍混合阻尼器的减振原理及振动方程；接着介绍了三种不同的磁路设计和制作过程；随后对样机进行试验，测量其动力参数和减振性能。结果表明，在铜板后方和底板上方安装磁铁均能改变阻尼器的附加刚度；特定磁路设计减少电涡流阻尼系数，增大等效磁力阻尼系数和负刚度。其中对结构模型安装电涡流阻尼器的位移减振率可达89.2%，同等工况下安装三种电涡流-磁力阻尼器的位移减振率分别可达92.5%，94.8%和95.9%。当激励幅值增大，电涡流-磁力阻尼器对结构的控制效果比电涡流阻尼器具有更强的鲁棒性。本研究对土木工程领域中磁力减振的应用及发展，具有借鉴意义。
  
• Select
  周期性多孔结构特征值拓扑优化

  付君健1,2，张跃2，杜义贤1,2，高亮3

  振动与冲击. 2022, 41(3): 73-81.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了实现尺度关联周期性多孔结构的隔振性能优化，提出一种周期性多孔结构特征值拓扑优化方法。基于子结构动态凝聚方法对多孔结构的刚度和质量矩阵进行缩减，采用局部水平集函数对多孔结构进行几何隐式描述，以最大化前六阶特征值为目标函数，以结构体积分数为约束条件，建立周期性多孔结构特征值拓扑优化模型，采用优化准则法对拓扑优化模型进行求解，并研究了多孔结构特征值拓扑优化的尺度效应。研究表明，本方法能有效实现尺度关联的二维和三维周期性多孔结构的特征值拓扑优化，并能大幅提高特征值拓扑优化的计算效率。
• Select
  基于主余震序列的高拱坝极限抗震能力损失研究

  金爱云，王进廷，潘坚文

  振动与冲击. 2022, 41(3): 82-89.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目前，高拱坝的抗震安全性分析中仅考虑单独主震的作用，而忽略地震中可能伴随发生的多次余震，对高拱坝在主余震序列作用下的动力响应规律尚缺乏充分认识。本文以大岗山拱坝为例，建立了综合考虑坝体损伤非线性、横缝开合以及半无限地基辐射阻尼效应的拱坝-库水-地基有限元分析模型，并基于耐震时程法（ETA）构建主震-ETA余震序列进行高拱坝非线性动力分析。研究结果表明，ETA的计算结果与增量动力分析法（IDA）具有可比性；高拱坝的极限抗震能力在主震受损情况下将发生损失，且随主震强度增大而损失增加。最后，基于主震-ETA余震序列计算结果给出了大岗山拱坝的极限抗震能力损失曲线。
  
• Select
  半正弦循环交通动载下加筋砾性土动力特性研究

  王家全1,2，侯森磊1,2，林志南1,2，黄世斌1,2

  振动与冲击. 2022, 41(3): 90-98.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为研究交通荷载下加筋砾性土的动力特性，以土工格栅为加筋材料，开展了多级长期循环荷载下无筋、平铺、环形竖向及环形立体组合加筋等不同加筋形式的半正弦循环荷载下加筋饱和砾性土动三轴试验，同时也进行了半正弦循环荷载下土体阻尼比计算公式的推导，并研究了加筋层数和围压对环形立体组合加筋砾性土阻尼比、骨干曲线等动力特性的影响规律。试验结果表明：多级循环荷载下砾性土试样的阻尼比呈现前期增大随后减小的规律，阻尼比在动应变达到1%左右达到峰值，且加筋能够减小砾性土试样的阻尼比；Hardin-Drnevich模型适用于描述加筋砾性土的骨干曲线，且模型参数a、b与围压和加筋层数之间分别存在线性关系和指数关系，基于此提出适用于不同围压、不同加筋层数下环形立体组合加筋砾性土的骨干曲线方程。
  
• Select
  基于可变形空腔的起落架舱体噪声抑制研究

  翟庆波1，宁方立1，丁辉1，刘哲1，韦娟2，李宝清3

  振动与冲击. 2022, 41(3): 99-106.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  提出了一种基于可变形空腔的起落架舱体结构，通过机械装置调节舱体底板及后壁倾斜角度，不需要额外增加舱体体积，使用声学有限元法探讨了该结构在低马赫数下的噪声抑制效果，研究发现，随着舱体后壁倾斜角度的增大，舱体内部及外部的噪声明显减小，同时模态频率逐渐增大，有助于避免舱体结构发生共振破坏；舱体后壁倾斜一个较小的角度就能有效地改善内部的声反射环境，进而抑制舱体内部的高频模态噪声、总声压级。当后壁倾斜角度大于某个临界值时，继续增大倾斜角度对于舱体内部高频模态噪声以及总声压级的抑制效果不再明显，在当前的仿真条件下，舱体后壁最佳倾斜角度范围为10°到16°。
  
• Select
  Q460高强钢柱在近爆荷载作用下的动力响应研究

  张秀华1，张唯佳1，张宇2

  振动与冲击. 2022, 41(3): 107-114.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA，建立钢柱有限元模型，运用流固耦合计算方法，模拟Q460高强钢柱在爆炸荷载作用下的动力响应，在此基础上提出了分段等效三角波计算方法对结构/构件施加爆炸荷载，并对影响钢柱动力响应的主要因素进行数值分析。结果表明：分段等效三角波计算方法和流固耦合方法计算吻合较好，验证了分段等效三角波计算方法的可行性。爆炸冲击波速度快，荷载峰值大，持续时间短，对钢柱的破坏力极强；钢材强度等级越大，钢柱抵抗变形的能力越强；炸药位置越低，柱脚越容易发生剪切破坏；翼缘作为迎爆面更能抵抗爆炸冲击的作用；适当减小翼缘和腹板的宽厚比能增强钢柱抵抗动力荷载的能力。提出的分段等效三角波计算方法为研究抗爆提供进一步参考。
  
• Select
  基于多尺度下塑性指数模型的结合面接触刚度计算方法

  赵永胜1，2，牛娜娜1，2，杨聪彬1，2，刘志峰1，3，姜凯1，3，孟令军1，3

  振动与冲击. 2022, 41(3): 115-122.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  螺栓连接结合面的接触特性是影响机械系统动静态特性的关键。当结合面处于振动疲劳状态时，会导致阻尼增大和共振频率减小，因此建立精确的栓接结合面接触模型对研究整个机床的动态特性有着十分重要的意义。结合Greenwood和Williamson给出的塑性指数表达式、统计学的粗糙度参数和分形参数，建立了与微凸体频率序数相关的塑性指数模型，从而根据塑性指数得到微凸体弹性-弹塑性-塑性变形的临界频率序数，并基于赫兹接触理论，通过对不同频率区间内微凸体的积分得到整个结合面的接触载荷和接触刚度。最后，通过有限元仿真与实验相结合共同验证了理论模型的正确性，证明上述理论模型具有较强的工程应用价值。
• Select
  磁力非线性耦合的I-L组合压电梁俘能器发电性能试验研究

  王曼1,2，侯成伟1，孟金棚1，杨小辉1，宋汝君1

  振动与冲击. 2022, 41(3): 123-128.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对线性的压电振动俘能器俘能频带过窄，输出较低等问题，提出了一种磁力非线性耦合的I-L组合压电梁俘能器。俘能器由带永磁铁的I型压电梁和L型压电梁组成，可通过调节两永磁铁间的水平距离，得到不同的非线性磁力耦合效应。试验结果表明：存在最优电阻使压电俘能系统的输出功率最大；对比无磁力系统，磁力耦合的I-L组合压电梁俘能器共振频率发生了明显的偏移：I型压电梁向左偏移，L型压电梁向右偏移，拓宽了系统的俘能频带；当激励加速度为0.2g水平距离为20 mm、激振频率为18.4 Hz时，俘能器最大可得到1.2 mW的输出功率。
• Select
  基于有限元-向量式有限元的斜拉桥非线性振动计算方法

  王涛1，胡宇鹏2，张兴标1，刘德贵1

  振动与冲击. 2022, 41(3): 129-138.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  向量式有限元法本质上是考虑几何非线性的有限元显式动力时程积分方法。阐述了向量式有限元的基本原理，对比了向量式有限元与基于单元随动坐标系的非线性有限元动力计算方法的相同点与差别，开发了使用杆、梁单元的有限元-向量式有限元统一算法框架的计算程序。使用该程序建立了大跨度斜拉桥计算模型，首先，使用非线性有限元法计算了斜拉桥的静力状态与动力特性，计算了列车-桥梁耦合动力作用下桥梁的振动；然后，使用向量式有限元计算了斜拉桥在拉索突然断裂状态下的非线性振动；最后，计算了在列车-桥梁耦合动力作用下，拉索发生断裂时，桥梁与列车的振动状态。结果表明：使用向量式有限元可以简单可靠地直接模拟斜拉桥在破坏状态下的非线性振动状态；列车运行至跨中附近时，若斜拉桥跨中最长拉索突然发生断裂，对其它拉索的安全性影响不大，离断裂拉索越远的拉索受到的影响越小，但拉索突然断裂会对桥上行驶中列车的安全性造成威胁。本文为大跨度斜拉桥在破坏状态下的非线性振动分析提供了新的解决方案。
  
• Select
  基于信号子空间的新型盲解卷积方法

  周涛1,2，赵明1，郭栋2，欧曙东1

  振动与冲击. 2022, 41(3): 139-147.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  解卷积方法已广泛应用于振动信号的故障冲击提取。然而设备运行工况复杂多变、故障特征周期难以准确预知以及随机冲击干扰，使得当前的解卷积方法难以适应工业现场复杂环境下故障冲击增强的需求。针对上述问题，提出了一种基于信号子空间的新型盲解卷积方法。该方法通过奇异值分解(SVD)方法将测试信号空间分解，分离各子空间，在此基础上通过稀疏编码收缩抑制子空间噪声，以脉冲稀疏指数为指标筛选有效子空间，最后迭代实现故障脉冲提取。轴承变转速仿真实验和列车轴承实验结果表明，该方法不仅可以有效消除随机冲击和噪声，避免能量对子空间筛选的影响,而且在缺乏准确的故障特征周期情况下仍能实现故障脉冲的准确提取。
  
• Select
  基于能量一致积分的拉索-阻尼器实时混合试验方法

  杨格1，2，孙红硕1，吴斌1，潘天林3，王贞1

  振动与冲击. 2022, 41(3): 148-153.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  实时混合试验是一种研究速度相关型试件动力性能的抗震试验方法，可以应用于拉索-阻尼器系统的力学行为研究。由于拉索具有较强的几何非线性，传统的线性无条件稳定积分算法无法保证拉索-阻尼器系统动力计算的稳定性。能量一致积分方法可以实现对非线性系统的无条件稳定，但应用于实时混合试验时，会遇到迭代导致作动器加载速度波动较大的问题。为了将能量一致积分方法应用于实时混合试验中，提出采用固定迭代次数并对迭代位移进行插值来实现平滑加载，然后对测得的试验子结构恢复力进行修正来实现系统能量一致。最后，对一个拉索-阻尼器系统进行了一阶模态振动下的实时混合试验数值仿真，验证了本文方法的可行性。
  
• Select
  基于迁移学习与深度残差网络的滚动轴承快速故障诊断算法

  刘飞1，陈仁文1，邢凯玲2，丁汕汕1，张迈一1

  振动与冲击. 2022, 41(3): 154-164.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对现有基于深度学习的滚动轴承故障诊断算法训练参数量大，训练时间长且需要大量训练样本的缺点，提出了一种基于迁移学习（Transfer Learning，TL）与深度残差网络（Deep Residual Network，ResNet）的快速故障诊断算法（TL-ResNet）。首先开发了一种将短时傅里叶变换（STFT）与伪彩色处理相结合的振动信号转三通道图像数据的方法；然后将在ImageNet数据集上训练的ResNet18模型作为预训练模型，通过迁移学习的方法，应用到滚动轴承故障诊断领域当中；最后对滚动轴承在不同工况下的故障诊断问题，提出了采用小样本迁移的方法进行诊断。在凯斯西储大学（CWRU）与帕德博恩大学（PU）数据集上进行了实验，TL-ResNet的诊断准确率分别为99.8%与95.2%，且在CWRU数据集上TL-ResNet的训练时间仅要1.5s，这表明本算法优于其他的基于深度学习的故障诊断算法与经典算法，可用于实际工业环境中的快速故障诊断。
  
• Select
  基于EEMD-SDCCⅠ-HMM的水电机组振动故障识别方法

  胡晓1，肖志怀1,2，刘东3，赵文利4，王海4，蒋文君1

  振动与冲击. 2022, 41(3): 165-175.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对水电机组故障诊断问题，提出了一种基于集合经验模态分解（EEMD），曲线编码（CC）和隐马尔科夫模型（HMM）的故障识别方法。该方法首先利用EEMD处理机组振动信号，得到一系列本征模态函数（IMFs）并计算其标准差（SDs），然后对IMF标准差形成的曲线进行编码构成特征向量。最后将特征向量作为学习样本输入HMM，通过训练得到各状态的HMM。当待测样本输入各状态HMM时，可根据对比各模型输出的对数似然概率值来判断样本所属状态。实验结果表明，该方法能有效提取机组故障特征，识别故障类型，与常规故障识别方法相比，具有较高的准确率。
  
• Select
  非对称非线性质量阻尼器试验研究及鲁棒性分析

  王菁菁1,2，张超3，刘志彬1，李浩博4

  振动与冲击. 2022, 41(3): 176-182.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  提出一种新型控制装置——非对称非线性能量阱（非对称NES），以解决调谐质量阻尼器（TMD）对主体结构频率敏感和非线性能量阱（NES）对能量输入敏感的问题。非对称NES以一型NES为基础，将非线性弹簧拉离初始位置，加入线性弹簧与之平衡，所得恢复力具有线性和非线性的综合特点。在某缩尺三层钢框架结构上附加非对称NES进行试验，在脉冲型荷载作用下分析两类受控主体结构的结构响应。并使用经试验验证的数值模型，在某六层主体结构上分别附加非对称NES、TMD和一型NES进行数值研究，对比脉冲型荷载和地震作用下的结构响应。分析结果表明，非对称NES控制性能优越，兼备频率鲁棒性和能量鲁棒性，在输入能量和主体结构频率改变时均展现出良好的控制效果。
  
• Select
  基于续尺度卷积网络的10MW漂浮式风力机筋腱损伤识别

  许子非1,2，杨阳2,3，李春1,4，缪维跑1，张万福1，金江涛1，王鑫雨1

  振动与冲击. 2022, 41(3): 183-189.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为提升复杂环境中漂浮式风力机平台筋腱结构隐性损伤识别率，基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network，CNN)，提出连续多尺度卷积神经网络（Continues-Multi-Scale Convolutional Neural Network，CMS-CNN），建立“端到端”的损伤识别模型。为验证CMS-CNN方法的有效性，以10MW漂浮式风力机为研究对象，对损伤位置、程度进行故障诊断，结果表明：连续多尺度模型比传统多尺度的诊断结果更佳；横荡加速度受环境载荷影响较小，基于此响应信号所训练的CMS-CNN诊断模型更可靠；CMS-CNN模型可在筋腱结构微弱损伤时实现精准定位，亦能完成结构隐性损伤程度识别。
  
• Select
  楔形体匀速和自由落体水弹性砰击的半解析法求解

  冯松1，高健2，陈毓珍3，孙哲1，张桂勇1,4

  振动与冲击. 2022, 41(3): 190-198.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对二维弹性楔形体入水过程的流固耦合问题，提出一种基于耦合Wagner理论和模态叠加法的半解析解方法。结构湿表面的速度势基于Wagner理论求解并考虑了结构弹性影响。砰击压力根据伯努利方程求解，为提高求解精度考虑了伯努利方程中速度平方项。通过平均弹性速度修正模型推导出附加质量和阻尼矩阵，将其代入至固体动力学方程从而建立统一的流固耦合方程，耦合方程通过基于隐式的Newmark-β算法实现求解。通过计算楔形体垂直恒速和自由落体入水两种运动状态，并与基于半解析、数值和实验的文献结果进行了对比，验证了所提理论的可靠性。
  
• Select
  叶片涂敷应变依赖性硬涂层的整体叶盘非线性振动特性研究

  高峰1,2，刘秀婷1,3，花国祥1

  振动与冲击. 2022, 41(3): 199-208.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  利用一种基于应变依赖性硬涂层的整体叶盘阻尼减振方案，并研究了叶片涂敷应变依赖性硬涂层的整体叶盘非线性动力学特性。首先，基于离散实验数据与高阶多项式得到了非线性硬涂层的连续力学参数；然后，利用基于改进复模量理论与复合Mindlin板理论的能量有限元法，创建了考虑应变依赖性的硬涂层整体叶盘的非线性动力学模型；其次，基于Newton-Raphson计算方法提出一套非线性迭代计算流程，求解了硬涂层整体叶盘的非线性共振频率与共振响应；最后，选择叶片涂敷NiCoCrAlY+YSZ硬涂层的整体叶盘为研究实例进行数值分析与实验测试，分析了硬涂层及其应变依赖性对整体叶盘振动特性的影响。研究结果表明：整体叶盘在涂敷硬涂层后的振动响应得到有效抑制，而应变依赖性能有效增强硬涂层对整体叶盘的减振效果。
  
• Select
  基于EMD多尺度威布尔分布与HMM的轴承性能退化评估方法

  王冉1,周雁翔1,胡雄1,陈进2

  振动与冲击. 2022, 41(3): 209-215.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  轴承作为旋转机械中的重要部件，对其性能退化状态进行准确评估是开展预测性维护的重要前提。针对现有性能退化指标在鲁棒性和敏感性上的不足，提出一种基于多尺度威布尔分布与HMM的滚动轴承性能退化评估方法。首先，采用经验模态分解（Empirical Mode Decomposition，EMD）对轴承振动信号进行多尺度分解，将轴承振动数据分解到不同尺度的本征模态分量（Intrinsic Mode Function，IMF）中；然后，通过峭度指标选取故障特征信息明显的IMF分量，并对各个IMF分量进行滑动窗口威布尔分布拟合，提取多尺度威布尔形状参数作为性能退化特征；最后，将轴承正常状态下退化特征参数输入隐马尔可夫模型（Hidden Markov Model，HMM）进行训练，建立性能退化评估模型，从而实现轴承性能退化评估。实验结果表明，该评估方法可以有效反映轴承的性能退化趋势，与其他相关方法相比，该方法能够及时识别到轴承早期故障，并且具有较强的稳定性。
  
• Select
  基于改进一维卷积神经网络的滚动轴承故障识别

  王琦，邓林峰，赵荣珍

  振动与冲击. 2022, 41(3): 216-223.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  滚动轴承的故障识别对于防止旋转机械系统故障恶化并保证其安全运行具有重要意义。针对现有智能诊断模型参数多、识别效率低的问题，提出一种基于改进一维卷积神经网络的滚动轴承故障识别(FRICNN–1D)方法。通过引入1×1卷积核增强一维卷积神经网络模型的非线性表达能力；并用全局平局池化层代替传统卷积神经网络中的全连接层，以降低模型参数和计算量，且防止过拟合现象。实验结果表明，该方法可以准确识别滚动轴承不同故障状态，具有一定的工程实际应用潜力。
  
• Select
  基于申威异构众核处理器架构的模态并行算法

  喻高远1,2,马志强1,2,3,李俊杰1,2,金先龙1,2

  振动与冲击. 2022, 41(3): 224-230.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  根据国产申威异构众核处理器架构特点，提出了一种结构有限元模态分层通信并行计算方法，对于提高国产申威异构众核分布式存储并行计算机下重大装备系统级模态分析的并行效率具有重要意义。该方法在分层通信策略和加速子空间迭代法的基础上构建了大规模模态分析并行计算体系，不仅实现了计算过程和数据通信的分层，有效提高了通信效率；而且实现了计算数据的分布式存储，显著改善了数据访存效率。将并行计算体系应用于某超深钻机制动系统主体结构和某跨江隧道，实现了上千万自由度、数万核的模态分析并行计算；结合算例对该算法的正确性和有效性进行了评估。研究结构结果表明：该算法能够充分利用国产申威异构众核分布式存储并行计算机的体系结构特点提高重大装备系统级模态并行计算效率。
  
• Select
  固体火箭发动机喷管阻尼数值计算方法及规律研究

  赵天泉1，张翔宇1，甘晓松2

  振动与冲击. 2022, 41(3): 231-237.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  从声学角度出发，参考稳态波衰减法，综合考虑喷管辐射损失及对流损失，建立固体火箭发动机喷管阻尼声能共振数值计算方法，通过与阻抗管法测量的试验结果对比验证仿真方法，并探究喷管喉径、监测点位置、声源强度及平均压力对喷管阻尼的影响，结果表明：数值计算结果与试验结果吻合较好，表明本文建立的仿真方法有效；喷管阻尼随喉径的增大而增大，进而使声腔内形成稳定驻波时的压力振幅降低。传声特性分析结果表明，喷管喉径增大，声功率透射系数提高，使喷管阻尼增加；监测点位置及声源强度不会影响喷管阻尼大小，但会影响压力振幅大小；喷管阻尼及压力振幅均与平均压力大小无关。
  
• Select
  隧道爆破振动信号的混沌特征分析

  谢全民1,2，贾永胜1,2，丁凯3，张杰4，凌正东4，刘鼎盛5

  振动与冲击. 2022, 41(3): 238-244.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  基于混沌理论，将邻近隧道爆破、上跨坑道爆破作用下既有隧道振动响应时间序列进行相空间重构，通过吸引子、Lyapunov指数、关联维数等核心参量计算，分析隧道爆破振动响应信号混沌特征。经过计算，邻近隧道爆破作用下既有隧道振动响应信号相空间重构后具有奇怪吸引子，且Lyapunov指数均大于0，可判定其具有混沌特征；上跨坑道爆破作用下既有隧道振动响应信号的Lyapunov指数也均大于0，表明其也具有混沌特征。研究表明，隧道爆破振动信号具有混沌特征，随着钻爆作业面与既有隧道爆心距减小，值变大，隧道爆破振动响应的混沌特征增强，应更加强钻爆参数的合理优化和爆破振动实时监测，确保施工质量和爆破安全。
  
• Select
  重载铁路钢轨隐伤病害处振动特性分析

  刘光鹏，肖宏，王宏阁，金锋，杨松林

  振动与冲击. 2022, 41(3): 245-252.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  钢轨隐伤病害在重载铁路中大量存在，病害发展后期会导致病害位置整个轨道-路基动态响应增大，严重影响轨道-路基正常服役状态。为研究重载铁路典型隐伤病害产生后对整个轨道-路基的时频域影响特征，开展了现场静态测试与病害原因分析，以及分别进行了病害断面和正常断面的动态行车测试对比试验，得出了病害断面的时频域及振动传递特征。结果表明：病害断面钢轨轨头存在局部低塌、剥离掉块及多裂纹病害，轨头表面会存在明显的裂纹扩展区，其呈Y型扩展并有贯通整个轨头的趋势。病害断面轨道-路基振动明显较正常断面大，其中钢轨、轨枕、道床及路基振动大小均值分别是正常断面的26、23、13及5倍。病害断面轨道-路基频谱峰值存在转向架和邻轴距为基频10Hz左右的周期性调制频率。病害断面轨枕下道砟粉化严重导致振动能量在2000Hz附近几乎无衰减，而正常断面在2000Hz附近由上至下各层之间振动能量依次减小。车速增大对病害断面钢轨振动冲击影响最强烈，对其下部轨枕及路基影响在45~75km/h区间内逐渐减弱。
  
• Select
  船舶中压交流真空断路器结构抗冲击性能研究

  黄镭1，王华敏1，涂煜1，王威2，沙新乐1，徐庭伟1

  振动与冲击. 2022, 41(3): 253-261.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  船舶机电设备的抗冲击性能是考核设备战时生命力的重要指标。文中采用冲击试验机试验和数值仿真方法研究了船舶中压交流真空断路器的抗冲击性能。研究结果表明：原样机在冲击试验后出现了由于结构变形引起的技术特性参数变化（断路器一相超程过小）；样机模型的应力危险区域主要存在于底板和支撑底座，对该部分结构采用数值仿真方法（频域载荷）改进模型，改进后模型满足抗冲击性能要求；时域载荷作用下断路器模型的瞬态响应特性呈现为垂向响应较为剧烈，横向、纵向较为缓和，且在0.015s内响应最为剧烈，于0.15s趋于稳定；两种载荷作用下的模型响应结果较为接近，其中频域载荷应力值统计结果整体略大于时域载荷，选用频域载荷仿真计算更为保守。
  
• Select
  基于土体连续性作用下挡土墙动力响应的显式闭合形式解

  陈青生1，胡赟1，可文海1，徐长节1,2，彭泽文1

  振动与冲击. 2022, 41(3): 262-267.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  挡土墙—土动力相互作用是影响挡土墙地震响应的关键因素。基于连续介质模型分析挡土墙—土动力相互作用是当前主要的研究手段。但当前的连续介质模型无法获得挡土墙—土动力相互作用中各物理量的精确表达式，这对揭示挡土墙地震响应机理产生了阻碍。通过引入最小二乘响应面法改进了一种连续介质模型，并与现有方法进行对比，对地震作用下挡土墙动力响应进行了研究，将挡土墙—土动力相互作用细分为：挡土墙的抗弯刚度，土体连续性作用，土弹簧作用，土体惯性力作用，挡土墙惯性力作用。研究结果表明，所提出的模型可以为挡土墙动力响应提供简便而精确的计算，参数分析表明了平动因子和转动因子对入射波的频率非常敏感，同时也受挡土墙的相对柔度系数的很大影响，而挡土墙的内力对相对柔度系数、转度系数以及入射波频率十分敏感，约束条件对挡土墙的动力响应也有较大影响。
  
• Select
  弹性支撑模型对火箭发射过程结构振动响应影响研究

  赵振军1，臧雨晴1，李强1，史晓军2

  振动与冲击. 2022, 41(3): 268-277.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  固体火箭从发射筒发射过程中，采用弹性支撑降低火箭结构与发射筒内壁接触引起的冲击，弹性支撑力学模型对火箭发射过程中结构振动响应计算存在影响。利用多体动力学建立包含火箭、发射筒、弹性支撑在内的发射动力学模型，在火箭发射物理过程分析基础上，利用ANSYS/LS-DYNA软件建立火箭壳体与弹性支撑局部有限元模型，获得了火箭壳体与弹性支撑接触面积变化对支撑刚度影响规律，在此基础上，提出了用于火箭发射多体动力学建模的弹性支撑改进模型，求解弹性支撑模型改进前后火箭发射过程结构振动响应与弹性支撑支反力，分析了弹性支撑模型改进对结构振动响应的影响及其原因。结果表明，提出的弹性支撑改进模型可以准确描述火箭尾部结构脱离弹性支撑过程中接触面积逐渐变化到零的物理过程，与弹性支撑模型改进前相比，改进后结构弯矩响应峰值显著减小。该成果有助于准确评估火箭发射过程结构响应水平，对于火箭结构精细化设计具有工程意义。
  
• Select
  不同迎流攻角下正三角柱流致振动数值模拟研究

  卫昱含，及春宁，许栋，陈威霖

  振动与冲击. 2022, 41(3): 278-286.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用嵌入式迭代浸入边界法对不同迎流攻角下正三角柱的流致振动进行了二维数值模拟研究，其中迎流攻角为α=0°-60°（α=60°时三角柱顶点迎流），雷诺数为Re=100，质量比为m*=5和折合流速为Ur=2-20。详细分析了不同迎流攻角下横流向振幅、振动频率、水动力系数、升力与位移的相位差以及尾涡模式随折合流速变化的情况。结果发现，三角柱振动随迎流攻角表现为三种不同的振动模式：涡振-驰振联合模式（α=0°-15°）、涡振-驰振分离模式（α=20°-22.5°）和涡振模式（α=25°-60°）。选取α=0°、20°、60°三个迎流攻角详细论述了不同模式下三角柱的振动特性。此外，还发现虽然三角柱在迎流攻角α=0°时关于来流方向对称，三角柱的平衡位置在某些折合流速下出现了偏移，该现象与升力中偶次谐波分量的出现有关。最后，应用准稳态分析得到了驰振出现的攻角范围，结果与数值模拟的情况吻合较好，说明准稳态分析可以准确预测三角柱驰振的攻角范围。
  
• Select
  平行导线间轴向运动导电梁主-内联合共振

  李晓靓1,2，胡宇达1,2

  振动与冲击. 2022, 41(3): 287-298.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  研究轴向运动导电梁在平行导线产生的磁场环境中的主-内联合共振问题。基于电磁场基本理论和哈密顿原理，导出轴向运动梁在外激励和磁场共同作用下的非线性振动方程。针对一端夹支一端铰支的导电梁，采用多尺度法求解方程，得到非线性方程的近似解析解和幅频响应方程，并对稳态解的稳定性进行了分析。通过算例，得到系统前两阶幅值随频率调谐参数、外激励力、轴向速度、电流强度等参数的变化规律。结果表明，系统发生主-内联合共振时一阶和二阶响应都被激发，且存在不同的多解区域；一阶和二阶幅值的稳态解个数在几个多解区域同步变化，其个数取决于外激励力、运动速度和电流强度值。
  
• Select
  湍流风作用下铰接式基础风力机动力响应研究

  章培1，2，3，唐友刚1，2，3，杨树耕1，2，3，李焱1，2，3,景雪娇1，2，3，尹天畅1，2，3

  振动与冲击. 2022, 41(3): 299-306.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对50m作业水深提出了一种新型铰接式基础海上风力机结构，建立了铰接式基础风力机摇摆运动分析模型。采用空气动力-水动力耦合分析方法，利用MATLAB在时域内编写运动控制方程，对风、浪、流不同环境载荷作用下铰接式基础风力机的动力响应进行分析，在此基础上，进一步研究湍流风对风力机整体运动及载荷响应影响。计算结果表明，额定风速海况下，铰接式基础风力机运动及载荷性能良好，满足结构设计要求。相比于定常风情况，湍流风作用下，系统响应均值显著减小，但幅值变化加大，且在低频范围内诱发较大共振。
  
• Select
  模型试验及数值模拟下尾矿库溃坝尾砂流演变预测

  罗昌泰1,2，李栋伟1，余国平3，张潮潮1，徐斌2

  振动与冲击. 2022, 41(3): 307-315.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  尾矿库溃坝所产生的尾砂流类似于地质灾害中的泥石流，具有发展迅速、破坏性强、影响范围广和预警时间不足等特点，研究溃坝尾砂流的演变规律及其影响范围对防灾减灾具有重要的意义。本研究利用RAMMS碎屑流软件建立了数值三维模型进行数值仿真溃坝模拟，通过物理模型(1:150)试验研究了溃坝的尾砂流对下游的演变进程和影响范围，并将其试验数据与数值计算结果对比分析，验证了数值模拟在溃坝仿真上的可靠性和有效性。结果表明，以漫顶水流到达拦砂坝底开始计时，尾矿坝溃坝9 min尾砂流开始冲击距尾矿坝0.7 km处的下游村庄；随着溃坝的持续，溃坝泥砂淤积逐步加深，水位继续升高，并在18 min对下游造成全面淹没，影响范围达0.558 km2，库内尾砂的溃泄总量可达1.3×107m³。建议在尾矿库的设计、管理和风险评估过程中，结合潜在的危险范围，合理的增加防灾减灾的措施。
  
• Select
  随机荷载下陡波形立管的非线性动力分析

  顾洪禄，李效民，郭海燕，崔鹏，刘震，李福恒

  振动与冲击. 2022, 41(3): 316-324.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  对陡波形立管在随机荷载作用下的非线性动力响应进行了数值分析。考虑内部流体，基于柔性杆理论建立了陡波形立管的数值模型，采用Newmark-β法求解立管动力响应，利用MATLAB编写相应计算程序DRSWR，将DRSWR的计算结果与OrcaFlex进行对比验证，然后对陡波形立管在随机波浪、顶部浮体随机运动共同激励下的应力响应进行了参数敏感性分析。研究结果表明：浮子段应力水平、应力变化幅值最高；应力极值点为拱弯点和垂弯点；大波高、低周期的波浪会导致立管整体应力水平急剧升高；平均静偏移增大导致立管应力极值减小；大幅高频的慢漂运动会使悬挂点应力显著增大；高密度、高流速内部流体会使陡波形立管处于高应力状态。