振动与冲击

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何柯达1, 李青1, 2, 刘磊1

振动与冲击. 2024, 43(15): 1-10.

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中国空间站（以下简称空间站）大量科学仪器设备需要松不脱螺栓锁紧。针对空间站主动隔振器研制过程中松不脱螺栓锁紧诱发的频率漂移问题，探索了空间站主动隔振器锁紧状态非线性连接动力学机理建模与试验验证。对基于松不脱螺栓的隔振器锁紧释放装置进行力学分析，并根据松不脱螺栓接触面应力的非线性分布建立基于Iwan模型的系统等效动力学模型，分析动力学响应的非线性特性。研制空间站主动隔振器样机进行正弦振动试验，验证所建立动力学模型的准确性和有效性，为空间站精密科学设备环境适应性设计提供参考。

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串列联动双圆柱流致摆振试验研究

冯卫鹏1, 燕翔1, 2, 及春宁1, 刘昉1, 姚烨3, 杨旭3, 邵楠4

振动与冲击. 2024, 43(15): 11-21.

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提出了串列联动双圆柱流致摆振理念，构建了摆振运动方程，分析了受力与运动规律，建立了摆振试验装置，并基于室内试验探究了串列联动双圆柱流致摆振特性，研究旨在为流致振动发电设备设计提供参考。研究表明：串列联动双圆柱摆振响应表现为涡激振动规律；间距比对摆振振幅和锁定区间影响较大，间距比为4时振幅最小且响应中出现“再增长区”，间距比为6时振幅最大，间距比为8时锁定区间最大；系统刚度对摆振响应趋势影响不大，但不同刚度下摆振达到的最大振幅差异明显，该试验最大弧长比A*为0.98，出现在1400N/m刚度工况。

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基于复杂度追踪的模态参数识别方法对比研究

胡志祥, 黄磊, 郅伦海, 胡峰

振动与冲击. 2024, 43(15): 22-31.

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复杂度追踪（Complexity Pursuit，CP）是求解振动信号盲源分离（Blind source separation，BSS）问题的一类经典方法。用复杂度追踪估计解混矩阵主要有基于源信号复杂度计算的梯度下降(Complexity Pursuit-Gradient Descent，CP-GD)算法和基于时间可预测度的广义特征值分解（Temporal Predictability-Generalized Eigenvalue Decomposition，TP-GED）算法。当前，这两种算法的关联性与算法性能尚缺乏研究，因此对这两种算法的等价性和计算性能进行了研究。首先,给出CP-GD和TP-GED两种算法的具体理论及算法流程；其次，利用二、三自由度振动系统直观地展示并对比解混向量对应的源信号复杂度及可预测度的变化规律；最后，通过对多工况下多自由度系统的模态参数识别算例，对比研究两种算法的精度及计算量。研究结果表明，在低阻尼比及高信噪比条件下，两种方法得到的解混矩阵是相同的；考虑到计算信号复杂度和梯度下降较为耗时，CP-GD算法计算代价要高于TP-GED算法。

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基于特征注意匹配CYCLEGAN的高速列车轮对轴承数据均衡化方法

刘素艳1,2，汪浩宁2，马增强1,2,3,苑宗昊3,4

振动与冲击. 2024, 43(15): 32-43.

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高速列车滚动轴承一旦发生故障就会停车检修，导致样本数据极度不平衡。数据集的不平衡性会对故障诊断结果的准确性和稳定性产生重要影响。针对该问题，提出一种基于特征注意匹配（feature attention matching，FAM）和循环生成对抗网络（cycle-consistent generative adversarial networks,CYCLEGAN）的轴承不平衡数据处理CYCLEGAN-FAM方法，该方法在CYCLEGAN的判别器中加入特征注意匹配模块，对从真实图像和生成图像中提取的特征进行对齐，从而提高生成样本的质量。实验表明，该方法能够生成与真实样本高度相似的生成样本，并随着不平衡数据集被逐渐平衡，故障诊断的准确率在CWRU四类和十类数据集上分别达到了99.8%和99.2%，在QPZZ-II四类和十类数据集上分别达到了99.4%和99.6%。

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基于变刚度复合材料的热颤振等效模型设计方法

王守申，肖诗雄，张兵

振动与冲击. 2024, 43(15): 44-50.

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针对热颤振风洞实验面临的有效风洞时间短、结构难以达到热平衡的问题，提出一种基于变刚度复合材料的实验模型热模态等效动力学模型的设计方法，为解决制作复杂热颤振风洞实验模型提供一种技术途径。该方法充分利用变刚度复合材料的局部刚度可设计性强的特性，并结合NSGA-II遗传优化算法来进行模型设计，以等效复合材料翼板模型与目标模型的固有特性的误差最小为优化目标，对等效复合材料翼板模型进行了纤维角度的优化设计。研究结果表明，两种模型的固有频率、固有振型以及颤振分析结果吻合较好，从而验证了等效模型设计方法的可行性。

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一种汽车撞击作用下桥上列车运行安全快速评估方法研究

崔堃鹏1，杨传杰1，韩玉婷1，宁占金1，杨日亮2，关岩鹏1，夏超逸3

振动与冲击. 2024, 43(15): 51-55.

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针对跨线铁路桥梁遭遇汽车撞击后可能诱发的桥上列车运行安全问题，选取一座在役32m跨度T形截面简支梁桥为工程背景，采用敲击试验和数值模拟相结合的方法，提出了一种基于传递函数的快速评估方法。该方法通过力锤敲击试验，采集敲击力时程和敲击作用下桥梁关键位置动力响应时程。将敲击力作为输入变量，以桥梁动力响应作为输出变量，求出桥梁结构的传递函数。将汽车撞击力时程进行快速傅里叶变换（FFT），与传递函数进行复数点乘，对其结果进行傅里叶逆变换（IFFT），得到汽车撞击的桥梁动力响应时程。通过与有限元（FE）模型计算结果进行对比，验证了基于传递函数的快速计算方法的适用性。在工程领域内，该方法避免了大量重复性的有限元计算以及破坏性试验，可以快速推导出桥梁遭遇汽车撞击后动力响应，并实现对桥上列车运行安全的快速评估。

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不同启动条件下泵喷推进潜艇的瞬态特性研究

郭荣1，王渊1，王晓宇2，李仁年1，李京生1

振动与冲击. 2024, 43(15): 56-62.

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为研究泵喷推进潜艇启动过程中的瞬态特性，基于DES湍流模型对“泵-艇”一体化模型进行全流域非定常数值模拟，采用线性方式进行启动，分析启动时间对泵喷内部及尾流场的影响机理。结果表明：启动过程中，随转速的增加，流量呈线性增长的态势，推力和轴功率呈指数增长；动静叶栅工作面和背面的压差逐渐增大；高涡量区从叶轮叶片前缘和轮毂表面逐渐扩大至整个流道，进口回流逐渐得到一定程度的遏制，漩涡逐渐出现在各个区域；喷流边界从速度梯度不明显且几乎成轴对称分布形态逐渐演变为显著的局部速度梯度且呈“蜿蜒”特性；尾部流场三维涡从启动初期简单的喷管剪切层涡和呈锥体结构的尾涡逐渐演变为由轴心涡、尾流末端涡以及叶片涡系等组成的复杂涡系系统；随启动时间增加，到达相同转速时动静叶栅内部压力整体呈下降态势；喷流尾迹到达的距离越来越长，“蜿蜒”特性更加明显；各涡系结构越来越清晰，尾涡形态产生更加复杂的非规则变化。

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基于Lamb波的CFRP层合板损伤类型检测和成像研究

宋春生1,2，李贤胜1,2

振动与冲击. 2024, 43(15): 63-70.

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文章采用数值分析方法对Lamb波两种不同的波模态传播特性进行分析，并利用其振动特性对CFRP(carbon fibre reinforced plastics)层合板中不同类型的损伤进行成像及识别。通过采用延时累加(Delay and sum, DAS)算法与缺陷概率检测重构(Reconstruction algorithm for probabilistic inspection of defects, RAPID)算法相结合的成像算法对损伤进行成像研究。最后通过实验进行验证。研究表明：S0模态对于复合材料中的裂纹损伤更为敏感，而A0模态更适用于检测分层损伤。在实现Lamb波不同模态的单独激励后进行损伤检测成像，可根据损伤检测敏感性不同的特性对层合板中同时存在的损伤进行类型识别。成像结果表明所提出的方法能有效的检测出复合材料中存在的损伤并判断损伤类型。

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舰船复合材料轴振动能量传递特性研究

辛大款1，景伟2，陈武超2，魏涛2，朱军超1, 3，华宏星3

振动与冲击. 2024, 43(15): 71-76.

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针对舰船复合材料传动轴减振机理尚不清晰的问题，文中构建了某舰船复合材料轴仿真模型，基于功率流法分析了复合材料轴振动能量传递特性，并在此基础上进一步探究了钢法兰-复合材料刚柔耦合界面匹配参数和轴段内复合材料铺层方式对振动能量传递的影响规律。最后通过复合材料传动轴模态试验和振动传递试验验证了仿真模型的准确性。结论如下：刚柔耦合界面对于振动能量抑制有着显著作用，其振动能量的传递随接触面积的增大而降低，而弹性模量比仅影响传动轴固有频率；随着铺层角度的减小及铺层数量的增加，复合材料轴段隔振性能逐渐增加。

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考虑衬砌结构特征的盾尾同步注浆检测方法

崔庆宇1，周晗旭1，车爱兰1，陈俊伟2，余雪娟3

振动与冲击. 2024, 43(15): 77-85.

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盾尾同步注浆是盾构隧道施工过程中的重要环节，注浆效果不良产生的管片与地基间脱空会造成隧道和地表的不均匀变形，严重影响其安全性和耐久性。为实现对复杂结构管片壁后注浆效果的检测，提出一种基于冲击弹性波具有管片结构特征的注浆效果检测方法。通过全尺模型试验研究了衬砌管片的弹性波响应强度特征，定量分析了管片注浆孔和边界对响应强度检测结果的影响，结果表明管片边界影响范围在0.5m以内，注浆孔影响范围为一个长轴1m、短轴0.35m的椭圆区域。通过三维曲面拟合响应强度分布特征，以响应强度差值作为注浆效果的评价指标评估注浆效果，对比检测结果显示模型试验预设缺陷的识别准确率为82.8%，并将该方法应用于江阴靖江长江隧道盾尾同步注浆检测中，为盾构隧道的同步注浆施工提供有效参考依据。

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基于信息度量的地震动参数优化选择方法

祝柏杨1，2，刘金龙1，2，林均岐1，2

振动与冲击. 2024, 43(15): 86-94.

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地震动参数（intensity measures，IM）的选择是地震易损性分析的重要环节。合适的IMs应具有良好充分性和效率性，以更好地反映地震动的破坏能力，获得更为可靠的易损性分析结果。为此，本文提出了一种基于信息度量的地震动参数优化选择方法。该方法利用互信息和相对熵度量作为IM选择的通用指标，结合前向选择算法在一到多维空间中高效地定位最优的IM。为了验证所提方法的有效性，在一组简支梁桥上进行了分析和讨论，并与传统的充分性和效率性分析方法进行了对比。结果表明，基于所提出方法所选择的IMs能同时满足充分性和效率性要求。较传统方法而言，所提出的方法不依赖概率地震需求模型的选择且不需要进行繁琐的条件独立性比较，具有高效普适的优势，有着良好的应用前景。

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布达拉宫地震危险性分析

崔玥，杨娜

振动与冲击. 2024, 43(15): 95-104.

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布达拉宫是我国著名的世界文化遗产，其所在地区活动断层发育、大地震频发。开展可靠的地震危险性评估，可为该研究区内以布达拉宫为首的藏式古建筑抗震保护提供依据。本文对比传统地震危险性分析方法的不足，采用基于多锁固段破裂理论的地震物理预测方法，提出了地震危险性评估的系统流程。并根据地震烈度和地震动参数衰减关系，考虑场地自身条件，进行了布达拉宫所在区域的地震危险性评估。研究结果表明，该研究区位于林芝地震区，未来100年内该研究区的地震危险性主要为林芝地震区的下一次M8.5主震或M7.8标志性地震；发震断层位于亚东-谷露断层中段附近的纳木错东南岸断裂，震中位置为30.3°N，90.1°E附近；布达拉宫建筑群坐落在基岩，不考虑山体场地放大作用，结构接地端地震作用与基岩相当。研究结论为开展布达拉宫建筑群结构抗震研究提供理论依据。

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考虑土-结构相互作用永祚寺文峰塔地震响应分析

安一劲1，韩鹏举1，白向灵1，秦健栋1，何斌1，李晋芳2

振动与冲击. 2024, 43(15): 105-116.

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为研究土-结构相互作用对古塔地震响应的影响，借助ABAQUS有限元软件通过对地基土施加黏弹性边界，建立了不考虑土－结构相互作用（soil-structure interaction,SSI）效应、SSI效应下不考虑基础与地基土分离滑移与SSI效应下考虑分离滑移三种模型，通过时程分析法对比分析了SSI效应对山西永祚寺文峰塔动力特性与破坏形态及损伤的影响。结果表明，考虑SSI效应后古塔高阶自振频率显著降低，其水平位移与层间位移角将总体增大，水平加速度放大系数呈下降趋势，塔下层损伤明显加剧且上层损伤有所降低，基础损伤明显；在设防地震作用下基础与地基土分离滑移现象加剧，有将沿中和轴破坏的风险，底层塔檐为薄弱部分，且基础的损伤不容忽视。分析结果对于预测高层密檐塔损伤破坏具有参考作用。

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重型车辆半主动磁流变悬架系统动态逆自抗扰控制器设计

甄亮1,2，冯永保1，李淑智1，何祯鑫1，韩小霞1

振动与冲击. 2024, 43(15): 117-125.

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针对现有重型车辆半主动磁流变悬架系统控制方法受模型中存在非仿射问题和控制增益不确定等问题，提出了一种引入动态逆的线性自抗扰控制器的设计方法。设计了线性扩张状态观测器和动态逆控制器, 线性扩张状态观测器估计系统的状态和总和扰动，动态逆用以求解非仿射情况下的控制律。通过仿真试验表明，悬架系统所要求的性能指标明显改善，定量分析得到半主动动态逆线性自抗扰磁流变悬架的车体垂直加速度均方根值与被动悬架和半主动线性自抗扰磁流变悬架相比，分别下降了38.9 %、17.8 %，悬架动行程下降了7.8 %、1.8 %，车轮动变形下降了26.5 %、11.5 %，半主动动态逆线性自抗扰磁流变悬架性能明显优于被动悬架和半主动线性自抗扰磁流变悬架。因此，动态逆线性自抗扰控制技术既解决了重型车辆半主动磁流变悬架系统模型中存在的非仿射问题，同时也避免了经典线性自抗扰控制中控制增益标称值选取困难的问题，可以广泛应用于实际工程中。

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基于SDP和MCNN-LSTM的齿轮箱故障诊断方法

吴胜利1，周燚1，邢文婷2

振动与冲击. 2024, 43(15): 126-132.

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齿轮箱在长期使用过程中，不可避免的会产生齿轮故障和轴承故障，严重影响传动精度和设备运行安全。基于此，针对齿轮箱常见故障类型，研究多通道对称点图案（symmetrized dot pattern， SDP）数据处理方法，并利用最小能量误差法实现SDP关键参数的选取。结合多尺度卷积神经网络（multi-scale convolutional neural network, MCNN）的空间处理优势、长短时记忆网络（long short term memory, LSTM）的时间处理优势及其良好的抗噪性和鲁棒性，提出了一种基于SDP和MCNN-LSTM的齿轮箱故障诊断模型。同时利用东南大学齿轮箱数据集，验证了基于SDP和MCNN-LSTM的齿轮箱故障诊断方法对齿轮和轴承常见故障类型特征提取的有效性，并与现有其他故障诊断方法进行对比，结果表明了所提方法具有更高的精度。

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PC钢棒–钢筋混合配筋混凝土柱抗震性能试验研究

张香成1,2，吴治莼1，李小鹏2，赵军2，赵佳宝1，王春光3，刘明阳3

振动与冲击. 2024, 43(15): 133-141.

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为研究PC钢棒–钢筋混合配筋混凝土柱的抗震性能，设计制作了5根相同尺寸、相同纵筋配筋率、不同PC钢棒替代率的PC钢棒–钢筋混合配筋混凝土柱试件，通过拟静力试验研究了PC钢棒替代率对试件抗震性能的影响规律。结果表明：随着PC钢棒替代率的提高，试件的裂缝分布高度降低，裂缝数量变少，滞回曲线的饱满程度逐渐降低，耗能能力降低，残余位移角减小，自复位能力增强；当PC钢棒的替代率不大于50%时，各试件的峰值荷载接近；当PC钢棒的替代率大于50%时，试件的峰值荷载随PC钢棒替代率的增大而提高；当加载位移角相同且不大于1.0%时，配置PC钢棒的混凝土柱的残余位移角较为接近，且明显小于未配置PC钢棒的钢筋混凝土柱的残余位移角；当加载位移角相同且大于1%时，柱的残余位移角随着PC钢棒替代率的增高而降低。

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下卧软弱夹层地基ALE法强夯加固数值分析

李岳1，彭梦凯1，蔡靖1,2，刘文俊3，水伟厚4，董炳寅5

振动与冲击. 2024, 43(15): 142-149.

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随着高能级强夯快速发展，软弱夹层对地基加固影响问题凸显，其吸能缓冲作用机理尚不清晰，夯击参数选取经验性强。基于现场试验和ALE法强夯加固仿真开展地基应力波传播过程研究，探讨下卧软弱夹层对加固效果影响机理。对夯击能级、夹层埋深、夹层厚度等因素进行参数研究，改进强夯参数设计流程。结果表明，软弱夹层对夯击应力波向下传播过程有迟滞作用，地基应力场在此深度内发生断层；当首击地基加固深度为1/2软弱夹层埋深时，可兼顾能级控制与施工效率需要；软弱夹层埋深大于10m或厚度超过2m时加固难度较大，需配合其他工法共同加固处理。

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多跨连续梁自由振动的动态有限元分析

夏桂云,刘明暕,温睿

振动与冲击. 2024, 43(15): 150-159.

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利用Timoshenko梁振动微分方程的奇次解，建立了单元任意截面的变形、内力与结点位移的关系，取端点截面的内力得到动态有限元列式。动态有限元具有不依赖网格密度、可准确计算任意阶次的振动频率和振型等特点。利用动态有限元刚度矩阵行列式为0条件，推导出1～4跨等截面等跨径的多跨连续梁频率方程。分析了多跨连续梁的自由振动，结果表明，相应简支梁的频率为多跨连续梁的固有频率、振型经扩展后为多跨连续梁的振型；多跨连续梁的振动有第二频谱现象和梁高振动特征。

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基于OFMD和FSC的滚动轴承复合故障诊断

唐贵基1,2，张龙1，薛贵1，徐振丽1，王晓龙1,2

振动与冲击. 2024, 43(15): 160-168.

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针对滚动轴承的复合故障诊断问题，深入研究了一种基于优化特征模态分解和快速谱相关的复合故障诊断方法。首先，通过理论分析，提出脉冲能量因子指标来实现特征模态分解的参数选择以及最优分量的选取；然后，基于快速谱相关原理设计谱相关相对强度曲线和改进快速谱相关图，用于确定不同故障调制后对应的最优载波，对最优载波进行包络处理，从而分离轴承的复合故障特征，最终实现复合故障的准确性诊断。通过模拟故障实验和工程案例分析结果表明：本文所提方法相比于经验模态分解能够有效滤除噪声干扰，具有良好的鲁棒性，同时，避免了解卷积方法设定参数的缺陷，且与Autogram方法相比，能够有效分离复合故障特征，避免复合故障特征成分耦合。

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功能梯度多孔磁电弹板的等几何建模与自由振动分析

刘庆运，张红一，白凯凯，胡晓磊，刘涛

振动与冲击. 2024, 43(15): 169-178.

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针对功能梯度多孔磁电弹（Functional graded porous magneto electro elastic, FGP-MEE）板结构，本文基于等几何分析法（Isogeometric analysis, IGA），采用一阶剪切变形理论（First-order shear deformation theory, FSDT）建立了等几何数值分析模型。首先，根据修正幂律（Modified power law, MPL）方法得到了具有四种不同孔隙分布形式（Vu，Vo，Vx，Vv）功能梯度多孔磁电弹结构的等效材料参数；然后，利用磁-电-弹耦合本构方程、哈密顿变分原理以及等几何分析方法推导了FGP-MEE板的控制方程，并通过与已有文献对比，验证了所建模型的有效性和准确性；最后，研究了孔隙系数、功能梯度指数、孔隙分布形式、结构的几何参数（宽厚比、长宽比）以及边界条件对FGP-MEE板自由振动的影响。研究结果表明：材料中孔隙分布形式、孔隙系数以及功能梯度指数的变化对FGP-MEE板的固有频率有较大影响，且在孔隙呈Vo型分布时板的固有频率最大。

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负泊松比局域共振地震超材料减隔振特性研究

丁海滨1,2,3，黄年勇1,2,3，徐长节1,2,3，童立红1,2,3，李崇慧1,2,3

振动与冲击. 2024, 43(15): 179-188.

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地震是严重危害人类的自然灾害之一，极具突发性和毁灭性，地震波频率大多位于0～20Hz，属于典型的低频波，而传统隔振结构对低频波的隔离效果差。近年来，随着局域共振型地震超材料隔振屏障的提出，为实现低频地震波的隔离提供了新思路，然而针对超低频地震波的隔离，仍存在挑战。为此，针对传统局域共振地震超材料未考虑其本身的吸能特性，结合负泊松比材料具有良好的能量吸收特性，创新性提出了负泊松比局域共振地震超材料隔振屏障，实现了超低频地震波的隔离。基于周期性理论，利用COMSOL Multiphysics探究其带隙形成机理及其减振的特性。结果表明：通过结合局域共振地震超材料及负泊松比材料，对共振器进行连续周期性排列，得到的新型地震超材料带隙为0.612Hz～13.35Hz，探明了其带隙形成机制，实现了利用小尺寸隔振屏障得到超低超宽隔振频带；负泊松比材料的泊松比值、密度及弹性模量对频率带隙具有一定影响，实际工程中应选择负泊松比值、密度及弹性模量均较小的负泊松比材料。针对不同主频范围的实际地震波隔振效果的研究发现，对主频大于0.612Hz以上的地震波具有显著的隔振效果。所提出的负泊松比局域共振地震超材料实现了利用小尺寸隔振屏障对超低频地震波的隔离，在地震波隔离的应用上具有广阔的前景。

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数字孪生驱动的水电机组轴系智能维护

李佰霖1,2，陈思远1，唐淞1，付文龙1,2

振动与冲击. 2024, 43(15): 189-199.

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水电站设备运维数字化智能化是水电站高效运行的重要途径，相关研究处于初步阶段。学者们对其基本框架、内涵和技术路线展开了比较全面的阐述，但针对数字孪生模型的可实施性低、水电机组轴系故障库较少和轴系智能化维护水平较低等问题，相关内容还有待进一步研究。为了提高机组轴系智能化维护程度，本文以水力发电机组轴系为研究对象，构建其数字孪生驱动的智能维护模型及其结构，依托所提模型实现了以轴心轨迹故障库建立、轴系故障诊断、轴系可视化维护为主线的循环过程数字化。通过应用实践表明了数字孪生驱动的水电机组轴系智能维护的可行性，提高了水电智能化维护水平。

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基于CWT和优化Swin Transformer的风电齿轮箱故障诊断方法

周舟1，陈捷1,2，吴明明3

振动与冲击. 2024, 43(15): 200-208.

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针对传统故障诊断方法在风电齿轮箱运行故障诊断应用上的不足，提出一种基于小波变换(Continuous Wavelet Transform,CWT)和优化 Swin Transformer 的风电齿轮箱故障诊断方法。该方法利用小波变换将风电齿轮箱振动信号转换为时频图；使用SuperMix数据增强算法对样本进行扩充；利用迁移学习技术将模型预训练参数用于训练和优化Swin Transformer模型；将训练完成的优化 Swin Transformer模型应用于风场实际运维数据进行对比验证，分类准确率达到99.67%。验证结果表明该方法能够有效的实现风电齿轮箱故障诊断，并提高模型的识别准确率。

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LYP225低屈服点钢哑铃形钢棒阻尼器剪切性能试验研究

连鸣1,2,周玉浩1,苏明周1,2,李伟1

振动与冲击. 2024, 43(15): 209-217.

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本文结合带平直段的双圆锥阻尼器和低屈服点钢材的特性，设计了LYP225低屈服点钢哑铃形钢棒阻尼器（LY225-WDP），该阻尼器具有屈服位移小、延性高、耗能能力稳定的特点。利用低屈服点钢LYP225设计了7个不同构造参数的LY225-WDP试件，并对其进行低周往复循环荷载试验，研究阻尼器在循环剪切变形下的滞回与耗能能力，以及不同设计参数对阻尼器力学性能的影响。结果表明，在循环剪切变形下，LY225-WDP的变形特点主要表现为弯曲变形，破坏模式属于低周疲劳破坏；阻尼器的滞回曲线饱满，稳定性良好，在整个加载过程中，表现出明显的强化现象，延性系数在8.5~10.04，超强系数在2.09~2.79；阻尼器的弹性刚度及承载力在耗能段内径及长度一定时与内缩率呈正相关，在耗能段外径及长度一定时与内缩率呈负相关；阻尼器的耗能能力随着平直段长度的增加而明显提升；对LY225-WDP建立了弹性刚度及屈服承载力计算公式，试验数据验证了公式的准确性，可为LY225-WDP的设计提供参考。

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公路梁桥支座脱空度预测模型及优化算法应用研究

马世纪1，2，乔兰1，2，邓乃夫1，2，李庆文1，2，陈璐3

振动与冲击. 2024, 43(15): 218-227.

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桥梁支座脱空度是桥梁结构的常见病害，对桥梁的安全性和使用寿命产生严重影响。因此，准确获取支座的脱空信息成为一个重要的研究课题。本研究提出了一种两阶段的支座脱空检测方法，第一阶段，基于柔度矩阵对角差值比指标（FDMCR）实现脱空支座定位，第二阶段采用BP(back propagation)神经网络进行支座脱空度的预测。研究针对单跨简支梁桥和三跨连续梁桥，通过有限元模拟实现了梁桥理论振型、自振频率的获取，并利用激光多普勒测振系统对室内单跨梁桥开展模态测试，获取实测数据，验证了所提方法的可行性。此外，针对单跨梁桥，分析了单目标粒子群优化算法、混合蛙跳算法、人工蜂群算法（artificial bee colony,ABC）优化算法和多目标非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）优化所构建BP模型的效果。研究结果表明，两阶段的方法可以有效的实现脱空定位和脱空度预测，而优化算法则能够提高预测模型的预测效果，尤其是ABC算法在单跨梁桥脱空度预测模型上表现出更低的预测误差，同时基于支座位置属性构建多目标函数能够在缓解单目标中各支座预测效果不均匀的问题。本研究对于预测公路梁桥支座脱空度具有重要的实际意义，并为类似问题的解决提供了新的思路和方法。

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表面平齐的并联微穿孔板吸声结构特性仿真研究

张志成，刘俊林，刘晗，崔展鹏

振动与冲击. 2024, 43(15): 228-234.

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针对火箭发动机燃气高温高速射流通道内噪声控制的工程需要，提出了一种表面平齐的并联微穿孔板吸声结构设计方案。基于微穿孔板吸声理论，建立了COMSOL微穿孔板吸声结构吸声性能仿真模型，对该类并联微穿孔板吸声结构的吸声特性进行了仿真研究，分析了并联结构的背腔深度比、周期和单体宽度等多种参数对吸声性能的影响。结果表明，通过合理选择微穿孔板参数，以及并联共振腔深度、周期比、单体宽度等参数，可以得到吸声带宽、吸声系数较优的吸声结构，且加工制造与安装维护简单，研究成果可用于高温高速射流通道内的强噪声辐射环境控制。

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含有斜撑杆的单轮前起落架摆振稳定性分析

周家才，赵艳影，王伟凯，肖相志

振动与冲击. 2024, 43(15): 235-243.

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以某轻型飞机为研究对象，考虑起落架绕支柱轴线的扭转自由度、起落架支柱下端部产生侧向位移和轮胎侧向变形。基于线性假设，建立了含有斜撑杆和减摆器的单轮前起落架摆振动力学模型。推导出摆振临界速度和临界频率的解析解，研究各结构参数对摆振临界速度的响应曲线，对解析解与数值解的误差进行分析，证明了采用解析解分析起落架摆振的可靠性。分析斜撑杆侧向刚度、侧向阻尼系数和安装点到起落架安装点距离对摆振临界速度的影响。研究表明，不考虑斜撑杆参数将会放大摆振稳定性区域，依此设计的减摆器阻尼偏小，在摆振临界速度附近更易发生摆振现象。因此，在研究该类型的起落架摆振稳定性问题时，斜撑杆的参数影响不能忽略。

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基于SSAE-IARO-BiLSTM的工业过程故障诊断研究

张瑞成，孙伟良，梁卫征

振动与冲击. 2024, 43(15): 244-250.

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针对工业过程故障诊断精度低的问题，提出了一种基于栈式稀疏自编码网络（stacked sparse Auto-encoder network,SSAE）和改进人工兔算法优化双向长短时记忆神经网络（improved artificial rabbit algorithm optimized bidirectional long short-term memory neural network,IARO-BiLSTM）的故障诊断方法。首先，利用SSAE网络强大的特征提取能力，实现对原始数据进行降维处理；其次，引入Circle混沌映射以达到丰富种群数量的目的，提出权重系数和Levy飞行机制改进人工兔算法的位置更新公式，提高人工兔算法的寻优能力，进而对BiLSTM网络的参数进行优化。最后，利用优化后的BiLSTM网络实现对故障的识别和分类。通过选取多组数据集进行验证，结果表明，基于SSAE-IARO-BiLSTM故障诊断方法能够准确地对故障进行识别和分类，且诊断准确率可达98%以上。

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细长桁架臂卸载反弹动应力分布规律及实验

刘洋1, 付玲2, 刘延斌2, 尹莉2

振动与冲击. 2024, 43(15): 251-260.

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为研究细长桁架臂在卸载冲击下的动态响应变化规律，提出了基于等效梁振型函数的桁架臂动应力分布计算模型。根据等效梁振型函数，探讨了卸载后桁架臂动应力分布假设，分析了影响桁架臂卸载反弹动响应的相关参数。以装备细长桁架臂的动臂塔机为对象，建立了桁架臂精细化有限元模型和起重机刚柔耦合模型，通过仿真辨识了应力分布模型的关键参数。实施了动臂塔机系列载荷卸载冲击实验，桁架臂上主弦杆的动应力实验值与理论计算结果误差小于7%，表明动应力分布理论模型与实际相符。通过理论模型预测了极限工况下桁架臂上主弦杆动应力分布状态，发现在最大载荷卸载条件下起重臂动应力峰值超过结构承载极限，为卸载条件下起重机关键结构的优化设计提供依据。

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基于耐震时程法的地下结构序列地震作用抗震性能研究

王国波1，王鸿杰1，王建宁2，金立国3，赵丁凤4

振动与冲击. 2024, 43(15): 261-268.

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针对当前地铁地下结构抗震性能研究大多仅考虑主震影响而忽略地震后可能伴随发生的多次余震作用问题，开展了地下结构在主余震序列作用下的动力响应规律研究，选取典型两层三跨地铁车站为原型，建立了土–地下结构相互作用的有限元数值模型，基于耐震时程法基本概念并结合我国相关抗震标准设计反应谱生成2条耐震时程曲线，构造了12条主余震序列输入，研究了地铁地下车站在主余震序列作用下的侧向变形特征以及损伤破坏规律。结果表明：耐震时程法可以作为主余震序列作用下地下结构抗震性能研究的一种新的高效方法；主震后带损伤结构的侧向变形应充分考虑主余震序列峰值强度比α影响，主震水平与破坏状态越高，则产生余震增量损伤的临界值强度比α越小，结构面临更严重破坏的风险也越高。研究成果为结构在序列型地震作用下的抗震分析与评估提供了新的思路。

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基于改进Stribeck模型的超声波电机力矩-速度迟滞特性研究

傅平1,2，谢朝阳3

振动与冲击. 2024, 43(15): 269-276.

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为研究超声波电机的力矩-速度迟滞非线性，需要建立适当的数学模型对其进行分析。本文使用基于改进Stribeck模型对超声波电机迟滞特性进行建模，进而对电机输出力矩与转速之间的迟滞关系进行分析，然后通过超声波电机半实物仿真平台，对电机的力矩-速度特性进行实时测量，将改进Stribeck模型得到的迟滞曲线与实验得到的迟滞曲线进行比较，接着对改进Stribeck模型的参数（如粘滞系数和等效转动惯量等）进行整定，达到与实测迟滞曲线的最佳拟合效果，最后分析超声波电机在不同速度范围其力矩-速度的迟滞关系，尤其是低速运行时粘滞效应对迟滞参数的影响，实验结果表明改进Stribeck模型用于分析电机力矩-速度迟滞特性的有效性。

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谐波减速器精度退化失效及相关竞争失效可靠度评估研究

张弦1，王鹏1，张昌明1，姜歌东2

振动与冲击. 2024, 43(15): 277-287.

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为了准确评估谐波减速器可靠度，实现失效预测和主动维护，提出了一种谐波减速器相关竞争失效可靠度评估方法。首先，根据谐波减速器精度性能退化测试数据，将指数模型应用至精度状态转移方程，采用粒子滤波算法进行了谐波减速器精度退化建模、参数更新和退化趋势分析，实现了谐波减速器精度退化失效寿命分布预测和精度动态可靠度评估；然后，结合谐波减速器强度失效和刚度退化失效的样本及失效寿命分布，基于Copula相关函数，建立了谐波减速器精度失效、刚度失效和强度失效的相关竞争失效动态可靠度评估方法；最后，通过谐波减速器精度、刚度和强度的相关竞争失效分析，得到了谐波减速器加速工况和额定工况下精度退化失效、刚度退化失效和强度失效的失效次序，并通过谐波减速器试验失效样本对所提出方法的有效性进行了验证。

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船模水动力噪声及孔腔激励载荷试验与计算对比分析

漆琼芳1,2，邓海华1，苗天丞1，谷雨3，施小勇3

振动与冲击. 2024, 43(15): 288-293.

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开展某远洋客船光体船模水下噪声测试及带孔腔船模的水动力激励载荷测试，并进行孔腔处稳态和瞬态流场计算，孔腔处脉动压力频谱计算曲线与试验曲线吻合较好。孔腔脉动压力线谱频率测试值与经验公式频率计算值对比良好，说明该公式在一定情况下适用于船体条形格栅孔腔线谱频率的预估。采用统计能量法分析法计算光体船模中高频流激噪声，将流体激励以频率-波数功率谱的形式施加，可大大减少流场计算工作量，适合于工程快速预估。在工程一般范围内，阻尼损耗因子取值可导致噪声结果相差5.5 dB，说明阻尼损耗因子的取值会较大影响计算结果，有必要形成材料损耗因子随频率变化的数据库，为船舶噪声快速计算提供支撑。

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基于P波斜入射海相软土区螺旋桩动力响应分析

宗钟凌1，岑航1，黄德龙1，刘强2，汤爱平2，庄潇轩1

振动与冲击. 2024, 43(15): 294-301.

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在地震频发地区，越来越多建筑使用螺旋桩作为基础，此桩型具有良好的抗震能力。通过建立三维有限元模型，基于黏弹性人工边界，把地震作用等效为边界结点上的作用力。本研究考虑动静边界转换的影响，最后建立了具有黏弹性边界的螺旋桩-土体三维模型。探讨了处于海相软土场地下，不同种类地震波、地震强度、入射角度和螺旋叶片个数对螺旋桩轴力、弯矩和动力p-y曲线的影响。结果表明，相比较于弯矩，入射角度对轴力和动力p-y曲线的影响较大。除此之外，地震强度对弯矩的影响较大，而地震波频率和螺旋叶片个数对其的影响较小。不同PGA（0.05g，0.1g，0.3g）时，随着入射角度的改变，螺旋桩受到最大和最小弯矩的差值从144.1 N•m增加到了891 N•m。通过该研究结论，不仅可以得出软土场地下螺旋桩-土体的相互作用关系，也能为螺旋桩抗震设计提供依据。

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基于IAAKF算法的结构激励识别与响应重构

殷红，丁怡渊，彭珍瑞，李鑫煜

振动与冲击. 2024, 43(15): 302-310.

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针对传统卡尔曼滤波(Kalman filter, KF)算法实际应用于响应重构时，需要已知结构外部激励并预设先验恒定噪声方差的问题，提出了一种基于IAAKF(Innovation-based Adaptive Augmented Kalman Filter)算法的结构激励识别与响应重构方法。首先，基于增广状态空间模型将外部激励向量与状态向量联合构成增广状态向量，并根据增广新息统计特性实时自适应地调整卡尔曼滤波增益和状态估计误差协方差矩阵；其次，仅借助加速度传感器根据模态法来识别锤击激励，并且重构出加速度、速度、位移以及应变响应等数据；最后，对起重机桁架和简支梁分别进行数值模拟和试验分析。结果表明，所提方法能够有效地自适应调整噪声方差和识别结构外部激励，从而实现结构响应重构。

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新型非牛顿流体减振器对滚筒洗衣机减振降噪效果的研究

宋元锦1,2，庄重2，程帜军2，蒋卫斌2，王先平2，方前锋2

振动与冲击. 2024, 43(15): 311-322.

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滚筒洗衣机通常采用的摩擦式减振器在低载荷高频脱水时减振效果不理想，导致了洗衣机机壳产生了剧烈振动。针对这一问题，本文提出了一种新型非牛顿流体变阻尼减振器，基于非牛顿流体剪切稀化特性和阻尼器孔内一维粘性流动方程研究了其对洗衣机运行时的振动抑制效果及物理机制。相对传统的固态摩擦式减振器，非牛顿流体具有明显的剪切稀化特性，使得在高频工况下非牛顿流体变阻尼减振器的输出阻尼力显著减小，克服了传统减振器高频表观弹性系数增大的缺陷。系统研究了不同结构参数的减振器对洗衣机低负载偏心运行下的减振作用，证明了较小的间隙高度更有利于振动能量的耗散，适当增大非牛顿流体的粘度或增加阻尼头的数量可以增强振动抑制效果，同时也可以起到良好的降噪功效。结果表明，通过合理的阻尼结构设计与非牛顿流体配比，变阻尼减振器可以对洗衣机整个洗涤过程尤其是高频甩干环节产生良好的减振效果，加速度衰减比最高可达83.49%，能量衰减了98.44%，噪音降低了10.38dB。

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2024年, 第43卷, 第15期　
刊出日期：2024-08-15

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