振动与冲击

Select

罗颖1, 程彦凯1, 韩艳1, 刘雨辰2, 胡朋1

振动与冲击. 2025, 44(14): 1-10.

摘要 ( 117 ) PDF全文 ( 101 )

可视化

由于实际工程的激励较为复杂，常呈现非高斯特性，导致高斯过程的假设不再适用，因此需要开展非高斯过程模拟。目前而言，常见的方法是通过高斯过程转换实现非高斯过程模拟。相比一般的隐式映射，Hermite多项式模型(Hermite polynomial model，HPM)和Johnson转换模型(Johnson transformation model，JTM)提供了非高斯过程与标准高斯过程之间的显式转换。针对HPM-JTM混合模型，该研究探讨了如何进一步提升模拟效率。首先，为了避免迭代过程，基于支持向量回归优化了HPM和JTM参数估计流程，提高了参数估计效率。随后，通过线性滤波法和谐波合成法的模拟流程对比，在非高斯过程模拟中采用线性滤波法能够提升模拟效率。最后，结合波浪场和脉动风场的实例分析，展示了改进流程的精度和效率。结果表明，改进流程能够在保证精度的同时实现多变量非高斯过程的高效模拟。

Select

畸形波作用下新型半潜浮式风力机动力响应特性1

段金龙1, 曹淑刚2, 3, 常爽4, 范晓旭2, 姜兴良4, 5

振动与冲击. 2025, 44(14): 11-19.

摘要 ( 95 ) PDF全文 ( 40 )

可视化

通过研究畸形波生成原理，模拟符合实际海况的畸形波。在此基础上，分析了畸形波作用下浮式风电与养殖网箱耦合的新型半潜浮式风力机平台的动力响应，包括纵荡、垂荡、纵摇及加速度等。此外，研究还考察了风力机的动力响应(如机舱加速度、塔顶荷载与输出功率)以及系泊锚链的动力响应(有效张力)。研究结果表明，畸形波对各项响应参数的均值影响并不显著，但对响应的极值和标准差却有明显影响。具体而言，畸形波的作用导致半潜式平台的纵荡响应出现冲击现象，这对风力机的输出功率及其动力响应产生了重要影响。在畸形波的作用下，观察到输出功率出现了显著的低谷现象。同时，锚链的有效张力也出现了冲击响应，且由于悬链线效应，锚链在畸形波作用下的张力增大速率低于张力减小速率。该研究不仅揭示了畸形波对半潜式风力机系统的复杂影响，也为后续相关领域的研究提供了参考数据。

Select

基于深度学习运动放大的风力机结构动力特性识别

李万润1, 2, 3, 赵文海1, 李清1, 杜永峰1, 2, 3

振动与冲击. 2025, 44(14): 20-31.

摘要 ( 81 ) PDF全文 ( 50 )

可视化

为了有效解决基于视觉监测方法中出现的监测精度不高的问题，提出了一种基于深度学习的运动放大技术结合视觉监测方法的风力机动力特性识别方法。首先，采用编码器、操控器和解码器构建运动放大深度学习网络框架，实现视频中运动信息的任意放大倍率生成；其次，运用光流法结合Shi-Tomasi角点检测，增强了对放大视频的视觉鲁棒监测能力；最后，采用风力机模型进行试验验证。试验结果表明，基于深度学习的运动放大技术结合视觉监测可以在风力机不同环境下有效识别风力机动力特性，并且精确度可高达98%以上。通过运动放大技术与视觉监测方法相结合，可以实现小振动、远距离、非接触、低成本的结构健康监测，可为风力机等大型结构状态评估提供依据。

Select

冰风联合作用下重覆冰二分裂导线脱冰不平衡张力研究

张跃龙1, 郭勇1, 楼文娟2, 顾逸1

振动与冲击. 2025, 44(14): 32-40.

摘要 ( 55 ) PDF全文 ( 112 )

可视化

重覆冰区多分裂导线可能出现多股分裂子导线裹冰黏合为整体的现象，这种恶劣覆冰使得导线受风面积显著增加和气动外形劣化。因此，多分裂导线整体式裹冰形态在脱冰跳跃过程中可能产生较为显著的风偏效应。本文开展了整体式裹冰与子导线独立裹冰两种类型的重覆冰输电线路气动力特性风洞试验。基于非线性有限元法模拟了冰风联合作用下重覆冰二分裂导线脱冰跳跃动力响应，在数值仿真中综合考虑了顺风向、垂风向风荷载的耦合影响，流固耦合作用产生的显著气动阻尼效应以及脱冰瞬间导线气动外形和气动力系数变化引起的风载突变。分析了覆冰类型、风攻角和风速对导线脱冰不平衡张力、跳跃高度和绝缘子串轴力的影响规律，提出了最大不平衡张力的简化计算公式。研究表明：重覆冰二分裂导线脱冰过程中的最大不平衡张力约为覆冰静态不平衡张力的1.65倍；风的作用可能引起重覆冰二分裂导线脱冰最大不平衡张力和跳跃高度分别约29%、16%的增幅，而其对绝缘子串轴力的影响可以忽略。本文可以为重覆冰区输电线路设计及现行规范修改提供参考。

Select

分裂导线-间隔棒体系子导线不同期脱冰动力响应研究

孟祥龙1, 朱登杰2, 刁望圆1, 王郑1, 颜召2

振动与冲击. 2025, 44(14): 41-52.

摘要 ( 61 ) PDF全文 ( 34 )

可视化

为探究分裂导线子导线不同步脱冰下的动力响应，建立了双分裂、四分裂、六分裂导线间隔棒体系有限元模型，提出了间隔棒偏转角度的计算方法，研究了双分裂导线子导线部分位置脱冰以及链式脱冰下的体系响应，识别了四分裂、六分裂导线的子导线最不利脱冰组合，分析了导线脱冰跳跃高度、水平应力、间隔棒偏转角度等脱冰响应结果，进而研究了导线扭转的影响因素。研究结果表明：脱冰子导线的脱冰跳跃高度大于其他子导线，但水平应力更小，档距最中央的次档距导线跳跃高度最大。对于双分裂导线，两根子导线从一端向另一端同步脱冰时风险最小，而档距中央位置的覆冰先脱落时风险更大；多分裂导线应避免仅下部导线脱冰而上部导线仍然存在大量覆冰的情况，该脱冰组合极易导致间隔棒翻转，除冰时应优先使上部两根子导线同步脱冰。

Select

基于阿基米德螺旋的蜂窝夹层板低频减振设计

缪志1, 2, 尹剑飞2, 杨宇1, 柯艺波2, 郑周甫2, 耿小明3, 王谦3

振动与冲击. 2025, 44(14): 53-59.

摘要 ( 68 ) PDF全文 ( 101 )

可视化

设计了一种新型蜂窝夹层结构，该结构结合了正六边形蜂窝夹层的高静态承载能力和轻质特性，并将阿基米德螺旋振子系统集成在夹层结构内部。这种内嵌式夹层板利用螺旋振子实现了超低的有效动态刚度，其设计的晶格常数能够比带隙的波长小两个数量级。通过将振子等效为弹簧-质量系统，理论计算模型表明带隙的位置由振子的固有频率决定，而带隙宽度则受振子与主体结构的质量比影响，并使用有限元方法验证该模型的有效性。数值仿真结果表明该结构具有较好的带隙调控能力。最终，采用3D打印技术制造了一体化成型的样件，并完成激光扫描测振试验，结果表明该蜂窝夹层超材料板在设计带隙范围内有平均21dB的振动抑制效果。

Select

基于模态试验的螺旋锥齿轮预紧面接触刚度的修正

曹雪梅1, 2, 李伟东1, 韩文超1, 魏麒华1

振动与冲击. 2025, 44(14): 60-66.

摘要 ( 44 ) PDF全文 ( 29 )

可视化

接触刚度对结构固有特性具有重要影响。为了准确建立螺旋锥齿轮与连接件之间接触面的动力学模型，通过模态试验提取了齿轮与连接件装配体的模态频率及模态振型。建立了齿轮与连接件装配体有限元模型，分析了不同预紧力接触压力的分布规律，划分了接触主区域与接触副区域，并分别建立3向等效刚度弹簧单元。与试验结果对比表明，接触主区域与接触副区域的刚度，对结构整体的模态频率均有很大的影响。分别对弹簧刚度进行模态频率灵敏度分析，找出了影响结构模态频率的主要弹簧刚度。以试验模态频率为目标对主要弹簧刚度进行修正，修正后模态频率的最大相对误差由4.25%降低到1.83%，显著提升了模型精度。研究方法为准确的螺旋锥齿轮动态特性分析及进一步的结构优化和减振避振奠定基础。

Select

离心泵的失速现象与研究进展

符丽1, 2, 李鹏兴1, 3, 王席璞1

振动与冲击. 2025, 44(14): 67-74.

摘要 ( 82 ) PDF全文 ( 296 )

可视化

离心泵失速不仅会导致泵性能下降，而且容易引发喘振，严重影响离心泵的稳定运行。本文对离心泵失速的研究现状进行了综述，比较全面的总结了离心泵在运行过程中常发生的三种失速类型：旋转失速、固定失速和交替失速，并详细阐述了每种失速类型的特征、表现形式以及对离心泵性能的影响。对于离心泵失速的研究，常采用试验与计算流体动力学相结合的方法。试验研究主要采用粒子图像测速技术，对于开式叶轮也可借鉴压缩机失速研究中的轮缘壁面静压测量等。数据分析方法主要有小波分析、动态模态分解、POD和互功率谱等，以提供更全面的视角理解流体机械中的失速现象。对于离心泵的失速机理可归因为两大类：过流部件的几何结构和复杂的运行工况。针对失速的流动特征，主要可采用补偿法和抽吸法两种措施来抑制失速。

Select

考虑轮齿变形的修形斜齿轮啮合刚度改进计算方法

赵冬艳, 王国平, 石慧荣

振动与冲击. 2025, 44(14): 75-83.

摘要 ( 70 ) PDF全文 ( 109 )

可视化

斜齿轮轮齿受载变形会导致轮齿超前进入或滞后退出啮合，使轮齿啮合点偏离理论位置从而产生啮入或啮出冲击，而采用齿顶修形可减小或避免斜齿轮传动中进入或退出啮合时的冲击现象。本文针对齿顶修形斜齿轮传动，综合考虑轮齿齿面接触刚度和轮齿弯曲变形引起的扩展啮合现象，根据齿轮接触线变化机理和切片法原理，建立了齿轮啮合刚度、轮齿接触线长度和载荷分布系数的计算模型，并利用本文给出方法对不同修形参数和外载荷作用下的斜齿轮啮合刚度及其波动特性进行了分析。通过与文献结果的比较，表明本文给出方法能够更加高效的准确计算斜齿轮啮合刚度，并获取啮合刚度波动系数与齿顶修形参数和传递载荷之间内在关系。

Select

基于CNN-LSTM-GD的悬索桥主梁挠度预测与预警方法研究

肖新辉1, 刘贤1, 张海萍1, 汪泽鹏1, 陈方怀1, 罗媛1, 刘扬2

振动与冲击. 2025, 44(14): 84-95.

摘要 ( 91 ) PDF全文 ( 140 )

可视化

悬索桥作为柔性桥梁在运营过程中主梁的挠度控制尤为重要。为预测既有悬索桥主梁在随机车流与环境温度复合作用下的竖向挠度，本文建立了一种基于卷积神经网络(Convolutional Neural Networks，CNN)、长短时记忆神经网络(Long Short-Term Memory，LSTM)、概率密度估计层和桥梁监测数据的集成性挠度区间预测方法。基于南溪长江大桥健康监测数据建立了环境温度、车载和挠度监测数据时间序列训练集，通过CNN-LSTM组合层捕捉时间序列中的局部特征和长时记忆，采用高斯分布作为概率密度分布函数，通过极大似然法评估高斯分布的参数，输出最佳的挠度预测值和概率区间。在此基础上，提出了识别既有悬索桥主梁异常挠度及预警阈值方法。研究表明：相较于LSTM和CNN-LSTM模型，CNN-LSTM-GD模型在预测微小挠度波动和极端挠度上具有更好的预测能力，挠度预测值和监测数据基本吻合。在24h时间尺度上，相较于传统LSTM模型在均方根误差(Root Mean Square Error，RMSE)和决定系数(coefficient of determination，R2)上分别提升了54.40%和10.22%，相较于CNN-LSTM模型，在RMSE和R2上分别提升了38.43%和5.31%。

Select

高斯白噪声激励下介电弹性体双稳系统的随机共振

邢琼丹1, 何美娟1, 贾万涛2

振动与冲击. 2025, 44(14): 95-102.

摘要 ( 68 ) PDF全文 ( 20 )

可视化

研究了高斯白噪声与谐波激励共同作用下介电弹性体双稳系统的随机共振行为。首先，考虑到实际工程和应用中总是存在着不可避免的随机因素，建立了高斯白噪声激励下介电弹性体模型，并给出了满足系统双稳态情形的参数条件。其次，运用能量包线随机平均法推导了总能量的福克-普朗克方程，在此基础上得到了其稳态概率密度以及联合概率密度函数。接着，基于最速下降法和两态模型理论推导出系统信噪比的解析表达式。最后，详细讨论了高斯白噪声及保持部分质量等参数对介电弹性体双稳系统随机共振的影响，并借助统计复杂度方法进行数值验证。结果表明，信噪比曲线的非单调结构意味着系统产生了随机共振现象；较大的保持部分质量系数能够抑制随机共振的产生，而运动部分质量系数却增强随机共振行为。此外，统计复杂度曲线的演化趋势与信噪比曲线的演化相一致。

Select

环空流体自激脉冲射流动态破煤岩效应演化机制

刘彦伟1, 张世禧1, 左伟芹1, 贾浩杰1, 韩红凯1, 苗健1, 2, 龙丽群1

振动与冲击. 2025, 44(14): 103-113.

摘要 ( 42 ) PDF全文 ( 37 )

可视化

为探究环空流体自激脉冲射流破煤岩动态过程，采用光滑粒子流体动力学-有限元法建立淹没状态下环空流体自激脉冲射流冲击煤岩数值计算模型，并通过理论分析和试验对比验证模型的准确性，探讨围压、泵压和射流类型等对破岩效率的影响，研究冲蚀煤岩过程中损伤机制及应力传播规律。结果表明：在不同围压条件下，自吸脉冲射流相较于自激脉冲射流和普通射流，冲蚀深度显著提升，表明自吸脉冲射流能一定程度上更好破除水垫效应。围压由0MPa增加到0.4MPa时，自吸脉冲射流冲蚀坑深度及体积呈线性减小趋势，冲蚀坑深度减小了36.36%，冲蚀坑体积减小了17.18%。冲蚀坑深度和体积随泵压增长呈线性增加，在2~8MPa范围内为快速增长阶段，冲蚀坑深度增长650%，冲蚀坑体积增长847.86%；在8~12MPa范围内为缓慢增长阶段，冲蚀坑深度增长了23.33%，冲蚀坑体积增长了41.92%。通过冲蚀过程的煤岩损伤及应力传播规律发现，沿径向方向，从煤岩冲击中心到远端，损伤及有效应力程度逐渐减小并趋于稳定，具有一定的极限范围；沿轴向方向，测点损伤和有效应力快速积累相继达到峰值，煤岩单元迅速积累至完全损伤，形成冲蚀坑。

Select

矩形冲头碰撞下泡沫夹芯板塑性动力响应研究

王琪1, 肖雯2, 3, 李应刚2, 3, 李晓彬2, 3

振动与冲击. 2025, 44(14): 114-119.

摘要 ( 43 ) PDF全文 ( 21 )

可视化

本文基于理想刚塑性材料假设，采用功率守恒原理建立了矩形冲头碰撞下泡沫夹芯板塑性动力响应理论模型，并通过有限元模型验证了理论模型的准确性。在此基础上，分析了冲头宽度和泡沫芯层厚度对结构塑性动力响应的影响机理。结果表明：矩形冲头碰撞下泡沫夹芯板塑性动力响应理论模型预测结果与数值计算结果吻合良好。冲头宽度减小会导致夹芯结构塑性变形增大，增加泡沫芯层厚度可以提高夹芯结构抗冲击性能。

Select

撞击荷载作用下PU泡沫防护RC柱抗冲击数值模拟研究

何庆锋, 张俊峰, 易帆, 唐志龙

振动与冲击. 2025, 44(14): 120-131.

摘要 ( 52 ) PDF全文 ( 30 )

可视化

缓冲泡沫构型防护措施具有优良的防护效果，为探究所设计防护的钢筋混凝土(reinforced concrete，RC)柱在碰撞过程中的耗能效果及防撞机理，本文基于摆锤冲击试验数据，采用LS-DYNA软件对冲击作用下RC柱的动态响应与破坏模式进行数值模拟与模型有效性验证。对比研究了无防护、采用聚氨酯(polyurethanes，PU)泡沫防护以及钢丝网砂浆综合防护等三种措施下的不同设计参数的RC柱抗冲击性能，结果表明，本研究所采取的两种防护措施均可显著提高RC柱抗冲击性能。在摆锤冲击荷载作用下，钢丝网砂浆-PU泡沫防护措施具有优异的抗冲击防护效果，相对于仅使用PU泡沫防护，在同样的防护厚度下，PU泡沫外层设置钢丝网复合砂浆相比来说可以分别降低冲击力峰值与位移峰值约20%、25%；在不同冲击速度下均有较好的耐撞性能，增加缓冲层的厚度与密度均能有效提升RC柱的抗冲击性能。

Select

基于失效概率等效原理的损伤累积概率模型

陈卓, 闫明, 金映丽

振动与冲击. 2025, 44(14): 132-138.

摘要 ( 67 ) PDF全文 ( 171 )

可视化

冲击损伤累积模型在材料的抗冲击设计和寿命预测中起着至关重要的作用，为了准确量化其演化过程和概率特征，提出了基于失效概率等效原理的损伤模型和平均寿命预测公式。首先，分析了材料疲劳寿命和损伤累积的一般分布特征以及冲击疲劳损伤累积的一般规律。其次，基于失效概率等效理论，给出相应的概率损伤模型和预期寿命公式。最后，以6061铝合金轴为试验对象，比较基于失效概率等效原理的损伤模型和累积损伤均值模型的预测误差，结果表明前者的预测精度显著优于后者。铝合金试件的疲劳损伤累积率在早期相对较大，随着加载次数的增加逐渐减小，最后呈现出快速增长的趋势。证明提出的冲击损伤概率模型是可靠的，为材料的概率损伤研究提供理论参考和数据基础。

Select

地震动持时对结构残余位移谱影响研究

刘巴黎1, 程雨竹1, 胡进军2

振动与冲击. 2025, 44(14): 139-148.

摘要 ( 60 ) PDF全文 ( 19 )

可视化

为了研究地震动持时对钢筋混凝土桥墩残余位移响应的影响，构建了单质点单自由度（Single-mass single-degree of freedom, SMSDOF）体系弹塑性谱模型，对比分析了单向短持时与单向长持时地震动作用下SMSDOF体系残余位移响应的差异。在SMSDOF体系弹塑性谱模型的基础上构建了单质点双自由度（Single-mass bi-degree of freedom, SMBDOF）体系弹塑性谱模型，研究了两正交方向刚度比以及强度折减系数对双向短持时与双向长持时地震动作用下SMBDOF体系残余位移响应的影响，对比分析了双向短持时与双向长持时地震动作用下SMBDOF体系残余位移响应的差异。结果表明：在中长周期段内且强度折减系数大于4时，单向长持时与单向短持时地震动作用下SMSDOF体系残余位移比的比值接近1.5；刚度比对双向短持时地震动作用下SMBDOF体系残余位移响应影响较小，对双向长持时地震动作用下SMBDOF体系残余位移响应影响较大且随刚度比增大而增大；在长周期段内且强度折减系数为6时，双向长持时与双向短持时地震动作用下SMBDOF体系沿两正交方向平方和开平方残余位移的比值达到1.9。

Select

地震作用下浮式桥梁动力响应及参数影响分析

王丕光1, 2, 3, 沈一鸣1, 2, 3, 曲杨1, 2, 3, 赵密1, 2, 3, 杜修力1, 2, 3

振动与冲击. 2025, 44(14): 149-161.

摘要 ( 72 ) PDF全文 ( 80 )

可视化

针对目前浮式桥梁地震响应特征及关键参数影响规律尚不明确的问题，建立了主梁-墩柱-浮筒-锚索整体有限元数值模型。为解决结构-水体间相互作用问题，采用附加质量法模拟地震运动引起的水动力惯性力，而作用在浮筒和锚索上的其他水动力载荷则采用Morison方程进行模拟；分析了不同地震动特性、不同地震动强度及不同地震方向作用下，浮式桥梁系统动力响应特性及关键参数影响规律。结果表明：不同地震特性的地震动引发的浮式桥梁响应存在显著差异，低频且能量较为集中的长周期地震动会引发浮桥产生较大的响应，而高频且能量较为分散的短周期地震动引发的浮桥响应相对较小；单独施加x方向地震时，会引发系统z方向上的动态响应，导致单独z向和x-y-z向结构地震动响应存在明显区别，后者动力响应明显大于前者；考虑附加质量的浮式桥梁加速度和位移响应均大于无附加质量的情况；结构阻尼对浮桥的响应有一定抑制作用；而浮筒和锚索的拖曳力对系统响应的影响相对较小。

Select

考虑中国地震动水平和竖向谱型相关性的竖向条件谱理论与应用研究

王晓磊1, 2, 金永浩1, 赵紫旭1, 何维1, 阎卫东1

振动与冲击. 2025, 44(14): 162-176.

摘要 ( 54 ) PDF全文 ( 20 )

可视化

我国场地条件均值谱理论与应用研究得到一定发展，但考虑我国地震动水平和竖向谱型相关性的竖向条件谱研究还较为匮乏。基于上述研究背景，本文首先介绍了竖向条件谱理论；然后基于我国地震动数据，生成了我国场地相关地震动预测模型，基于Copula函数，构建了我国地震动水平和竖向谱型参数边缘分布和联合分布模型，提出了考虑中国地震动水平和竖向谱加速度相关性的条件均值谱模型；最后开展了应用算例研究，生成了我国华南地区某核电厂厂址水平和竖向条件谱，基于水平和竖向条件谱，联合选取了水平和竖向地震动记录。研究结果表明：我国地震动水平和竖向谱型参数服从二元正态分布；本文提出的考虑我国地震动水平和竖向谱型相关性的竖向条件谱理论能够生成我国场地相关竖向条件谱，为我国场地水平和竖向地震动联合选取提供匹配目标基础，为高烈度区高层结构、大跨度桥梁结构和隔震结构等抗竖向地震提供设防基础。

Select

两端柔性约束悬浮隧道地震响应分析理论及参数研究

陈星1, 3, 郑印2, 陈水福1, 3, 项贻强1, 洪红涛2, 申永刚1, 3

振动与冲击. 2025, 44(14): 177-186.

摘要 ( 46 ) PDF全文 ( 18 )

可视化

悬浮隧道管体两端是地震的主要激励点。为研究管端约束对悬浮隧道地震响应的影响，建立了两端柔性约束的悬浮隧道管体-锚索耦合振动模型，构造符合柔性约束条件的管体振型函数，利用Galerkin法导出了广义坐标下的耦合振动常微分方程组，并由MATLAB编写程序实现了方程的求解。通过与有限元结果对比验证了理论方法的正确性。结合待建悬浮隧道算例，探讨了边界约束参数对结构响应的影响，结果表明：端部柔性约束的地震响应结果与将其视为简单铰接或固接的结果存在较大偏差；管体响应随两端转动弹簧刚度的减小而减小；降低线弹簧刚度可减小管体加速度和弯矩响应，但会导致管端位移增加；地震作用下管端激励对悬浮隧道管体响应影响较大，在竖向加速度和弯矩响应中占比分别在75%和85%以上。

Select

含有多种阻尼模型的机械系统的物理子空间特征值降维求解方法

周泽文, 凌玲, 李立

振动与冲击. 2025, 44(14): 187-197.

摘要 ( 63 ) PDF全文 ( 23 )

可视化

由于机械系统的阻尼矩阵存在频变特性，其特征值求解极具挑战，尤其是面向含有多种阻尼模型的大规模机械系统。本文以含有多种阻尼模型的机械系统为研究对象，提出了一种基于物理子空间的特征值降维求解方法，实现了模态频率及振型的高精高效的预测。首先，将多种阻尼模型转换成统一的有理数分数形式，构建了具有简洁统一形式的一般阻尼系统。其次，基于一般阻尼系统的统一形式，构建了维数与系统一致的物理空间，实现了物理子空间的递归生成。将状态空间与Krylov子空间相结合推导出物理子空间，提出了一种基于物理子空间的特征值降维求解方法，破解了含多种阻尼模型的系统在传统状态空间的维数激增的难题。通过理论与数值分析研究表明，相较于传统基于状态子空间的降维方法，所提的物理子空间的降维方法具有更高的效率和精度。

Select

基于拓扑优化的间隔棒机器人机架多工况轻量化设计

殷建刚1, 叶建锋1, 龙玲2, 姚宗1, 李登3, 尹双秀4

振动与冲击. 2025, 44(14): 198-206.

摘要 ( 61 ) PDF全文 ( 17 )

可视化

为实现间隔棒机器人轻量化以降低其上线难度，本文对多种典型工况下的机架结构进行了有限元分析，并基于分析所得工况数据与设计经验，使用层次分析法得到具有导向性的权重分配方案。结合线性加权法，以各工况加权柔度最小为优化目标对机架结构进行连续拓扑优化，并对最终拓扑结构进行改良再设计与有限元分析。结果表明：经拓扑优化与模型重构后的新机架在线上行走、上装过程、地面待机三种工况下，最大应力分别降低1.6%、5.1%、3.7%，最大位移分别增大6.5%、15.9%、18.3%，机架质量由16.582kg减少至11.099kg，减重占比34.7%。

Select

船用绳驱动并联打磨机器人二阶积分终端自适应滑模控制策略研究

赵世龙, 王生海, 何云鹏, 韩广冬, 李建, 陈海泉, 孙玉清

振动与冲击. 2025, 44(14): 207-219.

摘要 ( 55 ) PDF全文 ( 12 )

可视化

在船舶建造和维护过程中，人工打磨难度大、效率低、风险高，因此打磨作业成为船舶行业转型升级中的痛点之一。为此，提出一种船用绳驱动并联打磨机器人（Cable-Driven Parallel Grinding Robot, CDPGR）。首先，采用Lagrange法建立了包含船舶运动的CDPGR动力学模型。将打磨机构工作时的反作用力和船舶运动作为动力学模型的外部扰动。其次，因CDPGR在实际应用中易受到上述扰动的影响，且现有控制器控制精度不高，所以基于动力学模型提出了一种二阶积分终端自适应滑模控制器（Second-Order Integral Terminal Adaptive Sliding Mode Control, SOITASMC），并采用Lyapunov理论证明了控制系统的稳定性。进一步，在包含上述复杂工况的影响下，通过仿真验证了SOITASMC的有效性，并与现有控制器进行了对比。最后，搭建了CDPGR的缩比样机并进行了实验。实验条件下，SOITASMC较现有控制器稳态位置误差平均减小了0.05m，稳态角度误差平均减小了1.09°，上升时间平均减小了0.8s。并对打磨前后的铁板部分图像进行二值化处理，结果表明该部分铁板的光滑率从22.34%上升至69.51%。实验结果验证了SOITASMC的优越性和CDPGR实际打磨的有效性。此相关研究可为绳驱动并联机器人的实船应用提供新的思路与方法。

Select

空间可展开索网天线振动自适应复合控制方法

宿鹏1, 2, 刘磊1, 2, 杨政霖1, 2, 李青1, 2, 王辉3

振动与冲击. 2025, 44(14): 220-228.

摘要 ( 60 ) PDF全文 ( 20 )

可视化

为抑制空间可展开索网天线在服役阶段因外部激励引起的结构振动，提出一种自适应复合控制方法对天线结构振动进行高增益精准控制。首先，采用多根并联主动拉索作为执行器建立索网天线动力学模型。然后，综合比例积分微分(proportional-integral-differential，PID)控制和滤波-x最小均方（Filtered⁃x Least Mean Square，FxLMS）控制设计自适应复合控制器，基于天线结构主振频率通过多个独立窄带自适应子控制器提供高控制增益，改善PID控制针对频率振动控制增益不足的问题。最后，以天线结构径向振动主动控制为目标进行仿真试验验证研究。仿真和试验结果表明自适应复合控制方法具有良好的控制性能，验证了自适应复合控制方法对天线结构振动的高效控制能力。所设计控制方法为天线结构振动主动控制提供了一种有效的技术手段。

Select

面向动态特性指标的空气舵执行机构刚度设计方法

陈国荣, 南宫自军, 刘博, 赵雄

振动与冲击. 2025, 44(14): 229-236.

摘要 ( 50 ) PDF全文 ( 15 )

可视化

基于主动刚度设计的思想，对典型空气舵执行机构的刚度环节进行了分析，从满足动态特性（幅频-相频）指标的角度给出了一种空气舵执行机构的刚度精细化设计方法，实现了在执行机构结构方案设计阶段，对其结构刚度的定量分析与设计。首先，建立了空气舵执行机构的非线性动力学模型和扭转刚度模型，然后推导了系统的九阶传递函数，获取了系统的频响函数。在此基础上，利用动态特性指标数据在每个频率点上求出了该频点上满足幅频和相频指标的刚度取值范围，然后综合所有频点上的可行解得到了全频段上满足指标的刚度区间，从而完成系统整体刚度的设计。最后用建立的SIMULINK非线性仿真模型对该方法进行了仿真验证。仿真结果表明：该方法能确认所有满足动态特性指标的空气舵执行机构刚度取值范围，可实现空气舵执行机构刚度的精细化正向设计。

Select

频变刚度定位节点对轨道车辆转向架蛇行稳定性的影响

徐坤1, 雒耀祥1, 卜继玲2, 张高锋1, 任涛龙1

振动与冲击. 2025, 44(14): 237-244.

摘要 ( 50 ) PDF全文 ( 19 )

可视化

目前关于频变刚度定位节点对轨道车辆的影响主要集中在曲线通过性能上，很少涉及对转向架蛇行稳定性的影响。本文以频变刚度定位节点为研究对象，首先研究了其“频变”机理，然后分别建立了含有频变刚度节点、传统定刚度节点的转向架横向动力学模型，对比了两种节点在新轮和磨耗轮状态下的蛇行线性、非线性稳定性差异，最后研究了频变刚度节点参数对系统稳定性的影响规律，得到了如下结论：(1) 随着速度的升高，含有频变刚度节点的转向架蛇行线性稳定性先增大，后降低，而含有传统定刚度节点的转向架蛇行线性稳定性逐渐降低；(2) 新轮状态下，频变刚度节点能提供的蛇行稳定性不如传统定刚度节点，尤其是非线性稳定性；(3)磨耗轮状态下，频变刚度节点在保持转向架蛇行线性稳定性方面更具有优势，但是非线性稳定性比传统定刚度节点下的要低；(4) 频变刚度节点中的并联刚度ks主要影响低速下系统的稳定性，ks越大，稳定性越好，而串联刚度kc主要影响高速下系统的稳定性，kc越小，稳定性越好。

Select

强侧风环境中高速列车升力翼运行姿态研究

谢红太1, 2, 王红1, 王云飞3, 王家琪1, 岳鹏1

振动与冲击. 2025, 44(14): 245-256.

摘要 ( 57 ) PDF全文 ( 13 )

可视化

为探索下一代高速列车升力翼技术开发应用的空间和气动条件，优化升力翼翼型气动外形、运行工作姿态和抗侧风性能。提出限界约束下列车升力翼及车身融合设计方法，采用数值模拟技术从升力翼气动选型设计、安装布置和强侧风环境中气动特性和运行姿态作了分析。结果表明：基于中国现行高速铁路技术标准体系，从安装空间富余度、外形流线型协调性、气动性能和工作尺度等多方面考虑实施，选择车顶布局翼剖面为平凸型的升力翼是综合性能较优的；迎角在-30°~30°的范围内，升力翼的升力和阻力系数近似满足一种抛物线关系，当迎角约为16°时气动效率达到最高；升力翼所受气动升力随着纵向位置的不同变化较为明显，其中当升力翼距离头车司机室流线型尾端约2m范围时，增升贡献最为突出，所产生的气动升力头车占比最大为61%；强侧风作用下带升力翼高速列车所受气动力和气动力矩随着风向角的变化均呈不同程度的正弦形式波动的变化趋势，横风状态时所受气动升力表现最为突出；升力翼水平旋转角约为120°和300°时，综合气动性能和气动效率最优。侧风作用下升力翼最佳匹配工作姿态为保障行车安全提供了重要技术参考，对平衡和补偿侧风环境中高速列车的气动特性具有明显的改善的作用。

Select

地铁振动源强快速解析预测方法研究

徐利辉1, 高盟1, 马龙祥2, 陶子渝3, 陈嘉梁4

振动与冲击. 2025, 44(14): 257-264.

摘要 ( 84 ) PDF全文 ( 44 )

可视化

提出一种高效准确的地铁振动源强快速解析预测方法。基于周期结构理论，在柱坐标系中求解土体介质及隧道壳体的基本解答，利用土体与隧道间、隧道仰拱与道床板梁间的连续条件实现各部分的动力耦合，结合列车荷载的周期性表达式，在频域-波数域中求得地铁振动源强的解析解。分析了车速、轨道不平顺及土体参数的影响，基于实测结果验证了模型的准确性。结果表明，波数M=8时预测结果收敛且预测误差为0.7 dB。振动源强随车速增大、轨道条件变差、土体弹性模量减小而增大，不平顺谱由六级谱变为一级谱时，源强增大15 dB，环评中需考虑轨道不平顺影响。本文预测方法单次预测耗时58 s，具有较高预测效率及准确性，适用于确定振动源强水平。

Select

基于面积参数重构的多点弦轨道短波不平顺测量研究

赵登宇, 尧辉明

振动与冲击. 2025, 44(14): 265-271.

摘要 ( 79 ) PDF全文 ( 24 )

可视化

针对多点弦测法在测量过程中会引起系统不稳定和误差积累问题，提出一种用面积参数进行波形重构的空间计算方法，将大维度矩阵转化为一维向量作为结果输出，能有效抑制矩阵奇异性增大带来的误差影响。在理论基础之上，以多条谐波磨耗作为短波不平顺波形进行仿真测量验证，经过面积参数计算及Levenberg-Marquardt（简称为，LM）优化算法求解，使面积重构波形的相关系数达到0.9914，误差控制在；对测点配置进行优化，并根据此配置与弦值重构模型进行仿真对比，面积参数重构模型在计算效率、重构精度及抑制误差积累方面都更有优势。波磨实测表明，该方法应用在检测小车上能准确计算波磨幅值，重复测量精度为10.42 ，对应的波长峰值均在短波范围内，实现对轨道短波不平顺的精确测量。

Select

复杂振动和交变温度工况下高铁梯形螺栓连接松动规律

朱志鹏1, 巩浩1, 2, 3, 刘检华1, 2, 3, 张文涛1, 王清华1, 张萌1, 李鹏4

振动与冲击. 2025, 44(14): 272-282.

摘要 ( 64 ) PDF全文 ( 20 )

可视化

梯形螺栓连接是高铁动车组设备舱裙板、底板等的主要连接方式，但是在服役过程中长期承受剧烈振动载荷和高低温环境载荷，导致梯形螺栓易松动，引发疲劳断裂，给高铁的可靠运行带来了风险与挑战。针对这一问题，建立梯形螺栓连接精确有限元模型，仿真横向、纵向、弯曲和扭转振动，以及交变温度载荷，分析在这些振动与交变温度载荷单独和耦合作用下梯形螺栓的松动规律，并系统研究横向振动条件下初始预紧力、摩擦系数和被压件材料对螺栓松动的影响规律。研究结果表明，横向振动是导致梯形螺栓松动的主要载荷形式，弯曲振动只有在特定情况下才能引发螺栓松动，纵向振动、扭矩振动和交变温度载荷几乎不会导致松动，而且振动和交变温度载荷的影响相互独立。与普通螺纹和管螺纹结构相比，梯形螺栓连接的防松性能比这两种螺纹结构稍差，但是在相同条件下的应力集中降低了30%，这将显著提高梯形螺栓连接的承载能力和抗疲劳特性。

Select

考虑簧下信息的道路过程噪声自适应路面不平度估计研究

邹函桐1, 2, 夏小均1, 张红1, 张志飞2, 陈浩2, 贺岩松2

振动与冲击. 2025, 44(14): 283-292.

摘要 ( 68 ) PDF全文 ( 15 )

可视化

准确获取路面不平度信息对于智能悬架控制至关重要，直接影响汽车动力学性能和舒适性。因此，本文旨在提升路面不平度估计精度，基于4自由度模型，将车身垂向振动、俯仰振动和簧下振动信息作为观测量，使用卡尔曼滤波算法搭建路面不平度估计观测器，同时利用车身垂向加速度信息构建粒子群-支持向量机模型以实现路面等级分类，并基于路面等级设计道路过程噪声协方差矩阵自适应更新算法，提出考虑簧下信息的过程噪声自适应路面不平度估计算法。仿真结果表明，在随机路面和冲击路面下，所提算法相对于常规增广卡尔曼滤波算法在实时路面不平度估计精度上取得一定提升。

Select

改进深度子域自适应网络的跨设备滚动轴承寿命状态识别

陈仁祥1, 艾懿1, 杨黎霞2, 梁栋1, 蒋咏志1, 罗瑞1

振动与冲击. 2025, 44(14): 293-301.

摘要 ( 47 ) PDF全文 ( 15 )

可视化

跨设备下因结构尺寸、运行工况等不同导致轴承寿命状态数据分布差异大和特征差异大，进而影响轴承寿命状态识别结果，为此提出改进深度子域自适应网络(improved deep subdomain adaptive network, IDSAN)的跨设备滚动轴承寿命状态识别方法。首先，在Resnet-50中引入通道注意力机制提高各通道中重要特征的权重，自适应获取不同设备滚动轴承的两域分布式特征表达。其次，在网络中集成Transformer编码器和多尺度卷积模块，利用Transformer编码器的自注意力机制引入全局信息，利用多尺度卷积学习多尺度信息，从多维度、多角度自适应提取不同设备轴承的寿命状态特征；最后，利用局部最大均值差异(local maximum mean discrepancy，LMMD)度量准则进行子域适配，最终实现跨设备轴承寿命状态识别。在不同设备轴承寿命数据集上进行实验验证，相比其他域自适应方法，所提方法识别准确率更高，证明了所提方法的可行性和有效性。

Select

基于多源域联合结构保持迁移的滚动轴承故障诊断

周宏娣1, 2, 王志文1, 陶琦1, 2

振动与冲击. 2025, 44(14): 302-310.

摘要 ( 80 ) PDF全文 ( 21 )

可视化

针对变工况条件下滚动轴承两域特征分布差异较大、目标域标签稀缺，导致故障诊断精度较低的问题，提出了一种无监督的基于多源域联合结构保持迁移的滚动轴承故障诊断方法。首先以最大均值差异度量从多源域筛选出与目标域相似度较高的源域；然后通过两个投影矩阵分别将源域和目标域数据投影至公共子空间，并对源域和目标域样本进行加权，保持了样本的邻域关系；同时利用最大均值差异对齐两域之间的边际分布和条件分布，结合图嵌入理论和Fisher准则挖掘共有的潜在故障结构特征，并保留数据局部流形结构和判别性信息，最小化域差异；最后利用标签传播获取预测标签，并通过投票机制判断故障类型。在四组滚动轴承数据集上进行实验验证，所提方法优于传统方法，具有良好的泛化性能。

Select

基于联合域适应的轴承剩余使用寿命预测方法

时爱民1, 王波1, 2, 刘良将1, 杨文龙1, 朱梦迪1

振动与冲击. 2025, 44(14): 311-320.

摘要 ( 74 ) PDF全文 ( 10 )

可视化

针对基于无监督迁移学习轴承剩余使用寿命（remaining useful life，RUL）退化数据分布存在显著差异，导致模型预测精度较低的问题，提出了一种联合域适应轴承RUL预测方法，生成高质量伪标签以提高RUL预测精度。首先，融合有效通道注意力网络(efficient channel attention network，ECA-Net）与卷积神经网络(convolutional neural network，CNN)，提高模型的特征提取能力；然后，采用最大均方差异（maximum mean square difference，MMSD）度量方法减少源域与目标域之间退化数据的分布差异，生成高质量伪标签；同时，比较源域真实标签和高质量目标域伪标签的差异，为样本分配权重以引导模型对抗训练，进一步提升模型性能；最后，为验证所提方法的有效性和优越性，在IEEE PHM Challenger 2012轴承数据集上与其它方法对比。实验结果表明，所提方法生成了高质量的伪标签，具有更佳的预测精度。

Select

基于BiLSTM和注意力机制的结构振动响应重构

王昊, 胡志祥, 张一赛

振动与冲击. 2025, 44(14): 321-332.

摘要 ( 71 ) PDF全文 ( 39 )

可视化

在结构健康监测系统中(SHM)重构缺失响应数据对于准确评估结构工作状况至关重要。本文提出了一种基于双向长短期记忆网络(Bidirectional Long Short-Term Memory, BiLSTM)和注意力机制的缺失振动响应重构网络——Seq-BiAtt。该网络在序列到序列(sequence to sequence，Seq2Seq)架构的基础上，将响应重构问题建模为序列生成问题，利用数据间潜在的时空关系显著提高模型的重构性能。此外，提出了一种基于均值平滑的损失计算方法评估模型的整体性能。通过对八自由度振动系统数值算例以及道林厅人行桥实际监测数据的研究，验证了所提出模型的鲁棒性与准确性。实验结果表明，该模型在不同噪声环境下均能胜任响应重构任务，在低信噪比的情况下仍表现出优异的重构性能。

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

2025年, 第44卷, 第14期　
刊出日期：2025-07-28

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

2025年, 第44卷, 第14期 刊出日期：2025-07-28

2025年, 第44卷, 第14期　
刊出日期：2025-07-28