振动与冲击

Select

张博1, 2, 孙东生1, 郑昊楷1, 史云帆1, 丁虎2, 陈立群2

振动与冲击. 2025, 44(4): 1-9.

摘要 ( 197 ) PDF全文 ( 114 )

可视化

冷却叶片是重型燃气轮机的核心构件，服役于严峻工况，常常因振动过量而失效。准确掌握冷却叶片振动机理，对重型燃气轮机叶片进行合理化设计与维护具有实际意义。以NACA0012翼型叶片为例，基于Euler-Bernoulli 梁理论将模型简化为含不等大双通道单轴对称性的旋转悬臂输流管，利用假设模态法与 Lagrange 法建立了轴向-弦向-挥舞-扭转四自由度耦合动力学模型。通过和文献结果对比，确认了该研究建立动力学模型的准确性。研究了流体流速、输流管转速、拉伸-弦向耦合和挥舞-扭转耦合效应等对系统固有频率的影响。研究发现：转速对各自由度刚化效应影响不同，导致复杂的模态顺序交换；拉伸-弦向耦合和挥舞-扭转耦合会引发模态转向现象，导致不同阶振动频率降低或升高；对于长细比较大的 Euler-Bernoulli 梁来说，单轴对称截面的非对称性的影响主要集中在挥舞-扭转刚度耦合；在一定转速范围内，挥舞-扭转耦合效应可能诱发系统发生颤振失稳。另外，该研究讨论的轴向力对一维构件扭转振动的硬化效应是对现有振动力学课程中一维波动方程相关内容的延伸与发展，该研究关于结构动力学建模及其数值方法，也可以作为本科生或研究生振动力学课程扩展阅读材料。

Select

一种兼顾仿真效率和精度的车辆--轨道非线性空间耦合动力学模型

王伟1, 2, 雷晓燕1, 罗锟1, 陈鹏1

振动与冲击. 2025, 44(4): 10-20.

摘要 ( 162 ) PDF全文 ( 283 )

可视化

车辆-轨道非线性空间耦合动力学精细化模型常常需要耗费更多的机时，如何解决分析精度与计算效率的矛盾，是车辆-轨道非线性空间耦合动力学数值分析中的难点。建立了精细化的车辆-轨道非线性空间耦合动力学模型，构建了在用迹线法搜索轮轨空间接触点中引入轮轨准弹性修正的、更为精细的轮轨接触几何关系，并将迹线法融入到交叉迭代中求解车辆-轨道非线性空间耦合动力学方程，实现了同步进行轮轨接触点搜索与车辆-轨道非线性空间耦合动力学方程求解，提高了模型分析精度和数值计算效率。为验证理论模型的正确性，与相关文献结果进行了对比计算，验证了模型和算法的有效性。最后，分析了模型的四类简化形式对系统响应的影响。研究表明：采用集中支撑的弹性元件模拟钢轨扣件，无法真实反映两侧扣件对钢轨侧滚振动的协同约束作用，将导致计算结果失真，采用分离支撑的弹性元件模拟钢轨扣件更为合理；轨道结构底座板参振对系统响应的影响显著，在模型中应给予考虑；底座板超出轨道板的部分对系统响应的影响较小，所产生的误差在可接受范围内；轨道子系统模型A能兼顾仿真效率和计算精度，适合用作车辆-三层轨道非线性空间耦合系统振动精细化分析模型。

Select

1000kV八分裂输电线路负刚度阻尼器防舞的风洞试验研究

楼文娟, 吴蕙蕙, 黄赐荣, 王强

振动与冲击. 2025, 44(4): 21-27.

摘要 ( 105 ) PDF全文 ( 45 )

可视化

利用磁体相互作用力设计了一种负刚度装置，并与电涡流阻尼器并联制得负刚度阻尼器(negative stiffness damper,NSD)。在导线大比例缩尺模型近端部安装阻尼器进行自振试验，发现阻尼器可以提升系统一阶等效阻尼比，其中NSD的减振性能更佳。以某1 000 kV八分裂输电线路为工程原型，基于模态分解法与动力相似关系，设计了输电导线-阻尼器系统的舞动风洞试验装置，在典型易舞风攻角下，进行了安装不同阻尼器的节段模型风洞试验。结果表明：端部阻尼器对导线的竖向舞动具有较好的抑制效果，能够有效提高导线起舞风速、降低导线竖向舞动幅值，且NSD的抑舞性能优于黏滞阻尼器；但在以扭转向舞动为主的工况下，安装在分裂导线近中心的单阻尼器抑舞效果不佳；针对这种情况给出了双阻尼器并联连接导线的方案，试验验证了这种方案可以有效抑制扭转向舞动。

Select

空簧联通状态对虚拟轨道车辆车体结构服役安全性影响研究

张弛1, 2, 王超1, 朱涛1, 张卫华1, 肖守讷1, 阳光武1

振动与冲击. 2025, 44(4): 28-39.

摘要 ( 79 ) PDF全文 ( 65 )

可视化

虚拟轨道车辆作为一种新制式的城市轨道交通体系，运行条件下的虚拟轨道车辆服役状态评估显得尤为重要。本文首先基于有限元仿真和空簧联通前后状态的线路测试获取车体薄弱位置及加速度响应；然后，通过车辆悬挂系统的加速度传递特性构建车体加速度等效传递系数，开展加速度-应变损伤评估方法研究；最后，结合断裂力学失效评估准则对薄弱位置进行结构完整性评定。通过将服役加速度和应变损伤作为输入，评估了空簧联通状态对虚拟轨道车辆车体的服役安全性。结果表明，车体结构薄弱位置主要分布在车体二位端纵梁焊接位置。车辆启动、制动工况对整体结构损伤影响较大，占整体站间纵向损伤的50%左右；过桥工况对垂向损伤影响较大，占整体站间纵向损伤的60%左右，空簧导通增强了车体结构平稳性，车辆服役环境载荷满足寿命要求，运行平稳性和舒适性良好。研究方法可为虚拟轨道车辆的设计及服役安全性评估提供指导。

Select

基于多维可视化的电磁轴承-柔性转子系统多目标优化控制

程柳峰1, 陈亮亮1, 靳晓光1, 伍家驹1, 郭至城1, 李志农2

振动与冲击. 2025, 44(4): 40-51.

摘要 ( 126 ) PDF全文 ( 53 )

可视化

为有效抑制电磁轴承-柔性转子系统的振动，该文提出一种基于多维可视化的电磁轴承-柔性转子系统多目标优化控制策略。首先，通过有限元方法搭建电磁轴承-柔性转子系统数学模型，并采用模态截断法对该系统进行降阶，以减小状态变量个数，便于控制器设计。接着，设计Luenberger全维状态观测器，将传感器处位移转换为电磁轴承处位移，解决传感器与电磁轴承不同位问题，接下来利用状态反馈解耦法将多变量强耦合的电磁轴承-柔性转子系统转化为4个彼此独立的单输入单输出子系统。在此基础上，以控制系统超调量、调节时间及振动幅值为优化目标，以系统稳定、轴承气隙为约束条件，采用多维可视化法对解耦后子系统的控制器参数进行多目标寻优，得到控制参数P、D的最优可行域。最后，搭建仿真模型对本文提出的控制算法的性能进行验证。结果表明：本文提出的控制算法能够有效抑制电磁轴承-柔性转子系统振动，具有稳定性好、超调量小、调节时间短、抗干扰能力强的特点。

Select

基于激光点云与BIM技术的“三跨”施工跨越网动力学响应分析

刘家良, 方春华, 路雯棋, 郭永玉, 蔡树德, 江全才

振动与冲击. 2025, 44(4): 52-60.

摘要 ( 72 ) PDF全文 ( 45 )

可视化

在“三跨”输电线路张力放线施工中，一旦发生事故被牵导线可能跌落冲击下方跨越网，威胁被跨越物的安全稳定运行，因此本文提出一种基于激光点云与BIM技术的“三跨”施工跨越网动力学响应分析方法。首先利用机载激光雷达采集“三跨”施工现场的三维点云数据，使用改进的布料模拟滤波算法分割得到跨越地形点云数据，使用基于点云空间维度特征与K-Means算法实现对跨越档两侧杆塔点云数据的高精度提取；其次根据提取的点云数据结合BIM技术对目标设备及施工环境进行逆向建模，通过不同地表物体的组装堆砌，并在其上搭建施工跨越网模型；最后通过模拟事故发生时导线对跨越网的冲击碰撞，探测跨越网的承载性能及其与被跨越物之间的动态净空距离。结果表明，该方法能够提前在实际施工环境中对跨越网的动力学性能进行分析，为输电线路跨越施工提供可靠的安全保障及数据支撑，具有一定的工程价值。

Select

基于声发射的新型全模块化装配式桥墩的损伤演化试验研究

李红豫1, 汪辰骏1, 夏署2, 李丰衍2, 莫仁德2, 张璐1

振动与冲击. 2025, 44(4): 61-70.

摘要 ( 74 ) PDF全文 ( 45 )

可视化

为适应轻质铝合金天桥的上部构造的特性，本文提出一种新型全模块化预制拼装桥墩，并对其力学性能和损伤演化过程开展试验研究。设计了一组新型全模块化装配式桥墩的缩尺试件，进行了低周往复加载试验，评价了新型桥墩的抗震性能指标，为了有效的量化往复荷载下的结构整体损伤情况，试验过程中引入声发射技术进行实时监测。对力、位移曲线和量化后的声发射信号特征进行关联性研究，多方位描述试件的损伤破坏过程。试验结果表明，新型桥墩结构在往复荷载作用下，根据声发射能量的变化和累积，损伤演化过程可分为裂缝发展阶段、强化阶段、耗能阶段和快速破坏阶段。并通过力学数据与声发射活动的对比，证明了声发射技术在结构的损伤演化过程中的状态分析及评估的有效性和准确性，可为工程实践提供可靠依据。

Select

装配式风电混塔胶粘拼缝的内聚力本构模型及塔筒承载力研究

黄赐荣1, 2, 张栋梁1, 2, 付坤1, 2, 李天昊1, 2, 何澜1, 2, 章家炜1, 2

振动与冲击. 2025, 44(4): 71-81.

摘要 ( 105 ) PDF全文 ( 57 )

可视化

为了探究装配式风电混塔胶粘拼缝的粘结性能以及塔筒整体的承载力，本文开展了混凝土-结构胶粘结界面的法向拉伸和切向剪切试验。针对混凝土粘结界面位置的裂纹开展以及破坏模式进行了详细考察，明确了粘结界面的法向以及切向的内聚力本构模型。基于试验得到的内聚力本构模型建立了6节段的装配式风电混塔简化模型，开展了装配式塔筒在纯扭及弯扭荷载工况下的承载能力研究，探究了竖缝结构胶对于装配式混塔承载力的影响。研究表明：混凝土-结构胶-混凝土粘结试件的剪切破坏模式以粘结界面破坏为主，抗剪性能会弱于混凝土本身；而法向拉伸破坏模式以混凝土基材破坏为主，抗拉性能会强于混凝土本身；通过数值模拟计算结果发现，相比于摩擦接触模型，竖缝内聚力CZM模型的抗扭承载能力有显著提升，但扭矩持续加载导致竖缝内聚力单元破坏后，其抗扭承载力和摩擦接触模型相近。

Select

参数带宽化的双摆桥式起重机线性自抗扰控制

邵雪卷1, 韩雨豪1, 周亮亮2, 孙来庆2, 陈志梅1, 张井岗1

振动与冲击. 2025, 44(4): 82-90.

摘要 ( 73 ) PDF全文 ( 38 )

可视化

桥式起重机作为工业上广泛应用的运输设备，在实际起动时，台车移动势必会带动吊钩以及负载产生两级摆角，增加小车定位与实时消摆的难度。针对这种情况，提出一种参数基于带宽调节的线性自抗扰控制方法，以消除初始负载摆角、内部不确定状态以及外界扰动对系统的影响。首先，将系统解耦成三个控制量互不包含的子系统；其次，对解耦后的子系统分别设计线性扩张状态观测器和线性控制器；最后结合Lyapunov方法将设计的扩张状态观测器和控制器参数带宽化并进行收敛性和稳定性分析。仿真结果表明，所提控制方法能够在强扰动影响下准确平稳地将负载运输到目标位置并快速消除两级摆动，同时对模型参数变化具有较强的鲁棒性。

Select

幂函数阻尼系统的振动特性分析

杨晓彤1, 申永军2, 张瑞良2

振动与冲击. 2025, 44(4): 91-97.

摘要 ( 89 ) PDF全文 ( 47 )

可视化

分析了含幂函数阻尼的单自由度系统在简谐激励下的受迫振动。通过平均法与等效线性化，推导了等效线性阻尼的表达式。研究发现，非线性阻尼的减振效果与其系数和指数密切相关。进一步得到了主系统振幅和相位的定常解，通过数值仿真验证了定常解的正确性。通过等效线性阻尼的变化曲线和幅频响应曲线，分析了影响非线性阻尼减振效果的因素。研究表明，阻尼比的增加会使共振峰值左移，提高了减振性能，但需在适当范围内控制阻尼比以实现最佳减振效果。此外，阻尼比较小时阻尼指数的增加能增强阻尼作用，但过大的阻尼比会导致非线性阻尼减振效果低于线性阻尼。本研究为结构减振设计及优化提供了重要依据和理论基础。

Select

基于分析与设计序列迭代方法的三维声子晶体拓扑优化及参数分析

王燕 1, 2, 朱奕筱 3, 亢战 3

振动与冲击. 2025, 44(4): 97-104.

摘要 ( 71 ) PDF全文 ( 31 )

可视化

在常规的声子晶体拓扑优化中，内层的多波矢特征值分析和外层的单胞布局设计变量寻优构成双层嵌套问题，两个层次嵌套式迭代求解导致三维拓扑优化设计面临计算量剧增的难题。本文为提高优化设计的效率，将用于结构固有频率优化问题的分析与设计序列迭代的思想拓展至三维声波声子晶体的拓扑优化，通过将内层特征值问题转化为单次逆迭代获得拓扑优化中间结果对应的逐次近似能带结构，并根据优化结果进行参数化建模以研究三维声子晶体拓扑优化解的带隙特性。通过参数化扫掠，给出了不同参数下的相对带隙和带隙上下界。论文进一步总结了不同参数对声子晶体带隙的影响，为三维声波声子晶体构型设计提供指导。

Select

考虑双重不确定性的混合试验易损性评估方法

王涛1, 谢婧怡1, 孟丽岩1, 李勐2, 周雨晨1, 李雪1

振动与冲击. 2025, 44(4): 105-117.

摘要 ( 115 ) PDF全文 ( 285 )

可视化

为解决针对复杂土木工程结构地震易损性评估中精度与参数不确定性的问题，本文提出考虑地震动与结构自身参数的双重不确定性的混合试验易损性评估方法。该方法将拉丁超立方采样与正交设计相结合选取地震动-结构模型参数样本对，在充分考虑双重不确定性的基础上，有效地减少样本数量；利用模型更新混合试验获取结构地震响应数据，得到考虑双重不确定性的结构易损性曲线。通过对6层带有自复位摩擦耗能支撑的钢框架结构进行混合试验虚拟仿真，验证所提方法的有效性。研究结果表明：与数值模拟、平方根容积卡尔曼滤波算法（ square root cubature Kalman filter，SRCKF）在线模型更新混合试验方法相比，采用统计SRCKF算法进行模型更新能够有效地提高数值子结构的模型精度，虚拟混合试验结果均方根误差更小，易损性评估精度高；采用拉丁超立方采样与正交设计相结合的方法能够有效地减少样本对的数量，并充分地考虑地震动与结构模型参数的双重不确定性；本文所提出的方法可为结构地震易损性评估提供有效手段。

Select

箱装体局域共振超材料封板抑振特性研究

王帅1, 2, 马炳杰1, 2, 3, 童宗鹏1, 2, 3, 殷长春1, 3, 张丽1

振动与冲击. 2025, 44(4): 118-125.

摘要 ( 134 ) PDF全文 ( 43 )

可视化

为有效解决箱装体200Hz以下低频振动控制难题，提升箱装体底架的抑振性能，本文以箱装体底架封板为研究对象，建立了箱装体底架有限元模型，分析了底架振动特性。在此基础上，采用布洛赫定理与平面波展开法建立了局域共振胞元理论模型，提出了局域共振超材料封板设计方法，计算了箱装体底架封板振动响应，评估了局域共振型箱装体底架振动抑制性能，实现了200Hz以下频段内窄带振动的有效控制。箱装体局域共振超材料封板设计方法的提出丰富了箱装体底架振动控制技术，为后续局域共振超材料技术在船舶振动控制工程应用提供了参考。

Select

基于热-固-声耦合的弹性壁板振动响应分析

王凯伦1, 王虎寅2, 高鹏新2, 瞿叶高1

振动与冲击. 2025, 44(4): 126-133.

摘要 ( 98 ) PDF全文 ( 60 )

可视化

高速飞行器热防护壁板在高温、强噪声工作环境会表现出热屈曲、非线性热弹性振动等复杂动力学响应。本文考虑热防护壁板连接间隙接触，建立了热防护壁板热弹性动力学有限元数值模型，采用热响应与频域线性摄动分析叠加的耦合法对热防护壁板随机振动响应进行了分析，研究了不同连接方法对模态分析结果和热防护壁板的热振响应性能模拟精度的影响。通过数值模型的振动模态分析，与模态测试结果对比验证了模型的准确性。随后开展约束连接、连接器连接以及面接触连接三种不同的连接方式下热防护壁板的热振响应性能研究和试验研究。研究结果表明：热防护壁板的热振响应的计算结果与试验测量结果一致，冯•米塞斯应力均方根值与试验测量值之间的最大误差为5%，随机响应与试验测量结果一致。本研究为热-固-声耦合的弹性壁板的热振响应性能分析提供了一种有效的方法，为弹性壁板的热振响应性能预测提供了有效的参考。

Select

桥面移动车辆横风气动特性数值模拟研究

朱超1, 张佳明2, 3, 冯玉祥1, 马存明2, 3, 陈旭骏4

振动与冲击. 2025, 44(4): 134-143.

摘要 ( 84 ) PDF全文 ( 46 )

可视化

车辆的横风效应是影响大跨度桥梁桥面行车安全性和舒适性的重要因素，并直接关系到桥梁的正常运营，而当前关于车辆气动特性的研究却大多针对地面场景。本文基于计算流体动力学（computational fluid dynamics，CFD）数值仿真平台，采用重叠动网格技术同时模拟了集装箱货车在双箱梁桥面和地面上的真实运动，详细研究了桥面移动车辆在横风作用下的绕流流场和绕流气动力。结果表明：移动车辆在横风作用下的绕流特征主要与风速和车速所控制的合成风偏角有关；此外，与地面场景的模拟结果相比，桥面的存在显著降低了车辆的侧向力和横摆力矩，但在一定程度上增加了侧倾力矩，而且这种影响还与车辆在桥面上行驶的车道位置有关；最后，提出了桥面移动车辆气动力系数关于合成风偏角的经验公式以方便工程应用。

Select

某丙烷脱氢装置大型管道高频振动特性分析

贺佳1, 2, 梁浩华1, 2, 张国华3, 杨玉强3, 胡美妃1, 2, 陈政清1, 2

振动与冲击. 2025, 44(4): 144-150.

摘要 ( 115 ) PDF全文 ( 29 )

可视化

大型石化管道服役期间，受复杂工作环境影响，可能发生高频剧烈振动，影响结构正常使用，并存在较大的安全隐患，因此，很有必要对此类振动现象开展相关研究。本文以某丙烷脱氢装置的大型管道为对象，基于现场实测数据，分析了管道振动特性，并利用传递矩阵法，获取了管道内部不同工况下的气柱固有频率。研究发现：管道振动的加速度幅值大、位移幅值小，振动频率较高，且卓越频率之间存在明显的倍数关系，即倍频现象，如26Hz和52Hz；气柱固有频率与管道固有频率接近，结合压缩机的激励频率，引发了管道的共振现象。本文采用的方法简便高效，可用于分析丙烷脱氢装置大型管道的振动特性，探求管道振动的原因，并为类似管道的性能评估和减振方案设计提供参考依据。

Select

抗密频线谱干扰的实时次级通路辨识方法研究

李彦1, 2, 尹天齐1, 2, 张能1, 2, 黄晋1, 2

振动与冲击. 2025, 44(4): 151-164.

摘要 ( 65 ) PDF全文 ( 88 )

可视化

次级通路模型的辨识误差对自适应有源控制算法的稳定性具有显著影响，因此需要准确的次级通路模型。然而，由于难以去除密频干扰的影响，次级通路辨识通常在初级振源关闭、背景噪声较低的情况下进行。但实际工程中，次级通路传递特性是时变的，模型与实际工作状态存在较大差异，导致自适应控制效果不佳、甚至失稳。为解决这一难题，本文首先提出了一种基于二阶时频滤波方法的低运算量、高精度辨识次级通路频响函数实部和虚部的方法。然后，分析了有密频干扰情况下实时辨识实部和虚部参数的波动特性规律。最后，提出了抗密频干扰的实时次级通路辨识方法，去除密频干扰引起的辨识参数波动，并获得了稳定、高精度的实时次级通路辨识结果。通过本文的研究，提供了一种抗密频干扰的实时次级通路辨识方法，可以有效提高隔振装置的自适应控制性能。该方法具有高精度、低运算量等优点，因此在实际工程的时变环境中能快速提供可信的辨识结果，具有较高的实用价值和推广前景。

Select

某运动型多用途车怠速振动分析及优化

陈清爽1, 2, 钟秤平1, 2, 4, 郭荣3, 4, 王理周1, 2, 罗鑫1, 2, 肖俊平1

振动与冲击. 2025, 44(4): 165-175.

摘要 ( 131 ) PDF全文 ( 41 )

可视化

针对某运动型多用途车开启空调所引发的怠速振动问题，进行了激励源及路径分析与优化。通过频谱分析和部件独立运行法识别出问题主要贡献频率和激励源。利用齐次坐标变换建立风扇转子不平衡计算模型，阐明了制造参数与装配位置对不平衡激励的传递原理，并基于Monte Carlo法计算了转子不平衡的统计分布；通过模态实验与冷却模块衬套振动模型仿真计算，分析出冷却模块共振是路径放大的主要原因。应用风扇转子不平衡贡献量分析方法识别了关键影响因子，指导了转子不平衡优化；基于遗传算法优化了冷却模块衬套刚度，实现冷却模块模态频率分离。优化方案验证结果表明：降低转子不平衡与冷却模块模态频率分离的组合方案显著改善了怠速振动问题。

Select

早龄期喷射混凝土冲击动力学响应及损伤演化试验研究

马俊1, 2, 谢全民1, 2, 万鹏3, 孙热1, 2, 章逸锋1, 2, 彭磊1, 2

振动与冲击. 2025, 44(4): 176-183.

摘要 ( 91 ) PDF全文 ( 63 )

可视化

为研究冲击荷载下早龄期喷射混凝土动力学响应及损伤特征，基于霍普金森压杆对早龄期喷射混凝土开展不同冲击速度下动态压缩试验，分析其动力学特征；采用DIC技术分析其冲击过程中位移场变化及能量演化特征。研究表明：随应变率增加，早龄期喷射混凝土峰值应力、峰值应变和动态弹性模量随之增加，且不同龄期喷射混凝土存在差异；冲击扰动下早龄期喷射混凝土裂纹发育错综复杂，劣化区域破碎，位移场从连续向不连续发展，且不同龄期喷射混凝土能量演化特征呈现明显变化。研究成果揭示了早龄期喷射混凝土在冲击荷载下的损伤特征，具有重要的理论意义和工程推广应用前景。

Select

大长径比尾翼爆炸成型弹丸飞行稳定性分析

李珍珍1, 2, 杨永亮1, 王雅君3, 杨宝良3, 侯云辉3, 郭锐1

振动与冲击. 2025, 44(4): 184-197.

摘要 ( 140 ) PDF全文 ( 55 )

可视化

爆炸成型弹丸（Explosively Formed Projectiles, EFP）的飞行稳定性直接决定弹丸撞靶的姿态、速度和密集度，进而影响EFP的侵彻性能。为了提升高超音速（马赫=4~7）EFP的侵彻威力，综述目前EFP的构型及飞行稳定性，建立了大长径比尾裙和褶皱尾翼EFP模型；构建并验证了EFP高超音速气动参数的数值计算方法。分析了尾翼式EFP的结构参数（齿根高、齿宽、实心率）对升阻力、压心和飞行稳定性等的影响规律，研究了结构不对称程度和滚转运动对尾裙和尾翼式EFP静态气动参数的影响规律。在此基础上，建立并验证了EFP飞行动力学微分方程，分析了结构非对称和滚转运动对弹道径向偏移量的影响；研究了药型罩材质对了球形、尾裙式、尾翼式EFP长距离飞行速度降的影响，定量分析了飞行稳定性对EFP存速能力的影响。研究表明，常规尾翼弹飞行稳定性判据仍适用于EFP高超音速空气弹道；通过斜置褶皱尾翼产生较低速的滚转运动，可以显著提高非对称结构EFP的空气弹道密集度；本文优化后的尾翼式EFP在飞行稳定性良好的同时，具有优异的存速能力，可为高侵彻威力EFP战斗部成型设计提供一个标准构型参考。

Select

基于CEEMD-HHT的公路隧道爆破洞外空气噪声时频能量分析

赵一聪1, 韩风雷1, 肖东辉2, 张学富1

振动与冲击. 2025, 44(4): 198-206.

摘要 ( 84 ) PDF全文 ( 139 )

可视化

为揭示隧道爆破噪声声源特性，给精准、科学的噪声污染防治提供理论基础，基于互补集合经验模态分解（complementary ensemble empirical mode decomposition，CEEMD）改进的希尔伯特-黄变换（ Hilbert-Huang transform，HHT）方法分析了实测隧道爆破空气噪声的时间-频率-能量特征，并运用统计学原理对所测系列噪声的主频带进行了估计。主要结论如下：CEEMD-HHT法有效滤除了噪声信号中的无关高、低频分量；隧道爆破噪声信号在幅值和能量方面都呈现瞬时脉冲特点，信号频带分布宽，频率成分丰富，但能量主要集中于低频段的窄带内；宜采用基于主要能量分布特点确定的主频带描述爆破噪声信号特征；所测系列爆破噪声的能量绝大部分（>95%）分布在80Hz以下，次声波（<20Hz）频段所含能量>30%。文章的研究结果可为隧道爆破噪声的源头防控提供理论指导。

Select

基于舱室结构特征的水下爆炸冲击响应快速预报方法

梁潇帝, 刘寅东

振动与冲击. 2025, 44(4): 207-216.

摘要 ( 68 ) PDF全文 ( 50 )

可视化

提出一种水下近场非接触爆炸载荷作用下舰船结构冲击响应峰值快速预报新方法。建立多舱段舰船模型，采用拉丁超立方抽样方法设计试验工况，每组工况在不同肋位横剖面处各层甲板、双层底内外底的典型位置布置样本测点，提取每组样本测点的冲击响应峰值，建立冲击响应峰值数据库。采用NSGA-II优化的BP神经网络方法建立船体结构冲击响应峰值快速预报模型。分别将炸药参数（TNT当量、爆距、攻角），船体结构形式参数（甲板、横纵舱壁数量和位置等）和测点与炸点相对位置作为神经网络输入，以峰值加速度、峰值速度、峰值位移作为神经网络输出进行训练。训练完成后对6组爆炸工况的冲击响应峰值进行精度验证。结果表明，与现有有限元仿真预报方法相比本文方法简单实用，与现有快速预报方法相比文本方法考虑了船体结构形式特征对水下爆炸冲击响应的影响，更符合对船体结构水下爆炸冲击响应快速预报的要求。

Select

吸能构件阻力特性对液压立柱抗冲击特性影响研究

张建卓1, 万传旭1, 肖永惠2, 陈策1, 王涛1, 郭昊1

振动与冲击. 2025, 44(4): 217-228.

摘要 ( 76 ) PDF全文 ( 28 )

可视化

巷道冲击地压是一种高应力煤岩突然释放能量的动力灾害，支护装备往往受到过载冲击而失效致灾。为提高巷道液压支架的吸能抗冲能力，本文构建顶板来压作用下立柱-吸能构件耦合冲击模型，揭示吸能构件与立柱耦合作用下吸能构件最优阻力模式，以液压立柱乳化液压力最大波动幅值、立柱缸筒应力峰值、吸能量为评价指标，分析单吸能构件、组合吸能构件阻力特性对立柱抗冲击性能的影响。结果表明，增阻模式是巷道液压支架吸能构件的最优阻力模式：在立柱底端安装增阻吸能构件，其吸能量相比安装恒阻吸能构件增加9.29%，且不增大缸筒应力峰值，同时，可以降低大能量冲击过程中硬撞击产生的冲击力；立柱上、下两端安装增阻吸能构件，相比上、下两端安装恒阻吸能构件，乳化液压力最大波动幅值降低9.79%，缸筒内壁应力峰值降低了13.83 MPa，吸能量增加5.65%。研究成果为巷道防冲液压支架吸能构件的设计提供了理论依据。

Select

基于WOA-IC优化神经网络的隧道爆破振动预测研究

高宇璠1, 傅洪贤2

振动与冲击. 2025, 44(4): 229-237.

摘要 ( 140 ) PDF全文 ( 49 )

可视化

为了提高爆破振动预测精度，提出了一种鲸鱼算法（WOA）和信息准则（IC）优化的人工神经网络（ANN）爆破振动预测模型。根据二维指标变量法将地质参数定量化，建立了包括3个定量参数和10个定性参数的更完整的数据集。利用信息准则对模型复杂度的反馈，构建了一个提高模型泛化能力的双层优化结构，分析改进ANN模型的激活函数和训练算法最优组合，并引入鲸鱼算法优化模型初始权值和阈值的选取，降低模型输出结果的偏差和波动。对比分析WOA-IC-ANN模型与传统经验公式、ANN模型、IC-ANN模型、WOA-ANN模型预测结果的差异。研究表明：WOA-IC-ANN模型的预测结果与实际吻合更好，误差显著降低，具有较好的泛化能力。研究成果可用于隧道爆破工程的振动预测，并为类似工作提供借鉴和参考。

Select

低含沙水流低速冲蚀混凝土特性试验研究

顾磊1, 2, 戴福旭1, 2, 李洪彬1, 2, 王顺1, 2, 刘勇1, 2

振动与冲击. 2025, 44(4): 238-243.

摘要 ( 87 ) PDF全文 ( 32 )

可视化

低含沙水流低速冲蚀是水工混凝土结构长期服役面临的普遍而又极易忽略的问题。为研究其磨蚀的关键影响因素与规律，设计了一种低含沙低速射流冲刷试验装置，对6种不同配比的混凝土试样开展了4组共计23次长时间冲蚀试验，并且基于试样质量磨损量的精确测量，分析了射流特征参数及混凝土关键掺量对混凝土磨损的影响。试验结果表明：低含沙水流低速冲蚀混凝土的作用可分为法向冲蚀和切向磨削两种作用，速度、面积相同时法向冲蚀的磨损效果高于切向磨削。随着冲刷时间发展，混凝土小时磨损量逐渐降低后趋于某一稳定值。在试验条件范围内，小时磨损量随着射流冲刷速度和含沙量的提高而有所增大，在大冲刷角度时具有较高的小时磨损量。适当增加硅粉及纤维掺量有助于提高混凝土的抗冲蚀性能。并最终建立了最优配比混凝土的含沙水流冲蚀预测模型，以期为混凝土的使用寿命评估和性能提升提供依据。

Select

基于冲击响应分析的舰用燃机冲击测点优化

汪浩1, 2, 张春辉1, 赵鹏铎1, 闫明2, 金映丽2

振动与冲击. 2025, 44(4): 244-252.

摘要 ( 91 ) PDF全文 ( 49 )

可视化

为研究舰用燃机在水下爆炸环境试验中测点布置问题，建立经试验验证的数值仿真模型，采用时域模拟法对燃机整体及部件的冲击响应特性进行了分析，揭示了冲击载荷在燃机整体及关键部件中的传递规律，为后续的测点优化方案提供支撑。分析结果表明:冲击载荷主要沿燃机底架、主支撑等关键部件传递至燃机内部结构，根据冲击响应传递规律确定了反映燃机模拟装置冲击响应的关键部件和测点布置的初步位置；在此基础上针对冲击载荷传递路径上的底架、支架等关键部位进行细化分析，得出了每个关键部件的冲击响应传递规律，对比发现了每个关键部件的冲击响应最大峰值及部位，结合实际测量经验,优化确定了测点位置，解决了舰船关重设备在抗冲击试验中的测点分布问题。其研究成果可直接应用于舰船关重设备的抗冲击试验测试，对冲击试验测试效率有一定的提升，也可用于舰船关重设备的冲击响应分析，有较强的工程应用价值。

Select

超长隔震结构混凝土干缩应变分离与温缩变形预测

杜永峰1, 2, 张超1, 李虎1, 王光环1, 李超3, 马振和3

振动与冲击. 2025, 44(4): 253-264.

摘要 ( 98 ) PDF全文 ( 37 )

可视化

隔震层温缩变形是评估超长隔震结构全过程性能状态的重要参数之一，为充分掌握隔震层温缩变形规律，并实现对隔震层温缩变形预测，首先建立了隔震层温缩位移一维等直梁比拟模型，给出了隔震层水平温缩位移的求解方法。其次提出了温缩位移系数，通过验证该系数计算的准确性，以保证综合温差估计的合理性；提出了隔震层均方根温度，以较为精准地估计隔震层温度；在此基础上，给出了隔震层混凝土干缩应变分离与温缩变形预测方法。最后以严寒地区某超长复杂隔震结构为研究对象，建立了隔震层均方根温度相关性模型，为观测时间点隔震层温度预测提供依据；分离得到了隔震层各测点混凝土干缩应变，利用双指数函数拟合得到了混凝土干缩预测模型，为预测混凝土各龄期下干缩应变提供参考；进而对隔震层温缩变形进行了预测，分析结果表明：采用隔震层均方根温度相关性模型和双指数干缩预测模型，能够较为精准地预测隔震层各测点的合成向温缩变形，从而为超长隔震结构全过程的性能评估奠定基础。

Select

降雨-地震时序作用下边坡动力响应及变形失稳机理研究

黄帅1, 刘静伟1, 李天昊2

振动与冲击. 2025, 44(4): 265-274.

摘要 ( 90 ) PDF全文 ( 373 )

可视化

地震和降雨的时序关系对边坡的稳定性具有显著影响，为了探明降雨-地震时序作用对边坡动力响应及变形失稳的影响机理，通过12组砂质粘土土样的空心圆柱扭剪试验，分析了降雨-地震时序作用下砂质粘土土样剪应力和体应变的变化规律，研究发现降雨-地震时序作用对砂质粘土的极限剪应力影响显著，尤其是震后降雨条件下的影响更为明显；体应变分别出现了负方向性和负摩擦力现象，从而会影响土体的变形和承载能力；在此基础上，以边坡永久位移和滑移面为边坡动力损伤破坏的定量评价指标，重点研究了震后降雨作用下砂质粘土边坡的动力响应及变形失稳机理。研究结果表明：降雨之前有无震动损伤，对边坡内部地下水位的上升速度有较大影响，边坡会呈现出不同的变形失稳破坏模式；不同等级地震作用下边坡损伤程度不同，后期降雨时边坡的滑移面形状、滑移规模、剪出口位置不同，但是整体表现为在边坡某一高度位置形成拉裂缝，随着降雨的持续作用拉裂缝逐步向坡脚底部逐级扩展，并产生滑移破坏，最后在坡脚形成堆积体。所得结论可为类似工程问题中边坡稳定性评价和防护提供理论依据以及技术支撑。

Select

蠕滑-地震动联合作用下跨断层输水隧洞衬砌结构损伤分析

张中昊1, 2, 李赛1, 汪可欣1

振动与冲击. 2025, 44(4): 275-285.

摘要 ( 124 ) PDF全文 ( 69 )

可视化

为了探究断层蠕滑错动和地震动顺序作用下流固耦合作用对于衬砌结构稳定性和损伤的影响，建立隧洞-围岩-水联合作用的有限元模型，进行输水隧洞结构动力响应分析。结果表明：在地震动作用下，无水和满水工况下衬砌监测点位移响应的变化趋势趋于一致，满水工况下的竖直方向位移响应发生较大波动，但隧洞内的动水作用抑制了横向位移响应；衬砌塑性应变的最大值均出现在断层错动面，满水工况下衬砌表现为更危险的塑性状态；满水工况下衬砌单元的损伤状态更为严重，且损伤集中于断层处的衬砌部位，第4级衬砌单元损伤中，压缩损伤单元总体积为79.02 m3，拉伸损伤单元总体积为349.78 m3。同无水工况下的衬砌单元4级损伤状态相比，当隧洞满水时，压、拉损伤单元体积分别存在了6%和7%的增涨幅度，说明流固耦合作用导致断层处衬砌损伤加剧。研究成果可为输水隧洞结构抗震设计提供参考。

Select

基于改进去噪扩散概率模型的风电机组故障样本生成方法

孟昱煜1, 张沣琦1, 火久元1, 2, 常琛1, 陈峰1

振动与冲击. 2025, 44(4): 286-297.

摘要 ( 126 ) PDF全文 ( 456 )

可视化

为解决风电机组故障诊断中故障样本不足而导致模型准确率不高的问题，将当下备受关注的数据增强方法-去噪扩散概率模型(DDPM)引入到故障诊断领域以生成大量高质量的故障样本数据集。因此，结合Transformer网络，提出了一种DDPM-Transformer风电机组故障样本生成方法。首先，将用于计算机视觉图像生成领域的DDPM模型应用于风电机组故障诊断领域中，通过前向加噪过程将数据逐渐转化为噪声，再通过逆向去噪过程将噪声逐步恢复为原始数据，实现从噪声中生成故障数据，解决数据不平衡问题；其次，通过对原始DDPM中使用的U-net模块进行改进，使用Transformer模型替换U-net网络，利用扩散后的数据和添加的噪声训练Transformer模型，实现噪声预测，以提高故障数据的生成质量；最后，使用多种生成模型评价指标对生成的故障数据进行评价，在SCADA故障数据生成中论证改进DDPM-Transformer模型的性能。通过实验证明，所提DDPM-Transformer模型与现有的生成模型相比，MMD最大提升0.13，PSNR最大提升7.8。所提模型可以有效地生成质量更高的风电机组故障样本，从而基于该样本集辅助训练基于深度学习的故障诊断模型，可以使诊断模型具有更高精度和良好的稳定性。

Select

基于逐次变分模态分解和CBAM-ResNet的滚动轴承故障诊断方法

陈志刚1, 2, 陶子纯1, 王衍学1, 史梦瑶1

振动与冲击. 2025, 44(4): 298-304.

摘要 ( 162 ) PDF全文 ( 265 )

可视化

针对噪声背景下滚动轴承信号故障特征提取与智能诊断问题，本文提出基于逐次变分模态分解(successive variational mode decomposition, SVMD)以及注意力机制-残差神经网络(convolutional block attention module-residual neural network，CBAM-ResNet)的轴承故障诊断方法。首先对轴承振动信号进行SVMD分解成一系列本征模态分量，根据包络熵和峭度融合评价指标选择含故障特征明显的模态分量并重构；将重构信号进行短时傅里叶变换得到时频图像。之后利用CBAM能够自适应捕捉图形特征的特点，把重构信号的时频图像输入CBAM-ResNet模型进行特征提取和故障模式识别。在CBAM-ResNet模型训练过程中，使用迁移学习的方法初始化ResNet模型的参数来提高模型的泛化性。与其他传统模型相比，本文所提方法的分类准确率高达96.68%，具有更强的故障特征提取能力。实验结果表明，CBAM-ResNet模型在变工况环境下也具有较高的识别精度。

Select

基于分形维数和BiLSTM的离心泵空化状态识别方法

邹淑云1, 刘忠1, 王文豪1, 2, 喻哲钦1, 孙旭辉1

振动与冲击. 2025, 44(4): 305-312.

摘要 ( 92 ) PDF全文 ( 102 )

可视化

针对离心泵空化状态下压力脉动信号的非线性和复杂程度以及浅层机器学习方法在数据深度挖掘上的不足，提出一种基于分形维数和双向长短时记忆神经网络的离心泵空化状态识别方法。通过离心泵空化试验获得不同空化状态压力脉动信号。采用固有时间尺度分解对压力脉动信号进行处理，筛选出有效分量，计算其盒维数和关联维数，构建空化分形特征向量。将空化特征向量导入基于双向长短时记忆神经网络的空化状态识别模型。研究结果表明，有效分量的盒维数及关联维数随空化系数的变化具有明显的规律性，且模型识别的准确率高达92.8%，能够实现离心泵空化状态的识别。

Select

改进DenseNet的干气密封摩擦润滑状态识别研究

张帅1, 丁雪兴1, 王世鹏2, 力宁3, 张兰霞1

振动与冲击. 2025, 44(4): 313-321.

摘要 ( 72 ) PDF全文 ( 53 )

可视化

为了克服干气密封运行中端面接触状态参数（膜厚、端面开启时间）测量困难的问题，提出自注意力机制融合稠密连接网络（DenseNet-CBAM）的干气密封端面摩擦润滑状态识别方法。根据斯特里贝克曲线和干气密封运行规律分析端面可能出现的摩擦润滑状态：流体润滑，边界润滑、混合润滑。通过声发射传感器采集密封系统运行时的声发射信号，通过滤波、时域分析、频域分析得出能够表征各种摩擦润滑状态的特征分量，获取三维连续小波（3D-CWT）时频图，最终基于深度学习模型Densenet-CBAM识别时频图，实现密封系统摩擦润滑状态识别。与其他二维时频特征图作为输入端相比，3D-CWT时频图提高了状态识别的准确率。同时，相较于其他深度学习模型，该方法对干气密封摩擦润滑状态识别精度高，达到了99.27%。

Select

基于双通道回归融合网络的滚动轴承剩余寿命预测

徐浩1, 高乾2, 王铭榜1, 吕成兴1, 杨智博1, 陈健1

振动与冲击. 2025, 44(4): 322-332.

摘要 ( 131 ) PDF全文 ( 391 )

可视化

轴承作为机械系统中关键的部件，其状态监测和剩余使用寿命（Remaining Useful Life，RUL）预测变得日益重要。为此，提出了一种基于Transformer的时频域双通道融合网络（Time Frequency Domain Dual Channel Fusion Network，TFDN）以解决深度学习的RUL预测方法中存在难以考虑数据的空间关系和样本贡献度，以及未能充分挖掘时频域数据的关联性和互补性等问题。该方法利用二维卷积提取时频域信号的空间特征，通过Transformer编码器层对卷积层输出进行位置编码学习退化特征。设计了一种时频域融合回归算法，对时频域信号进行权重特征融合实现RUL预测。通过在西安交通大学轴承数据集和青岛港实际采集数据集上进行测试，实验结果显示TFDN在预测精度上超过了其他网络结构和现有方法。

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4期　
刊出日期：2025-02-28
上一期下一期

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4期 刊出日期：2025-02-28 上一期 下一期

2025年, 第44卷, 第4期　
刊出日期：2025-02-28
上一期下一期