振动与冲击

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张欢1, 贺志文1, 杜香刚2, 3, 肖俊恒1, 王志伟1, 陈晨1

振动与冲击. 2025, 44(7): 1-7.

摘要 ( 184 ) PDF全文 ( 94 )

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城市轨道交通中针对扣件系统减振性能评估，尚无完备的试验评估体系。基于扫频激励试验平台，根据现场实测数据和调研分析等资料确定了扣件系统的减振性能评估试验方法，可分频分级评估扣件的减振性能。试验方法确定了扫频范围为10~1 000 Hz、扫频量级为1 m/s2和扫频速度为05 oct/min等关键试验参数，并开展了不同维度的减振性能对比试验研究，分频振级曲线显示三种扣件的基础垂向加速度振级与扣件刚度基本呈正相关；不同轴重作用下试验扣件在10~160 Hz内基础Z振级分频插入损失均为正，且与刚度基本呈正相关；结合基础最大Z振级插入损失的评价指标，14 t轴重工况下，A型扣件插入损失为98 dB，B型扣件插入损失为71 dB；17 t轴重工况下，A型扣件插入损失为99 dB，B型扣件插入损失为69 dB，两种轴重工况下试验扣件的插入损失相当，轴重作用影响不大，且试验扣件插入损失与厂家宣称减振效果基本一致。现场测试的A型扣件和B型扣件隧道壁Z振级最大值VLzmax减振效果与扫频激励试验结果基本一致，进一步验证了扫频激励试验方法的合理性。

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基于超声导波模态分离的全聚焦加权成像方法

蒋盖, 胡少鹏, 左浩

振动与冲击. 2025, 44(7): 8-15.

摘要 ( 87 ) PDF全文 ( 40 )

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针对环形阵列超声导波相控阵全聚焦成像法伪像多、成像质量较低的问题，提出一种适用于薄壁结构损伤识别定位的全聚焦加权成像方法。首先根据Lamb波散射模型和频散先验曲线构造单模态频散字典，构建多模态响应信号与频散字典间的稀疏模型并求解，使得多模态响应信号在单模态字典下稀疏表示，实现超声导波模态分离；其次引入虚拟时间反转技术消除全矩阵数据中单模态响应信号的频散，矫正相位偏差，补偿幅值衰减；最后将损伤成像区域划分成若干网格，并假设每个网格点均有潜在损伤的可能，以此构造潜在损伤原子库，构建单模态响应信号与潜在损伤原子间的稀疏模型并求解得到权重因子，实现损伤加权全聚焦成像。试验结果表明，所提的全聚焦加权成像方法能够实现铝板结构单损伤、多损伤高精度定位和高分辨率成像，最大误差为63 mm。

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土体含水率对振动压实的影响及电阻率演化特征研究

李佳文1, 陈高明1, 田世龙1, 韩博文2, 冯怀平1, 杨志浩1

振动与冲击. 2025, 44(7): 16-25.

摘要 ( 65 ) PDF全文 ( 33 )

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土体含水率对路基振动压实的影响不可忽略，电阻率法被认为是实现含水率连续测试的有效手段。为研究不同含水率土体在振动压实过程中的变形特征及电阻率演化规律，基于非饱和土的BBM模型，结合非饱和渗流的Richards方程和表征土体电阻率的Archie推广公式，建立了考虑土体振动压实的水-力-电多场耦合数值计算模型，并通过室内试验验证了模型的准确性。而后利用数值模型分别对四组不同含水率的土体在振动压实过程中的变形、回弹模量和电阻率演化规律进行了数值计算研究。结果表明：振动压实过程中，土体含水率对于土体的变形影响显著，土体沉降最终会趋于平衡状态，含水率越低，土体达到平衡状态越快。大于最佳含水率的土体，其最终的沉降和塑性变形幅值趋于一致。土体回弹模量在振动压实过程中随着逐渐压密而相应增大，强振作用下回弹模量的增长尤为突出。振动荷载作用下电阻率的演化特征研究表明，虽然振动荷载会造成土体电阻率的周期性波动，但最终达到稳定后这种波动很小，并不会影响土体电阻率反映振动压实过程中的变形状态。通过试验和数值计算相结合的方法，对土体电阻率法测含水率进行了深入研究，验证了电阻率实时反映土体压实状态的理论与应用的合理性，可为考虑含水率的土体连续振动压实研究提供参考。

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基于梯度场三维重建的压电片振动模态激光测量

徐水洋1, 2, 汪群慧1, 梁宝瑞2, 李天昕1

振动与冲击. 2025, 44(7): 26-36.

摘要 ( 48 ) PDF全文 ( 24 )

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模态测量始终是振动控制的首要任务。在对压电器件振动模态研究中，采用了一种基于光学偏转法的模态测量技术。该技术利用激光的高准直性，通过压电振子反射激光并在光屏上成像来捕获偏转角度。精确控制位移平台和摄像头，高效地获取不同位置的反射光点轨迹。通过图像识别算法处理提取表面各点的梯度信息，并应用梯度数值积分、G2S算法对曲面进行重构。与激光多普勒测振法进行对比，结果表明，该方法得到模态振型和位移与理论模型以及现行测量方法高度一致，证实了该测量方法的有效性。此研究扩展了激光测角技术在振动测量领域的应用，并为测振技术从点位移到面形变的精确测量和曲面重构提供了一种新的方法。

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双捕能柱布置形式对无叶片风力机捕能效率的影响

刘奇良, 龚曙光, 谢桂兰, 唐芳, 梁志玮

振动与冲击. 2025, 44(7): 37-44.

摘要 ( 48 ) PDF全文 ( 25 )

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无叶片风力机基于风致涡激振动捕获风能，具有空间利用率高的优点。为提升无叶片风力机群的捕能效率，在单个捕能柱捕能效率研究的基础上，探讨工作风速下错列角度为至、间距比为1.5至7范围内、双捕能柱布置形式对其捕能效率、涡激振动响应以及尾涡结构的影响。所得结果表明：错列角度为和时，下游捕能柱的捕能效率小于单个捕能柱，而上游捕能柱的捕能效率随间距比增大而逐渐提升，当间距比为3.5时，约等于单个捕能柱；通过对比双捕能柱和单个捕能柱的平均效率，布置范围被分为三个区域，即增强区、抑制区和弱影响区；特别地，当间距比为2，错列角度为时，双捕能柱的平均捕能效率达到单个捕能柱的2倍以上。

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双层振动弛张筛的小阻尼三自由度动力学模型研究

赵啦啦1, 2, 李赛1, 何德艺1, 范国帅1, 刘初升1, 杨亚东2, 3, 刘泽平2, 3

振动与冲击. 2025, 44(7): 45-53.

摘要 ( 64 ) PDF全文 ( 27 )

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双层振动弛张筛是一种新型筛分设备，解决了传统单层振动弛张筛无法同时获得多个粒度产品的难题。现有的双层振动弛张筛在实际应用中存在振动不稳定和实际振幅不符合设计要求的问题。基于此，建立了双层振动弛张筛的小阻尼三自由度动力学模型，并利用复数法获得了动力学模型的解析解。研制了双层振动弛张筛试验台，根据动力响应中参与度较高的两阶模态获得了构建瑞利阻尼矩阵的比例系数α和β，并将阻尼矩阵代入动力学模型，求解得到了试验台在正常工作过程中振幅的理论值。试验台的振幅测试值与理论值之间的最大误差为3.13%，固有频率的测试值与理论值之间的最大误差为9.33%，验证了所建立的小阻尼三自由度动力学模型的准确性。

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水下干扰抑制的稳健宽带自适应波束形成算法

杨强1, 杨伟1, 乔路2, 赵金虎2

振动与冲击. 2025, 44(7): 54-60.

摘要 ( 50 ) PDF全文 ( 18 )

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针对水下平台协同探测时如何抑制直达波干扰和其它平台辐射噪声干扰的问题，提出了一种水下干扰抑制的稳健宽带自适应波束形成算法，在空间响应变化约束（SRV）、期望导向向量失配误差边界约束以及阵列响应零陷扩展约束条件下，建立宽带自适应波束形成优化模型，并求解波束形成权向量。该算法首先在时域宽带自适应波束形成模型中引入空间响应变化约束来保证宽带恒定束宽波束形成；然后引入最差情况性能最优（WCPO）的期望导向向量误差边界约束来设计宽带稳健自适应波束形成器，克服阵列导向向量误差对波束形成性能的影响；最后针对协同探测系统中存在的干扰源角度变化问题，从宽带自适应波束形成器协方差矩阵的定义形式出发，推导出一种空时域锥化矩阵来处理协方差矩阵，可扩展阵列响应的零陷宽度。对宽带直达波干扰和其它平台辐射噪声干扰的仿真实验表明：该算法在实现恒定束宽波束形成的同时，具有较好的抗干扰性、稳健性和零陷宽度扩展性。

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船舶推进轴系双系统耦合纵振减振性能研究

周自豪1, 2, 黄千稳1, 2

振动与冲击. 2025, 44(7): 61-67.

摘要 ( 100 ) PDF全文 ( 34 )

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为有效减少船舶推进轴系的纵向振动，提出动力减振系统与集成隔振系统耦合，探究其对振动抑制效果的影响。运用了结构弹性波原理构建出轴系纵振数学模型，通过与ANSYS模态分析结果对比验证了模型的正确性，采用拉格朗日方程法结合轴系一阶模态分别建立了三种不同系统下的振动微分方程，基于粒子群优化算法对减振系统参数优化，分别讨论了不同质量比、阻尼比以及频率比对系统的影响。研究表明：双系统耦合情况下，合理调节动力减振系统固有频率能最大程度叠加两系统的优点，为控制船舶轴系产生纵向振动时减振系统的安装设计提供了理论依据。

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发电机转子爪极表面形状对电机电磁振动噪声影响及优化策略研究

李志波1, 2, 贺西平1, 张国锋3

振动与冲击. 2025, 44(7): 68-75.

摘要 ( 81 ) PDF全文 ( 25 )

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为研究爪极式发电机转子爪极对电机电磁振动和噪声的影响，建立了爪极式发电机电磁力的解析模型，分析了电磁力的频率特征。在电磁力解析模型的基础上，提出了一种计算转子爪极表面截线与电磁力关系的方法，分析了前者对后者的影响。设计了削弱电磁力的爪极优化方案，通过消除转子爪极表面3阶次成分，削弱36阶电磁力。仿真计算了优化前后的转子爪极对电磁振动、噪声的影响。结果表明，采用优化后转子爪极的电机，定子表面电磁振动36阶次加速度值降低了53%。电机电磁噪声36阶次声功率降低了13dB，电机电磁噪声总声功率降低了2.6dB。研制了样机，测试结果与计算结果相吻合。本文的工作可为控制电机电磁噪声提供参考。

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基于磨料动能和浓度的后混合磨料水射流全局模拟研究

李震1, 李斌1, 王广2, 乔志忠1, 孙恒阳1, 雷曌1

振动与冲击. 2025, 44(7): 76-85.

摘要 ( 75 ) PDF全文 ( 40 )

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通过SPH-DEM-FEM耦合算法建立了后混合磨料水射流混合加速到切削工件的全局模拟模型。研究采用磨料动能和磨料浓度作为中介变量，分析了AWJ参数对切削深度、混砂管应力以及能量转换率的影响。实验设计涵盖了不同横移速度和磨料流量条件下的切削深度数据，以验证模型的可靠性。结果表明：混合流动过程可以划分为四个阶段；在稳定阶段，水流速度呈现特定的变化趋势，而磨料表现出两种加速规律，水和磨料颗粒从混砂管喷出时速度基本一致。混砂管应力主要集中在过渡段和出口处；在相同粒径条件下，切削深度和出口应力与磨料动能呈非线性正相关；在相同磨料注射角和磨料密度条件下，过渡段应力受磨料浓度和动能的复合影响。此外，研究还确定了使工件切削深度最大化的最优磨料流量、粒径和密度，并对其相关性进行了分析；同时发现，磨料注射角度为90°，混砂管收敛角为20°能够有效减少过渡段应力，同时保证磨料动能不受影响。研究结果为磨料水射流参数优化提供了一定理论支持。

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大扁平比胎侧二维刚度建模及轮胎变形特性验证

刘志浩, 马超群, 冯皓然, 刘秀钰, 高钦和

振动与冲击. 2025, 44(7): 86-95.

摘要 ( 107 ) PDF全文 ( 20 )

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以重载大扁平比轮胎为研究对象，基于弹性基础的柔性胎体模型为基础，考虑胎体圆环的径向变形与切向变形之间的耦合关系，建立基于解析弹性基础的柔性环二维轮胎低频动力学模型，将胎侧径向刚度拓展至径向和切向，推导了二维胎侧刚度的解析式；开展重载轮胎柔性胎体接地建模方法研究，探究分析轮胎变形过程中胎侧刚度变化对轮胎刚度的影响。结果表明：（1）大扁平比胎侧曲梁的径向和切向解析刚度与胎侧的几何、结构和充气压力参数直接相关；（2）基于非线性弹性基础的柔性环轮胎模型可表征轮胎的接地印记和刚度特性，最大误差与基于线性弹性基础的柔性环轮胎模型降低5.8%。

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基于负刚度吸振器的轧机辊系非线性垂振控制

段子衡1, 2, 和东平1, 2, 徐慧东1, 2, 王涛1, 2

振动与冲击. 2025, 44(7): 96-106.

摘要 ( 76 ) PDF全文 ( 29 )

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轧机振动理论的研究一直是轧制成形领域的关键科学问题，对提高板材的质量以及设备的稳定性至关重要。为了对轧机辊系的非线性垂振现象进行合理的控制，设计了一种安装于上平衡梁处的负刚度吸振器，并建立了安装吸振器的轧机辊系非线性垂直振动模型。运用多尺度法求解得到了轧机辊系的主共振幅频特性方程，分析了轧制力、负刚度和阻尼的动态变化对系统幅频特性的影响，通过仿真分析了轧辊与负刚度吸振器相互作用的时域特性、频谱特性、幅频特性以及功率流特性。基于功率流理论并结合有限元仿真证明了模型建立的正确性以及负刚度吸振器的可行性，通过对比发现负刚度吸振器对于轧机非线性垂振有着良好的控制效果，为轧机非线性动力学分析及稳定性控制提供理论指导和技术支持。

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波纹管液力惯容动力反共振隔振器的隔振特性研究

师永谋

振动与冲击. 2025, 44(7): 107-113.

摘要 ( 53 ) PDF全文 ( 16 )

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针对低频线谱振动隔离，提出了一种波纹管液力惯容性动力反共振隔振装置，该装置以波纹管结构作为弹性支撑及密封元件，并附加有水平波纹管及端部惯性质量子系统，整个装置呈现出动力反共振隔振特性。首先，建立了波纹管液力惯容动力反共振隔振系统的动力学方程，分别推导了在力与位移激励作用下的振动传递率，并通过无量纲化参数分析研究了惯性质量比、有效面积比、阻尼比及惯容子系统数量四个绝对量对传递率特性的刻化。结果表明：惯性质量比和有效面积比的增加及惯容子系统数量的减少会降低隔振系统的反共振频率，起到调频作用，而阻尼比仅对共振与反共振的峰值大小起到调控作用。继而对于给定系统参数，通过数值仿真分析阐释了系统在反共振频率点处隔振效能最优的力学机理，证实在反共振频率处主支撑波纹管的弹性恢复力与内部油液脉动压力对基础的作用力大小相等，方向相反，合力为零。本文工作为波纹管液力惯容装置的应用设计提供理论基础。

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路堑积雪平台的作用机理及参数优化研究

马文勇1, 2, 3, 4, 郭世怡2, 李赛2, 张智博2, 高毅2, 詹子悦2

振动与冲击. 2025, 44(7): 114-123.

摘要 ( 63 ) PDF全文 ( 24 )

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风吹雪灾害会降低路面能见度同时造成积雪堆积。因此准确预测路堑内的雪浓度与积雪是路堑风吹雪灾害研究的重点。研究采用欧拉欧拉方法的混合多相流模型进行数值模拟，并基于典型全路堑的实测数据验证了模拟方法的正确性。文中模拟得到流场、壁面摩擦速度、积雪以及能见度的分布情况。通过分析模拟结果揭示了积雪平台的防治机理，并提出最优的参数取值。结果表明：积雪平台可以产生低风速区域，有效的捕获雪粒从而减少路面积雪；路堑中风速小于0.05倍入口1m高度处风速的区域可以反映路堑内的积雪分布；平台的最优参数取值为，上风侧边坡比1:3、7/6倍的行车道路宽度、5/6倍的行车道路深度。

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铁路桥梁摩擦摆减隔震体系简化分析方法

苏伟1, 2, 李晓波2, 王雨权2, 国巍3, 管仲国4

振动与冲击. 2025, 44(7): 124-131.

摘要 ( 73 ) PDF全文 ( 25 )

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高烈度铁路桥梁减隔震设计广泛使用摩擦摆支座，采用非线性时域分析方法费时费力，等效线性化分析方法是个隐式求解过程，不仅需要迭代计算，而且由于铁路桥墩下部结构体量很大，仅基于首阶振型可能显著低估桥墩的地震响应。结合铁路桥梁的结构受力特点，基于等效线性化原理，提出了高精度等代显式计算方法，用于求解摩擦摆减隔震支座的地震响应，提出了考虑首阶振型与墩身自振振型组合的简化求解方法，用于求解桥墩地震响应。参数分析结果显示，减隔震支座的位移响应可以很好地表征为1秒周期的反应谱值的幂函数，由此建立的简化显式计算方法在常用的设计参数范围内，即摩擦摆支座等效回转半径3m～6m、摩擦系数0.03～0.06，误差小于3%。进一步基于典型高速铁路桥梁，建立结构分析基准模型，通过变化墩高和基础刚度、摩擦摆支座回转半径和摩擦系数、地震作用强度，开展了200个参数抽样，对每个抽样又进行了12条地震波作用的非线性时程分析。结果显示：简化显式计算方法与非线性时域分析的平均结果之间具有很好的一致性，考虑首阶振型与墩身自振振型组合的简化求解方法也能很好地估计各样本的墩底剪力和弯矩响应，而仅考虑首阶振型平均偏低估计墩底剪力和弯矩分别约为40%和30%。

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考虑恢复过程的桥梁抗震韧性评估方法

李廷辉1, 2, 3, 刘金龙4, 5, 李晓丽1, 2, 3, 王燕1, 2, 3, 计静1, 2, 3

振动与冲击. 2025, 44(7): 132-145.

摘要 ( 67 ) PDF全文 ( 43 )

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提出了一种考虑恢复过程的混凝土桥梁结构抗震概率韧性评估方法，该方法基于暴露在恶劣环境下的混凝土结构生命周期分析的一般方法，以各破坏状态下的时变抗震能力作为功能指标，将灾害发生后残余功能和恢复过程与地震事件发生的时间联系起来。通过对时变桥梁易损性模型进行抽样获得桥梁地震破坏样本，结合时变功能指标，采用遗传算法（GA）解决资源约束调度问题（RCPSP），给出了桥梁震后的具体恢复过程，最终得到了桥梁结构服役期间的抗震韧性。结果发现，当不考虑时变功能时，计算得到的桥梁抗震韧性要明显大于考虑时变功能计算得到的抗震韧性，这样会高估桥梁抵抗地震灾害及从中恢复的能力，不利于震后恢复工作的展开。选取的控制时间（th-t0）要合理，如果使控制时间（th-t0）过小，计算得到的桥梁抗震韧性普遍为0，此时就不能很好的表达桥梁的抗震韧性。

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防屈曲支撑-钢筋混凝土框架结构基于韧性的抗震设计方法研究

马恺泽1, 李兰欣1, 邢国华1, 陈韵如1

振动与冲击. 2025, 44(7): 146-154.

摘要 ( 89 ) PDF全文 ( 28 )

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为实现防屈曲支撑-钢筋混凝土框架结构基于韧性的抗震设计，引入韧性水平量化指标，建立建筑抗震韧性等级的分级，提出利用功能损失控制韧性指标的计算假定，并建立建筑多层级功能损失量化关系，提出根据建筑功能损失控制构件损伤及工程需求参数的方法。依据防屈曲支撑-钢筋混凝土框架结构的受力机制，提出其基于韧性的抗震设计方法并建立设计流程。将设计方法应用于一幢5层的防屈曲支撑-钢筋混凝土框架结构的抗震设计并进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析。分析结果表明：结构的层间位移角和层间剪力分布均满足设计要求，所提出的方法能实现预期的抗震韧性目标。

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基于PSO-SVR算法的钢板-混凝土组合连梁承载力预测

田建勃1, 闫靖帅1, 王晓磊2, 赵勇1, 史庆轩3

振动与冲击. 2025, 44(7): 155-162.

摘要 ( 56 ) PDF全文 ( 25 )

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为准确预测钢板-混凝土组合（PRC）连梁承载力，本文分别通过支持向量机回归算法（SVR）、极端梯度提升算法（XGBoost）和粒子群优化的支持向量机回归算法（PSO-SVR）进行了PRC连梁试验数据的回归训练，此外，通过使用Sobol敏感性分析方法分析了数据特征参数对PRC连梁承载力的影响。结果表明，基于SVR、XGBoost和PSO-SVR的预测模型平均绝对百分比误差分别为5.48%、7.65%和4.80%，其中，基于PSO-SVR算法的承载力预测模型具有最高的预测精度，模型的鲁棒性和泛化能力更强。此外，特征参数钢板率（ρp）、截面高度（h）和连梁跨高比（ln/h）对PRC连梁承载力影响最大，三者全局影响指数总和超过0.75，其中，钢板率（ρp）是对PRC连梁承载力影响最大的单一因素，一阶敏感性指数和全局敏感性指数分别为0.3423和0.3620，以期为PRC连梁在实际工程中的设计及应用提供参考。

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高层结构附加调谐质量惯容装置的轻量化结构控制研究

马宏伟1, 曾昱棠1, 刘鹏2, 朱佩宁3, 何文辉1

振动与冲击. 2025, 44(7): 163-171.

摘要 ( 163 ) PDF全文 ( 41 )

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惯容器是一种两端点加速度相关型控制元件，具有表观质量放大、耗能增效等特性，可更加高效、经济的进行结构振动控制，将惯容器表观质量增大的特性拓展到调谐减震装置中可实现轻量化振动控制。为研究高层结构上附加旋转惯质双调谐质量阻尼器（RIDTMD）的轻量化振动控制效果，采用柔度法求逆的方法获得等效简化模型；通过结构模态分析、时程分析验证了等效模型的可靠性；建立附加RIDTMD多自由度结构的力学模型与运动方程；采取H2优化和给定质量、阻尼参数的取值区间来确定RIDTMD的参数。在一个51层的框架核心筒结构上设计了RIDTMD，分析其在地震激励下的楼层位移、加速度和层间位移角等结构响应，频域与时程分析结果看，以TMD控制效果为目标的H2优化设计可以使RIDTMD有着与TMD类似的振动控制效果，与无控结构相比，顶层峰值位移、均方根位移最大可分别降低18%、32.9%，且RIDTMD的调谐质量比TMD减少30%。

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梁端碰撞效应对铁路自复位桥墩地震反应的影响

杨泽, 夏修身, 祝浩然, 杨钟仁, 张智中

振动与冲击. 2025, 44(7): 172-180.

摘要 ( 49 ) PDF全文 ( 33 )

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为探究梁端之间的碰撞对铁路自复位桥墩地震反应的影响，以一座铁路简支梁桥为工程背景，建立空间自复位桥墩全桥模型，并进行了模型验证。选择七条近断层地震动作为输入，进行非线性时程分析，讨论了梁端碰撞对墩顶位移、提离位移、墩底弯矩、墩底剪力、支座剪力以及碰撞力的影响，探究了伸缩缝宽度和碰撞刚度对碰撞效应的影响规律。结果表明：梁端之间的碰撞会减小墩顶位移，但会显著增大支座剪力与墩底弯矩及墩底剪力。墩顶位移随着伸缩缝宽度增大而增大，墩底弯矩、墩底剪力及支座剪力随伸缩缝宽度增大而减小。支座剪力随碰撞刚度先增大后减小，碰撞刚度对墩顶位移与墩底弯矩的影响相对较小。常用伸缩缝宽度下强震导致的梁端碰撞不可避免，铁路自复位桥梁抗震设计时应考虑碰撞效应的影响。

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基于纳米混杂合成纤维混凝土SHPB试验的RHT数值模型参数研究

李长辉1, 2, 王慧颖1, 杨放1, 谢承彦1, 崔健3

振动与冲击. 2025, 44(7): 181-193.

摘要 ( 75 ) PDF全文 ( 17 )

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本文研究了RHT模型参数对混凝土动态力学响应的影响规律。基于纳米混杂合成聚丙烯纤维混凝土（NCSPFRC）的分离式霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bars，SHPB）冲击试验结果和RHT模型原始文献参数，采用Hyper-Mesh和LS-DYNA有限元软件进行数值模拟。研究结果表明：数值模拟结果与试验结果吻合度较低，峰值应力和峰值应变的模拟值相对试验值误差均超过35%，直接使用RHT模型原始文献参数无法准确描述不同强度等级、类型混凝土的动态力学响应。在此基础上，对RHT模型参数的敏感性进行了分析，并根据分析结果对模型参数进行修正，修正后的RHT模型参数所得模拟结果与试验结果具有良好的一致性，相较试验值其模拟峰值应力和峰值应变的误差值大多低于7%，在允许误差范围内。这表明修正后的RHT模型能够较准确地描述NCSPFRC的动态力学性能，同时也验证了本文采用的参数调整方法的正确性和可行性。

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基于双炮孔轴向割缝爆破的实验研究

靳俊晓1, 2, 3, 苏洪4, 韩刚2, 3, 岳文豪4, 李照军5

振动与冲击. 2025, 44(7): 194-200.

摘要 ( 63 ) PDF全文 ( 20 )

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针对轴向割缝爆破中双炮孔间距合理取值的问题，在总结国内外割缝爆破破岩机理的基础上，开展了双炮孔间距为60、80、100、120、140、160mm的有机玻璃（polymethyl methacrylate，PMMA）室内对比爆破试验，采用数字激光焦散线方法，展现炮孔割缝爆破裂纹扩展及焦散斑演化过程，揭示了炮孔间距及割缝对岩体爆生裂纹扩展影响的规律。研究结果表明：随着双炮孔间距的增加，割缝爆破裂纹扩展长度、主裂纹扩展速度均呈现先增加后降低的趋势，而应力强度因子变化规律呈现先增大后减小再增大再减小的复杂振荡变化规律。双炮孔内侧割缝方向上裂纹呈现出相互“勾连”的现象，但勾连的现象随着炮孔间距的增长逐渐衰减，双炮孔内侧主裂纹的裂纹扩展速度在裂纹扩展初始均出现了速度提升的现象。在割缝条件下双炮孔间距为120mm~140mm的试件定向断裂效果最优。研究结果可为厚硬关键层割缝爆破参数设计提供参考。

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基于证据理论的装药撞击点火不确定量化分析

刘骁骁1, 徐阳冰1, 侯欣婷2, 张峰2

振动与冲击. 2025, 44(7): 201-208.

摘要 ( 48 ) PDF全文 ( 25 )

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炸药运输环境的要求较高也较为复杂，可能会有跌落、撞击等意外风险的发生，使得炸药内部形成局部损伤，引起燃烧、爆炸等后果。但炸药撞击过程中的不确定性使装药撞击点火也存在不确定性，从而导致现有的确定性定量分析结果往往过于保守或偏离理想状态。为此，本文研究了炸药爆炸过程中不确定性参数对装药撞击的影响，采用ANSYS/LS-DYNA，建立能够反映装药撞击点火的有限元模型，同时依据“裕量和不确定性量化（Quantification of Margins and Uncertainties，QMU）”概念，提出了基于证据理论的装药撞击点火“最大动内能和”QMU方法，建立了装药撞击点火最大动内能和的响应面函数，从而获得“最大动内能和”的概率上下界。最后，基于QMU理论，确定了装药撞击点火模型“最大动内能和”在不同置信水平下的置信因子，用以评价装药撞击点火结构的安全性。该项研究工作能为排查炸药撞击产生的安全隐患提供理论依据，亦为此后炸药运输的安全性设计提供基础保障。

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高墩大跨连续刚构桥梁动力冲击系数研究

韦倩1, 覃亮2, 王宁波1, 户东阳3

振动与冲击. 2025, 44(7): 209-216.

摘要 ( 114 ) PDF全文 ( 20 )

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移动荷载作用下动力冲击问题与桥梁设计、运营维护密切关联，涉及桥梁结构建造经济性与服役安全性。当前的众多研究主要聚焦车辆过桥的动力放大，而单个车辆过桥行为的动力放大系数往往并不等同于桥梁设计阶段采用的动载系数。论文基于车-桥-墩耦合系统模型动力响应数值仿真计算，给出桥梁动力冲击系数(Bridge Impact Factor, BIF)的定义和计算方法。针对某高墩大跨梁桥，开展BIF计算和影响因素研究，分析限行速度、路面平整度等对BIF的影响。结果表明：BIF是与桥梁状态相关的固有特征参数，和桥梁的容许荷载、限行速度、路面平顺性等因素密切相关；BIF随着限行速度增大而增大，但当限行速度超过最不利速度后，BIF则保持不变；路面不平度对BIF有更显著的影响，随着路面不平度的增加，BIF进一步放大；当桥面发生恶化时，可以实施桥面铺装修复或限速限载来确保BIF在允许范围内。该研究揭示了桥梁BIF取值及衍化规律，可为同类型桥梁设计及运维管理提供指导与参考。

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基于多尺度改进深度残差收缩网络的滚动轴承寿命状态识别

陈仁祥1, 张雁峰1, 杨黎霞2, 梁栋1, 李嘉琳1, 闫凯波1

振动与冲击. 2025, 44(7): 217-224.

摘要 ( 83 ) PDF全文 ( 29 )

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针对背景噪声和不同工况下单一尺度模型特征提取能力有限，引起滚动轴承寿命状态识别率下降的问题，提出基于多尺度改进深度残差收缩网络（Multi Scale-Improved Deep Residual Shrinkage Network, MS-IDRSN）的滚动轴承寿命状态识别方法。首先，在深度残差收缩单元中引入改进的阈值函数提升网络的抗噪性能，并减小降噪过程中的寿命状态信息丢失；然后，采用不同卷积核尺寸的深度残差收缩单元构建特征提取器，避免单一尺度感受野引起在不同工况下的特征提取能力下降。最后，利用最大均值差异损失适配源域与目标域特征的特征分布，通过Softmax分类器实现在不同工况的轴承寿命状态识别。在PRONOSTIA数据集和自测轴承数据集上验证了所提方法的可行性和有效性，结果表明所提方法具有较好的抗噪性能和泛化性能，在考虑背景噪声和不同工况条件下相比对比方法的寿命状态识别率提升7.6%至46.5%。

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基于OSGMD-Hilbert包络对数分析的齿轮箱齿面磨损早期故障诊断

俞香熔1, 王友仁1, 王胤博2

振动与冲击. 2025, 44(7): 225-231.

摘要 ( 54 ) PDF全文 ( 20 )

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针对环境噪声下齿轮箱齿面磨损早期微弱故障特征难以提取的问题，提出了一种基于优化型辛几何模态分解（optimized symplectic geometry mode decomposition，OSGMD）-Hilbert包络对数分析的齿轮磨损故障诊断方法。新方法中引入Cao算法和功率谱密度，提出最近邻波动偏差实现嵌入维数的自适应确定，利用奇异值分解进行降噪，采用Pearson-功率谱熵差和闵氏距离作为重构准则以获取特征模态分量，通过Hilbert包络对数分析法突出故障频率成分，并进行故障诊断。该新方法克服了辛几何模态分解嵌入维数依赖经验公式、重构准则单一和噪声鲁棒性欠佳的缺陷。仿真与实验结果分析表明，与辛几何模态分解（symplectic geometric mode decomposition，SGMD）、迭代SGMD、变分模态分解(variational mode decomposition，VMD)和经验模态分解（empirical mode decomposition，EMD）相比，该新方法能够有效提取早期齿面磨损故障特征信息，表现出更好的鲁棒性。

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基于阶域线性峭度的变转速驱动轮损伤频带定位分析

张宏, 李巨才, 王景宇, 田利晨, 张晨

振动与冲击. 2025, 44(7): 232-238.

摘要 ( 54 ) PDF全文 ( 16 )

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掘进履带行驶系统作业于煤矿巷道恶劣地形和复杂环境中，其关键承载部件驱动轮长期承受不均匀载荷，导致轮齿损伤甚至断裂，影响掘进装备的正常生产作业和行驶平稳性。为了及时检测驱动轮轮齿损伤状态，避免故障扩大和降低维修成本，在阶次跟踪算法、包络谱分析、线性峭度算法和滤波算法的基础上，提出了一种适用于变转速机械的阶域线性峭度算法。通过对只含基频、包含基频和谐频的合成仿真信号进行包络谱分析及特征分布统计，表明线性峭度相较于峭度更具优势。通过使用变转速和多噪声振动信号进行驱动轮齿损伤状态识别，并与快速谱峭度、阶域线性峭度等算法进行对比分析，表明阶域线性峭度算法具有适用性和鲁棒性。该方法可有效提高故障检测的准确性和效率，为履带行驶系统的安全健康运行提供了有力保障。

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自适应双阻尼小波字典的轴承复合故障诊断方法

胡俊锋1, 赵丽娟2, 严雪竹2, 张龙2

振动与冲击. 2025, 44(7): 239-246.

摘要 ( 46 ) PDF全文 ( 16 )

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针对强背景噪声下难以准确提取出轴承复合故障中各故障类型有效特征的问题，提出一种基于最大相关峭度解卷积(maximum correlated kurtosis deconvolution，MCKD)和稀疏表征的轴承复合故障诊断方法。该方法首先通过MCKD算法实现复合故障的分离，并达到初步增强故障冲击特征的效果；然后进行稀疏表征字典设计先验知识分析，构造与真实故障脉冲响应更加匹配的双阻尼非对称小波参数字典，结合正交匹配追踪(orthogonal matching pursuit, OMP)算法，稀疏重构出各故障特征；最后对重构分量做包络谱分析，提取轴承故障特征频率。考虑到MCKD算法和非对称小波中的参数选取决定着最终的特征提取效果，使用鲸鱼优化算法（whale optimization algorithm, WOA）实现参数自动优化选取。仿真数据和试验台数据分析结果表明，所提出的方法可有效提取出轴承复合故障中的各类故障成分，且相比常用的单阻尼Laplace小波字典具有一定的优越性。

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基于WATD-MTF与改进的残差网络齿轮箱故障诊断研究

沈景涛1, 武哲1, 张强2, 崔彦平1, 曹亚超1

振动与冲击. 2025, 44(7): 247-257.

摘要 ( 94 ) PDF全文 ( 26 )

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针对齿轮箱工作环境复杂多变含噪声大、不同工况下模型泛化性能弱而导致训练准确率低等问题，提出一种小波自适应阈值降噪(Wavelet Adaptive Threshold Denoise，WATD)结合马尔可夫转移场(Markov Transition Field，MTF)与改进的残差网络齿轮箱故障诊断方法。在ResNet18模型的基础上融合了SKNet注意力网络，构成了SK-ResNet18模型，来提高ResNet18模型对重要特征的提取能力。利用小波自适应阈值降噪算法对一维信号进行去噪，将去噪后的一维信号生成包含时序信息的MTF二维特征图，并输入到改进后的网络中进行特征提取，最终利用网络全连接层实现对故障种类的精确识别。利用东南大学齿轮故障数据集和QPZZ-II实验台采集的齿轮故障数据对该方法进行实验验证，结果表明：该方法能有效识别故障类型，相比其它智能算法，该方法在数据降噪后与不同工况下均表现出较高的优越性和可泛化性能。所提方法可为实际工业的齿轮箱故障诊断任务提供一定的参考价值。

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C形槽声子晶体带隙机理及低频减振研究

郑明军, 李天华, 左雪超

振动与冲击. 2025, 44(7): 258-266.

摘要 ( 87 ) PDF全文 ( 17 )

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针对汽车板件结构低频振动和噪声的控制问题，提出一种新型C形槽声子晶体结构。采用有限元法计算结构的能带曲线并结合运动模态对其带隙进行分析，利用位移传输特性验证结构的减振能力，引用等效模型阐明结构的物理参数对带隙的影响。结果表明，C形槽声子晶体带隙的产生主要依靠局域共振模态下共振单元对基体板振动的抑制作用。调整结构的物理参数相当于改变系统的等效质量或等效刚度，进而影响带隙的范围。合理的参数可使结构以5mm的厚度在200Hz左右的范围形成完全带隙，并在更低的频率范围形成弯曲波带隙。此外，对应带隙范围的振动衰减最高为69dB，表明C形槽声子晶体板具有良好的减振效果。研究为声子晶体获得低频带隙提供了理论依据，在汽车低频减振降噪方面具有一定应用前景。

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基于相消干涉三明治声学超表面的广角声波调控

白晓天1, 李海灵1, 石怀涛1, 何凤霞1, 罗忠2, 3

振动与冲击. 2025, 44(7): 267-274.

摘要 ( 54 ) PDF全文 ( 15 )

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三明治声学超表面（sandwich acoustic metasurface,SAM）以准确高效的声波调控能力在各种工程领域具有广泛的应用，但在实际应用中存在入射角度调控范围有限、调控频带范围窄等问题，影响实际使用效果。针对这一问题，设计了一种由两个相同的相移表面（gradient metasurfaces,GM）并联组成的相消干涉SAM，通过调整GM之间空气层的高度来实现广角宽频带声波调控。对不同空气层高度下入射声波传递规律进行了计算，并采用试验手段验证所提相消干涉SAM的声波调控效果。试验结果表明，相较于同类双层非对称声传输结构，本结构对于入射角范围在-60°~60°声波能够实现良好的阻隔，且在工作频率周围具有较宽的有效调控频带，能够实现广角宽频带声波调控，试验结果与数值模拟结果吻合较好。该研究可为SAM在声波调控领域应用提供参考，在空间滤波和噪声控制方面具有广泛的应用前景。

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空天飞行器气动弹性问题研究进展

苑凯华1, 田海涛1, 付志超1, 刘凯1

振动与冲击. 2025, 44(7): 275-285.

摘要 ( 89 ) PDF全文 ( 23 )

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空天飞行器经历起飞、高速飞行、入轨到再入返回等阶段，承受严酷的气动力、热、氧、噪声等复合作用，同时作为具有使用价值的自由往返于大气层和轨道空间的飞行器对结构轻质化要求更高，结构刚度低，热气动弹性问题突出，这类问题直接影响到空天飞行器的气动性能、飞行包络和结构安全性等。详细阐述了空天飞行器面临的典型气动弹性问题，着重介绍了热弹性变形对气动特性及飞行轨迹的影响、与热气动弹性耦合的吸气式发动机进气性能变化、热颤振问题、壁板动气动弹性问题、高温氧化下的热气动弹性问题、变体过程中的气动/结构/运动耦合问题等。结合空天飞行器分析和设计的需求，有针对性地综述了在热气动弹性分析的降阶模型、不确定性分析和风洞试验等方面的最新进展，并对后续发展方向进行了展望。

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基于多项式维数分解法的起落架参数不确定性量化分析

崔盼礼1, 2, 3, 4, 贺尔铭1, 2, 宋得军5, 杨正权2, 3, 4, 王彬文2, 3, 4

振动与冲击. 2025, 44(7): 286-292.

摘要 ( 92 ) PDF全文 ( 15 )

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飞机起落架制造和加工过程中不确定性广泛存在，针对飞机起落架缓冲性能的求解问题，考虑油孔流量系数、气体多变指数的不确定性，首先建立了起落架二质量非线性动力学方程，构造了基于多项式维数分解(polynomial dimensional decomposition, PDD)方法的随机代理模型并进行了动力学分析，与蒙特卡洛模拟方法确定性分析得出的位移均值与标准差结果进行了对比，验证了PDD方法在处理起落架动力学这类非线性问题的正确性；后续使用PDD方法，分析油孔流量系数、气体多变指数在取不同的变异系数时二质量的响应均值、标准差以及概率特征的变化，研究二者的不确定性对起落架缓冲性能求解的影响。该研究所开展的油孔流量系数、气体多变指数不确定传播量化工作对后续起落架缓冲性能的可靠性设计具有一定的借鉴意义。

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基于自适应Kriging和直接概率积分的不同模式下复合材料层合板结构分层可靠度研究

刘骁骁1, 肖杰杰1, 冯威2, 陈俊豪1, 张峰3

振动与冲击. 2025, 44(7): 293-304.

摘要 ( 72 ) PDF全文 ( 29 )

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近年来，复合材料层合板结构被广泛地应用于航空航天、军工、建筑工程等领域。但是，由于其几何尺寸的不准确性、材料参数的分散性、载荷环境的波动性等不确定性因素的影响，可能会对复合材料层合板结构的可靠性和安全性，以及系统的输出响应产生重大影响。由于复合材料层合板的层间粘结不良、外部应力集中等因素，当复合材料层合板结构的能量释放速率达到层间断裂韧性时，就会发生分层。因此对复合材料层合板结构的分层可靠性进行分析具有重要的意义。目前，对于复合材料层合板结构的可靠性分析主要是采用一阶可靠性方法(First Order Reliability Method, FORM)、二阶可靠性方法(Second Order Reliability Method, SORM)和重要性抽样方法(Importance Sampling, IS)等传统可靠性分析方法，并将其和蒙特卡罗模拟(Monte Carlo simulation，MCS)对比。但是，当复合材料结构不确定性维度高且复杂时，这些方法不仅计算效率太低，而且不能保证其计算精度。相比于传统的可靠性分析方法，可以利用基于自适应Kriging模型集成策略和主动学习函数结合蒙特卡罗模拟(Adaptive Kriging-based Monte Carlo Simulation, AK-MCS)的方法，对复合材料层合板结构进行可靠性分析。而直接概率积分方法(Direct Probability Integral Method, DPIM)具有更高的计算效率和精度，特别是对于高维度和复杂的可靠性分析问题。所以，本文采用AK-MCS方法和DPIM对模式I、模式II和混合I/II模式下的复合材料层合板结构分层的可靠度进行了研究。结果表明：DPIM和AK-MCS与传统可靠性分析方法相比具有更高的计算精度和计算效率，但是DPIM以其高效的计算效率脱颖而出，尽管其精度略低于AK-MCS，但在处理随机变量更多、非线性程度更高的混合I/II模式下的层合板结构分层的可靠性时展现出明显优势。综合考虑精度与时效性的平衡，DPIM能够准确地评估复合材料结构的可靠度，保障其在航天航空装备等领域的安全运行。

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刊出日期：2025-04-15
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