振动与冲击

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邬玉斌, 魏志勇, 吴雅南, 曾钦娥, 何蕾, 刘必灯, 吴丹, 张婧, 宋瑞祥

振动与冲击. 2026, 45(12): 1-12.

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建筑基础弹性垫已成为地铁沿线新建敏感建筑重要的振动控制措施之一，但其隔振机理及设计参数效果影响规律尚不清晰，该研究采用缩尺模型动力实验方法，系统研究了建筑基础弹性垫的隔振性能。首先，基于隔振理论，推导分析了影响建筑基础弹性垫隔振效果的参数；然后，设计了“建筑-弹性垫”隔振系统缩尺模型实验方案，以地铁周边场地实际环境振动为激励源，测试分析不同实验工况下建筑模型的振动响应；最后，通过对测试数据时域、频域及加速度级的对比分析，研究了弹性垫隔振效果及关键因素影响规律。结果表明：弹性垫能够有效降低上部建筑结构的地铁振动响应，弹性垫厚度、弹性模量和工作压应力是影响弹性垫隔振效果的关键因素；建筑基础周边回填材料不利于弹性垫的隔振效果，对此应考虑一定的隔振设计裕量；建筑基础侧垫对振动控制效果起到至关重要的作用，实际工程中底垫和侧垫应配合使用。该研究采用缩尺模型振动实验方法，深刻揭示了建筑基础弹性垫对地铁环境振动的隔振机理、效果及其主要参数影响规律，为地铁沿线建筑振动控制工程应用提供了理论和实验依据。

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瓷质悬垂绝缘子串非线性参数振动响应研究

杨文刚1, 2, 3, 刘岩1, 杨世龙1, 程洋4, 刘宇舜5, 牛雷4

振动与冲击. 2026, 45(12): 13-20.

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绝缘子串作为连接输电杆塔与导线的重要构件，研究其在导线动载荷作用下的动态响应特性对保证输电线路安全稳定运行具有重要意义。建立了瓷质悬垂绝缘子串端部参数激励作用下的非线性动力学模型；利用四阶-五阶Runge-Kutta法计算了系统的动力学响应，揭示了绝缘子串系统参数振动机理；分析了激励频率、激励幅值和初始扰动对绝缘子串动力学响应的影响。研究表明：当激励频率约为绝缘子串固有频率的2倍时，系统会发生参数振动；在导线动载荷作用下，悬垂绝缘子串发生的参数振动以一阶参数振动为主，与实际观测到的现象一致。

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结构动力可靠度分析的自适应分数矩混合分布法

李正良1, 2, 王磊1, 刘泉3, 刘福海3, 龚正轩4, 曾二贤4, 王松涛4

振动与冲击. 2026, 45(12): 21-35.

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极值分布重构是结构动力可靠度分析中的关键问题，其精度直接影响失效概率计算结果。基于扩展逆高斯-对数扩展偏正态混合分布(mixture of the extended inverse Gaussian and log extended skew-normal distributions, M-EIGD-LESND)的分数矩混合分布法是一种有效的极值分布重构方法，其采用灵活的M-EIGD-LESND模型表征极值分布，并通过分数矩匹配技术确定模型参数。然而，该方法在参数估计过程中，权重系数初始值以及约束分数矩阶数的选取主要依赖经验假设，这可能导致极值分布重构精度不足。为此，提出一种自适应分数矩混合分布法。该方法引入最大似然估计准则，并结合实数编码遗传算法，对权重系数初始值和约束分数矩阶数进行自适应优化，从而提高了极值分布的重构精度。同时，为有效估计分数矩，基于GF(Generalized F)偏差点集获取等价极值变量的样本点。通过数值算例和工程算例对所提方法的有效性进行验证。结果表明，相较于现有方法，所提方法可以更有效地重构极值分布，具有较高的失效概率估计精度。

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考虑牵引传动特性的山区齿轨车辆动态行为研究

陈兆玮1, 朱俊菁1, 丁浩1, 陈再刚2

振动与冲击. 2026, 45(12): 36-47.

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牵引传动系统是保障山区大坡度齿轨车辆动力性和安全性的核心。目前针对齿轨车辆牵引传动系统的研究较少，且鲜有考虑牵引特性曲线，针对该问题，基于车辆-轨道耦合动力学理论和齿轮动力学理论，建立一种考虑牵引传动系统的啮合行为与牵引特性曲线的齿轨车辆动力学模型，研究齿轮啮合激励对系统振动的影响，并分析牵引特性参数对车辆动态行为的作用机制。研究表明：两级齿轮传动加剧瞬态峰值，引入更为复杂的齿轮啮合频率与丰富高频；提高起动转矩使其动态啮合力峰值达50kN，齿轮纵向与垂向加速度峰值分别增加52.7%与40.3%，在提升牵引性能的同时也导致车体垂向加速度上升24%；提高拐点车速因延长强激励作用时间并推高啮合频率，在最高运行速度的限制下，未能明显改善加速性能，反使车体垂向加速度增加26%，轮重减载率上升超过16%。综上，以振动、疲劳等为核心指标的车辆设计与评估，须采用两级齿轮传动模型，为平衡动力性、安全性与舒适性，提出一种合适的牵引模式。

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基于影响线和贝叶斯优化的桥梁抗弯刚度识别方法

王灿1, 李昕昊1, 万华平1, 曹素功2, 王宁波3

振动与冲击. 2026, 45(12): 48-56.

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抗弯刚度是反映桥梁服役性能的关键参数，因此准确识别抗弯刚度具有重要意义。桥梁影响线可用于桥梁抗弯刚度识别，其关键是选取适当的刚度退化模型用于模拟刚度变化状态，以及优化算法用于估计刚度模型参数。本文提出一种基于影响线和贝叶斯优化算法的桥梁抗弯刚度识别方法，建立了桥梁抗弯刚度与影响线关联模型，并采用改进的高斯峰值函数模拟复杂的刚度退化形式。通过数值模拟与室内试验验证了本文方法在桥梁抗弯刚度识别中的有效性和准确性。

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考虑变套径的超深水平井钻柱多体系统多向耦合振动特性研究

郭晓强1, 2, 呼东骏1, 雷中清3, 李翔4, 李欣业1, 张文博1, 夏超群5

振动与冲击. 2026, 45(12): 57-69.

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钻柱的耦合振动在超深井中更为突出，不仅降低钻井稳定性，还显著影响机械钻速。因此，为揭示复杂工况下钻柱多体系统的耦合动力学机制，本文综合井筒约束、温压场、内外钻井液作用力及钻头-岩石相互作用，构建了超深井钻柱多体耦合振动模型，并采用有限元方法实现数值求解。通过实验平台和现场实测数据与模型计算结果对比，验证了模型的准确性。以塔里木M超深井为例，进一步分析了钻压、转速及钻井液密度对振动特性的影响。结果表明，提高转速可有效抑制钻头粘滑；钻压存在一个最优值，可在保证安全的前提下最大化机械钻速；钻井液密度增大会减小钻头振动，但过高可能引起井底压力异常。研究结果为复杂超深井中钻柱振动控制与机械钻速提升提供了理论依据。

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基于滑动模态控制的实时混合试验自适应时滞补偿方法

王贞1, 2, 郭雨1, 2, 周惠蒙3, 4, 5, 吴斌1, 2, 贾学军6

振动与冲击. 2026, 45(12): 70-79.

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时滞补偿是保证实时混合试验（real-time hybrid simulation，RTHS）成功的关键环节。实时混合实验的发展趋势为试验结构规模越来越大，结构响应中高频信号所占比重越来越显著，并且试验的应用领域也越来越广。对时滞补偿提出了更高的要求，而现有的时滞补偿方法对高频信号补偿能力有限。为此，提出基于滑动模态控制的离散模型自适应时滞补偿方法，在鲁棒性滑动模态控制基础上最小二乘法实时更新液压加载系统离散模型的参数，对高频信号时滞进行补偿。基于非线性的伺服加载作动器-试件系统进行实时加载时滞补偿仿真，仿真结果表明所提方法比离散模型自适应时滞补偿（ADM）、自适应时间序列（ATS）、滑动模态控制（SMC）方法对高频信号有更好的补偿效果。基于基准平台进行RTHS数值模拟也验证了所提方法的可行性和准确性。

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船舶混合动力模式切换过程传动动力学建模与特性分析

龚炜1, 2, 陈俐1, 2

振动与冲击. 2026, 45(12): 80-86.

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船舶并联式气电混合动力系统通过模式切换适应负载变化。但是，模式切换过程中易出现剧烈冲击，带来断轴隐患。建立离合器摩擦扭矩与螺旋桨叶频扭矩耦合作用下的传动动力学模型，考虑摩擦系数随转速差的变化率，开展系统稳定性分析。按离合器滑摩、粘滑、粘着分阶段给出模式切换过程中的振动响应，分析非对称粘滑响应、粘滑切换激发边频和传动轴大冲击的产生机理，探讨离合器压力、摩擦系数、螺旋桨叶频与相位角对非对称摩擦、边频成分和冲击度的影响。研究可为船用混合动力传动系统的设计与优化提供参考。

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切角对典型矩形柱气动力特性和流场影响

杨雄伟1, 2, 靖洪淼3, 4, 5, 徐鹏程3, 郑云飞6, 杜树碧7, 刘庆宽3, 4, 5

振动与冲击. 2026, 45(12): 87-94.

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对不同长宽比的矩形柱绕流流场具有不同的流动形态。为深入了解切角对矩形柱气动力和流场特性的影响，在雷诺数(Re)为2000下，对1:1矩形柱和5:1矩形柱开展三维大涡模拟。选取切角率ξ=C/D=0%、10%和20%进行研究，其中，C和D分别为切角尺寸和柱体宽度。重点分析升阻力系数、Strouhal数、风压系数、再附长度及尾流长度等参数随切角率的变化规律。研究表明：切角对矩形柱气动力和流场的作用会受长宽比的影响显著。随切角率的增大，1:1矩形柱与5:1矩形柱的平均阻力系数变化趋势虽保持一致，但脉动升力系数及Strouhal数的变化趋势存在明显差异。引入切角，1:1矩形柱侧表面的平均风压系数增大而其脉动风压系数减小；5:1矩形柱侧表面的风压系数峰值位置往上游偏移。1:1矩形柱侧表面的主侧面分离泡和5:1矩形柱侧表面的主涡均在切角影响下呈现收缩的趋势，但两者尾流长度和尾流宽度的变化趋势却并不相同。再附流的不稳定性可能是导致切角影响下5:1矩形柱气动力特性区别于1:1矩形柱的原因。

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线弹性体动力学问题的增强有限元法研究

孙磊1, 张阳1, 李威1, 2, 3, 柴应彬1, 桂强1

振动与冲击. 2026, 45(12): 95-101.

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提出了一种新颖的用于二维线弹性体动力学分析的增强有限元法(enhanced finite element method,EFEM)。在增强单元中插值覆盖函数为线性拉格朗日多项式基函数与一组谐波三角函数。其中谐波三角函数源于谱方法，因此提出的EFEM可视为经典有限元法和谱技术的结合。插值覆盖函数可以直接应用于使用低阶单元的有限元离散模型而无需对网格进行任何调整。同时，考察了EFEM中的线性相关问题，提出了一种简单而有效的方案消除线性相关性问题，保证了EFEM的系数矩阵是稀疏对称正定的。由于标准有限元近似空间被插值覆盖函数增强，相比于传统方法，所提出的EFEM对二维线弹性体振动分析采用粗糙网格也能得到较高精度的数值解，即可以显著减少网格划分成本。几个典型的数值算例表明，与传统二阶有限单元相比，提出的增强单元不仅可以提供更精确的数值解，而且具有更高的计算效率。

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考虑空间位置的台风“杜苏芮”风特性实测研究

周俊彦1, 2, 陈昉健1, 2, 华龙桢1, 2, 张婧1, 2, 钱长照1, 2, 陈昌萍2, 3

振动与冲击. 2026, 45(12): 102-111.

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基于厦门大嶝岛布设的激光测风雷达获取的2305号台风“杜苏芮”实测数据，选取其过境期间的五个典型时段，分析五个高度层的平均风和脉动风特性，以揭示台风行进过程中沿海风场位于不同台风区域的演变规律。结果表明：平均风速随高度增加，各高度风向变化趋势一致，风速剖面在外雨带区、内雨带区及眼壁区存在差异。眼壁强风区湍流强度三向比值为1∶1∶0.38，横向分量高于规范建议值而竖向分量偏小，且湍流强度在登陆前明显偏大。阵风因子随平均风速增加而减小，非线性拟合能更准确反映其与湍流强度的关系。湍流积分尺度在不同台风区域中差异显著，眼壁区显著增大。实测功率谱在高频段遵循-5/3幂律衰减，但在含能区呈现显著多峰震荡特征，且竖向谱峰值频率明显偏高；Von Karman谱在能量峰值区的拟合效果优于Kaimal谱。

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下倾管-立管系统内严重段塞流三维数值模拟研究

邵雨轩1, 娄敏1, 王宇2, 王阳阳1

振动与冲击. 2026, 45(12): 112-119.

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针对深海油气输送管道中常出现的严重段塞流现象，采用Star-CCM+软件建立严重段塞流三维数值模型并开展流动特性研究，探究严重段塞流的流动规律及轴向流态。研究结果表明：根据严重段塞流流态特征不同，可将其分为液塞形成、液塞出流、液气喷发和液体回流4个不同流动阶段，并将严重段塞流划分为SSⅠ、SSⅡ、SSⅢ型三类。在液气喷发阶段，由于立管管壁两侧阻力较小，气体轴向突破液塞时优先从液塞两侧进入，发生偏流现象，且气液两相在垂直立管横截面中分布不对称。立管系统入口气体质量流量将影响严重段塞流的频率，进而影响管道结构稳定性，其立管内压力波动幅值、严重段塞流周期均随入口气体质量流量的增大而减小。

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基于动力响应的套筒灌浆连接质量检测评价研究

闫启耀1, 2, 邓苗毅1, 闫鑫雨1

振动与冲击. 2026, 45(12): 120-129.

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装配式混凝土结构套筒灌浆连接在实际工程中受多种因素的影响，常存在一定的质量缺陷，选择高效可靠的方法对其连接质量进行检测评价至关重要。针对装配式混凝土柱套筒灌浆连接提出了一种基于动力响应的套筒灌浆连接质量检测评价方法，通过数值模拟和室内试验对所提方法的有效性进行了验证。研究结果表明：套筒灌浆连接缺陷（灌浆不饱满、坐浆层不密实）会导致装配式混凝土柱自振频率的下降，自振频率可以作为套筒灌浆连接缺陷的评价指标；对装配式混凝土柱进行动力特性测试获取其自振频率，结合数值模拟建立的连接缺陷（含类型和程度）柱自振频率基准库，通过比对系数Pij可以对套筒灌浆连接缺陷存在与否以及缺陷的类型、程度做出判定。基于动力响应，能够有效实现装配式混凝土柱套筒灌浆连接质量的检测评价。

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基于多目标智能优化的转子全息动平衡方法

邓立康1, 孟祥宝1, 刘晓峰1, 田晓俊2, 马小龙3, 温广瑞3, 苏宇3, 雷子豪3

振动与冲击. 2026, 45(12): 130-137.

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转子作为旋转机械的关键零部件，由不平衡所引起的高幅振动时常发生，因此实现转子高效精准的动平衡是旋转机械健康监测与维护的重要工作。针对传统动平衡优化方法中测振信息无法反映系统整体振动情况以及优化目标单一等不足，本文探究了一种基于多目标智能优化的全息动平衡方法。基于全息谱技术对系统多向振动信息的综合提取能力，选取残余振动平均值、最大值和极差三类目标共同评价转子系统的平衡状态，并引入了多目标优化评价函数以克服各目标间的权重协调问题；同时提出改进的微分搜索算法以提高平衡配重寻优效率及准确率。相关动平衡优化实验表明，该方法的振动度降低比率高达85.3%，验证了所提方法的可靠性以及实用价值。

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协同模型降阶与全卷积神经网络的桥梁结构损伤识别

杨少冲1, 2, 3, 4, 高宇天1, 2, 3, 4, 姜博雄1, 2, 3, 4, 张超5, 方有亮1, 2, 3, 4

振动与冲击. 2026, 45(12): 138-148.

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桥梁结构健康监测数据中往往夹杂着大量的复杂噪声，如不对数据进行降阶处理仅凭神经网络不能有效地识别结构损伤。为此，提出了一种协同模型降阶与全卷积神经网络的结构损伤识别方法，利用本征正交分解技术提取结构动响应数据特征，构建能够反映结构损伤状态的降阶模型（ROM）；采用全卷积神经网络（FCN）对降阶后的数据进行深度学习，通过优化网络结构与超参数配置以提升其对不同损伤状态的识别精度和泛化能力；开展数值模拟实验及车过桥模型试验验证所提方法的有效性。研究结果表明：模型降阶可降低复杂噪声的干扰，提升数据质量及数据集构建速度，同时可跟踪结构损伤演化，有效提高模型的泛化能力；全卷积神经网络可保留多测点的结构动力学响应数据的结构特征，完成训练后可精准识别结构损伤状态，对结构损伤识别准确率达到98.67%，该项研究对桥梁结构健康监测有一定的参考价值。

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强风作用下输电线-塔传递动力荷载分析

张文通1, 2, 李泽圣1, 黄增浩3, 罗啸宇4, 李朝5, 李利孝 6

振动与冲击. 2026, 45(12): 149-158.

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为准确评估强风作用下输电线-塔传递动力荷载，本文提出了一种基于目标优化的输电线子系统动力分离方法。该方法通过最小化分离体与整体体系动张力残差，反演识别了风振状态下输电线在平行于线路方向的等效弹性支座刚度，从而实现了对线-塔耦联效应的近似精细化考虑。以典型输电线-塔体系为研究对象，以风向垂直于输电线路为典型工况，模拟输电线路脉动风场并进行结构风振响应计算，提取输电线有效分离体支座反力时程数据，系统分析输电线-塔传递动力荷载特性，分别与固定支座以及结构准静力状态弹性支座边界约束条件下的分析结果进行了对比。结果表明：强风作用下输电线-塔耦联效应对输电线-塔在平行于输电线路方向上传递的动力荷载分量有消减作用，但随风速增大此消减作用趋于减弱；采用固定支座边界或结构准静力状态下弹性支座边界约束条件分离输电线，将高估输电线-塔在平行于输电线路方向上传递动力荷载分量的脉动强度；输电线-塔传递动力荷载沿线路平行、垂直两个方向上脉动效应均较显著。这揭示了现行设计规范仅考虑垂直分量而忽略平行方向脉动荷载的做法，可能在强风评估中存在安全裕度不足的风险。

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基于超螺旋滑模观测器的改进等价输入干扰永磁同步电机扰动抑制研究

童嘉诚, 赵凯辉, 方八零, 熊颉, 陈畇榛

振动与冲击. 2026, 45(12): 159-172.

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针对永磁同步电机由复杂扰动、参数摄动和测量噪声等引起的转矩脉动问题，提出一种基于超螺旋滑模观测器的改进等价输入干扰控制方法。首先，建立考虑周期性扰动和参数摄动的永磁同步电机模型，设计基于超螺旋滑模观测器的等价输入干扰估计架构。其次，利用描述函数法对非线性估计架构进行频域分析，并开发适用于非线性估计架构的改进二阶滤波器，进一步设计基于超螺旋滑模观测器的改进等价输入干扰估计器对系统未知干扰进行估计补偿。然后，利用二次型正定Lyapunov函数证明了观测器稳定性，同时对系统进行了全局稳定性证明。最后，实验结果表明，所提控制方法在额定工况下相较于无补偿方法抑制约77%稳态转速波动，相较于传统等价输入干扰方法抑制约69%稳态转速波动，相较于采用一阶低通滤波器的所提方法抑制约54%稳态转速波动，在极端工况下抑制幅度也可达到64%、47%和19%，充分展现了该方法优越的稳态跟踪精度和抗扰性能。

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压电纤维致动式跨尺度直线粘滑运动平台

彭子邑1, 杨依领1, 吴高华1, 魏燕定2, 崔玉国1

振动与冲击. 2026, 45(12): 173-182.

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针对半导体测试与细胞穿刺等微纳操作领域的高速、宏行程与高精度运动需求，提出宏纤维复合材料(Macro Fiber Composite，MFC)致动的驱动-结构一体式压电柔顺机构，进而设计跨尺度直线粘滑运动平台。MFC具有双极性且耐压范围广，利用对称布局能够保证正反向运动一致性，并提供更大的输出位移，从而兼顾宏行程、纳米级分辨率以及低频驱动下的高运动速度。然后，采用有限元法建立柔顺驱动单元的分析模型，并对输出位移和固有频率进行仿真。最后，搭建实验系统测试平台性能。实验结果表明：单步内运动时，平台在-400 ~ 800 V正弦电压下的最大输出位移为146.45 µm，运动分辨率为4.7 nm；连续步进运动时，-400 ~ 800 V锯齿波电压下的最大单步有效位移为156.81 µm，步进分辨率为3.1 nm，行程为12 mm；在1445.61 µm范围内，平台正反向运动最大偏差为5.87 %. 此外，仅用10 Hz的驱动频率即可实现1.62 mm/s的运动速度，4 kg负载下平台仍有54.63 µm的单步有效位移。实验测试验证了所设计粘滑平台的有效性和输出性能。

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非线性应力-温度条件下旋转输流管道动力学特性研究

易思远1, 王光定1, 刘朴1, 陈黎卿1, 袁惠群2

振动与冲击. 2026, 45(12): 183-193.

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在旋转输流管道工作过程中，热-流-固多物理场耦合效应易诱发复杂的振动行为，导致系统动力失稳，对结构安全性构成显著威胁。为此，本研究聚焦非线性应力-温度条件下旋转输流管道的振动和稳定性问题。首先，基于哈密顿原理和热弹性理论，建立热载荷作用下旋转输流管道的横向振动控制方程。然后，采用伽辽金法对管道系统的偏微分控制方程进行离散化处理，并求解系统的复特征频率。最后，深入研究管道系统的动力学特性，详细探究转速、质量比、流速、涡动比及热载荷等关键参数对系统振动特性和稳定性的影响规律，结果表明，流-固耦合作用、涡动比和温度效应对管道系统的稳定性影响显著，而转速主要影响系统的固有频率。温度变化量和涡动比的增大会显著降低系统的临界失稳阈值，而质量比对管道稳定性的影响很小。此外，温度载荷以及涡动比的变化会对系统的复模态运动产生一定影响。

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基于机电类比的磁路-振路耦合模型及铁心振动特性分析

张晨晨1, 杨海涛1, 丁国成1, 胡啸宇1, 王署东1, 谢一鸣1, 李昊达2, 李瑞航2, 赵小军2

振动与冲击. 2026, 45(12): 194-202.

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针对电力设备振动在线检测周期内的快速计算迭代要求，提出了一种基于机-电类比原理的新型电抗器磁路-振路耦合模型。根据电抗器铁心柱结构特点建立计及铁心饼间气隙及磁通衍射的等效磁路模型，以实现对磁密和励磁电流的准确计算。考虑铁心磁致伸缩等效力与饼间麦克斯韦力的共同作用，提出了基于电抗器等效振路模型的铁心振动特性实时计算方法，计算时间达到秒级。通过搭建电抗器振动实验平台，对电抗器铁心振动位移、加速度等参量进行测量，位移及加速度计算结果最大误差分别小于12.5%和10%，同时分析了磁致伸缩力与饼间麦克斯韦力的相互作用效果，验证了所建模型的准确性。

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基于矿物晶体模型的中应变率冲击下花岗岩宏细观破坏特征研究

曹安生1, 秦彪2, 王力3, 韩志攀4, 苏凯4, 刘鹏飞 1

振动与冲击. 2026, 45(12): 203-215.

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为探究花岗岩的晶质结构对其中应变率冲击下宏细观破坏特性的影响，利用颗粒离散元软件（Particle Flow Code, PFC）构建了能够反映矿物细观结构的三维矿物晶体模型（Grain Based Model, GBM）。该模型综合考虑了花岗岩晶内、晶间同种和不同种矿物间的14种接触，并通过参数反演法标定了各类接触的细观力学参数。基于所建的GBM，开展了不同冲击高度的落锤冲击模拟，系统分析了试样的细观力链网络演化、裂纹扩展规律及宏观破碎形态。结果表明：中应变率冲击下，花岗岩内部力链依次经历萌生、增强、贯通与崩解四个演化阶段，其中长石晶间力链在数量上占主导地位；裂纹扩展以张拉为主，长石晶间裂纹是导致试样破坏的主要类型；碎块演化呈现从局部萌生至整体碎裂的动态过程。随着冲击高度增加，力链网络由稀疏趋于致密，裂纹数量与分布范围显著增大，碎块尺度明显减小，且长石晶间裂纹数量始终保持优势。

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水下爆炸兴波的形态及荷载特性试验与数值模拟研究

闫秋实1, 2, 卢冉冉1, 李梓源1, 王丕光1, 唐亮3, 王庆轩3

振动与冲击. 2026, 45(12): 216-225.

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为研究水下爆炸兴波形态特征及其荷载响应规律，开展水下爆炸试验，探究射流型兴波的形成机理，并分析兴波荷载的时变规律。采用LS-DYNA有限元软件基于S-ALE(Structured Arbitrary Lagrangian–Eulerian)算法，建立水下爆炸兴波数值模型，并与试验结果对比验证模型的可靠性。进而探究起爆距离、起爆深度和炸药当量对兴波压力峰值和荷载冲量的影响规律。结果表明：随着起爆距离和起爆深度的增加，兴波压力峰值和荷载冲量先增大后减小；随着炸药当量的增加，兴波压力峰值和荷载冲量整体呈上升趋势，但上升过程存在波动性。兴波传播至一定距离后，形态逐渐规则并有波峰出现，此时随比例爆距增加兴波压力峰值和荷载冲量衰减变缓甚至出现上升现象。

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冻融与循环冲击复合作用下钢纤维混凝土-砂岩组合体力学响应及损伤特性

张蓉蓉, 王嘉诚, 马冬冬

振动与冲击. 2026, 45(12): 226-236.

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为研究循环冲击荷载作用下冻融钢纤维混凝土-砂岩组合体的力学响应和损伤特性，制备了不同砂岩层厚度比的组合体试样，利用分离式Hopkinson压杆开展了冻融后组合体试样的循环冲击试验，研究了冻融循环次数和砂岩层厚度比对循环冲击后组合体破坏形态、抗循环冲击次数、动态峰值应力降幅（DPSR）、能量耗散和微细观损伤特征的影响。结果表明：冻融循环会导致组合体微孔比例下降，中孔和大孔的比例上升，随着砂岩层厚度比的增加，微孔比例减少而中孔比例上升；循环冲击作用后，未冻融的组合体试样仍能保持较好的界面结合状态，冻融40次后，混凝土层中裂纹数量明显增多，砂岩层中出现典型的穿晶裂纹，界面过渡区胶结程度降低；随着砂岩层厚度比的减小，冻融后的组合体试样逐渐由拉伸破坏向边缘剪切破坏转变。对于未冻融的组合体试样，砂岩层占比越高，组合体抗循环冲击能力更强，DPSR增幅较小，而经历多次冻融循环后，砂岩层占比越高，组合体的抗循环冲击次数和DPSR增幅呈现出相反的变化规律。

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船舶主机支撑结构抗冲击优化研究

王爽1, 郭君1, 张寅1, 王茀凡2

振动与冲击. 2026, 45(12): 237-245.

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船舶主机结构的抗冲击设计备受关注，主机支撑结构作为主要承力部件，在水下爆炸等冲击作用下承受较大动态载荷。本文采用等效静力法为载荷等效方法，对船舶主机支撑进行了结构拓扑优化设计。为在满足强度要求的前提下实现支撑结构减重，构建了以最小化结构柔度为目标，同时施加应力约束和体积约束的拓扑优化数学模型。此外，在典型冲击工况下对优化结果进行验证。通过优化前后的关键部位应力峰值与整体支撑结构质量对比，验证了基于等效静力法进行拓扑优化设计的可行性与有效性。研究结果表明，该方法在保证结构强度的同时，能够实现结构轻量化，为船舶主机支撑结构的抗冲击设计提供支撑。

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基于近场动力学方法的冲击角度、速度对玻璃板冲击破坏的影响研究

李富春1, 郭涛1, 岩棒1, 王志良2, 申林方2, 李松波2

振动与冲击. 2026, 45(12): 246-255.

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基于近场动力学方法，考虑刚体冲击作用下结构断裂破坏及裂纹扩展效应，建立了用于模拟普通玻璃平板在冲击载荷作用下损伤与裂纹扩展过程的数值模型，并通过侧向冲击试验及玻璃方板冲击实验验证了模型的有效性。在此基础上，系统研究了刚体小球在不同冲击角度和冲击速度条件下对玻璃平板损伤程度、裂纹形态演化及扩展机制的影响。研究结果表明：冲击角度对裂纹类型及其扩展路径具有显著调控作用。低冲击角度(15°)下，切向动量占主导，易形成沿冲击轨迹分布的剥离带及扇形裂纹；中等冲击角度(30°–45°)时，切向与法向动量共同作用，裂纹由扇形向径向辐射状与局部贯穿裂纹混合演化；高冲击角度(60°–90°)下，法向动量主导破坏过程，裂纹以径向辐射裂纹为主，并伴随环状裂纹及分叉网络的形成。冲击速度对损伤演化具有显著影响，低速冲击下裂纹以径向辐射为主，随速度增大，环状裂纹数量明显增加并形成放射——环状复合裂纹网络。总体而言，冲击速度越大，玻璃平板所受最大冲击力越高，损伤程度越严重，损伤点数随初始冲击速度呈近似线性增长。

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旋转机械脉冲类故障信号瞬态特征提取研究

宫建成1, 韩涛1, 杨小强1, 于刚2, 张鹏1, 武雁秋1

振动与冲击. 2026, 45(12): 256-266.

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为提高时频表示方法的能量集中程度，给出旋转机械故障脉冲信号更加准确的二维群延迟（two-dimensional group delay，2D GD）轨迹估计，优化旋转机械故障诊断效果，提出了局部最值瞬态提取变换（local maximum transient extraction transform，LTET）。首先构造了二阶强频变信号模型并获取了其短时傅里叶变换（short-time Fourier transform，STFT）结果，推导出瞬态提取变换存在能量发散现象的原因。随后根据STFT在时间方向上的局部最大值与2D GD轨迹之间的关系，设计了局部最值瞬态提取算子（LTEO），给出了能量更加集中的时频表示及更加准确的2D GD轨迹。最后构建了旋转机械故障仿真信号并设计实验采集轴承、齿轮、柱塞泵三种旋转机械的故障脉冲信号，对LTET性能进行验证并用四种时频分析方法进行对比。结果表明，LTET处理结果能量更加集中，2D GD轨迹干扰较少，噪声鲁棒性更强，故障瞬态特征更清晰。

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FreqTimeFormer：基于时频联合策略的轴承故障诊断方法

徐晨, 杨羊, 蒋国庆, 张烈山

振动与冲击. 2026, 45(12): 267-276.

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轴承作为旋转机械的关键部件，其故障诊断对保障设备安全运行具有重要意义。传统方法在处理强噪声干扰和时序动态特征方面存在不足，而现有基于Transformer的诊断模型在特征嵌入和时序趋势建模方面仍有局限。为此，本文创新性地提出时频协同策略引导的Transformer架构，构建了名为FreqTimeFormer的时频联合诊断模型。该模型能够对时域与频域特征进行差异化建模，从而有效降低振动信号的表示复杂度，提升特征判别能力。针对传统线性嵌入在时频特征融合方面的不足，本文设计了一种尺度延迟分配嵌入方法，通过构建跨尺度的特征映射，增强时域与频域之间的深层关联，使模型能够直接在时频联合空间中感知并识别故障模式。为进一步提升分类性能，本文还提出一种多粒度时频分类器，以克服主流分类器对单一尺度特征的依赖。该机制通过多粒度分层卷积与池化通路，分别提取关键频域成分与时域演化趋势，实现了解耦后的时频特征融合，完成对故障模式的深度鲁棒表征。在CWRU轴承数据集上的实验表明，FTF在10类故障诊断任务中平均准确率达99.87%，其中70%的故障识别达到100%，复杂工况下模型迁移识别平均准确率达到92%，展现出优异的诊断精度与收敛效果，为复杂工况下的轴承故障诊断提供了可靠解决方案。

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EV56可控震源振动器振动特性试验研究

汤海平1, 刘志刚2, 宋晓伟2, 郝磊2, 易霈1

振动与冲击. 2026, 45(12): 277-286.

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为了掌握EV56可控震源振动器的振动特性，以振动器的工作载荷为激振条件，在振动器的主要结构上布置测点，实测振动器主要部件在线性正弦激励载荷和随机载荷作用下的振动响应，并对比分析了部件各点测点的振动特性。研究结果表明：EV56可控震源振动器的主要部件振动在x，y方向的振动不同步，且部件上各个测试点的振动加速度幅值分布不均。当频率为9Hz，18Hz，27Hz和90Hz时，工字钢平板和上顶板在x,y方向的振动放大效应明显，当频率增大到110Hz时振动器在各个方向的振动幅值达到最大；与其它测点位置相比，2号立柱相连接位置处的结构振动强度最大，且上顶板的振动响应强度高于工字钢平板。测试结果为EV56可控震源振动器性能的提升和结构改进提供参考。

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锯齿形抗滑桩抗震性能对比振动台试验研究

侯小强1, 2, 任建强1, 张永军2, 3, 孙文轩1, 樊小鹏4, 吴红刚5, 王琛1

振动与冲击. 2026, 45(12): 287-297.

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新型锯齿形抗滑桩在静力作用下具有良好的力学性能。为探究其抗震性能，通过振动台模型试验对比分析了常规抗滑桩与锯齿形抗滑桩的抗震性能。试验采用20:1相似比模型，基于El Centro地震波输入，系统研究不同地震强度（0.1g、0.2g、0.3g）下两类抗滑桩的坡体变形特征、加速度响应及峰值动土压力分布规律。结果表明：（1）宏观现象显示，锯齿形抗滑桩可显著延缓坡体裂缝扩展，坡体后缘和前缘临界开裂峰值加速度分别为0.2g和0.3g较常规抗滑桩0.1g和0.2g有所提升，桩顶脱空位移0.4cm仅为常规抗滑桩1.2cm的1/3，且前缘坡脚剪出土体体积明显小于常规抗滑桩；（2）在加速度响应方面，0.3g地震强度下滑面以下加速度峰值降幅达6.7%，滑面位置降幅稳定于2.1%；（3）在频谱响应特性方面，f1低频区间，锯齿形桩各测点响应幅值较常规桩降低程度明显；f2和f3中高频区受荷段滑面处降低效果更为明显。（4）在峰值动土压力响应方面，常规抗滑桩和锯齿形抗滑桩的峰值动土压力沿高程呈“基岩弱响应－滑面突增－滑体峰值－上部衰减”的非线性特征，齿状结构有利于分散剪切应力，缓解动土压力集中。研究表明，锯齿形抗滑桩通过分力块几何构型显著削弱地震能量传递，有效控制动力响应，其抗震性能显著优于常规抗滑桩，此研究成果可为滑坡防治工程提供新的思路和技术支撑。

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考虑频谱与相位参数相关性和随机性的多维地震动模型研究

吕庆霞1, 闫龙1, 张娇磊2, 3, 姜云木4, 阮鑫鑫5, 窦华泽1

振动与冲击. 2026, 45(12): 298-310.

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地震动的多维性和非平稳性对结构响应与破坏机制具有重要影响。然而，现有的模拟方法通常依赖于演变功率谱或经验公式，往往忽略了相位信息，而相位信息决定了波群到达顺序与包络演化。因此，传统方法难以同时刻画时–频非平稳性及参数间的统计依赖关系。为此，本文基于实测强震记录，提出了一种结合功率谱与相位差谱、并明确考虑参数随机性与相关性的多维地震动建模方法。首先，从现有强震数据库中筛选出覆盖多类震源机制与场地条件的强震数据，在此基础上，对相位差谱的14种候选概率模型进行参数标定，并通过拟合优度选出相位差谱的最优模型；其次，为消除峰值因子和峰值加速度等幅值参数对谱形参数识别的干扰，采用归一化累计能量分布函数识别功率谱参数；接着，针对地震动参数之间复杂相关结构，引入 Vine-Copula 理论构建高维联合分布，并结合贝叶斯信息准则选择最优结构与基函数族，以描述非线性及尾部依赖关系。最后，通过逆变换抽样生成符合目标边缘特性和相关结构的多维地震动样本。验证结果表明，所生成的样本在多维依赖关系、边缘分布、时程形态与反应谱等方面与实测记录高度一致，能够有效再现实测地震动的时–频非平稳性、空间变异性与工程特性。该方法为地震动模拟、结构可靠性评估及基于性能的抗震设计提供更为可信的输入。

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刊出日期：2026-06-28

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