《振动工程学报》是由中国振动工程学会主办,中国科协主管,南京航空航天大学出版的全国性核心期刊,创刊于1987年。主要刊登:振动理论与应用,非线性振动,随机振动,模态分析与试验,结构动力学,转子动力学,故障诊断,振动、冲击与噪声控制,动力稳定性,流固耦合振动,动态测试,动态信号分析,机械动力学,土动力学,包装动力学和结构抗振控制等方面的专题论文、综合评述和研究简报。其读者对象为:从事振动工程及其相关学科教学、研究、设计、开发、应用和管理的科技工作者。本刊被EI工程索引CSCD中国科学引文数据库北京大学《中文核心期刊要目总览》WJCI科技期刊世界影响力指数报告,SCOPUSINSPEC科学文摘,JST日本科学技术振兴机构数据库等数据库收录。

 

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    2024,37(3):365-373, DOI:
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    水下智能材料驱动柔性结构在机器鱼、水下航行器及精密医疗等领域具有广阔应用前景。本文研究了水下 大振幅压电纤维(Macro Fiber Composite, MFC)致动柔性结构的非线性流体动力特性,建立了流固耦合振动模型, 并进行了实验验证。通过参数化的二维 CFD 分析了不同特征振动频率及振幅下柔性结构周围流场的分布演化规 律,发现随着柔性结构特征振幅增大,其周围流场逐渐出现了涡旋脱落及对流现象,且流体阻尼效应的非线性随之 增强。提出了由特征振动频率和振幅共同确定的非线性修正流体动力函数解析表达式,分析结果表明:在小振幅情 况下,修正流体动力函数虚部也就是流体阻尼效应随着特征振动频率的增大而减小;而当特征振幅增大到一定值 后,流体阻尼效应随着特征振动频率的增大却呈现出先减小后增大的变化规律,具有强烈的非线性特性。开展了水 下 MFC 致动柔性结构振动特性验证实验,证实柔性结构在 MFC 主动激励下的实测幅频、相频特性与理论预测结果 基本一致,验证了所提修正流体动力函数表达式及流固耦合振动模型的有效性。
    2024,37(3):374-383, DOI:
    摘要:
    基于半解析法求解得到中厚半球壳的稳态振动与瞬态振动响应。基于一阶剪切变形理论推导球壳结构能量 表达式,引入 Jacobi多项式和傅里叶级数表示半球壳结构的轴向和径向位移,利用 Ritz 法得到半球壳的稳态振动响 应,与有限元法结果对比验证了本文方法的有可行性。在此基础上,对半球壳在不同边界条件、截顶角和壳体厚度 下稳态振动与瞬态振动特性规律进行了分析总结。
    2024,37(3):384-393, DOI:
    摘要:
    基于高阶剪切变形理论提出了一种功能梯度板自由振动分析的简化模型,该简化模型最显著的特点是适用 于功能梯度板的振动分析,且不需要剪切修正。相比于其他具有更多未知变量的剪切变形理论,本文提出的简化模 型只包含一个控制方程,极大地减少了计算量。基于该简化模型研究了功能梯度矩形板在简支边界条件下的自由 振动,并与其他已有文献进行了比较。结果表明,本文提出的简化模型在分析功能梯度板的自由振动行为时简单且 精确。此外,文中还通过多个数值算例分析讨论了不同的梯度指数、长宽比和边厚比对功能梯度板自由振动行为的 影响。
    2024,37(3):394-401, DOI:
    摘要:
    基于有限元软件 ANSYS Workbench,建立箔片气体轴承在可压缩流体介质中运动的有限元模型,采用 6DOF 动网格计算方法对轴承的运动状态进行流固耦合数值模拟,探讨了不同转速和波箔片结构参数(波箔片的长度比、高 度以及厚度)对轴承动态特性的影响规律。仿真结果表明:转速增加,轴承的承载能力增加,但稳定性有所下降,更容 易发生失稳现象;选取波箔片的长度比在 1~1.5之间、厚度为 0.16 mm,既可以保证轴承具有较高的刚度,同时又能获 得较大的阻尼;波箔片高度与轴承动态特性成反比关系。将仿真结果与试验结果进行对比,验证了仿真计算方法的正 确性和有效性。同时本文的研究为优化波箔片结构,改善轴承动态特性,提高轴承运行稳定性提供理论依据。
    2024,37(3):402-413, DOI:
    摘要:
    强 地 震 动 作 用 下 ,结 构 动 力 特 性 因 损 伤 将 随 时 间 变 化 ,变 分 模 态 分 解(Variational Mode Decomposition, VMD)可用于分析结构地震响应的瞬时频率变化规律,揭示地震过程中结构的损伤状态。针对人为预设分解模态 数 K 和二次惩罚因子 α 参数不准确导致 VMD 非平稳响应出现模态混叠的问题,提出了一种改进的 VMD(Im‐ proved VMD, IVMD)算法,结合 Hilbert 变换(HT)可准确识别非平稳地震激励下时变结构的瞬时频率。采用多重 信号分类(Multiple Signal Classification, MUSIC)算法确定分解模态数 K,基于整体正交系数和能量比系数构建综 合目标函数,并采用樽海鞘算法(Slap Swarm Algorithm, SSA)优化确定二次惩罚因子。在优化确定 K 和 α 参数的 基础上,结合 IVMD 和 HT 识别时变结构地震响应瞬时频率。典型模拟信号和地震激励下 4 层时变框架结构数值 模拟响应表明,相比 VMD 算法,IVMD 算法识别得到的瞬时频率精度更高;12 层钢筋混凝土框架结构模型地震模 拟振动台试验数据验证了所提方法的实用性。
    2024,37(3):414-422, DOI:
    摘要:
    为了研究爆破震动作用下高地应力巷道的动力响应特征及其稳定性,以淮南潘三矿超前预裂卸压爆破扰动 瓦斯综合治理巷为工程背景,通过理论分析建立了爆破作业扰动巷道围岩模型,并根据应力波传播理论及波前动量 守恒定理推导出了爆破震动作用下巷道围岩振动方程。使用数值模拟研究了巷道围岩质点峰值振动速度(Peak Particle Velocity,PPV)的衰减特征,从应力分布规律的角度对理论分析进行了补充,并根据模拟结果对巷道围岩稳 定性进行了分析。结果表明:巷道围岩振动方程显示,爆炸应力波入射角度的不同会导致巷道围岩不同区域的动态 响应特征存在差异。随着爆心距增大,巷道轮廓面附近围岩 PPV 出现波动,并在自由面处获得最大峰值振速;地应 力对巷道围岩 PPV 具有抑制作用,地应力越大抑制作用越明显,且不同位置围岩的 PPV 对地应力敏感度存在差异; 随着地应力增大,爆破震动作用下巷道围岩受力状态从拉剪变为压剪,最大主应力和剪切应力也随之增大。研究认 为随着埋深增加,在对爆破震动作用下巷道围岩的稳定性进行评估时地应力因素不可忽略。对于潘三矿超前预裂 卸压爆破工程现场而言,除了巷道的直墙外,墙角、拱墙也是危险区域,应当着重予以加固并加强监测。
    2024,37(3):423-435, DOI:
    摘要:
    对具有负刚度特征的半周负刚度摩擦阻尼装置进行了振动台试验,以某四层钢结构框架为减震研究对象,分 别在钢结构框架的一层和二层布置半周负刚度摩擦阻尼装置,研究了在不同地震动工况下结构的地震响应。结果 表明,半周负刚度摩擦阻尼装置可实现结构的位移与加速度响应双重控制,安装在结构变形较大位置会获得更好的 振动控制效果。
    2024,37(3):436-447, DOI:
    摘要:
    为了寻求一种既能减震又能降低成本的储罐结构,提出一种隔震储罐结构体系,根据力的平衡原则推导了滚 动隔震装置恢复力模型,得出了复合滚动隔震装置的恢复力模型。基于三质点模型和场地土模型,提出了考虑土? 储罐?液体相互作用(STLI)的隔震储罐的简化力学模型和运动方程,并研究了考虑 STLI 效应和不考虑 STLI 效应 时抗震储罐和隔震储罐在不同场地的地震响应。结果表明:隔震储罐能够有效地降低其基底剪力及倾覆弯矩,但对 晃动波高的控制有限,建议在高烈度区,满足晃动波高的前提下,隔震储罐在设计时可以降低烈度。考虑 STLI 效 应后,抗震储罐的基底剪力和倾覆弯矩明显降低,且从Ⅰ类场地到Ⅳ类场地差异率逐渐增大,软土场地降低最为显 著。隔震储罐地震响应受 STLI 效应的影响较小,可以有效地隔断上部结构与场地土之间的耦联,弱化 STLI 效应 对上部结构的影响。
    2024,37(3):448-456, DOI:
    摘要:
    为隔离车载精密仪器承受的多维振动,引入基于并联机构且考虑机构关节间隙的多维被动隔振系统。通 过 GF 集(Generalized Function Set)型综合理论,得到一种具有三平移一转动运动特性的 4?PUU (移动副?虎克 副?虎克副)并联机构,在主动关节处添加弹簧和黏滞阻尼器,建立考虑关节间隙的多维隔振系统运动学和动力 学方程,研究存在关节间隙的多维隔振系统在谐波、随机路面激励下的时域、频域隔振能力。研究结果表明:存 在关节间隙的多维隔振系统能够实现多维振动在时域和频域中的有效衰减;随着关节间隙数值逐渐增大,隔振 能力沿 x 轴方向变化最敏感,沿 y 轴方向变化最不敏感;系统第一阶共振峰对关节间隙变化敏感,向低频区域移 动,隔振能力恶化。
    2024,37(3):457-463, DOI:
    摘要:
    传动系统引起的机械结构振动噪声问题是高速机械设备研究中需要解决的关键问题之一。本文结合振动噪 声实验与仿真分析研究了高速包装机传动系统振动噪声源的定位及降噪优化问题。建立了高速包装机传动系统振 动噪声实验装置,构建了对应的刚?柔耦合动力学仿真分析模型,基于实验测试数据进行了载荷识别并验证了模型 的准确性与可靠性。以该模型为基础,结合模态参与因子及声学贡献量分析方法,明确了高速包装机传动系统声学 贡献量较大的模态频率和板面区域,并对传动系统的设计进行了改进和优化。结果表明:通过模态贡献量分析和板 面贡献量分析可以快速准确地定位噪声问题区域,以服务于相应机械结构设计的优化;在声学贡献量基础上进行结 构优化可以有效抑制高速包装机传动系统的振动噪声。
    2024,37(3):464-475, DOI:
    摘要:
    附加调谐质量阻尼器是烟囱结构的一种传统减震控制方法,然而其通常需要较大的附加质量及额外的安装 空间,这为施工安装带来不便。本文提出附加调谐质量惯容系统(TMIS)控制高耸烟囱的地震响应,以利用惯容元 件的表观质量效果实现轻量化减震目标。同时,考虑烟囱高阶模态对其地震响应不容忽视的影响,提出沿烟囱高度 布置的分布式 TMIS 以实现多模态控制效果。建立了基于两种不同惯容子系统的 TMIS 力学模型及相应的附加分 布式 TMIS 烟囱运动方程。以金井清谱为随机地震激励输入,并基于改进的定点理论提出了分布式 TMIS 的部分 设计参数简化假设,提出了基于需求的分布式 TMIS 烟囱结构多模态优化设计方法。通过实例验证了所建议设计 方法的有效性,并对比检验了分布式 TMIS 的轻量化及多模态控制效果,通过参数分析检验了所采用的改进定点理 论简化的合理性。结果表明:所建议的设计方法可以按照预定目标发挥两种分布式 TMIS 的减震性能,两种分布式 TMIS 均显示了明显的轻量化减震效果。
    2024,37(3):476-484, DOI:
    摘要:
    基于深度学习的故障诊断方法被广泛应用于以轴承为代表的机械关键部件故障诊断,其取得理想效果的前 提是有足量故障样本且训练集、测试集满足同分布要求。然而,在实际工况下数据分布会发生变化,进而使原有工 况下的诊断模型很难适用于新工况。为此,域适应类迁移学习方法被用于解决训练集、测试集分布不同的问题,其 重点在于实现数据分布适应,即度量数据分布差异,并利用度量结果对模型训练进行指导,从而提升学习效率和诊 断准确率。在此基础上,提出了一种基于对抗学习的域适应方法,该方法的核心是将提出的指数调节策略与对抗网 络相结合,使得网络在故障诊断过程中更有针对性地适应目标域的数据分布。该网络由特征提取器、分类器、一个 全局域鉴别器和多个局部域鉴别器组成,利用对抗策略和适应性矩估计算法对模型进行优化,并通过基于指数调节 策略设定的指数自适应因子对模型中的边缘分布和条件分布重要性进行调节,使得模型可以稳定、高效地进行故障 诊断。在跨转速、跨负载和同时跨转速和负载的轴承诊断案例中对提出的方法进行验证,结果表明本文方法的诊断 效果优于其他域适应方法,并具有较好的稳定性。
    2024,37(3):485-496, DOI:
    摘要:
    压缩感知可有效降低机械状态监测信号的数据存储和传输压力,而现有压缩感知方法在故障诊断的应用中 存在压缩效率低下、信号重构过程缓慢等问题。本文利用自编码网络与压缩感知的对应关系,提出了一种基于深度 卷积测量网络的滚动轴承压缩域故障特征提取方法。针对无噪声的故障信号样本难以获取的问题,提出一种利用 故障机理构建数据集的方法,利用该仿真数据集训练得到的模型适用于不同工况下的实测轴承信号。构造网络层 数由所需要的信号压缩率确定、隐含层与原信号的频率呈对应关系的深度卷积去噪自编码网络。截取训练完备的 编码子网络(即深度卷积测量网络)代替传统的观测矩阵对滚动轴承振动信号进行压缩测量,实现压缩域的故障特 征提取。仿真分析验证了所提数据集构造方法及压缩域特征提取方法的有效性。滚动轴承实验信号分析进一步验 证了采用所提方法训练得到的深度卷积测量网络具有很好的泛化性,且能够在压缩率远低于传统压缩感知方法的 情况下有效地提取轴承故障特征成分并进行故障诊断。
    2024,37(3):497-504, DOI:
    摘要:
    采用非线性二自由度系统构建了飞机起落架模型,通过时域噪声刻画了不平整跑道对飞机起落架系统的随 机激励,并引入路面不平度系数描述了跑道的不平整程度;基于飞机起落架模型响应的概率密度函数及其统计量, 开展了不平整跑道对飞机起落架系统影响规律的研究。应用随机可靠性分析方法以及人体振动舒适性理论,通过 建立安全域和舒适域与系统响应之间的关系,分析了起落架模型在不同路面不平度系数下的可靠性,并对乘客舒适 性进行了评价。研究结果表明:路面不平度系数越大,系统状态变量的波动越剧烈,系统的可靠性和舒适性与路面 不平度系数呈一定的负相关性;在路面不平度系数较小的情况下,系统平均首次穿越时间以及舒适性受随机扰动的 影响更加显著。
    2024,37(3):505-511, DOI:
    摘要:
    为了同时满足缓冲和突伸性能,舰载机前起落架常采用双腔缓冲器设计。以某型机前起落架为研究对象,建 立前起落架缓冲性能分析动力学模型,并将仿真计算结果与试验结果进行验证对比,验证理论模型的有效性和正确 性。对缓冲器高、低压腔初始压力以及体积占比进行参数敏感性分析。结果表明,高、低压腔初始充填压力和体积 占比对起落架缓冲性能的影响有别于它们对突伸性能的影响,所以对舰载机前起落架缓冲器的设计需不断优化,同 时兼顾缓冲和突伸性能。
    2024,37(3):512-521, DOI:
    摘要:
    针对真实测量噪声影响下复杂动载荷识别精度低的问题,提出了一种基于冗余扩展余弦字典的 L1 范数正则 化载荷识别方法。根据系统响应与外部动载荷的卷积关系,建立用于载荷识别的离散系统控制方程;选择与动载荷 相适应的离散余弦基函数进行时延扩展,构造了扩展余弦字典与 Db10 小波字典相级联的冗余扩展字典,对复杂载 荷进行稀疏表示;使用 L1 范数正则化方法求解稀疏表示系数,基于改进 L 曲线准则获取最优正则化参数,通过在 GARTEUR 飞机模型上试验得到的响应数据,实现不同噪声水平下对拍频载荷与连续冲击载荷时间历程的识别。 试验研究结果表明:本文提出的冗余扩展余弦字典对拍频载荷与连续冲击载荷的表示稀疏性高,基于冗余扩展余弦 字典的 L1 范数正则化载荷识别方法的识别精度高、抗噪性能好
    2024,37(3):522-527, DOI:
    摘要:
    多轴向平稳非高斯随机振动控制试验能够对指定响应信号的时、频域特征进行同时控制。提出了一种快速 生成具有指定功率谱密度、斜度和峭度的平稳非高斯随机振动信号的方法。通过频率采样方法将目标功率谱密度 设计成滤波器,利用非线性变换方法获取非高斯随机信号,再将此信号经过设计的滤波器以获得满足要求的非高斯 随机信号。该方法简单、快速并克服了传统非线性变换方法的缺点。进一步将此方法应用于三轴向平稳非高斯随 机振动试验中,给出了三轴向非高斯随机振动控制的闭环均衡步骤,此方法能够同时对信号的功率谱自谱、相干系 数、相位差以及斜度和峭度进行解耦控制。进行了三轴向平稳非高斯随机振动控制试验,三个方向上加速度信号的 功率谱密度、斜度和峭度控制效果均令人满意,满足工程应用要求。
    2024,37(3):528-538, DOI:
    摘要:
    为快速、高效地排除复杂系统的振动故障,本文提出了振动故障模式的量化方法,可基于量化结果进行振动 故障模式的重点验证。分析了振动故障树的技术特点,指出其不适用于复杂系统的振动故障分析;从故障模式的发 生概率、故障模式的可验证性等维度对振动故障模式进行量化;结合某航空发动机核心机的振动故障,给出了振动 故障模式量化方法的具体应用。实践证明振动故障模式的量化方法是可行、有效的,且具有较高的工程应用价值。
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    ,26(), DOI:
    [摘要] (6382) [HTML] (0) [PDF 1.52 M] (14354)
    摘要:
    为了克服传统的调谐质量阻尼器 (TMD) 阻尼单元存在的易漏油等耐久性问题,研制了一种基于电涡流阻尼耗能的竖向TMD装置。其特点在于:电涡流阻尼无需与结构接触,没有任何摩擦;产生磁场的元件为永磁体,无需外界供电;所有构件都由金属材料制成,不存在老化等现象。此外,通过调整永磁体与导体板的距离,很容易实现TMD阻尼参数的后期调节,且不会影响TMD刚度参数。理论与试验结果研究表明,研制的新型TMD具有优良的阻尼特性,而且当磁场间隙较小时电涡流阻尼理论预测值与试验结果吻合较好。
    2014,27(4), DOI:
    [摘要] (4930) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (12902)
    摘要:
    为了解决夹具传递给试件的振动量级的输入严重不均匀和偏离参考谱加速度均方根值的现象,依据电动振动台多点控制原理和夹具频响函数特性,建立夹具优化计算模型。以某试件夹具设计为实例,依据Nastran软件计算夹具频响函数值,根据所建优化计算模型,求出夹具最优设计参数。优化结果表明,优化后的夹具传力点处的响应均方偏离度及加速度均方根值的变动范围均小于传统方法设计的夹具所求值,同时,优化后的夹具振动试验测试结果表明,传力点处实测的加速度均方根值的变动范围与夹具设计阶段优化后的计算值变动范围基本一致,这就证明该优化方法是可行的和实用的,可以为振动试验实施和夹具设计提供实践和理论指导。
    2012,25(2), DOI:
    [摘要] (4945) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (8583)
    摘要:
    考虑高速旋转部件的离心力和陀螺力矩效应,利用Timoshenko梁单元和转盘单元建立主轴转子、转盘、主轴箱等部件有限元模型,并对Jones轴承模型进行扩展建立了高速滚动轴承非线性模型。将各子部件模型进行集成,得到整个高速主轴系统的非线性动力学方程,并进行实验验证。分别从转子陀螺力矩、转子离心力和轴承软化这三个角度,系统地研究了高速旋转状态下主轴-轴承系统内部的速度效应及其对整个系统动态特性的影响规律。结果表明:当系统存在较大的阻尼比(1%~5%)时,陀螺力矩对系统的直接频率响应函数影响不明显,但是对交叉传递函数的影响显著;随着主轴转速的升高,主轴转子的离心力效应会逐渐削弱主轴系统的刚度,最终使整个高速主轴系统的固有频率降低;必须综合考虑主轴转子的离心力效应和轴承的软化效应,才能比较准确地仿真高速主轴系统的动力学特性。
    2012,25(3), DOI:
    [摘要] (4814) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (8434)
    摘要:
    针对传感器优化配置组合优化问题,提出了一种基于模态置信度准则MAC的优化算法——自适应模拟退火遗传算法。以模态置信度MAC矩阵的最大非对角元的值极小为目标函数,针对满足传感器数量不变的约束条件问题,提出了二重结构编码遗传算法,并将传统的模拟退火算法改良后,作为一个独立的算子置于遗传算法进化过程中;为了避免出现过早收敛的现象,引入了自适应交叉和变异概率。算例结果表明该混合算法对传感器数目与位置同时实现了优化,得到了满足不同精度要求的传感器优化配置方案。
    2014,27(4), DOI:
    [摘要] (4375) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (8040)
    摘要:
    目前大跨度多线铁路桥梁的列车走行性受到较大的重视,其系统建模和车桥耦合振动实验研究具有重要的工程参考价值。本文以某四线大桥为背景,由实测结构模态参数结合设计相关资料,建立了桥梁基准有限元模型。然后基于此模型,由轮轨法向刚性接触关系,采用模态叠加法建立了车-桥整体系统运动方程,并结合实桥通车实验和数值计算进行了对比分析,验证了模型的正确性。最后,开展了多种工况下的车辆—桥梁耦合振动分析计算,对桥梁和车辆的动力响应以及列车运行安全性和平稳性进行了分析评价,得出了一些有工程意义的结论。
    2012,25(3), DOI:
    [摘要] (4664) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7810)
    摘要:
    对非圆柱(锥形、桶形、双曲形)矩形截面螺旋弹簧的自由振动问题进行了研究。在弹簧的运动微分方程中,所有的位移函数和广义翘曲坐标均定义在形心主轴上,并首次考虑了簧丝截面的翘曲变形对固有频率的影响。本文采用改进的Riccati传递矩阵法对包括14个自由度的一阶变系数常微分方程组进行了求解。在簧丝截面为矩形的情况下,给出了各种参数变化如截面的宽高比、螺旋角、有效圈数和非圆柱螺旋线最小与最大半径之比对两端固支矩形截面锥形弹簧固有频率的影响。为了证明理论的有效性,对两端固支矩形截面锥形弹簧的固有频率和振动模态进行了求解,并同ANASY三维实体单元(Solid45)的结果进行了比较。计算表明,簧丝截面的翘曲变形对矩形截面非圆柱螺旋弹簧的固有频率有着重大的影响,在自由振动分析中必须加以考虑。
    2014,27(6), DOI:
    [摘要] (2875) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7532)
    摘要:
    阻尼系数和刚度系数是隔振设计中分析隔振器性能的重要参数,其测试技术是确定相应数值的有效途径。针对大阻尼粘性流体微振动隔振器,本文提出一种测试多参数模型阻尼系数和刚度系数的简化测试方法。应用机械阻抗等效将多参数模型简化为便于测试的两参数模型,通过自行设计相应的试验测试平台,对等效参数及隔振器各组件刚度系数进行测试。将数据处理所得振动模型数据输入到Simulink仿真模型中,得到隔振器整体等效阻尼系数和等效刚度系数,并与试验直接采用迟滞环法得到的对应参数进行比较,二者相对误差均在5%以内,有效地证明了本方法的可行性与可用性。本方法突出的优点为它还可以得到阻尼系数和刚度系数随频率的变化规律,对于隔振设计具有重要的参考价值。本方法可推广用于一般隔振器阻尼系数和刚度系数的测量。
    2014,27(6), DOI:
    [摘要] (3757) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7450)
    摘要:
    本文进行了单瓦钙塑瓦楞纸板的平压静态测试及冲击测试,得到并分析了钙塑瓦楞纸板静态应力-应变曲线及半正弦脉冲激励的下应力-应变曲线。根据测试数据的变形特征、载荷性质与加载速度的特性,建立了钙塑瓦楞纸板的静态非线性本构模型及动态非线性粘弹塑性本构模型,成功识别出模型中的参数。所得到的动态模型可直接应用于考虑钙塑瓦楞复合纸板箱缓冲作用的产品跌落冲击响应与优化设计。
    2012,25(3), DOI:
    [摘要] (3919) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7304)
    摘要:
    考虑滤波器时滞对受控系统的影响,研究受控输出时滞系统的稳定性能。根据稳定性切换理论,确定多自由度受控系统的稳定时滞区域。经过分析获得受控系统脉冲响应衰减时间接近最短时的时滞量,在此基础上采用时滞引入法和滤波器设计法进行控制器设计。结合悬臂梁模型进行数值分析,结果表明:根据时滞系统稳定性分析设计的控制器能够使受控系统脉冲响应衰减速度提高80%以上,有效改善系统的控制效果和稳定性能。
    2011,24(6), DOI:
    [摘要] (3271) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7115)
    摘要:
    非线性隔振系统的有效隔振频率区间要求越过跳跃区间,大于向下跳跃频率。然而,在跳跃区间内,当系统响应振幅位于幅频曲线的非共振支上时,系统具有隔振效果,问题在于如何将振幅保持在非共振支上。当初始条件或激励频率变化使系统响应幅值位于共振支时,提出利用最优时延反馈控制将幅值从共振支切换至非共振支。时延反馈控制虽然使系统处于混沌状态,但振幅得到了充分降低。待混沌状态稳定,且系统状态位于趋向于非共振支的流域中时,撤除反馈控制,系统将恢复简谐振动且振幅最终落在非共振支上,实现了在跳跃区间内的有效隔振,从而拓宽了非线性隔振的频率区间。通过数值仿真计算,验证了本方法的有效性;同时,也证实了基于最优时延反馈控制和准零刚度的非线性隔振系统适用于低频隔振。
    2012,25(3), DOI:
    [摘要] (4252) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7093)
    摘要:
    本文研究了绳系卫星系统因系绳弹性和俯仰运动相耦合而引起的非线性内共振问题。首先应用Kane方程建立了面内椭圆轨道两体弹性绳系卫星系统在状态保持阶段的非线性动力学模型,分析了可能发生的内共振条件。然后,基于多尺度方法获得内共振下的调制方程及其Jacobi椭圆函数表示的解析解。结果表明,轨道摄动因素不会影响内共振,系统参数引起的内共振耦合振动会在两个模态之间相互传递,其调制周期取决于初始模态幅值。当一定的调谐参数上,模态振幅出现饱和现象。
    2014,27(6), DOI:
    [摘要] (3047) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (6950)
    摘要:
    本文针对舵结构系统在飞行当中出现的自激振动现象,提出了含间隙和库仑干摩擦舵结构系统在非定常气动力作用下的振动力学模型,基于理论分析揭示了舵结构系统飞行自激振动现象的发生机理,并通过数值计算模拟了包含高次谐波的舵结构系统自激振动,得到了与飞行实测结果一致的现象和规律。
    2012,25(3), DOI:
    [摘要] (3205) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (6833)
    摘要:
    通过实验方法测量得到振动结构的声辐射模态及其辐射效率。首先通过辐射算子分析任意结构的声辐射模态,然后根据互换原理,在远场布置声源,通过测量结构表面声压,得到辐射算子。最后以一平面玻璃板为例进行实验研究,通过互换方法测量了前5阶声辐射模态和对应的辐射效率。实验结果表明通过互换方法测量声辐射模态是可行的。
    2014,27(6), DOI:
    [摘要] (2547) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (6575)
    摘要:
    本文提出了基于比例柔度矩阵LU分解的结构损伤定位方法。该方法从结构振动响应入手,首先识别出结构前几阶模态振型和频率,构建结构比例柔度矩阵;然后对损伤前后的比例柔度矩阵差进行LU分解;最后基于U矩阵和曲率方法构建损伤指标对损伤进行定位。基于某20层框架结构进行了数值模拟损伤定位研究;并在实验室设计、建造一个6层集中质量剪切型框架模型,基于该模型分别进行了振动台试验和脉冲激励试验。模拟和试验下的单损伤和多损伤工况结果均表明:提出的方法能准确地对结构损伤进行定位。该方法只需要损伤前后测点的振动响应数据,不需要结构有限元模型,避免了复杂的结构有限元模型建模和模型修正工作;并且构建一个满足精确度的比例柔度矩阵只需要结构的前几阶低阶模态参数,而低阶参数的识别准确性相对较高,这些优点均为该方法的工程应用奠定了基础。
    2012,25(3), DOI:
    [摘要] (2965) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (6463)
    摘要:
    现有分析车-桥耦合振动的研究中都假设移动车辆与路面的接触关系为点接触。事实上,轮胎与路面是通过面接触的。本文通过建立新的三维车轮模型,分析了面接触对车-桥耦合振动的影响,将车轮与路面的接触面模拟为长方形,通过接触面间的位移协调条件和力相互作用建立车-桥耦合振动方程。对车速、车轮刚度与阻尼、接触面尺寸大小、车辆数目等进行参数分析,研究了接触面对车-桥耦合振动的影响。数值计算与试验结果验证表明本文所提出的模型能更准确合理的研究车桥耦合振动。
    2014,27(6), DOI:
    [摘要] (2283) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (5964)
    摘要:
    压电振动能量采集器是一种新型的力(加速度)-电耦合转换输出器件,为了提高单自由度悬臂梁压电振动能量采集器的输出功率和工作频带,通过在单自由度悬臂梁压电振动能量采集器模型基础上增加一个弹性放大器的方法,构造形成了具有两自由度的宽频压电振动能量采集器。利用ANSYS有限元软件建立了宽频压电能量采集器的有限元力-电耦合模型,数值分析了模型中各参数(如质量比、阻尼比以及负载电阻等)对系统力特性(速度、加速度等)和电输出特性(电压、电流、输出功率等)的影响。研究结果表明:大的质量比和小的阻尼比能够提高压电悬臂梁能量采集器的输出功率并拓展其工作频带;短路谐振状态下的匹配电阻能够使能量采集器产生较大的输出电流,而开路谐振状态的匹配电阻能够使能量采集器产生较大的输出电压,优化后的短路谐振和开路谐振最大输出功率分别达到4386.5 mW/g2和4263.4 mW/g2。频带宽度达到10 Hz,且是SDOF系统的5倍。
    2014,27(6), DOI:
    [摘要] (1957) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (5205)
    摘要:
    针对汽车制动器的噪声抑制问题,基于可靠性分析理论,将蒙特卡洛法与响应面法相结合,提出了一种汽车盘式制动器系统振动稳定性的可靠性分析方法。该方法针对制动噪声产生具有不确定性的特点,引入随机和区间不确定性参数对制动器系统进行描述,建立包含随机参数和区间参数的制动器不稳定特征值的响应面近似模型,进而采用Sobol'全局灵敏度分析法和蒙特卡洛法分别对不确定参数的全局灵敏度和系统稳定性的可靠度进行分析。用该方法对某车的浮钳盘式制动器系统进行研究,分析了系统稳定性的可靠度和不确定参数的全局灵敏度,甄别了不确定性参数对系统稳定性的影响,并从可靠性角度提出了改善制动器系统振动稳定性的工程措施,不确定性分析技术的引入提高了传统研究方法的适用性,对抑制制动噪声具有重要参考价值。
    2012,25(3), DOI:
    [摘要] (1918) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (5166)
    摘要:
    电磁悬浮飞轮转子系统具有较强的陀螺效应,在高速运行时其过高的章动模态频率成为影响系统稳定运行的一个主要不利因素。因此,需要使用先进的控制方法来对转子各模态的动态性能进行调节。传统分散PD控制策略中各模态之间严重耦合,难以满足对转子各模态的动态性能进行独立调节的要求。本文基于电磁悬浮飞轮转子系统的数学模型,首先提出了一种在高速下能够使电磁悬浮飞轮转子系统保持稳定运行的模态解耦控制方法,然后对这种方法的解耦效果以及控制的有效性进行了仿真分析,并与传统分散PD控制的性能进行了比较。结果表明本文提出的模态解耦控制方法可以实现对电磁轴承飞轮转子系统的转动模态和平动模态间的解耦,以达到对各个模态的刚度和阻尼进行独立调节,使电磁悬浮飞轮转子系统具有更好的动态性能和更强的抗干扰能力的目的。
    2012,25(3), DOI:
    [摘要] (1855) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (4661)
    摘要:
    为了研究非谐振单元超声珩齿变幅器动力学特性,根据变幅杆及中厚圆环板的力耦合条件,基于Mindlin理论推导了圆锥形变幅杆和中厚圆环板组成的变幅器的频率方程和位移振幅方程。利用MATLAB软件求出了变幅器设计参数和位移振幅的数值解,用有限元法对该变幅器进行动力学分析,发现谐振频率和位移振幅与数值解非常接近。在此基础上,对变幅器进行了动力学实验, 测得的动力学参数与理论设计结果一致。
    2013,26(3), DOI:
    [摘要] (5488) [HTML] (0) [PDF 6.29 M] (3543)
    摘要:
    振动台模型试验是研究结构地震破坏机理和评价结构整体抗震能力的重要方法之一,如何正确处理试验模型与原型的相似关系以及如何由模型反应正确推导原型反应是很关键的问题。基于振动台试验,以12层的高层建筑框架结构为模型,对其进行了模型设计和试验,并运用大型非线性有限元分析软件MSC.Marc分别对原型结构和模型进行了地震作用下的动力响应分析。由模型地震反应按照动力相似关系推导出原型结构的地震反应,并将其与原型结构的计算值进行对比分析。通过对原型与模型自振特性、加速度、位移和剪力的对比,验证了模型与原型相似关系的准确性,振动台模型试验可以真实的反映原型结构的地震响应,据此,根据模型的试验结果可以对原型结构进行抗震性能的评估。
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