《振动工程学报》是由中国振动工程学会主办，中国科协主管，南京航空航天大学承办，《振动工程学报》编辑部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，SCOPUS，INSPEC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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    集成电磁作动器的主轴铣削强迫振动主动控制
    崔 刚，周 瑾，徐九华，徐园平，曾 磊
    2024,37(11):1803-1810, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.11.001
    [摘要] (58) [HTML] (16) [PDF 2.63 M] (46)
    摘要：
    铣削加工振动会加剧刀具磨损，降低零件加工精度，振动抑制是铣削加工领域的研究热点。为抑制铣削强迫振动，提高加工系统的稳定性，提出一种集成电磁作动器的主轴?刀具系统，将电磁作动器装夹于主轴?刀具系统中，并作用于刀柄位置，利用电磁作动器的可控电磁力进行振动抑制。介绍了系统的结构和工作原理，并建立了系统的铣削动力学模型。基于电磁作动器的工作原理，设计了 PD 控制器，并对所搭建的动力学模型和控制器进行仿真验证。采集机床振动信号，在模拟刀具工作的转子实验台上进行外部激振实验。仿真和实验结果表明，PD 控制下，基于电磁作动器的主轴?刀具系统可有效抑制铣削加工过程中的强迫振动
    风机柔性塔筒阻尼索减振研究
    禹见达，胡 磊，彭文林
    2024,37(11):1811-1817, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.11.002
    [摘要] (46) [HTML] (16) [PDF 1.91 M] (33)
    摘要：
    针对风机柔性塔筒多阶模态振动，设计了一种自锚式阻尼索，将塔筒弯曲振动的转角位移转换为线位移，驱动阻尼器耗能减振。建立了塔筒?阻尼索振动方程，得到了阻尼索为风机塔筒前两阶弯曲振动所提供的附加阻尼比解析解，通过模型试验研究了阻尼器黏性阻尼系数与风机塔筒前两阶模态振动时阻尼索提供的附加阻尼比的关系。研究结果表明：对于塔筒前两阶弯曲振动，阻尼索都能提供较大的附加阻尼比，并且附加阻尼比解析解与试验结果相吻合。基于附加阻尼比理论计算公式，对阻尼索减振性能进行了参数影响分析。
    规则连续梁桥质量转动缠绕索装置减震效果及影响参数研究
    刘延芳，张文学，杜修力，鲍卫刚
    2024,37(11):1818-1825, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.11.003
    [摘要] (48) [HTML] (20) [PDF 584.56 K] (33)
    摘要：
    为解决连续梁桥纵向地震惯性力仅由固定墩承受的抗震设计难题，充分发挥与固定墩相同截面的活动墩的抗震潜能，基于缠绕索原理，研发了利用附加质量惯性力的质量转动缠绕索装置，从而实现固定墩与活动墩协同受力和限制梁端相对位移的目的。在阐述装置工作原理及构造特点的基础上，提出了装置的恢复力模型，并通过对一座三跨规则连续梁桥建立全桥有限元模型，研究了连续梁桥质量转动缠绕索装置的减震效果，系统分析了附加质量、摩擦系数和初始松弛系数取值对装置减震性能的影响。结果表明，质量转动缠绕索装置对于减小固定墩地震响应，提升活动墩参与连续梁桥纵向整体协同受力的效果较为明显，值得注意的是，不同地震波作用下减震装置参数对结构地震响应的影响略有不同。
    节段模型弹性悬挂系统阻尼调节用电涡流阻尼器的设计与性能验证
    黄智文，马伟猛，冯云成，华旭刚，陈政清
    2024,37(11):1826-1835, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.11.004
    [摘要] (24) [HTML] (21) [PDF 3.10 M] (23)
    摘要：
    为了能够精细、连续调节风洞试验中的节段模型弹性悬挂系统阻尼，设计了一种双侧永磁板式电涡流阻尼器。介绍了该电涡流阻尼器的基本构造，并分析出其设计要点；采用电磁有限元稳态分析方法分析了该电涡流阻尼器构造的合理性，并预测了其工作量程，分析了导体板的运动速度和位置偏移对其工作性能的影响；推导出该电涡流阻尼器给节段模型悬挂系统提供的竖向和扭转附加阻尼比的关系，并利用试验验证了电涡流阻尼的线性特性及阻尼器对节段模型悬挂系统竖向和扭转附加阻尼的协同调节能力。研究表明：双侧永磁板式电涡流阻尼器可为不同缩尺比节段模型悬挂系统提供连续可调的线性黏滞阻尼，且其阻尼系数稳定，不易受模型前后、左右和上下位置偏移的影响，也适用于节段模型大幅弯扭耦合颤振风洞试验；通过沿节段模型的斜对角对称安装两台电涡流阻尼器，可实现节段模型悬挂系统竖向和扭转阻尼比的协同调节，为实现节段模型弯扭耦合风致振动的精细化研究提供了条件。
    一种含惯容及负刚度元件的隔振系统优化设计
    王 锴，吴丽婷，刘 飞
    2024,37(11):1836-1847, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.11.005
    [摘要] (35) [HTML] (13) [PDF 1.78 M] (24)
    摘要：
    通过将一类含阻尼器、弹簧、惯容的无源网络及接地的负刚度元件引入到基础隔振系统中，研究系统的优化设计问题。建立系统的动力学方程，得到无量纲化的频率响应函数。由于系统的幅频响应曲线存在四个固定点，故利用广义固定点法进行参数优化。将这四个固定点调整到同一高度，得到系统的最优惯容质量比、最优固有频率比和最优角频率比的表达式。令三个不变频率处的幅值与四个固定点处的幅值相等，计算得到最优阻尼比的表达式。通过Hurwitz 稳定性判据推导得到取最优参数值时系统稳定的充分必要条件。通过与其他三种最优化隔振器进行对比，发现所提的优化后的隔振系统具有更优的 H∞ 性能，且在多层楼房的减振中也具有更优的输出响应。
    对惯容减震系统基本概念及设计范式的讨论
    张瑞甫，吴敏君，潘 超
    2024,37(11):1848-1861, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.11.006
    [摘要] (24) [HTML] (19) [PDF 3.95 M] (23)
    摘要：
    惯容是惯性控制力与相对加速度成比例的力学元件，这种特殊的惯性力尚未见诸经典结构动力学理论。本研究从惯性和非惯性参考系的角度，提出惯容元件是一种真实惯性力元件，并说明了其与经典质量元件虚拟惯性力的区别。同时为说明其应用于减震领域时与经典减震技术的区别，梳理了经典减震技术的原理；从惯容元件和惯容系统的力学本构关系出发，对惯容元件、惯容系统以及惯容减震结构的相关概念进行了明确定义和论述。从惯容减震结构的运动方程和能量方程等角度，对惯容减震技术的增效原理进行了揭示。进而介绍了惯容系统特有的动态负刚度、轻量化调谐以及模态靶向控制等特征，为结构高性能减震控制提供了新的可能与途径。提出了层间式、轻量调谐式及隔震式惯容减震结构的设计理论框架，即性能导向的优化设计，为惯容减震结构的工程设计提供应用参考。
    非平稳地震激励下惯容耗能结构动力响应解析法
    李创第，王瑞勃，葛新广，江丽富
    2024,37(11):1862-1874, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.11.007
    [摘要] (27) [HTML] (12) [PDF 5.07 M] (20)
    摘要：
    针对惯容减震系统在非平稳地震激励下动力响应研究不足的问题，提出设有混联Ⅰ型惯容减震系统的多自由度耗能结构动力响应时变方差的解析解法。根据惯容减震系统的本构关系、结构的动力方程及非平稳地震激励，综合利用复模态法和虚拟激励法，将惯容耗能结构解耦为一阶系统，以便获得结构位移、速度、层间剪力等响应量的统一解。采用二次式分解法将统一解的时变功率谱密度函数转化为惯容耗能结构复模态特征值、模态系数、时变模态强度系数和含有圆频率平方项的二次式乘积的线性组合。在此基础上，利用非平稳模态谱矩在无限积分区间有解析解的特征，推导出非平稳地震激励下耗能结构响应时变方差的解析解。通过采用突加型白噪声激励对结构动力响应进行分析，验证了所提动力响应功率谱和时变方差的正确性。同时，基于突加型 Kanai?Tajimi 模型的框架结构动力响应研究，分析了惯容系统参数对减震效果的影响。所提方法可适用于线性结构在其他非平稳调制函数的地震动下的响应分析。
    汶川地震近断层地震动峰值加速度衰减关系研究
    李 平，徐建元，鞠雅倩，陈钰鑫，欧阳刚垒，宣雨童，沙明卓
    2024,37(11):1875-1883, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004?4523.2024.11.008
    [摘要] (37) [HTML] (15) [PDF 4.29 M] (19)
    摘要：
    本文选取 2008 年汶川 8.0 级特大地震断层距 41 km 内 13 个土层台站的强震记录，结合以随机有限断层法模拟得到的 29 个计算点的强震记录，采用三种近断层地震动衰减模型和第五代地震动参数区划图衰减模型进行了非线性最小二乘法拟合，得到了汶川地震近断层地震动峰值加速度衰减关系，并通过±1 倍标准差和相关性系数进行可靠性分析。结果表明，采用不同衰减模型得到的衰减关系有一定的差异：邵广彪模型得到的峰值加速度偏低；王国权模型因没有考虑震级项，其预测结果针对其他震级的地震会产生较大偏差；第五代地震动参数区划图衰减模型得到的峰值加速度偏低
    地铁运行对国家大型地震工程模拟研究设施的振动影响分析
    巴振宁，符瞻远，韩庆华，梁建文，刘又恺
    2024,37(11):1884-1897, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.11.009
    [摘要] (29) [HTML] (17) [PDF 9.88 M] (21)
    摘要：
    天津地铁 6 号线紧邻天津大学北洋园校区，列车运行可能会对学校重要建（构）筑物产生不利振动影响。本文以距该线路较近的天津大学国家大型地震工程模拟研究设施为研究对象，对沿线场地以及设施建（构）筑物进行现场振动测试，研究了振动沿场地的衰减规律和设施建（构）筑物内振动控制点的振动水平；建立了隧道?场地?设施建（构）筑物整体有限元模型，开展了有/无河道（实际存在河道）情况下，场地以及设施建（构）筑物振动仿真模拟分析，着重探讨了河道对场地和设施建（构）筑物的隔振情况。研究表明，由于天津软土场地及河道的影响，场地竖向加速度衰减显著，0~80 m 衰减达 97.33%；设施的大体积混凝土基础及其底部桩基设计有利于基础自身的振动控制；河道使得场地和设施大型振动台基础的加速度振幅分别降低 40.87% 和 27.97%，场地频谱在 0~20 Hz和 40~70 Hz区间出现明显的“双峰”现象。
    移动轮轨力作用下浮置板轨道柔度系数研究
    谭新宇，刘卫丰，姜博龙，张 宇，张百岩
    2024,37(11):1898-1905, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.11.010
    [摘要] (25) [HTML] (15) [PDF 1.01 M] (19)
    摘要：
    轨道柔度系数矩阵建立了移动轮轨力与轮轨接触点处钢轨位移响应之间的关系，是解析模型中对车辆系统和轨道系统进行耦合的关键和难点。本文在已有三维离散支承浮置板轨道频域解析模型基础上，提出了移动轮轨力作用下浮置板轨道柔度系数的求解方法。利用固定坐标系和移动坐标系间的关系，将浮置板轨道柔度系数的求解转化为对移动谐振荷载作用下钢轨固定点频域位移响应的积分的计算，为三维列车?浮置板轨道耦合解析模型的建立奠定基础，并量化了二维模型和三维模型的计算结果差异。自编程序对浮置板轨道柔度系数进行计算，结果表明：同一转向架内，前轴左侧轮轨力对前轴右侧轮轨接触点处的轨道柔度系数与该力对后轴左侧轮轨接触点处的轨道柔度系数大小相近，二维模型忽略了此影响；二维计算模型无法准确反映板在全部模态频率处的振动响应，进而影响轨道柔度系数的计算准确性；对浮置板轨道动力特性进行精细化分析时，宜使用三维模型。
    基于车辆‑货物耦合作用的运输系统响应分析
    黄美琪，王志伟
    2024,37(11):1906-1916, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.11.011
    [摘要] (21) [HTML] (10) [PDF 7.82 M] (20)
    摘要：
    车辆运输是物流运输的重要组成部分，研究车辆运输过程中的货物响应对运输包装设计有着重要意义。考虑货物与车辆底板的耦合作用，建立十一自由度车辆?货物耦合模型，对比三向响应之间的关系，研究不同公路等级及货物相关结构参数（载荷量、刚度、阻尼）对系统响应的影响。结果表明：车辆货物耦合作用显著影响系统响应；运输中转动造成的影响不可忽略；载货量减小、刚度增大、阻尼减小，货物的振动响应随之增加；路况越差，货物及底板的振动响应越大。
    结合深度信念记忆网络的结构损伤识别
    方圣恩，刘 洋
    2024,37(11):1917-1924, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.11.012
    [摘要] (25) [HTML] (12) [PDF 2.64 M] (18)
    摘要：
    从结构响应信号中挖掘敏感损伤特征是基于模式分类的损伤识别方法的关键。为此，将深度信念网络和长短期记忆网络进行混合组网，通过混合学习机制有机结合了两种网络在高阶抽象特征提取和考虑数据序列相关性上的优点。将响应信号传递比值输入深度信念网络，实现初步数据压缩和特征提取，以减少响应中的冗余信息；将特征序列依次输入长短期记忆网络，以考虑响应间的相关性并获取敏感损伤特征；利用 Softmax 分类层对长短期记忆网络输出的特征进行分类，实现对不同结构损伤模式的识别。三维试验钢框架的损伤识别结果表明：混合学习机制能更好地训练网络参数，整体微调后更有利于后续的损伤特征分类；混合组网方式在包含数值或实测噪声的情况下仍可以有效进行数据压缩、特征提取和分类，准确识别了试验框架的多种损伤工况。
    星型负泊松比蜂窝夹层板的低速冲击动态响应分析
    李 斌，付 涛
    2024,37(11):1925-1935, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.11.013
    [摘要] (17) [HTML] (15) [PDF 2.27 M] (19)
    摘要：
    从结构响应信号中挖掘敏感损伤特征是基于模式分类的损伤识别方法的关键。为此，将深度信念网络和长短期记忆网络进行混合组网，通过混合学习机制有机结合了两种网络在高阶抽象特征提取和考虑数据序列相关性上的优点。将响应信号传递比值输入深度信念网络，实现初步数据压缩和特征提取，以减少响应中的冗余信息；将特征序列依次输入长短期记忆网络，以考虑响应间的相关性并获取敏感损伤特征；利用 Softmax 分类层对长短期记忆网络输出的特征进行分类，实现对不同结构损伤模式的识别。三维试验钢框架的损伤识别结果表明：混合学习机制能更好地训练网络参数，整体微调后更有利于后续的损伤特征分类；混合组网方式在包含数值或实测噪声的情况下仍可以有效进行数据压缩、特征提取和分类，准确识别了试验框架的多种损伤工况。
    定向井抽油杆柱纵横扭耦合振动仿真研究
    王宏博，孙秀荣，李凤鑫，李伟成，辛 顺，王长亮，李东芳
    2024,37(11):1936-1949, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.11.014
    [摘要] (20) [HTML] (12) [PDF 2.76 M] (16)
    摘要：
    抽油杆柱是由接箍与抽油杆通过螺纹连接组成的细长杆柱。对抽油杆柱动力学行为的研究是预防抽油杆柱失效破坏，降低油井运行成本的基础。针对抽油杆柱的纵横扭耦合振动，提出杆管摩擦力产生的绕轴扭矩是扭转振动的激励这一观点。考虑摩擦力对杆柱纵横扭耦合振动的影响，建立了具有初弯曲的定向井抽油杆柱在顶端位移激励、底端载荷激励、弯曲井眼轨道激励与油管约束条件下的纵横扭耦合振动仿真模型。采用四阶龙格?库塔法实现了对仿真模型的求解和对杆柱动力学行为的仿真模拟。仿真结果表明：杆柱的纵横扭耦合振动对杆柱纵向、横向振动仿真结果均有影响，相对来说对纵向振动的影响并不明显；油井造斜段的杆管接触力大，杆柱受压段的杆管碰撞严重，因此油井的造斜段与杆柱的受压段为杆管偏磨的危险点；正常预紧情况下，杆柱的扭转振动不足以导致抽油杆柱脱扣，但当接箍螺纹预紧力降至杆柱的最大扭矩以下后，扭转振动即可能导致抽油杆柱脱扣。
    轮装制动盘螺栓载荷测试及有限元分析
    范童柏，任尊松
    2024,37(11):1950-1958, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.11.015
    [摘要] (27) [HTML] (17) [PDF 4.36 M] (21)
    摘要：
    制动盘螺栓对于确保高速动车组制动可靠性和运行安全性非常重要。本研究使用高速动车组制动盘螺栓载荷测试技术，对中国客运专线的轮装制动盘螺栓载荷进行线路测试，获得制动盘螺栓载荷动态时间历程。螺栓载荷包括拉伸载荷、径向弯矩和周向弯矩。通过建立轮装制动盘车轮结构有限元模型，模拟仿真在有轮轨接触下车轮高速旋转过程中螺栓受载情况，并与试验结果进行对照。结果表明，拉伸载荷、径向弯矩和周向弯矩与列车运行速度密切相关。运行速度越大，螺栓载荷的变化越大，且这些载荷随着车轮转动呈周期性变化。同时，各载荷信号上还存在由轮轨激扰引起的小波形。有限元仿真结果表明螺栓杆上各个截面的径向弯矩大小和方向并不一致。车轮内外结构的不对称性将导致螺栓杆上左侧截面的弯矩大于右侧截面的弯矩。
    P 波作用下土体孔隙尺寸及结构非均匀效应对圆形衬砌动力特性的影响
    丁海滨，刘志云，李 鹏，陈常科，童立红，徐长节
    2024,37(11):1959-1968, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.11.016
    [摘要] (16) [HTML] (12) [PDF 2.18 M] (21)
    摘要：
    基于应变梯度非局部 Biot 理论，以深埋圆形衬砌为研究对象，利用波函数展开法和饱和土与衬砌间的边界条件，得到隧道衬砌在 P 波作用下的动力响应解析解。研究了不同入射 P 波频率下，非局部参数与尺寸因子对动应力集中系数（DSCF）的影响规律。结果表明，入射波频率较低时，非局部参数和尺寸因子对 DSCF 几乎没有影响，随着入射波频率的增大，非局部参数和尺寸因子对 DSCF 的影响会越来越明显，且非局部参数与 DSCF 呈负相关，尺寸因子与 DSCF 呈正相关；衬砌内动应力最大处均出现在衬砌右侧；随着频率的增加，衬砌内 DSCF 沿径向呈现明显的波动，非局部参数和尺寸因子对衬砌内环向应力的分布模式影响不大。
    柴油机多分支轴系动力学效应下正时齿轮断齿故障机理研究
    孙 文，史修江，陈亚辉，李仁泽，刘 翮
    2024,37(11):1969-1979, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.11.017
    [摘要] (24) [HTML] (19) [PDF 2.94 M] (20)
    摘要：
    本文以某型国产船用 20V 柴油机正时传动齿轮为研究对象，针对其频发的断齿故障问题，考虑各类型内外综合激励影响，对柴油机多分支齿轮传动轴系进行集总参数化弯扭耦合动力学建模，基于 Newmark 逐步积分法进行强迫振动响应预测，并结合实机测试数据验证模型的准确性。考虑动载荷影响对传统齿根弯曲应力载荷谱进行修正，并对故障齿轮进行了强度疲劳校核。研究表明，柴油机供油凸轮端从动正时齿轮处的响应能量峰值达到飞轮端响应能量峰值的 5.2 倍，说明从动正时齿轮处转速波动过大，扭振特性恶劣，此时齿根弯曲疲劳安全系数仅为 1.35，处于一般可靠度范围，极易发生断齿故障。基于工程实践经验，对故障齿轮传动系统提出振动优化设计方案，提升故障齿轮的弯曲疲劳安全系数至 1.61，以确保轴系安全稳定运行。研究结果从动力学角度揭示了正时齿轮断齿故障机理规律，为齿根弯曲应力精确预测与性能优化方向提供一定的理论指导，为柴油机正时齿轮轴系的振动响应分析与减振降噪提供理论支撑。
    时变转速下基于 IFMD 的行星齿轮箱微弱故障诊断
    王朝阁，张奇奇，周福娜，王 冉，胡 雄，李宏坤
    2024,37(11):1980-1992, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.11.018
    [摘要] (43) [HTML] (14) [PDF 5.99 M] (24)
    摘要：
    针对强背景噪声干扰且变转速下行星齿轮箱早期微弱故障特征难以被有效识别的问题，提出一种改进特征模态分解（Improved Feature Mode Decomposition，IFMD）的时变工况行星齿轮箱微弱故障诊断方法。对于特征模 态分解算法中的关键输入参数分解模态个数 n、滤波器个数 K 和滤波器长度 L 需要依靠人为经验反复尝试而不具有自适应的问题，提出通过尺度空间谱划分来确定所需分解模态个数 n；在此基础上，以谱基尼指（Spectral Gini Index，SGI）作为目标函数，采用粒子群算法自动确定最佳的滤波器个数 K 和滤波器长度 L。最优输入参数组合下，采用 IFMD 对故障信号进行最佳模态分解，并选取 SGI 值最大的分量作为敏感模态。从敏感分量的包络阶次谱中提取显著故障特征阶次来准确判别故障类型。通过变转速仿真信号和工程实验数据分析表明，相比 PSO?VMD 方法、MED 方法、SGMD 方法和快速谱峭度方法，所提方法能够更加清晰、全面地提取微弱故障信息，提高了时变工况下行星齿轮箱早期故障特征的表征能力和诊断精度。
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    永磁式电涡流调谐质量阻尼器的研制与性能试验
    汪志昊, 陈政清
    ,26(), DOI:
    [摘要] (6589) [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。
    基于最小响应偏离度的振动夹具优化设计
    李奇志, 陈国平, 陈文华, 刘继承, 朱昊峰, 樊鑫
    2014,27(4), DOI:
    [摘要] (5079) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (13404)
    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。
    高速主轴动力学建模及速度效应分析
    曹宏瑞, 李兵, 何正嘉
    2012,25(2), DOI:
    [摘要] (5088) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (9276)
    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。
    基于自适应模拟退火遗传算法的传感器优化配置研究
    陈换过, 田莉, 祝俊, 张利绍, 陈文华
    2012,25(3), DOI:
    [摘要] (5036) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (9121)
    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。
    大跨度四线铁路桥梁车桥耦合建模与振动分析
    肖祥, 任伟新, 张谢东, 黄铁兰
    2014,27(4), DOI:
    [摘要] (4544) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (8616)
    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。
    矩形截面非圆柱螺旋弹簧的模态分析
    郝颖, 虞爱民
    2012,25(3), DOI:
    [摘要] (4777) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (8428)
    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。
    隔振器动力学参数的测试方法研究
    王 杰, 赵寿根, 吴大方, 罗敏
    2014,27(6), DOI:
    [摘要] (3049) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (8018)
    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。
    平压单瓦钙塑瓦楞纸板本构模型
    高德, 冯军, 卢富德
    2014,27(6), DOI:
    [摘要] (3860) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7907)
    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。
    输出时滞控制系统稳定性分析及控制器设计
    邵敏强, 陈卫东
    2012,25(3), DOI:
    [摘要] (4067) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7872)
    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。
    基于最优时延反馈控制的主-被动非线性隔振方法研究
    周加喜, 徐道临, 李盈利
    2011,24(6), DOI:
    [摘要] (3393) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7699)
    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。
    面内弹性绳系卫星系统的内共振
    夏洁, 金栋平
    2012,25(3), DOI:
    [摘要] (4342) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7492)
    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。
    舵结构系统的飞行自激振动特性
    王成华, 及红娟, 童轶男
    2014,27(6), DOI:
    [摘要] (3175) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7481)
    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。
    实验测量声辐射模态
    毛崎波, 皮耶奇克 S
    2012,25(3), DOI:
    [摘要] (3336) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7286)
    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。
    框架结构损伤定位的比例柔度矩阵分解法试验研究
    安永辉, 欧进萍
    2014,27(6), DOI:
    [摘要] (2687) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7079)
    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。
    基于面接触的车桥耦合振动研究
    殷新锋, C.S.CAI, 刘扬
    2012,25(3), DOI:
    [摘要] (3088) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (6891)
    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。
    宽频压电振动能量采集器的力-电输出特性分析
    展永政, 王光庆
    2014,27(6), DOI:
    [摘要] (2430) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (6361)
    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。
    电磁悬浮飞轮转子系统的模态解耦控制
    章琦, 祝长生
    2012,25(3), DOI:
    [摘要] (2052) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (5697)
    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。
    引入不确定参数的汽车盘式制动器振动稳定性分析
    吕辉, 于德介, 陈宁, 夏百战
    2014,27(6), DOI:
    [摘要] (2060) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (5624)
    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。
    超声珩齿圆锥形变幅器动力学特性研究
    李向鹏, 王时英, 张春辉
    2012,25(3), DOI:
    [摘要] (1978) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (5093)
    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。
    基于微动滑移摩擦模型的失谐叶盘系统振动分析
    张亮, 袁惠群, 宋琳, 李莹
    2012,25(3), DOI:
    [摘要] (1713) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (3692)
    摘要：
    在航空发动机叶-盘系统中，由于叶片失谐导致严重的振动局部化，造成局部叶片的高周疲劳，拟采用增加叶根干摩擦的方法降低失谐叶-盘系统振动幅值、减轻其振动局部化程度。基于微动滑移摩擦模型建立叶根阻尼器干摩擦力本构关系，采用等效椭圆代替阻尼器力与位移函数关系的迟滞回线，获得阻尼器的等效阻尼、等效刚度；将等效阻尼、等效刚度作用于叶-盘系统集中参数模型上，建立单个扇区三自由度整周失谐叶-盘系统动力学方程；采用谐波平衡法对其进行振动特性分析，讨论了叶根干摩擦对失谐叶盘系统振动特性的影响。结果表明：叶根摩擦能显著降低系统共振幅值；有叶根摩擦系统较无叶根摩擦系统的共振峰在频率上延后；增加叶根摩擦可有效降低失谐叶-盘系统的振动局部化程度。

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