《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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    基础摆动条件下电磁轴承‑柔性转子系统的加速度前馈振动抑制
    张 鹏，祝长生
    2024,37(8):1269-1280, DOI:
    [摘要] (72) [HTML] (35) [PDF 4.50 M] (95)
    摘要：
    旋转机械基础的摆动会给转子系统带来附加的陀螺力矩和惯性载荷，影响转子系统的振动及稳定性，甚至影 响转子的正常运行。为了有效控制电磁轴承?柔性转子系统在基础摆动下的振动，提出了一种基于基础加速度的前 馈补偿控制方法。该方法基于柔性转子系统动力学模型以及基础摆动的信息，可直接得到抑制转子振动所需的最 佳补偿电流，无需迭代和复杂的控制器结构，因此具有较强的快速性和实用性。为了消除建模误差对前馈补偿控制 性能的影响，给出了对补偿电流进行修正的方法。仿真分析了补偿算法对转子振动的抑制效果。在搭建的电磁轴 承?柔性转子系统基础运动试验平台上，进行了基础摆动条件下转子悬浮、恒速、加速运行时的振动控制有效性试 验。理论和试验结果一致，表明基础摆动产生的附加惯性载荷会使电磁轴承?柔性转子系统在垂直于摆动方向上的 振动明显增大，产生的附加陀螺力矩会使沿摆动方向的振动有所增大，且增加的幅度随转子转速的升高而增大。在 包含一阶弯曲临界转速的转速范围内，基础加速度前馈补偿控制对基础摆动条件下的转子振动均有显著的抑制 效果。
    基础激励下磁悬浮转子振动响应研究
    张 越，周 瑾，沈 权，张一博
    2024,37(8):1281-1289, DOI:
    [摘要] (52) [HTML] (23) [PDF 2.06 M] (90)
    摘要：
    应用于移动载体上的磁悬浮转子会受到基础运动的激励作用产生振动，甚至会造成转、定子碰摩与系统失 稳。为了探究基础激励下磁悬浮转子的振动响应，进行了数值仿真和试验验证。考虑磁悬浮轴承的闭环控制，建立 了基础激励下的磁悬浮转子动力学模型，基础激励对转子的作用以附加广义力形式引入转子运动微分方程。通过 数值仿真分析了基础简谐激励幅值和频率、基础冲击激励加速度与脉宽、磁悬浮轴承控制参数对转子振动响应的影 响。进行了基础激励试验，试验结果与仿真结果吻合，验证了基础激励下磁悬浮转子模型的准确性。结果表明，转 子简谐响应幅值与基础简谐激励频率的平方和激励幅值成正比，转子冲击响应峰值与基础冲击激励的加速度成正 比，适当增大磁悬浮轴承控制器的比例系数和微分系数可以抑制基础激励引起的转子振动。
    基于变幂次对数趋近律的振动基机械臂快速鲁棒控制
    谌 豪，郭宇飞，许盛悦，王志刚，郝志强
    2024,37(8):1290-1298, DOI:
    [摘要] (26) [HTML] (18) [PDF 2.91 M] (58)
    摘要：
    针对一类安装基座存在不确定随机振动的机械臂系统，提出了一种基于变幂次对数趋近律的快速鲁棒控制 策略。基于 Euler?Lagrange 方程建立了系统的不确定动力学模型，并将模型中的基座振动项提取出来看作机械臂 所受的不确定外部扰动力。提出了一种全新的变幂次对数函数趋近律，既能实现系统状态在远离滑模面时的快速 趋近，又能保证在接近滑模面后的抖振能够被有效抑制。在此基础之上，结合一种快速终端滑模面设计了系统的快 速鲁棒控制器，进一步提高了系统状态的收敛速度。基于 Lyapunov 稳定性理论证明了所设计控制器的有限时间收 敛特性。搭建了实验平台，通过实验进一步验证所设计控制器的有效性。
    重物质心自适应调节背负外骨骼负重性能分析
    李希源，张建军，艾存金，宋井科
    2024,37(8):1299-1307, DOI:
    [摘要] (31) [HTML] (22) [PDF 1.83 M] (86)
    摘要：
    背负的重物质心在矢状面上的大幅波动会对人体肩、背部产生冲击与振荡力，引起上肢肌肉疲劳。为缓解和 减轻重物对人体腰背部的冲击与振荡力，提出了一款以髋关节驱动的重物质心自适应调节背负外骨骼。以人体五 杆模型为研究对象，运用 D?H 法建立人体?重物系统与人体?外骨骼?重物系统中重物质心运动学模型并对比重物质 心轨迹，基于牛顿?欧拉法建立人体动力学模型与人机动力学模型，获得人体?重物系统与人体?外骨骼?重物系统中 人体肩、背部受力的变化以及腰椎、髋、膝关节力矩的变化，并利用生物力学软件 OpenSim 进行了验证。运动学、动 力学分析及软件仿真表明了该外骨骼降低了重物质心的波动，改善了各关节的力矩分布，提升了负重性能。
    一类附加斜弹簧支撑的悬臂梁碰撞系统的 全局动力学
    张绎沣，徐慧东，张建文
    2024,37(8):1308-1319, DOI:
    [摘要] (23) [HTML] (18) [PDF 2.25 M] (56)
    摘要：
    本文研究了双侧非对称刚性约束下附加斜弹簧支撑的悬臂梁碰撞系统的次谐分岔和混沌的全局动力学。由 于斜弹簧支撑结构的刚度项为超越函数，给解析研究系统混沌和次谐分岔造成很大的困难。本文近似拟合了该系 统的刚度项，并对比分析了近似系统和原系统的同宿轨道及其内部的次谐轨道。将 Melnikov 方法发展应用于非光 滑的碰撞悬臂梁系统，给出了发生同宿混沌和次谐分岔的阀值条件。利用光滑流形的特征乘子结合碰撞函数分析 了碰撞次谐轨道的稳定性，并分析了次谐分岔与混沌的关系。基于阀值条件研究了阻尼、激励频率、激励幅值以及 碰撞恢复系数对混沌和次谐分岔的影响，进一步验证了理论分析的正确性。
    敷设约束阻尼层的工字梁振动特性研究
    李小珍，李昊卿，蒋希昊，毕 然
    2024,37(8):1320-1329, DOI:
    [摘要] (28) [HTML] (17) [PDF 4.43 M] (65)
    摘要：
    本文提出了一种计算带约束阻尼层梁振动响应的方法。以工字梁为研究对象，开展了室内振动试验，测得了 不同位置的振动响应。并基于有限元法同步建立了数值仿真模型，利用模态应变能法准确计算了结构的自振频率 和模态损耗因子。基于上述结果，利用模态叠加法进行谐响应分析，得到了约束阻尼层工字梁的振动响应结果。将 振动响应的实测值与仿真值进行对比，验证了模型的准确性。分析了设计参数（阻尼层厚度、约束层厚度）对构件自 振频率、模态损耗因子及加速度总振级的影响。研究结果表明：各板件的振动响应有着相似的变化规律，腹板加速 度总振级最大，底板次之，顶板最小；总体上阻尼层厚度对工字梁前 5 阶自振频率影响不大，而随着约束层厚度的增 大，构件前 5 阶自振频率先减小后增大；增大阻尼层厚度和约束层厚度都能持续增大构件的模态损耗因子，进而有 效降低加速度总振级，且对腹板的减振效果好于顶板和底板。
    黏弹性 Pasternak 地基上修正 Timoshenko 梁 横向自振特性分析
    柳 伟，汪过兵，赵志鹏，赵晓军
    2024,37(8):1330-1338, DOI:
    [摘要] (20) [HTML] (15) [PDF 2.66 M] (57)
    摘要：
    基于修正 Timoshenko 梁理论，建立黏弹性 Pasternak 地基上修正 Timoshenko 梁的横向振动控制方程，运用回 传射线矩阵法推导出黏弹性 Pasternak 地基上两端简支修正 Timoshenko 梁自振频率和衰减系数的解析解，结合二 分法和黄金分割法计算了经典边界条件下黏弹性 Pasternak 地基上修正 Timoshenko 梁的自振特性，对比分析了考 虑剪切变形引起的转动惯量、梁长及不同的边界条件对结构自振特性的影响。研究表明：黏弹性 Pasternak 地基上 修正 Timoshenko 梁的各阶自振频率和衰减系数小于经典 Timoshenko 梁的各阶自振频率和衰减系数；梁越短，剪切 变形引起的转动惯量对结构自振频率和衰减系数的影响越大，且对高阶的影响明显大于低阶；边界约束条件越强， 振动能量衰减越明显。
    联合激励下分数阶非线性系统非平稳响应的 半解析方法
    孔 凡，廖海君，韩仁杰，张 义，洪 旭
    2024,37(8):1339-1348, DOI:
    [摘要] (34) [HTML] (16) [PDF 1.20 M] (59)
    摘要：
    确定性和随机激励联合作用下的非线性动力系统具有特殊的动力响应特征。本文提出一种用于计算联合激 励下含分数阶阻尼的非线性系统非平稳响应的半解析方法。将系统响应表示为确定性响应和零均值随机响应之 和，则原分数阶非线性运动微分方程可等效地化为分数阶确定性微分方程和随机子微分方程的组合。利用时变谐 波平衡法处理非线性确定性微分方程，利用统计线性化处理非线性随机子微分方程。对于后者，结合 Prony?SS 算 法和 Laplace 变换得到其分数阶等效线性方程的半解析解。联立得到的相关耦合方程，通过数值算法迭代求解响应 未知量。蒙特卡罗模拟验证了此方法的适用性和精度。
    随机振动下产品包装系统减振优化研究
    林 聪，张元标，陈俊菲，陆怡宇
    2024,37(8):1349-1358, DOI:
    [摘要] (28) [HTML] (19) [PDF 4.64 M] (51)
    摘要：
    应用高级传递路径分析（ATPA）方法试验研究了随机振动不同振动等级下电脑主机包装件各缓冲衬垫到关 键元件的振动传递特性，并进行了缓冲衬垫振动贡献分析与减振优化设计。结果表明：电脑主机两个关键元件的实 测振动响应与 ATPA 方法的合成响应一致，验证了 ATPA 方法的正确性；当各缓冲衬垫面积相同时，电脑主机关键 元件同侧的两个缓冲衬垫对其加速度响应起决定作用，为关键缓冲衬垫；关键缓冲衬垫的面积影响着关键元件加速 度响应 PSD 峰值大小和频率范围，随着关键缓冲衬垫面积的增加，关键元件加速度响应 PSD 峰值逐渐减小至饱和 状态，共振峰形状变平滑，振动响应能量分散到更宽的频率范围。减振优化设计可保持非关键缓冲衬垫不变，只增 加关键缓冲衬垫的面积。
    台风作用下深圳新世界中心风致响应实测与 风洞试验研究
    林旭盛，张乐乐，谢壮宁，王 飞，石碧青
    2024,37(8):1359-1367, DOI:
    [摘要] (28) [HTML] (19) [PDF 3.44 M] (58)
    摘要：
    依据近 10 年来监测到的 5 次强台风过境期间深圳新世界中心的实测响应数据，分析了该建筑结构在台风影 响下的响应特点和模态参数变化特性，并将实测结果与粗糙度指数 α 分别为 0.22，0.30 和 0.35 地形下的风洞试验结 果进行了比较。结果表明：历次台风影响下实测建筑达到最大振幅附近时均表现为明显的横风向振动，且最大振动 方向均为南北方向；实测最大峰值加速度为 17.28 cm/s2 ，满足舒适度要求；台风过境时，建筑结构模态频率表现出 明显的振幅依赖性和时变特性，采用“时变”方式描述更加合理，几次台风过程的结构模态频率均是随时间先减小， 在最大风速时达到最小值，然后增大并恢复到常态值；结构模态阻尼比在中低振幅区域分布较为离散，随着振幅的 增加，阻尼比有所增大，顺风向和横风向的阻尼比最大分别为 1.9% 和 1.2%；实测结果更接近于 α 为 0.35 地貌的风 洞试验结果，显示 C 类地貌的风洞试验结果偏于保守。
    基础隔震结构附加变化型调谐质量惯容阻尼器的 优化设计研究
    叶 昆，杨启帆，陈振明
    2024,37(8):1368-1376, DOI:
    [摘要] (45) [HTML] (18) [PDF 2.25 M] (48)
    摘要：
    在强震作用下基础隔震结构的隔震层将发生非常大的水平变形。已有研究表明采用在基础隔震结构的隔震 层附加变化型调谐质量阻尼器（VTMD）的混合控制策略能够有效降低隔震层的水平变形需求，然而该混合控制策 略最大的缺陷在于需要很大的调谐质量。考虑到惯容装置具有明显的质量放大效应，本文提出将惯容装置（Inert? er）与 VTMD 中的阻尼器并联，从而形成具有较小调谐质量的变化型调谐质量惯容阻尼器（VTMDI），并将其附加 在基础隔震结构的隔震层，基于随机振动的分析框架开展了 VTMDI 参数的优化设计研究。研究表明直接将基础 隔震结构的上部结构层间变形作为优化目标的传统优化策略并不经济有效。为此，本文提出了一种基于两步优化 法的优化策略，该优化策略首先确保附加 VTMDI 的基础隔震结构相对于附加相同阻尼的基础隔震结构具有更优 的控制效果；然后确保附加 VTMDI 的基础隔震结构的上部结构层间变形最小。通过动力时程分析结果表明：两种 优化策略都能有效降低隔震层的水平变形和上部结构的层间变形，同时不会导致调谐质量出现过大的运动行程，基 于两步优化法的优化策略更为经济有效。
    基于运动形式转化利用转动惯量虚拟 平动惯性质量的 TMD 控制系统
    张春巍，石一峰，湛 鑫，刘志虎，孙 丽
    2024,37(8):1377-1385, DOI:
    [摘要] (30) [HTML] (12) [PDF 2.62 M] (58)
    摘要：
    针对调谐质量阻尼器（Tuned Mass Damper，TMD）通常需要较大的附加质量，安装空间受限以及质量块运动 时需要较大的行程等问题，基于平动?转动运动形式相互转化和能量守恒原理，本文提出了利用转动惯量虚拟平动 惯性质量的 TMD 控制系统（Rotary inertia virtualizing translational mass based Tuned Mass Damper，简称 RTMD）， 进行 RTMD 控制系统的设计概念，以单自由度结构对象为例建立了附加 RTMD 控制系统的运动方程，分析了 RT? MD 控制系统参数对结构振动控制效果的影响规律。结果表明控制效果与系统的质量比、惯质比、阻尼比等参数密 切相关，相关规律也可以推广到一般多自由度结构体系一阶振动的调谐吸振减振控制。进行了模型振动台试验研 究，时域分析和频域分析结果均表明，试验结果与基于理论模型的数值分析结果一致性良好，验证了 RTMD 控制系 统理论模型的正确性、设计参数的合理性以及控制系统应用于实际问题的可行性。
    采用一种预埋件的金属阻尼器中间柱型连接构件的 受力性能研究
    冯无忌，许伟志，杜东升，戴轶苏，王曙光
    2024,37(8):1386-1396, DOI:
    [摘要] (26) [HTML] (19) [PDF 3.13 M] (68)
    摘要：
    消能减震技术能显著提高建筑物的抗震性能，消能器的效果依赖其与主体结构的有效连接，目前关于阻尼器 与整体结构有效连接设计方法的研究不多。针对工程中金属阻尼器的中间柱型连接形式，本文提出一种带有预埋 件的悬臂墙构造，并给出设计方法及其设计要点。为进一步验证该设计方法的可靠性，探究悬臂墙的受力性能，对 两个试件开展拟静力单向加载和低周往复加载试验。研究结果表明，悬臂墙裂缝从预埋件连接处开始发展，最终破 坏时墙角及预埋件核心区应力较大，增设暗梁暗柱可较好地提高悬臂墙的承载能力。型钢预埋件配合暗梁暗柱能 使悬臂墙在设计尺寸较小的情况下承受较大的设计阻尼力，保证阻尼器充分发挥消能效果。
    带支撑六参阻尼器隔震结构基于李鸿晶谱的 简明解法研究
    韩 红，邹万杰，李创第，葛新广，经承贵
    2024,37(8):1397-1408, DOI:
    [摘要] (24) [HTML] (20) [PDF 1.43 M] (55)
    摘要：
    考虑带支撑六参数黏弹性阻尼器耗能隔震结构在李鸿晶谱激励下求解地震响应较为复杂，提出了一种能够 获得随机地震响应的简明解法。采用带支撑六参数黏弹性阻尼器分析模型，以微分本构方程实现黏弹性阻尼器隔 震结构的数学建模，结合复模态法与虚拟激励法，获得了隔减震体系系列响应（位移、速度以及阻尼器受力）频域解 的统一表达式；以李鸿晶谱作为激励功率谱，将激励功率谱与结构频率响应特征值函数进行简化，获得了该随机激 励下系统响应功率谱、响应谱矩及响应方差的简明解；给出算例，与此类问题传统的常用分析方法进行对比，验证所 提方法在该系统下分析动力响应的合理性和高效性，并讨论了不同支撑刚度对阻尼器减震效果的影响。
    支架固定馆藏人物俑文物振动台试验研究
    王 萌，施 勋，杨维国，葛家琪，马伯涛，张曼生，刘 佩
    2024,37(8):1409-1422, DOI:
    [摘要] (17) [HTML] (18) [PDF 11.24 M] (49)
    摘要：
    为研究博物馆最常用的支架固定措施固定馆藏人物俑文物的抗震有效性，开展了两类典型体型易损、材质易 损人物俑文物复制品?支架固定措施抗震系统足尺振动台试验研究。获得了人物俑在不同工况下的地震响应及人 物俑与支架间的相互作用，探讨人物俑关键体型参数、金属支架卡固位置、支架尺寸、固定措施与人物俑间安装缝隙 对该类文物运动状态的影响，评估了支架固定措施的抗震有效性并提出了合理建议，为兼顾安全性及最小干预原则 的支架固定人物俑文物的优化设计提供必要依据。研究结果表明：浮放人物俑均发生倾覆，具有极大震损风险；采 用支架固定后可有效降低人物俑的摇摆响应，随着人物俑复制品的质心高度与底座宽度比值增加以及其质量增大， 较小尺寸支架发生明显塑性变形甚至根部断裂，导致人物俑倾覆并损坏；随着支架尺寸的增加，其对文物固定效果 的提高作用有限，基于文物保护最小干预原则，综合考虑文物的抗震安全及艺术展示效果，优化支架尺寸；支架固定 人物俑肩部时，人物俑摇摆响应得到一定控制，但随着支架固定位置的提高，人物俑滑移响应愈加明显；当支架与人物 俑相互作用时，人物俑表面出现明显损伤，在两者缝隙填充硅胶垫，人物俑的摇摆响应和滑移响应分别降低近 40% 和 50%，支架根部应变下降近 40%，人物俑与支架接触处应变下降近 60%，有效提高了支架固定措施的抗震有效性。
    水平地震作用下双级加筋土挡墙损伤识别研究
    李思汉，蔡晓光，徐洪路，景立平，黄 鑫，冯加煜
    2024,37(8):1423-1430, DOI:
    [摘要] (22) [HTML] (19) [PDF 2.79 M] (57)
    摘要：
    因对台阶式加筋土挡墙损伤识别的研究不足，开展了双级加筋土挡墙的大型振动台试验。采用时域识别方 法分析了水平地震作用下模型的动力响应特征，阐述了上、下级挡墙自振频率、阻尼比的分布规律，探究了结构损伤 程度与自振频率、阻尼比间的对应关系。研究结果表明：加载前上、下级挡墙的自振频率基本一致，阻尼比随墙高的 增加而减小；随着加载工况的累积，自振频率逐渐减小，阻尼比逐渐增大。采用数学方法对自振频率和阻尼比分布 曲线进行多项式拟合，对比分析可得：当自振频率减小 0~15.41%、阻尼比增大 0~299.35% 时，结构处于基本完好 阶段；当自振频率减小 15.41%~18.92%、阻尼比增大 299.35%~360.07% 时，结构处于轻微破坏阶段；当自振频率 减小 18.92%~21.29%、阻尼比增大 360.07%~398.21% 时，结构处于中等破坏阶段；当自振频率减小 21.29%~ 29.60%、阻尼比增大 398.21%~532.99% 时，结构处于毁坏状态。
    PCA-GWO-SVR 机器学习用于边坡爆破振动 速度峰值预测研究
    范 勇，胡名东，杨广栋，崔先泽，高启栋
    2024,37(8):1431-1441, DOI:
    [摘要] (25) [HTML] (18) [PDF 4.73 M] (61)
    摘要：
    针对复杂场地环境下传统经验公式预测精度不高的问题，提出了一种主成分分析（PCA）特征选取下基于灰 狼优化支持向量回归机算法（PCA?GWO?SVR）的爆破振动速度峰值预测模型。以白鹤滩水电站右岸坝肩槽爆破 开挖监测数据为依据，选取爆心距、单响药量、高程差、纵波波速、炮孔间距、炮孔排距作为输入参数，通过 PCA 的数 据降维对特征值进行选取，将选取的 6 种特征降维后化为 4 种相关性更高的特征；使用灰狼优化算法（GWO）改进支 持向量回归机（SVR）以获取最优参数；将参数输入到 SVR 模型中进行计算评估。研究结果表明：PCA?GWO?SVR 算法对比萨道夫斯基公式，改进的萨道夫斯基公式，SVR，PCA?SVR 和 GWO?SVR 的预测值和实测值的吻合效果 更好，预测结果的准确度更高，更能有效地预测边坡爆破振动峰值，为边坡爆破施工安全控制提供帮助。
    结合门控循环单元的轴承故障声发射信息 表征机制与定位
    沈 田，刘宗阳，李 豪，林 京，柳小勤，汤林江
    2024,37(8):1442-1450, DOI:
    [摘要] (27) [HTML] (16) [PDF 2.40 M] (72)
    摘要：
    大型重载轴承工况特殊，在低速条件下，冲击持续时间拉长，系统响应幅度降低，故障信息更容易被噪声所掩 盖。声发射技术具有对微弱损伤敏感的特性，被广泛应用于结构健康监测和设备状态检测。利用声发射技术中的 空间定位方法，能够对大型低速重载轴承进行故障定位，效果依赖于信号准确到达时间。门控循环单元（GRU）网 络能够考虑序列数据的内部相关性，提取时序特征，在信号处理中具有一定优势。赤池信息准则（AIC）利用统计学 特征，能识别两个不同随机过程。本文提出一种基于 GRU 和 AIC 的声发射信号到达时间拾取方法，利用断铅与试 验数据，与传统 AIC、阈值判别、长/短时窗均值比等方法进行比较与分析，证明所提出方法能准确拾取声发射信号 到达时间，在大型低速重载轴承故障定位方面具有较大应用潜力。
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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] (6505) [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] (5007) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (13313)
    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] (5020) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (9143)
    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] (4933) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (8978)
    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] (4472) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (8514)
    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] (4734) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (8301)
    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] (2957) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7921)
    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] (3822) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7836)
    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] (3996) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7768)
    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] (3336) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7610)
    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] (4307) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7429)
    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] (3133) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7408)
    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] (3270) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7204)
    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] (2611) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (6988)
    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] (3033) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (6807)
    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] (2373) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (6295)
    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] (2001) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (5599)
    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] (2011) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (5549)
    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] (1911) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (5010)
    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。
    风雨耦合环境结构荷载与响应的理论及试验研究
    赵林
    2014,27(4), DOI:
    [摘要] (2088) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (3576)
    摘要：
    采用理论分析及试验研究方法对风雨共同作用下的结构荷载与响应进行了较为系统的研究。首先在确定风雨联合作用概率模型的基础上通过对降雨作用特性的分析，比较了雨滴冲击作用模型和空气密度等效变化模型的对于建筑结构等效静力作用性能；其次，基于高精度风雨耦合荷载环境模拟试验设备，进行了风雨定常气动力荷载模型高频天平测力试验研究，研究了简单几何形体的风雨定常荷载变化规律；然后，采用二维悬挂系统测振试验方法，研究了风雨非定常气动力荷载模型及其结构振动响应特点；最后，对缆索承重桥梁拉索风雨激振现象进行耦合荷载环境参数精细化控制试验研究，揭示了拉索空间姿态、拉索动力特性、来流风速和不同雨强组合等条件对拉索风雨振的影响规律。

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