《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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    非平稳随机激励下高维非线性系统可靠度分析的 概率密度全局演化方法
    律梦泽，陈建兵
    2024,37(6):903-914, DOI:
    [摘要] (54) [HTML] (15) [PDF 2.26 M] (115)
    摘要：
    实际工程结构遭受的灾害性动力作用（如强风、地震等）往往具有显著的随机性和非平稳性。对复杂随机激 励下高维非线性系统的动力可靠度进行精细化分析，对于实际工程结构的抗灾设计和优化具有重要意义。基于一 般连续随机过程的降维概率密度演化方程，给出了一类非平稳随机激励下的高维非线性系统动力可靠度分析方法。 具体地，若仅针对系统某一感兴趣物理量在给定安全域下的首次超越问题，则可以构造该物理量在安全域内的吸收 边界过程，并建立其瞬时概率密度函数满足的二维偏微分方程，即降维概率密度演化方程。方程中的本征漂移系数 是驱动概率密度演化的全局性物理驱动力，可以通过对原系统有限次代表性确定性动力分析获取的数据进行数值 构造。采用数值方法求解降维概率密度演化方程，即可获得系统的动力可靠度解答。文中通过两个算例验证了该 方法的有效性，并讨论了需要进一步研究的问题。
    孪生数据驱动的大型矿井提升机主轴承随机振动 系统的设计可靠性分析
    曹 爽，卢 昊，朱真才，张义民
    2024,37(6):915-927, DOI:
    [摘要] (31) [HTML] (10) [PDF 4.03 M] (107)
    摘要：
    设计阶段的大型矿井提升机主轴承随机振动系统的设计可靠性分析因试验样本不足，无法获取振动加速度 响应的完备概率信息。提出了概率信息不完备下大型矿井提升机主轴承设计可靠性分析的技术路线：滚动轴承多 尺度耦合系统动力学模型?振动加速度概率密度演化?概率密度演化路径随机过程建模?振动功率谱密度的概率分 布?基于条件概率的设计可靠度计算。运用已采集的工况数据驱动建立滚动轴承多尺度耦合系统动力学模型，开展 了振动加速度概率密度演化研究；基于概率密度演化和 Karhunen?Loève 展开，提出了滚动轴承振动加速度的非平 稳随机过程建模方法，获得了滚动轴承振动加速度随机序列的孪生数据；研究了大型矿井提升机主轴承振动加速度 功率谱密度的概率分布，并计算了大型矿井提升机主轴承在服役时间上的设计可靠度指标。
    TMD 对人行桥疲劳寿命的影响研究
    马法荣，朱前坤，蒲兴龙，杜永峰
    2024,37(6):928-936, DOI:
    [摘要] (32) [HTML] (9) [PDF 4.17 M] (88)
    摘要：
    针对人群运动导致人行结构振动过大而日益突出的疲劳破坏问题，可供参考的研究成果甚少。本文以钢?玻 璃人行桥为试验平台开展关于安装 TMD 前后人致人行桥疲劳性能的研究，采用 APS400 电子激振器激励模拟人行 荷载，通过长期应变监测数据，分析得出了该结构下的疲劳应力谱以及日平均损伤度，进而预估其疲劳寿命。结果 表明：安装 TMD 后，结构 1/2 处的加速度峰值由 0.15 m/s2减少到 0.084 m/s2，减振率达 44.0%；位移峰值由 2.98 mm 减少到 0.92 mm，减振率达 69.1%；应变幅值由 40 με 减少到 13 με，减振率达 67.5%。结构跨中处等效应力幅值最 大，疲劳寿命最短，为 74 年；安装 TMD 后，结构跨中处疲劳寿命为 2880 年，延长近 39 倍，其他测点处依次延长了 3.95 倍、7.41 倍。
    含裂纹缺陷的预扭壳结构非线性振动特性研究
    仲赛凤，靳国永，何 涛，叶天贵
    2024,37(6):937-944, DOI:
    [摘要] (28) [HTML] (8) [PDF 1.62 M] (107)
    摘要：
    基于扩展等几何方法和一阶壳体剪切变形理论建立了含裂纹缺陷的功能梯度预扭壳结构的非线性振动控制 方程。控制方程中考虑了预扭壳结构的预扭角度及几何非线性，应用扩展等几何方法，采用反映位移变化的富集函 数来描述裂纹的位置及长度，一方面可以提高计算精度，另一方面可以避免在裂纹处的网格加密，提高计算效率。 采用了直接迭代法求解非线性振动控制方程。通过与现有文献结果对比，证明了本文方法的正确性和稳定性。在 此基础上，探究裂纹对功能梯度预扭壳结构非线性振动频率的影响，研究了预扭角度、裂纹位置及长度和材料的功 能梯度指数等参数对预扭壳非线性振动特性的影响规律。
    含分段阻尼特性动力吸振器的吸振性能
    卢学礼，邢海军，阮子悦
    2024,37(6):945-953, DOI:
    [摘要] (29) [HTML] (6) [PDF 1.80 M] (77)
    摘要：
    利用凸轮机构设计了一种分段阻尼装置。以传统 Voigt 型动力吸振器为基础，将该装置安装于动力吸振器的 主系统与子系统之间，建立了吸振器的动力学方程。利用在一个振动周期内阻尼耗能等效这一原理，在相同振动频 率下得到了分段阻尼装置的等效阻尼系数。推导得出了具有分段阻尼特性的动力吸振器的理论解，并用数值解进 行了验证。比较分析了无阻尼、传统线性阻尼及具有分段阻尼特性的动力吸振器的吸振特性。结果表明，具有分段 阻尼特性的动力吸振器的幅频特性综合了无阻尼和传统线性阻尼动力吸振器的特点，能保证反共振点处主系统的 振幅很低，同时对主系统的共振振幅的抑制效果接近于传统线性阻尼动力吸振器
    吸振器与球平衡器并用控制转子不平衡振动的 理论研究
    朱光远，张小龙，东亚斌，何育民
    2024,37(6):954-963, DOI:
    [摘要] (26) [HTML] (8) [PDF 3.66 M] (72)
    摘要：
    球式自动平衡器（Automatic Ball Balancer，简称 ABB）可以在临界转速以上区域完全消除转子未知不平衡量， 但其缺点是在临界转速附近会引起大振幅的共振响应和不稳定振荡。为此增加动力吸振器（Dynamic Vibration Absorber，简称 DVA）来克服其缺点，改善其抑振性能。以 Jeffcott 偏心转子模型为研究对象，根据拉格朗日方程建 立了吸振器、球平衡器单独使用以及两者结合使用时控制转子不平衡振动的动力学方程，使用谐波平衡法理论求解 新耦合系统的振幅表达式，并分析各参数对稳态幅频曲线的影响规律以获得较合适的参数，采用龙格?库塔数值方 法计算得到稳态幅频特性图和瞬态振幅时域变化曲线。对比结果表明，两种手段并用的新方案有效降低了转子经 过临界共振区时的振动水平，并使转子在临界转速以上区域衰减为零振幅，达到了融合两者优点的目的，具有更优 良的抑振效果。
    旋转环境下的磁耦合双稳态能量俘获机理研究
    伍芷娴，王 锁，李支援，梅旭涛，周生喜
    2024,37(6):964-975, DOI:
    [摘要] (21) [HTML] (7) [PDF 5.99 M] (84)
    摘要：
    环境中存在大量的旋转运动能量，可以使用能量俘获技术将其转换为可用的电能，进而为嵌入式设备和无线 传感器提供持续稳定的电能，以解决传统化学电池供电带来的环境污染和维护成本高等问题。为了提高能量俘获 系统在超低频（低于 3 Hz）旋转环境中的能量俘获性能，本文提出一种具有低势垒特性的时变势阱磁耦合双稳态能 量俘获系统。在充分考虑了离心效应影响的前提下，基于能量法和拉格朗日方程在旋转坐标系下推导了该系统的 分布式参数机电耦合方程。通过建立该系统的磁力计算模型以分析磁间距和离心效应对系统势能阱及能量俘获特 性的影响。数值仿真结果和实验结果均验证了与传统线性能量俘获系统相比，本文提出的时变势阱磁耦合双稳态 能量俘获系统具有更宽的工作频率范围（0~2.67 Hz）和更高的输出电压（大于 2 V）。
    考虑相机运动补偿的视觉模态测试方法
    王振宇，王路倩，王 兴
    2024,37(6):976-985, DOI:
    [摘要] (22) [HTML] (7) [PDF 4.22 M] (92)
    摘要：
    基于计算机视觉的结构模态测试方法因其非接触式的特点和全场测量的优势而备受关注，但此类方法对相 机运动敏感，通常要求相机固定以保证测量精度。本文提出一种考虑相机运动补偿的视觉模态测试方法，采用基于 特征匹配的单应变换对原抖动视频进行校正，补偿相机的六自由度运动以得到稳定视频；在结构表面设置“虚拟视 觉传感器”，利用欧拉视角的稠密光流法估计结构的振动响应；通过随机子空间法识别结构的模态参数。为验证所 提方法的有效性，通过手持智能手机拍摄的方式采集模拟抖动的视频，并开展悬臂梁的单频振动试验和模态辨识试 验。将视觉模态测试结果与扫描式激光多普勒测振仪的测试结果进行比较，前五阶模态频率和阻尼比的平均误差 分别低于 0.4% 和 11.5%，模态振型的 MAC 矩阵对角值高于 98%。试验结果表明，所提方法有效地消除了相机运 动的干扰，并获得了良好的结构模态参数估计精度。
    风力机叶片预弯状态颤振效应分析
    高沐恩，柯世堂，吴鸿鑫，张春伟，田文鑫，陆曼曼
    2024,37(6):986-996, DOI:
    [摘要] (18) [HTML] (4) [PDF 5.26 M] (94)
    摘要：
    风力机叶片预弯设计大多采用静气弹分析方法，忽略了叶片气动力、惯性力和弹性力三者相互作用而引发的 气弹耦合失稳问题，而预弯对百米量级超长柔性叶片的颤振性能影响尤为显著。为对比分析不同预弯尺寸对叶片 颤振临界状态的影响，基于主梁刚度等效原则进行叶片气弹模型设计，通过风洞试验发现了 15 MW 两种预弯叶片 颤振区间及其临界风速的差异；进一步基于修正的叶素动量理论和几何精确梁理论（Blade Element Momentum Theory?Geometrically Exact Beam Theory，BEM?GEBT）耦合计算方法对 4 种预弯叶片进行分析，对比了不同预弯 尺寸叶片的颤振临界风速、气动力分布和位移频谱特性，并揭示了颤振耦合模态机理。研究表明：BEM?GEBT 耦 合计算方法结果与风洞试验结果吻合较好；随着预弯尺寸的增大，挥舞?摆振耦合颤振临界风速提高，颤振区间范围 基本一致；不同预弯尺寸叶片升力系数和俯仰力矩系数发散速率与位移发散速率呈正相关，平均风压曲线在预弯 3~4 m 范围内出现显著变化，挥舞?摆振耦合效应大于挥舞?扭转耦合效应，其颤振耦合频率由一阶挥舞频率主导。
    阶跃函数模拟桥梁断面气动自激力的精度研究
    吴长青，张志田
    2024,37(6):997-1005, DOI:
    [摘要] (14) [HTML] (6) [PDF 1.16 M] (78)
    摘要：
    介绍了采用阶跃函数模拟桥梁断面时域气动自激力的方法并对模拟的精度进行了研究。提出了采用现代遗 传优化算法进行阶跃函数参数识别的方法。在模拟桥梁断面时域自激力的过程中，建立了颤振导数与阶跃函数各 参数之间的等量关系，基于 MATLAB 平台实现了遗传优化算法并识别了阶跃函数的各个参数，根据参数值与上述 等量关系反算得到颤振导数的拟合值，并通过对比颤振导数的拟合值与试验值来评估模拟的精度。数值算例表明， 遗传优化算法的计算效率很高且不受参数个数与参数取值范围的影响；阶跃函数参数个数对颤振导数拟合精度存 在较大的影响；当参数个数较少时，对于较为复杂的颤振导数曲线，拟合精度不高。随着参数个数的增加，拟合精度 显著提高。拟合精度直接影响后续时域颤振分析得到的桥梁颤振性能；因此，需要依据颤振导数曲线规律，合理地 选取阶跃函数的参数个数，才能建立精度较高的时域自激力模型，进而准确评估桥梁的颤振稳定性能。
    采用改进多目标粒子群算法的斜拉桥阻尼器 参数优化
    许 莉，李煜民，丁自豪，刘耿耿，刘 康，贾宏宇
    2024,37(6):1006-1014, DOI:
    [摘要] (22) [HTML] (10) [PDF 2.51 M] (78)
    摘要：
    为克服大跨度斜拉桥黏滞阻尼器优化设计效率低、多个相互制约的减震控制目标的问题难以权衡，基于遗传 算法的“变异”方法，提出了改进多目标粒子群算法来进行阻尼器参数优化设计。建立大跨度斜拉桥的有限元模型， 开展了全桥地震响应分析，根据抗震需求在桥梁纵向设置黏滞阻尼器；分别建立了塔底弯矩、阻尼力和梁端位移的 减震响应与阻尼器参数之间的响应面数学模型；以减震响应面模型为研究对象，通过该算法进行阻尼器参数全局自 动寻优分析，确定了阻尼器的最优参数，并与采用参数敏感性分析方法确定的一组阻尼参数进行对比分析。研究结 果表明：该优化方法具有计算精度好、优化效率高和更好地权衡多个相互制约的减震控制目标的优点；通过优化算 法获得的阻尼器参数组合相比采用参数敏感性分析方法获得的阻尼参数组合的减震响应，塔底弯矩增大 1.73%，阻 尼力减小 5.97%，梁端位移减小 1.66%；在无需多次有限元试算的基础上确定了更高精度的阻尼器优化参数组合， 在提高减震效果的同时大大提升了计算效率。
    调谐负刚度-惯容质量阻尼器参数优化 与地震响应控制
    易 举，徐 凯，何晓晖，华旭刚，温 青，陈政清
    2024,37(6):1015-1022, DOI:
    [摘要] (23) [HTML] (6) [PDF 2.36 M] (85)
    摘要：
    提出一种调谐负刚度?惯容质量阻尼器（TNIMD），用于地震作用下的结构减震控制。通过拉格朗日方程得到 结构 TNIMD 耦合系统运动方程，采用定点理论进行 TNIMD 参数优化设计，讨论最优负刚度系数的取值，开展参 数分析和减震效果验证。参数分析研究表明：TNIMD 对主结构位移响应的控制优于无负刚度元件下的调谐惯容 质量阻尼器（VTMDI），且质量比及惯容比越小，TNIMD 相对优势越大。减震分析结果表明：在远场、近场脉冲及 近场无脉冲地震作用下，TNIMD 对主结构位移及绝对加速度响应的控制效果均优于 VTMDI，验证了 TNIMD 减 震的优越性，为 TNIMD 研究提供参考。
    中空夹层钢管钢渣混凝土 T 形节点抗震性能研究
    曾武华，王 伟，陈庆熠，王军芳，吴应雄，卓卫东
    2024,37(6):1023-1032, DOI:
    [摘要] (21) [HTML] (7) [PDF 4.52 M] (94)
    摘要：
    将钢渣混凝土灌入中空夹层钢管混凝土结构，充分利用钢渣混凝土的微膨胀性和中空夹层内外钢管对混凝 土的约束作用，有效解决了钢渣混凝土工程应用中的安定性问题。以混凝土类型、空心率、支主管直径比和轴压比 为参数变量，共进行了 5 个中空夹层钢管混凝土 T 形节点试件（1 个普通混凝土试件、4 个钢渣混凝土试件）拟静力试 验研究。试验结果表明：与灌注普通混凝土相比，灌注钢渣混凝土对试件节点承载力影响不大，但位移延性和耗能 能力明显增加，提高幅度分别达 69.46% 和 48.20%；当空心率从 0.3 增大到 0.5 时，试件位移延性系数提高 9.69%；当 支主管直径比从 0.40 增大到 0.68 时，位移延性系数提高 82.44%；当轴压比从 0.1 增大到 0.2 时，试件位移延性系数 降低 17.98%。建立有限元模型对试件的滞回性能进行了模拟，模拟结果与试验结果基本符合，验证了所建有限元 模型的有效性。进而开展了节点承载力影响参数分析，得到最佳空心率为 70% 左右。钢渣在钢管混凝土结构中应 用，可大幅提高其抗震性能。
    地震作用下桩⁃土⁃核电结构相互作用的 异步分析方法
    吕 昊，陈少林，陆新宇，孙晓颖
    2024,37(6):1033-1042, DOI:
    [摘要] (12) [HTML] (5) [PDF 2.96 M] (75)
    摘要：
    为拓展核电厂的选址范围，有必要对非基岩场地桩基情形的核电结构进行地震安全性评估。在目前的桩?土? 结构相互作用分析方法中，Winkler 地基梁模型以及 p?y 法都将桩?土?结构相互作用问题进行了简化，难以反映复杂 地基情形。整体有限元法可考虑复杂地基情形，但计算量较大，效率较低。本文基于高效的三维时域土?结构相互 作用分区分析（Partitioned Analysis of Soil?Structure Interaction，PASSI）方法，实现桩基与土体分别采用不同时间步 距的计算方法，避免土体采用桩基相对较小的时间步距而增加不必要的计算量。本文以 AP1000 核岛结构作为研 究对象，建立了桩?土?核电结构相互作用的三维有限元模型并对其进行分析。通过输入脉冲波验证了该异步算法 的有效性，并结合运动相互作用和惯性相互作用，分析了桩身最大剪力和最大弯矩的特点。分析了桩?土?核电结构 在地震波输入下的响应。由于桩的自由度数相对于土体的自由度数可以忽略不计，采用桩?土异步算法时，桩附加 的计算量可以忽略，这种高效方法有望用于大型核电结构的桩?土?结构动力相互作用分析中。
    SH 波不同入射方位下沥青混凝土心墙土石坝 响应特性及安全评价研究
    王 飞，宋志强，刘云贺，李 闯，胡安奎
    2024,37(6):1043-1054, DOI:
    [摘要] (14) [HTML] (10) [PDF 4.41 M] (78)
    摘要：
    地震波空间斜入射下沥青混凝土心墙和坝体的破坏模式及安全评价的研究存在较大不足。考虑 SH 波入射 方位角的空间任意性，基于波场叠加原理构建了地基边界上的非一致自由场，建立了 SH 波三维空间斜入射下的波 动输入方法；基于试验结果建立了沥青混凝土瞬时抗拉强度随应变速率变化的经验公式，提出了依据瞬时拉应力和 瞬时抗拉强度判别单元抗拉破坏的心墙安全评价方法；分析了入射方位角对过渡料与心墙之间的位错、心墙应力的 影响规律，开展了坝体单元抗剪破坏评价，明确了不同入射方位下心墙和坝体的抗震薄弱部位。结果表明：地震波 振动方向平行于水流向是过渡料位错、心墙拉应力和坝体局部动剪切破坏的最不利激振方位。与振动方向平行于 坝轴向相比，振动方向平行于水流向时过渡料水平向脱开和竖直位错分别增大 19.25 倍和 2.19 倍，心墙最大拉应力 增加 1.8 倍，上游坝坡单元发生动剪切破坏的深度加深。相对本文提出的心墙抗拉破坏判别方法，传统判别方法会 导致心墙的破坏程度被高估
    单双向循环荷载作用下砂砾料动模量和阻尼比 试验研究
    何建新，王 景，杨海华，刘 亮，杨志豪
    2024,37(6):1055-1063, DOI:
    [摘要] (13) [HTML] (6) [PDF 1.94 M] (69)
    摘要：
    通过大型振动三轴试验，研究了单双向循环荷载作用下砂砾料动弹性模量和阻尼比的变化规律，分析围压和 径向循环动应力对砂砾料动力参数的影响。研究结果表明：在双向振动三轴试验中，砂砾料的轴向动应变受径向动 应力的影响较小，动应变主要与施加的轴向动应力大小有关；单双向振动下砂砾料的动弹性模量均随着动应变的增 大而逐渐降低，双向振动时砂砾料动弹性模量随动应变的衰减速率基本不变，在相同动应变下双向振动的动模量均 低于单向振动；砂砾料在双向振动时的阻尼比大于单向振动，双向振动时消耗的动应变能更大。通过对两种试验条 件下的最大动弹性模量、动模量比进行分析，建立了表述单双向试验条件下最大动弹性模量的换算关系式和双向振 动试验中动模量比和动应变的修正模型。
    自适应窗口旋转优化短时傅里叶变换的 变转速滚动轴承故障诊断
    赵一楠，剡昌锋，孟佳东，王宗刚，王慧滨，吴黎晓
    2024,37(6):1064-1076, DOI:
    [摘要] (22) [HTML] (11) [PDF 4.95 M] (96)
    摘要：
    针对短时傅里叶变换（STFT）中固定窗效应所导致的能量集中度不高的问题，提出了一种自适应窗口旋转 优化短时傅里叶变换（AWROSTFT）的变转速滚动轴承故障诊断方法。通过变分模态分解（VMD）对原始振动 信号进行降噪，并利用粒子群优化算法（PSO）解决了 VMD 参数选择困难的问题；利用切线思想对 STFT 中水平 窗口自适应匹配一系列的旋转算子，使得窗口旋转方向接近甚至等于瞬时调频率，提高了时频表示的能量集中度； 计算出谱峰检测法提取到的瞬时频率与转频的平均比值，将得到的结果与轴承的故障特征系数进行匹配，以此实现 变转速工况下滚动轴承的故障诊断。仿真和实验的结果都表明，本文所提方法能够兼顾 PSO?VMD 和 AWROST? FT 的优势，通过切线思想自适应的旋转窗口使得信号与窗函数在全局上的夹角都为零，从而达到提高能量集中度 和锐化时频脊线的目的，实现了变转速工况下滚动轴承的故障诊断。
    质心动态路径规划的变转速齿轮箱时频脊线 索引算法
    张伯麟，万书亭，赵晓艳，张 雄，顾晓辉
    2024,37(6):1077-1088, DOI:
    [摘要] (10) [HTML] (6) [PDF 4.62 M] (87)
    摘要：
    针对强噪声下难以估计信号瞬时频率的问题，提出了基于质心动态路径规划（DPPB）的变转速齿轮箱时频脊 线索引算法。该算法在剖析多路径匹配追踪（MMP）脊线索引算法及其在强噪声下失效原因的基础上，通过对 MMP 算法得到的脊线集加窗求质心，构建信号的脊线质心稀疏矩阵，并针对质心稀疏矩阵设计动态路径规划函数 索引脊线上的质心点，根据脊线代价函数值计算最优时频脊线。将相似度系数 Ra 和置信度 σRa作为脊线提取效果 的衡量指标，通过仿真和试验验证了 DPPB 算法可有效提取强噪声信号的时频脊线，且不同程度噪声下的可靠性和 鲁棒性均优于峰值索引算法和 MMP 脊线索引算法。
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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] (6454) [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] (4973) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (13240)
    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] (4995) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (8997)
    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] (4875) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (8861)
    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] (4436) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (8429)
    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] (4702) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (8216)
    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] (2925) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7847)
    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] (3800) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7767)
    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] (3966) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7656)
    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] (3315) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7542)
    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] (4288) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7375)
    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] (3100) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7344)
    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] (3251) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7137)
    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] (2587) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (6924)
    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] (3014) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (6753)
    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] (2333) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (6244)
    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] (1972) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (5534)
    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] (1993) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (5500)
    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] (1889) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (4954)
    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。
    高层建筑结构振动台模型试验与原型对比的研究
    钱德玲, 李元鹏, 刘杰
    2013,26(3), DOI:
    [摘要] (5574) [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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