《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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    基于 MVMD‑SSI 和 Single‑Pass 聚类的高层结构 动力特性自动跟踪
    胡卫华，张 震，唐德徽，卢 伟，滕 军
    2024,37(9):1451-1459, DOI:
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 3.94 M] (0)
    摘要：
    随机子空间辨识算法（SSI）在识别高层结构动力特性过程中产生虚假模态，干扰了动力特性的自动跟踪。本 文通过状态空间模型证明非白噪声是产生虚假模态的原因之一，并进一步针对非白噪声激励提出了基于多元变分 模态分解（MVMD）的信号重构方法，剔除由于非白噪声引起的虚假模态；通过 Single?Pass 聚类算法剔除离散虚假 极点，消除其他虚假模态。将上述算法应用于超高层结构的现场实测数据，实现了动力特性的长期自动识别与 跟踪。
    结合传递比与栈式自编码器的结构损伤识别
    方圣恩，刘 洋，张笑华
    2024,37(9):1460-1467, DOI:
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 3.34 M] (0)
    摘要：
    如何从土木结构响应数据中挖掘损伤特征并有效分类，是实现损伤模式识别的关键。为此，以框架结构为分 析对象，搭建设有自编码器隐藏层和 Softmax 分类层的栈式自编码器网络，采用无监督联合有监督的混合学习机 制；基于有限元分析获取框架不同工况下的传递比函数值，构建训练集、验证集和测试集样本；通过预训练确定自编 码器隐藏层的参数值如权重和偏置值，避免网络出现过拟合；采用微调方式进一步调整预训练后的网络参数值，再 结合验证集实现对网络超参数的调整；将实测传递比数据输入网络，实现对框架节点损伤的评估。结果表明：所提 方法能有效进行损伤特征的提取和分类，准确识别框架节点的单、双损伤工况，相较于传统浅层神经网络具有更高 的识别准确度和更好的抗噪性。
    人体分布式动力学模型及其参数识别
    陈哲瑶，王浩祺，陈 隽，赵咏芳，郭海玲
    2024,37(9):1468-1475, DOI:
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 2.32 M] (0)
    摘要：
    建立人体动力学模型获取人体自振频率是土木工程、机械工程、交通工程、航空航天、康复医学等许多领域的 共性科学问题，以往研究最常采用的弹簧?质量块?阻尼器集中质量模型，与实际人体质量、刚度沿身高的分布式特 性并不相符。本研究提出含有生物自驱力的人体分布参数动力模型，理论上推导了自振频率的表达式，并据此提出 了基于步态测试技术的频率识别算法。组织了 247 名测试者进行步态试验，识别了每位测试者的人体刚度和自振 频率，进一步研究了识别参数的概率分布特征，并通过与以往研究结果对比、不同年龄段统计分析等，多角度验证了 所提模型的合理性和适用性。
    隐变量模型及其在贝叶斯运营模态分析的应用
    朱 伟，李宾宾，谢炎龙，陈笑宇
    2024,37(9):1476-1484, DOI:
    [摘要] (1) [HTML] (0) [PDF 2.59 M] (0)
    摘要：
    贝叶斯 FFT 算法是运营模态分析的最新一代算法，以其准确性高、计算速度快、可有效进行不确定性度量等 优点受到广泛关注。然而，现有贝叶斯 FFT 算法针对不同情况（稀疏模态、密集模态、多步测试等）需采用不同优化 算法，且编程实现极为复杂。为此，本文旨在提出针对不同情况的贝叶斯 FFT 算法的统一框架，并实现模态参数的 高效求解；视结构模态响应为隐变量，建立贝叶斯模态识别单步测试和多步测试的隐变量模型框架；针对提出的隐 变量模型运用期望最大化算法实现各种情况下模态参数的统一贝叶斯推断，利用隐变量解耦模态参数优化过程，采 用 Louis 等式间接求取似然函数的 Hessian 矩阵。通过两个实际工程测试案例，并与现有方法对比，验证所提方法 的准确性和高效性。分析结果表明，本文所提算法与现有方法结果相同，但其推导简单、易编程，尤其对于密集模态 识别问题具有明显的计算优势。本文为贝叶斯模态识别建立起统一的隐变量模型框架，在很大程度上简化原本繁 琐且冗长的推导过程，提高计算效率，同时也为应用变分贝叶斯、吉布斯采样等算法求解贝叶斯模态识别问题提供 了可能。
    非线性随机响应单侧尾部分布的代理模型算法
    尹炜浩，杨海婷，黄滟雯，杨 成，吕大刚
    2024,37(9):1485-1492, DOI:
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 2.21 M] (0)
    摘要：
    对于大型复杂结构的非线性随机响应，随机模拟法是较为实用的工程分析方法。然而对于需要大量样本的 尾部概率估计，高昂的计算成本限制了该类方法的应用。为了降低计算成本，开发了基于主动学习的高斯过程代理 模型算法，但其主动学习优化策略仍需进一步完善，以满足工程中对单侧尾部概率分布估计精度的需求。为此提出 了一种具有智能关注功能的搜索函数，构建了针对工程中事故风险极高的单侧尾部的算法。以地铁隧道环梁和衬 砌间复杂粘结滑移行为为例，验证了该算法的有效性。相比原有算法，本文算法对单侧尾部概率的估计误差降低了 30%。本文算法能更精确地估计复杂结构随机响应分布的单侧尾部概率，进而估计极端事故的发生概率，为风险测 度和防灾管理决策提供量化分析依据。
    采用过滤白噪声模型的地震动时域降维表达
    刘章军，范颖霏，姜云木，阮鑫鑫，刘子心
    2024,37(9):1493-1500, DOI:
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 1.30 M] (0)
    摘要：
    随机地震动模拟一般有频域和时域两大类方法。本文基于单重过滤白噪声时域模型，建议了平稳地震动过 程和全非平稳地震动过程模拟的时域表达。本质上，时域表达可视为一系列标准正交随机变量所调制的确定性函 数的线性叠加，而正交随机变量集则可定义为随机正交函数形式来实现高效降维。为此，通过引入三类随机正交函 数，即非高斯型的 Legendre 正交多项式、Hartley 正交基和高斯型的 Hartley 正交基，均可实现仅用一个基本随机变 量在时域模型上精细表达地震动加速度过程。平稳地震动过程的数值算例表明了本文方法的有效性，且优于 Monte Carlo 方法；全非平稳地震动的算例分析则表明了本文方法的工程适用性。
    基于环状螺旋声学黑洞的管道结构振动抑制研究
    庄秋阳，季宏丽，邹宇琪，黄 薇，裘进浩
    2024,37(9):1501-1512, DOI:
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 7.56 M] (0)
    摘要：
    传统的附加式声学黑洞（ABH）结构主要针对板状结构的振动抑制进行设计，对于工程中广泛存在的管道结 构难以适用。为解决管道结构的振动抑制问题，提出了一种能够应用在管道结构上的附加式 ABH 装置“环状螺旋 式 ABH 减振器（CSABH）”。通过将 ABH 区域设计成螺线形式，增加了减振器的模态密度，使其与主结构更好地耦 合。以铝管为基准结构，利用有限元方法探究了 CSABH 的动力学特性，进行了时域波聚集分析与频域响应分析。 结果表明，CSABH 具有良好的波聚集特性，能实现对管道 20~5000 Hz 的振动抑制，且当管道的约束条件和温度条 件发生改变时，相同参数的 CSABH 仍然能够发挥良好的宽频减振效果，展现了减振的鲁棒性。通过实验验证了 CSABH 在管道结构的振动控制中具有宽频、高效和鲁棒性高的特点。
    基础冲击作用下弹性支撑的电磁轴承‑柔性转子 系统振动特性及瞬态振动主动抑制策略
    张 鹏，祝长生，李翁衡
    2024,37(9):1513-1522, DOI:
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 2.93 M] (0)
    摘要：
    本文将电磁轴承?柔性转子系统安装在弹性支撑的基础上，研究了双半正弦波、半正弦波、正弦波、三角波和双 三角波 5 种冲击激励下弹性支撑基础的振动特性，得到了不同冲击激励参数对弹性支撑基础的加速度的影响规律。 为了抑制基础冲击激励条件下弹性支撑的电磁轴承?柔性转子系统的振动，提出了一种基于基础加速度的转子系统 瞬态振动补偿控制策略。在设计的电磁轴承?柔性转子系统试验平台上，进行了多种冲击激励条件下弹性支撑基础 的振动特性试验，以及安装在弹性支撑基础上的电磁轴承?柔性转子系统的瞬态振动抑制试验。结果表明：冲击激 励下，弹性支撑基础的加速度和电磁轴承?柔性转子振动均表现出明显的冲击特征，振动的特性随着冲击激励形式 的不同而变化。基于基础加速度的转子系统瞬态振动补偿控制策略能够有效地抑制基础冲击激励对转子振动的 影响。
    含中介轴承波纹度的双转子系统振动特性分析
    刘坤鹏，刘洪达，史修江，王东华，李玩幽
    2024,37(9):1523-1534, DOI:
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 4.96 M] (0)
    摘要：
    针对双转子系统中存在中介轴承波纹度的问题，以含变截面外转子的双转子?轴承系统为研究对象，考虑中介 轴承滚动体和内、外圈滚道波纹度，基于有限元法建立了双转子?轴承系统的动力学模型，采用四阶 Runge?Kutta 数 值解法求解方程，分析了波纹度激励对系统频谱特征和幅频响应曲线的影响。结果表明：内、外圈滚道存在波纹度 时系统会出现内、外转子转频和保持架转频的组合频率，滚动体存在波纹度时系统会出现偶数倍的滚动体自转频 率；考虑转子不平衡激励，外圈滚道波纹度会增大外转子主激励的共振区域的振动，且随着波纹度幅值的增加，系统 的振动会在整个转速范围内增大，而内圈滚道波纹度与不平衡激励两者的振动响应会在内转子主激励的第二次共 振区域出现近似同频反相的现象，系统的振动会随着波纹度幅值的增加而降低，在其他区域的振动会增大，相对于 高转速区域，滚动体波纹度对低转速区域的振动特性会有较大影响。
    钻柱纵-扭耦合非线性振动的顶驱控制研究
    段聪聪，李欣业，张利娟，张华彪，马驰骋
    2024,37(9):1535-1545, DOI:
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 4.38 M] (0)
    摘要：
    本文基于钻柱纵?扭耦合振动的三自由度集总参数模型，利用数值仿真研究了顶驱控制对钻柱粘滑振动和跳 钻现象的抑制效果。结果表明，调谐 k?c 控制对钻柱振动系统的粘滑振动和跳钻现象有一定程度的抑制作用，但是 在输入角速度较大而标称钻压较小或者输入角速度较小而标称钻压较大时的抑制效果并不理想。调谐 I?k?c 控制 可以成功地消除输入角速度和标称钻压变化对钻柱粘滑振动和跳钻现象带来的影响，使得输入角速度和标称钻压 不论取何值，钻头的转速均稳定在给定的输入角速度附近，减少了钻压、扭矩和轴向位移的波动。
    汽车制动器系统稳定性响应的不确定性 和相关性分析
    吕 辉，杨 超，上官文斌，于德介，赵克刚
    2024,37(9):1546-1555, DOI:
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (0)
    摘要：
    在制动噪声现象中，汽车制动器系统参数不可避免地存在着不确定性和相关性，使得系统响应亦可能同时存 在一定的不确定性和相关性，针对该问题开展了制动器系统稳定性响应的不确定性和相关性分析研究。采用多椭 球凸模型描述系统参数的不确定性和相关性，以不稳定模态阻尼比表征系统稳定性响应。将多椭球凸模型分别与 蒙特卡罗仿真、一阶摄动法和二阶摄动法相结合，提出了三种系统稳定性响应的不确定性分析方法；结合蒙特卡罗 仿真和一阶摄动法，分别提出了两种系统不确定响应的相关性分析方法；基于不确定性和相关性分析方法，提出了 建立系统响应椭球域的组合方法。通过算例分析验证了方法的有效性。分析结果表明，所提出的方法可有效地求 得系统稳定性响应的边界区间、相关系数和椭球域，并且该方法具有较高的计算精度和效率。
    于轮胎振动分析的壳模型优化研究
    张永斌，张振威，张小正，毕传兴
    2024,37(9):1556-1563, DOI:
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 780.90 K] (0)
    摘要：
    虽然现有壳模型在 0~500 Hz 频带内精度高，适合用于轮胎结构振动分析，但由于模型中耦合了胎侧二维壳 模型，导致胎冠振动模态难以分离，且模型自由度和所需输入参数增加。本文对该壳模型进行改进：在保持胎冠壳 模型不变的基础上，应用轮胎环模型和板模型中对胎侧的近似方法，采用弹性基底代替胎侧二维壳模型，简化了原 模型的边界条件并缩减了输入参数个数；针对改进后的壳模型建立了求解方法，实现了胎冠模态频率和振型的求 解。并通过与实验数据的对比，验证了改进后的壳模型及其求解方法的正确性。
    不同形式齿轨车辆动态特性研究
    陈兆玮，袁密奥，李世辉，易虹雨，杨吉忠，陈志辉
    2024,37(9):1564-1574, DOI:
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 4.11 M] (0)
    摘要：
    为了提高轨道车辆的爬坡能力，齿轨车辆在传统轨道车辆的基础上加入了齿轮?齿轨啮合系统。针对目前世 界上的齿轨铁路系统种类较多，其配备齿轮?齿轨啮合系统多样性所导致的齿轨车辆动态特性差异的问题，本文在 解析齿轮?齿轨啮合激扰产生机理的基础上，考虑齿轮?齿轨啮合冲击，建立了两类 Strub 系统、双排齿 Abt 系统以及 Locher 系统四种不同形式的齿轨车辆动力学模型，并对模型进行了实验验证；采用所建立的模型，分析了齿轨车辆 以不同速度在坡道啮合路段运行时的齿轮?齿轨啮合行为，并探究了线路不平顺对齿轨车辆齿轮?齿轨啮合中心距 误差的影响；在此基础上研究了齿轨车辆的轮轨作用以及车辆加速度，由此分析了齿轨车辆的安全性与平稳性。结 果表明：不同形式的齿轨车辆动态特性存在显著差异，Locher系统齿轨车辆动态特性最佳；同轴 Strub 系统与双排齿 Abt 系统的齿轮啮合行为较差且受线路不平顺影响明显，齿轮?齿轨啮合力最大冲击值达 20.3 kN，啮合中心距误差 达 3.73 cm；同轴 Strub 系统与双排齿 Abt 系统车辆安全性较差，双排齿 Abt 系统的轮轨垂向力最大达 51.7 kN；异轴 Strub 系统的车辆平稳性最差，最大车体垂向加速度为 0.033 m/s2 ，平稳性指标为 1.27。
    基于旋涡漂移假设的流线型闭口箱梁 竖向涡振机理研究
    胡传新，赵 林，龚玲珑，葛耀君
    2024,37(9):1575-1583, DOI:
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 3.40 M] (0)
    摘要：
    旋涡脱落和漂移是桥梁涡振发生的关键流场特征，有必要从涡动力学的角度揭示涡振机理。以典型流线型 闭口箱梁为例，从气动力做功能量角度，构建简化涡模型，并结合基于风洞试验的断面表面气动力时频特征和基于 数值模拟方法的断面周围流场特性，揭示流线型闭口箱梁多阶涡振机理，验证上述模型。研究表明：分离涡斯托罗 哈数表征旋涡气动力做功能量特征，其可表达为旋涡漂移速度与来流风速比值的正整数倍，即同一分离点可对应多 个涡振锁定区。流线型箱梁断面存在 3 阶竖向涡振锁定区，其中，第 2 阶和第 3 阶涡振锁定区均由来流经过断面前 缘附属设施时产生的大尺度旋涡，在分离点至断面尾缘之间发生周期性漂移诱导与维系。在第 2 和第 3 阶涡振锁定 区内分离涡分别耗费约 2 个和 1 个振动周期完成从分离点至截面尾缘的漂移，即二者分别由该分离点诱发的 2 阶和 1 阶简化涡模式主导。该研究验证了简化涡方法推演桥梁断面周围旋涡演变特性的合理性。
    高阻尼厚层橡胶支座力学性能试验研究
    匡成钢，谭 平，陈睦锋，李志祥，罗昊杰
    2024,37(9):1584-1592, DOI:
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 3.23 M] (0)
    摘要：
    为探究高阻尼厚层橡胶支座的力学性能，本文通过研究高阻尼厚层橡胶支座在竖向压应力作用下的水平剪 切及竖向压缩的受力特征，建立了考虑水平剪切变形的力学模型，并提出了基于压应力变化的竖向刚度修正理论。 为验证理论模型的准确性，分别设计了 3 种不同第一形状系数的高阻尼厚层橡胶支座来进行水平拟静力剪切和竖 向压缩试验。结果表明：高阻尼厚层橡胶支座的等效水平刚度、等效阻尼比随内部钢板对橡胶的约束作用的变化而 变化，在水平拟静力试验下，随支座水平剪切变形的增加呈现出先减小后增大的变化趋势，且随着竖向压应力的增 大，水平等效刚度逐渐减小；在竖向压缩试验中，随着竖向压力的增大，竖向压缩刚度呈现非线性强化特征。通过理 论与试验结果的对比分析可知：本文构建的水平剪切变形的力学模型可较好地描述高阻尼厚层橡胶支座水平剪切 的力学性能，竖向刚度修正理论可以准确计算其竖向刚度，不同工况下与试验结果的偏差均在 5% 以内。
    框架‑分布双段摇摆芯筒‑核心筒体系调谐减震 机理及性能研究
    何浩祥，陈易飞，程时涛，兰炳稷
    2024,37(9):1593-1605, DOI:
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 4.52 M] (0)
    摘要：
    为了减小传统框架?核心筒（FCT）结构体系筒体围合面积，进一步提高结构的经济性，提出框架?分布芯筒?核 心筒（FDCT）高层结构体系；将分布芯筒与摇摆体系相结合形成框架?分布摇摆芯筒?核心筒（FDRCT）结构体系，旨 在控制结构的变形模式。为了降低高阶振型对高层结构的不利影响，进一步提出具有调谐减震性能的框架?分布双 段摇摆芯筒?核心筒（FDBRCT）结构体系。建立各结构的动力学模型和方程，并进行平稳随机振动分析，初步证明 FDBRCT 结构可以更为有效地降低结构的动力响应。对比 FCT，FDCT，FDRCT 以及 FDBRCT 结构的时程分析 结果，FDCT 结构由于刚度被削弱导致抗震能力下降，FDRCT 改善了结构变形的不均匀程度，上部楼层加速度有 所减小但顶层位移会增大。相较于 FDRCT 结构，FDBRCT 结构的层间位移角最大值明显减小，变形更加均匀，适 当降低了顶层位移响应以及内力需求，具备调谐能力的分布双段摇摆芯筒使 FDBRCT 结构在提高经济性的同时兼 具更为优越的抗震、减震性能。
    酸雨侵蚀环境中约束砌体结构时变地震易损性分析
    董淑卿，黄 瑜，黄 军，佘阳阳，孙 烨，郑山锁
    2024,37(9):1606-1615, DOI:
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 2.55 M] (0)
    摘要：
    多龄期砌体结构在酸雨侵蚀作用下的耐久性问题日益凸显，但目前国内外还没有形成完整的结构层次耐久 性时变模型。为研究材料性能演化与砌体性能演化的关系，对不同配合比砂浆、砖块和砌体分别进行加速侵蚀试 验，建立了考虑酸雨侵蚀循环次数的砌体构件抗压强度模型，再根据自然环境下砌体样本数据，建立酸雨侵蚀作用 下在役砌体结构力学性能退化程度与服役年限的数学关系，并使用典型结构法对某二层约束砌体结构进行地震易 损性分析，分别讨论了不同参数对酸雨侵蚀作用下约束砌体结构易损性曲线和破坏概率的影响规律。结果表明，在 其他因素不变的条件下，当地震动强度较高时，酸雨侵蚀作用下约束砌体结构严重破坏和倒塌的发生概率随服役年 限的增大而逐渐增加。
    编码器时间序列重构和 CYCBD 在 滚动轴承故障特征提取中的应用
    杨新敏，郭 瑜，陈 鑫，樊家伟
    2024,37(9):1616-1624, DOI:
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 2.31 M] (0)
    摘要：
    针对最大二阶循环平稳盲解卷积（CYCBD）算法在轴承故障特征提取中的有效性及计算效率受滤波器长度 影响的问题，提出谐波谱峰因子（HSC）作为评价指标自适应确定 CYCBD 的滤波器长度，通过编码器时间序列重构 的方法平衡优化过程的计算效率。根据滚动轴承固有参数计算轴承故障阶次，并根据其设置循环频率；根据故障阶 次确定时间序列重构的脉冲数；用中心差分法计算重构后信号的瞬时角速度；采用等步长搜索策略以谐波谱峰因子 作为评价指标自适应确定 CYCBD 的滤波器长度；根据谐波谱峰因子最大时对应的阶次谱揭示滚动轴承故障特征。 仿真和试验数据分析结果表明，所提方法能自适应确定滤波器长度，对提高 CYCBD 算法计算效率有明显效果，适 用于滚动轴承故障特征提取。
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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] (6533) [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] (5024) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (13335)
    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] (5038) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (9187)
    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] (4952) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (9019)
    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] (4486) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (8538)
    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] (4743) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (8328)
    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] (2973) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7934)
    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] (3828) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7855)
    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] (4014) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7790)
    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] (3353) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7635)
    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] (4312) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7440)
    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] (3147) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7425)
    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] (3289) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7222)
    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] (2628) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7016)
    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] (3040) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (6826)
    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] (2386) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (6311)
    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] (2013) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (5620)
    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] (2018) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (5565)
    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] (1923) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (5035)
    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] (2097) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (3599)
    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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