《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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    结构动载荷识别研究进展
    姜金辉，张 方
    2024,37(10):1625-1650, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.10.001
    [摘要] (231) [HTML] (52) [PDF 7.69 M] (249)
    摘要：
    作用于工程结构上的动载荷由于环境等限制难以通过直接测量的方式获取，基于动响应信息间接识别或重 构动载荷已成为一种十分有效的途径。动载荷识别经过数十年的发展，已经形成了一系列行之有效的方法。本文 总结了动载荷识别方法的研究历程及主要成果，系统性阐述了典型时、频域方法以及基于函数拟合思想、正则化策 略、贝叶斯框架、数据驱动等动载荷识别方法，并讨论了各方法的优缺点以及适用范围。此外，还针对载荷识别过程 中普遍存在的结构参数不确定问题以及输入条件不确定问题进行了总结。动载荷位置识别也是动载荷识别问题的 重要组成部分，本文对现有位置识别方法进行了归纳分析。探讨了动载荷识别方法的工程应用，并分析了现有方法 的局限性。结合当前实际工程应用中日益迫切的需求及动载荷识别领域面临的问题，展望了未来动载荷识别亟需 攻克的技术难题以及可能的发展方向和重点领域。
    飞机异常动载荷快速定位的深度神经网络方法
    梁舒雅，徐昕炜，杨 特，王 乐，杨智春
    2024,37(10):1651-1659, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.10.002
    [摘要] (126) [HTML] (28) [PDF 2.61 M] (154)
    摘要：
    飞机在服役中往往处于复杂多变的动载荷环境，动载荷定位是需首要解决的问题。本文针对飞机结构多种 常见且易引起异常振动的动载荷定位需求，结合深度神经网络，建立了一种面向飞机结构的异常动载荷快速定位方 法。采用长短期记忆（Long Short?Term Memory， LSTM）神经网络构建可以精确描述结构所受动载荷的作用位置 与振动响应间对应关系的逆向隐式函数模型，提出了基于 LSTM 神经网络分类模型的动载荷定位技术。建立了简 化的全机结构有限元模型，对飞机在实际飞行中可能遇到的几个典型动载荷工况进行了模拟，准确完成了对动载荷 的定位，并对所建立深度神经网络的抗噪性、鲁棒性进行了研究。仿真结果表明，所提方法对多种载荷工况下的动 载荷位置可以进行准确识别，且在 10 dB 的测量噪声水平和 2.8% 的参数摄动下仍能保持较高的定位准确率。
    融合响应先验信息和加权字典的移动荷载识别
    余 岭，雷远东，侯支龙
    2024,37(10):1660-1668, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.10.003
    [摘要] (52) [HTML] (22) [PDF 1.68 M] (95)
    摘要：
    稀疏正则化方法已被证明能够有效解决移动荷载识别（MFI）中的不适定性问题。然而，现有研究往往忽略了 移动荷载中静态与动态分量之间的差异，导致识别精度受限。为此，提出了一种融合响应先验信息和加权字典的移 动荷载识别方法。建立了车桥系统中车致桥梁响应与移动车载之间的线性关系。分别对弯矩和加速度响应开展频 域分析，将获得的频率先验信息分别用于构建与静态和动态荷载分量相匹配的加权字典。利用该加权字典，采用 ADMM （Alternating Direction Method of Multipliers）分别求解移动荷载中的静态和动态分量。通过实桥数值案例 证明了所提方法的有效性，并在实验室开展了一系列 MFI 实验验证。结果表明，融合响应先验信息和加权字典能 够有效提升荷载识别精度，并增强其对噪声的鲁棒性。
    附加式声学黑洞对悬臂板振动寿命影响研究
    邹宇琪，朱沈延，王超炎，陶翀骢，张 超，吴义鹏，季宏丽，裘进浩
    2024,37(10):1669-1678, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.10.004
    [摘要] (74) [HTML] (22) [PDF 3.97 M] (106)
    摘要：
    结构在振动条件下的疲劳破坏对其自身的使用寿命以及使用者的人身安全均带来了隐患，目前对于解决结 构振动疲劳有添加加强筋、敷设大量阻尼材料等方法，但往往效率较低，附加质量过大。为解决上述问题，提出将附 加式声学黑洞（ABH）安装在结构上，通过降低结构响应达到降低应力幅值，延长使用寿命的目的。以悬臂板为基 准结构，利用有限元方法进行了稳态动力学分析。结果表明，在附加矩形声学黑洞（RABH）后，悬臂板缺口处的应 力响应明显降低。通过应力实验以及疲劳实验，验证了附加 RABH 可以降低结构危险点处应力响应，并延长悬臂 板结构的振动疲劳寿命。
    连续振动载荷在线复现控制技术研究
    严 侠，王军评，毛勇建，邓 婷
    2024,37(10):1679-1687, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.10.005
    [摘要] (61) [HTML] (25) [PDF 3.37 M] (135)
    摘要：
    提出一种主从分布式振动试验方法，建立了连续振动载荷在线复现控制技术，研制了系统样机。其中，提出 一种信号分帧处理与重构技术，解决了长时连续振动载荷的在线波形复现难题；提出一种基于多量级样本库构建与 加权平均的传递函数动态估计方法，抑制了系统非线性对控制精度的影响；采用谱误差反馈修正方法，改善了系统 的频域控制精度。开展了“1 主 2 从”联台试验，结果表明：时域和频域控制精度良好，整体延迟时间在亚秒量级，全 程总均方根值误差在 1% 以内，为主从分布式振动试验提供了关键技术支撑。
    数据驱动的时延神经网络动载荷识别方法
    王 磊，张昊宇，胡举喜，顾凯旋，王振宇，刘英良
    2024,37(10):1688-1697, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.10.006
    [摘要] (82) [HTML] (18) [PDF 4.23 M] (157)
    摘要：
    载荷识别是指根据测量的结构响应重构结构载荷的问题，属于力学中的反问题。本文提出了一种基于时延 神经网络的载荷识别方法，通过实验和仿真相结合的数值算例验证表明，这一方法相比于一般的反向传播神经网络 具有更高的识别精度；在时延神经网络的基础上，引入了统计池化的思想，并与普通的神经网络载荷识别方法相比 较，证明了该方法在不同强度的噪声环境下均具有良好的识别效果；基于上述载荷识别方法，提出了一种基于粒子 群优化算法的传感器布局优化策略，相比于随机的传感器布局，优化后的传感器布局可以在考虑传感器安装间距的 同时，将载荷识别误差降低 90% 以上，有效提高了载荷识别精度。
    非线性结构系统的局部连接刚度辨识方法研究
    任彦松，马志赛，李亚南，于佳晖，张 忠，丁 千
    2024,37(10):1698-1706, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.10.007
    [摘要] (71) [HTML] (22) [PDF 2.14 M] (147)
    摘要：
    连接结构在工程应用领域广泛存在，连接位置处的局部非线性特征对结构系统的动力学建模与特性预示具 有重要影响。针对非线性结构系统局部连接参数未知或难以测量的问题，本文从结构动力学反问题的角度出发，提 出一种基于频响函数变换的局部线性连接刚度辨识方法，通过与时域非线性子空间辨识方法相结合，可进一步获取 非线性结构系统的局部线性和非线性连接刚度。设计并搭建三自由度结构系统的数值算例和实验系统，开展辨识 方法的数值和实验验证，结果表明，所提方法能够分离并辨识得到非线性结构系统的标称线性系统频响函数和非线 性参数，进而实现局部线性和非线性连接刚度的联合辨识。
    基于状态/参数交替优化估计的齿轮时变啮合刚度 辨识方法研究
    林苗苗，程长明，彭志科
    2024,37(10):1707-1713, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.10.008
    [摘要] (60) [HTML] (24) [PDF 1.40 M] (143)
    摘要：
    齿轮副啮合刚度是齿轮传动动力学模型中的重要参数，啮合刚度识别对于齿轮传动系统振动与噪声的分析 以及状态监测具有重要意义。由于齿轮传动系统的时变啮合刚度很难用直接测量的方法得到，因此有必要发展基 于数据驱动的齿轮时变啮合刚度辨识方法。为了解决该难题，本文提出了一种系统状态和模型参数交替优化方法 以辨识齿轮传动系统时变啮合刚度。该方法以齿轮啮合频率为基频构造傅里叶基函数库表征齿轮时变啮合刚度， 并进一步提出了一种基于再生核希尔伯特空间的降噪方法来估计系统状态和模型参数。系统状态变量与时变啮合 刚度在动力学模型与数据双重约束下进行交替迭代优化，实现对齿轮传动系统时变啮合刚度的辨识。齿轮传动动 力学仿真和齿轮传动系统实验结果验证了所提齿轮时变啮合刚度辨识方法的有效性。
    非线性俘能系统机电耦合动力学模型分析 及故障诊断应用研究
    徐海涛，周生喜
    2024,37(10):1714-1722, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.10.009
    [摘要] (80) [HTML] (21) [PDF 3.68 M] (130)
    摘要：
    研究势阱参数对非线性俘能系统输出特性的影响有利于设计高性能的俘能系统；同时，俘能系统对应的机电 耦合动力学模型中的随机共振现象可用于增强微弱故障特征，进而有效识别微弱故障。本文提出一种解耦的鞍点 退化双稳态势能函数，并基于此势能函数介绍了机电耦合动力学模型。研究了在不同激励幅值下位移响应的分岔 图，分析了势阱宽度与势阱高度对系统响应（包括周期响应与混沌响应）的影响。选取固定的激励幅值，利用庞加莱 映射（Poincaré Map）、频谱分析（Frequency Spectrum Analysis）以及李雅普诺夫指数（Lyapunov Exponent）等方法分 别验证系统发生了周期响应与混沌响应，验证结果与分岔图相吻合。基于受随机噪声扰动的非线性俘能系统机电 耦合动力学模型，提出了基于此模型随机共振的故障诊断方法，实现了对轴承故障特征增强的目的。
    Reissner 能量方程视角下的改进 Timoshenko 梁 动力学方程及其在轴力识别中的应用
    郭 鑫，魏 达，姚亚东，李东升
    2024,37(10):1723-1730, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.10.010
    [摘要] (46) [HTML] (20) [PDF 793.47 K] (103)
    摘要：
    在轴力识别中，动力测试法建立在杆件振动理论的基础上，因此杆件的振动方程决定了轴力识别的结果。为 提高杆件轴力识别的精度，从能量角度出发，推导出轴力作用下 Timoshenko 梁的自由振动方程。引入缩聚假设，建 立了 Timoshenko 梁关于位移、应力和轴力的 Ressiner 能量方程；使用极值定理，求得平面梁的运动和应力的平衡方 程，化简上述平衡方程得到轴力作用下 Timoshenko 梁自由振动的方程，发现与经典结构动力学方程相比，所提出的 方程多出与轴力和剪切效应有关的两项。使用本文推导的方程分别从数值模拟和试验研究两个方面对杆件进行轴 力识别，发现与传统的识别方法相比精度有较大的提高，验证了其正确性和适用性。
    多种边界条件下自旋圆柱壳振动特性研究
    董有恒，李映辉，李翔宇，茅晓晨
    2024,37(10):1731-1738, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.10.011
    [摘要] (63) [HTML] (22) [PDF 1.28 M] (112)
    摘要：
    自旋圆柱壳作为实际工程结构中的重要部件，其壳体端部边界条件复杂多样，对部件的振动特性有着重要影 响。为研究多种边界条件下自旋圆柱壳的振动特性，基于 Lagrange 方程和 Novozhilov 壳体理论建立自旋圆柱壳的 结构动力学模型；根据圆柱壳边界条件的数学描述，采用 Chebyshev 多项式构建满足边界条件且与壳体结构参数无 关的位移场离散函数；通过求解与振动特性相关的特征方程得到静止圆柱壳的固有频率和模态，分析壳体转动惯性 对固有频率的影响，讨论壳体理论在不同壳体几何尺寸下的适用性；此外，发现了环向波数相关的模态函数，并将其 用于圆柱壳零阶环向模态固有频率的求解及多种边界条件下自旋圆柱壳行波固有频率的求解，讨论了自旋圆柱壳 行波固有频率随结构参数变化的情况。
    基于非线性能量汇胞元的浮筏隔振结构减重研究
    王红利，殷学文，丁 虎
    2024,37(10):1739-1746, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.10.012
    [摘要] (78) [HTML] (22) [PDF 1.69 M] (119)
    摘要：
    针对舰艇浮筏隔振系统设计技术瓶颈，特别是严格的重量和空间尺寸限制难题，基于非线性能量汇（Nonlin? ear Energy Sink， NES）的宽频自适应性能，本文提出应用NES胞元（NES cell）的浮筏隔振结构设计减重方法。 NES胞元分别并联于浮筏隔振系统的所有子结构。建立4自由度的浮筏隔振系统和耦合NES胞元的减振系统的 动力学模型，应用谐波平衡法（Harmonic Balance Method， HBM）推导出非线性系统的稳态响应满足的近似解析表 达式，并利用龙格?库塔法（Runge?Kutta， RK）进行了数值验证。通过力传递率响应对比了不同的系统总重量与胞 元数目下的振动抑制效果，并分析了胞元数目和系统总重量对系统振动的影响。结果表明，NES胞元能够在系统 总重量降低的同时有效降低浮筏隔振系统全部模态的振动传递率。
    无人机四绳吊挂运输系统动力学与控制
    莫 兰，王延凯，魏铭宏，陈 提
    2024,37(10):1747-1757, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.10.013
    [摘要] (54) [HTML] (18) [PDF 1.69 M] (93)
    摘要：
    针对四旋翼吊挂运输系统，本文引入了四绳吊挂运输方式，开展了四旋翼四绳吊挂运输系统的动力学建模、 轨迹规划与控制研究。根据四旋翼和负载的相对位姿推导了绳索张力，建立了四旋翼四绳吊挂运输系统的动力学 模型。为平衡运输时间与负载摆动抑制，引入时间和负载摆幅作为复合性能指标，利用伪谱法将原本的最优控制问 题转换为非线性规划问题，求解了四旋翼四绳吊挂运输系统的最优位置轨迹，设计了轨迹跟踪算法，并通过数值仿 真和实验验证了这一轨迹的合理性。
    运载火箭姿态控制速率陀螺自适应加权方法
    江星宇，师 鹏，龚胜平
    2024,37(10):1758-1766, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.10.014
    [摘要] (37) [HTML] (28) [PDF 2.56 M] (126)
    摘要：
    针对运载火箭反馈控制回路中弹性振动信号与刚体信号存在耦合，会明显降低姿控系统稳定性的问题，提出 了一种速率陀螺自适应加权方法，该方法适用于弹性振动的模态振型斜率和频率存在偏差的情况。将速率陀螺观 测信号转换为频域表达，采用插值离散傅里叶变换方法辨识弹性频率；基于频域信号提出了速率陀螺加权系数矩阵 自适应更新算法，分步抑制了各阶弹性振动信号；开展了不同偏差情况下的仿真校验工作。仿真结果表明，速率陀 螺自适应加权方法可实现对速率陀螺测量信号中弹性振动信号的显著抑制，从源头上减小弹性振动信号对姿控系 统稳定性的不利影响，从而提高运载火箭姿态控制器的性能，降低控制器的设计难度。
    面向动态特性指标的机电伺服系统PID设计方法
    陈国荣，南宫自军，刘 博
    2024,37(10):1767-1774, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.10.015
    [摘要] (55) [HTML] (21) [PDF 1.61 M] (129)
    摘要：
    针对机电伺服系统PID参数设计难以充分考虑动态特性（幅?相频特性）指标的问题，提出了面向动态特性指 标的PID设计方法。基于动力学方程建立了机电伺服系统的9阶传递函数（Transfer Function， TF）模型。运用劳 斯判据和TF系数之间的关系补充了系统的稳定性约束和TF系数的相容性约束，以保证PID设计过程中系统的稳 定性和TF系数的相容性。在此基础上，基于参数辨识的思想，利用改进的有理分式多项式法辨识TF模型中各个 参数，从而快速确定了满足动态特性指标的PID参数，提高了设计效率，并且通过调整指标数据辨识得到多组满足 原指标的控制器参数。仿真结果表明：设计得到的PID参数不仅满足动态特性指标要求，而且兼顾了系统稳定性和 TF系数的相容性，设计结果与仿真吻合良好。
    弹性全模突风动载荷风洞试验技术研究
    赵冬强，杨智春，于金革，曾宪昂，黄国宁
    2024,37(10):1775-1782, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.10.016
    [摘要] (49) [HTML] (18) [PDF 2.94 M] (95)
    摘要：
    目前，欧美等世界主要航空大国已经具备较为成熟的突风风洞试验技术，但中国突风风洞试验技术相对落 后，特别是缺少大型风洞全机级突风试验装置和相关技术。本文研制了突风发生器、五自由度支撑系统和全机弹性 模型，并进行了全机模型突风动载荷风洞试验验证。试验结果表明：突风流场稳定，叶片两端与风洞中心位置突风 速度偏差小于25%；全机支撑系统支持刚度小而稳定性好，能够满足突风动载荷试验模型悬挂要求；采用非均匀突 风场仿真计算结果与风洞试验实测结果接近，翼根弯矩误差小于15%，翼尖过载绝对值误差小于0.2g。
    柔性机械臂干扰力观测与无模型振动控制
    浦玉学，古 妍，张崇峰，邹怀武
    2024,37(10):1783-1791, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.10.017
    [摘要] (59) [HTML] (23) [PDF 2.08 M] (113)
    摘要：
    为了抑制柔性机械臂运动过程中的非线性振动，提出一种基于干扰力在线观测的无模型轨迹跟踪和振动抑 制混合控制策略。采用拉格朗日方程和奇异摄动法对存在未知干扰的柔性机械臂进行动力学建模和解耦，将其分 解为表征刚性运动的慢变子系统和表征柔性振动的快变子系统；考虑到建模的复杂性和模型参数的不确定性，采用 PD控制方法实现轨迹跟踪，并提出无模型自适应控制算法以实现柔性臂杆的非线性振动控制。针对未知外界干扰 可能引起的控制发散问题，提出了改进的干扰力状态观测器，用于干扰力矩的在线估计和实时补偿，有效提高无模 型振动控制算法的收敛性能。仿真试验结果表明，所提算法在存在干扰力的情况下对柔性机械臂的振动抑制效果 显著，且具有良好的动态性能和鲁棒性。
    电动力绳系卫星系统长期离轨动力学建模与控制
    颜家慧，陈 提，文 浩，罗操群，彭文轩，恽卫东
    2024,37(10):1792-1802, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.10.018
    [摘要] (42) [HTML] (26) [PDF 2.50 M] (134)
    摘要：
    本文针对电动力绳系卫星系统的长期离轨问题，研究离轨过程中系统的非线性动力学建模以及离轨控制设 计方法。基于哑铃模型假设，进行系统的姿态动力学建模。为提高动力学建模精度，计入电动力、大气阻力和地球 J2 摄动等动力学载荷对系统轨道运动的影响，采用修正的非奇异轨道要素描述系统的轨道动力学。针对离轨的动 力学控制问题，提出了常值电流输入、方向可变的电流输入和最优控制三种电流控制设计方法，通过系绳电流设计 调节电动力载荷实现离轨机动。在最优控制设计方法中，构建了带非线性约束的动力学反问题，基于非线性规划算 法求解该反问题，得到最优控制参考轨迹，通过闭环反馈跟踪修正电流进行离轨。另外，提出了一种基于能量的电 流开关控制策略辅助离轨，以保持系统姿态稳定和高效地利用电动力。为高效离轨对系统进行了动力学设计，并通 过仿真算例对比分析了控制方法的离轨效率，验证了控制方法的有效性。
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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] (6559) [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] (5058) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (13380)
    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] (5060) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (9249)
    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] (4997) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (9094)
    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] (4515) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (8587)
    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] (4763) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (8390)
    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] (3012) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7972)
    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] (3845) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7880)
    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] (4040) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7837)
    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] (3372) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7672)
    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] (4328) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7470)
    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] (3162) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7454)
    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] (3314) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7259)
    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] (2653) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7054)
    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] (3069) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (6865)
    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] (2406) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (6339)
    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] (2032) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (5663)
    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] (2041) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (5599)
    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] (1948) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (5072)
    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] (1690) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (3658)
    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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