《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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    泸定6.8级地震强震动数据的Kappa参数研究
    张潇男，王海云，李 强，白云鹏
    2024,37(12):1993-2002, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.12.001
    [摘要] (62) [HTML] (26) [PDF 2.74 M] (49)
    摘要：
    地震动模拟通常为地震记录缺乏地区的建筑物抗震设防提供参考，高频衰减因子κ是地震动模拟的重要参 数，控制着地震动傅氏谱高频下降的形状。本研究基于泸定6.8级地震记录，使用帕曾窗对原始记录的傅氏谱进行 平滑，选择傅氏谱上pH函数最小的频率区间作为高频衰减频段，能够准确识别高频衰减的起止频率，提高了计算的 稳定性。共计算了20个数据质量较高台站的水平向κ，并对κ分布趋势进行了分析，分析结果表明：随着帕曾窗窗 宽的增大，傅氏谱逐渐平滑，窗宽大于1 Hz则会与原始谱出现明显偏离；比较12个窗宽的帕曾窗对傅氏谱平滑的效 果，0.4 Hz窗宽最佳，可使曲线平滑且计算的κ误差小；κ分布有明显的方向性差异，在东西向κ随震中距增大而明显 增大，在南北向随PGA的增大而明显减小。
    竖井结构初衬及二次衬砌水平地震响应解析解
    张 卜，卢立东，钟紫蓝，姬若愚，杜修力
    2024,37(12):2003-2011, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.12.002
    [摘要] (33) [HTML] (19) [PDF 2.04 M] (27)
    摘要：
    基于弹性地基梁理论建立了考虑竖井初衬与二次衬砌相互作用的地震响应力学模型，将竖井初衬和二次衬 砌简化为欧拉?伯努利梁，采用均布弹簧模拟竖井初衬与二次衬砌的法向相互作用，推导了水平地震作用下的竖井 振动微分控制方程。通过分布传递函数法实现了竖井初衬和二次衬砌水平地震响应的快速求解，并通过与有限元 模拟数值解进行对比，验证了本文解析解的正确性。应用该解析解表达式分别从地基刚度、二次衬砌刚度、竖井外 径和初衬与二次衬砌之间连接层刚度的角度出发，对竖井顶部峰值地震响应开展参数化分析，结果发现二次衬砌顶 部的峰值地震响应大于初衬顶部，随着地基刚度的增大，初衬与二次衬砌顶部峰值响应均减小；二次衬砌刚度增加 会导致二次衬砌顶部峰值响应明显增大；随着竖井外径的增大，初衬和二次衬砌顶部峰值响应均会明显增大；当弹 性连接层刚度增大时，初衬顶部峰值响应会略微增大，而二次衬砌顶部峰值响应会显著减小。
    表征近断层地震动永久位移的基线校正方法
    陈科旭，俞瑞芳，徐建荣
    2024,37(12):2012-2020, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.12.003
    [摘要] (31) [HTML] (13) [PDF 1.78 M] (30)
    摘要：
    在对近断层原始地震加速度记录的处理中，如何保留真实的地面永久位移信息，是目前地震加速度记录基线 校正中需要解决的关键问题。本文在对现有近断层地震加速度基线校正方法的有效性及适用范围分析和讨论的基 础上，引入平滑斜坡位移函数模型，建立了能够合理表征近断层地震动永久位移的一种基线校正方法，并通过典型 近断层加速度记录的基线处理对该方法进行了校验。结果表明，本文建立的方法改善了位移函数模型与位移时程 之间的拟合精度，能减少主观参数选择对基线校正结果的影响，且校正后的地面永久位移与GPS同震位移吻合度 较高。本文建立的地震动基线校正方法不仅能够自动处理近断层地震动的基线漂移，且能合理表征由于滑冲效应 而产生的地面永久位移。
    平面不规则多层框架基础隔震结构扭转效应及其控制
    潘钦锋，林环周，许立英，卢立星，吴应雄，曹霖坤
    2024,37(12):2021-2033, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.12.004
    [摘要] (28) [HTML] (13) [PDF 4.86 M] (31)
    摘要：
    平面不规则建筑易扭转造成结构严重破坏，进行结构扭转效应分析和控制是这类结构设计的关键。对此，本 文开展了8度设防区的平面不规则多层框架模型仿真计算，建立了5个典型乙类建筑的平面L型四层框架隔震模 型，设置结构凸出分肢长度B和宽度W的比值分别为1∶1，1.5∶1，2∶1，2.5∶1和3∶1，分析了不同结构的动力特性和 地震响应，探讨了LRB刚度占比和隔震层刚心位置对结构扭转的影响，提出了结构扭转的有效控制方法。结果表 明：随着凸出分肢长宽比B/W比值的增大，结构X向扭转逐渐增大，Y向扭转逐渐减小。增大LRB刚度占比可减 小结构扭转效应，通过综合控制结构扭转和结构减震系数可得到合理的LRB刚度占比目标，建议了8度地震条件下 隔震层LRB刚度占比，同时隔震层刚心与上部结构刚心布置于上部结构质心两侧可抑制平面不规则结构上部结构 的扭转。
    多自由度惯容系统耗能体系减震性能的实用分析方法
    邓 林，葛新广，李祚华
    2024,37(12):2034-2044, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.12.005
    [摘要] (35) [HTML] (22) [PDF 2.26 M] (30)
    摘要：
    本文推导了由设置惯容系统的高层建筑结构组成的耗能体系随机地震动响应的简明封闭解，并探究了惯容 系统在建筑结构中的设置方案，提出了惯容系统耗能体系实用分析法。根据串联型惯容系统的力学构造图及在建 筑结构中的设置方案，建立了耗能体系耦合地震动方程。针对实际结构动力方程中阻尼和刚度参数不易求解的问 题，利用有限元技术和动力学原理获得了以实模态振动参数表示的无控结构动力方程的等效形式，并重构了串联型 惯容系统耗能体系的地震动方程。基于功率谱密度函数的二次式分解法推导出建筑结构相对于地面位移、层间位 移及惯容阻尼力等系列响应谱矩的简明封闭解。通过算例验证了所提简明封闭解的正确性；并研究了实模态振型 数对于系列响应0~2阶谱矩的影响和惯容系统设置楼层位置对高层建筑结构减震效果的影响。研究表明，在对多 自由度耗能结构进行响应分析时，采用无控结构自由振动分析时振型参与质量比累计达到100%所对应的实振型 个数可获得稳定的分析精度和计算效率；以减少无控结构层间位移作为串联型惯容系统在建筑结构中的布置策略 是可行的。本文可为复杂建筑结构设置串联型惯容系统的随机地震动响应分析提供参考。
    可恢复功能全螺栓梁柱节点抗震性能试验
    鲍 宇，魏建鹏，郭 杨，田黎敏，陈 东
    2024,37(12):2045-2054, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.12.006
    [摘要] (32) [HTML] (12) [PDF 5.24 M] (23)
    摘要：
    为了实现结构震后快速恢复功能，基于可更换和附加耗能的思想，本文提出一种可恢复功能全螺栓梁柱节 点。通过设置T型耗能板解决全螺栓节点加载至大位移工况下节点耗能能力不足的缺点。研究T型耗能板耗能段 长度和长细比对可恢复功能全螺栓节点抗震性能的影响，完成了3个可恢复功能全螺栓节点和1个传统全焊接节点 的低周往复加载试验。试验结果表明：可恢复功能全螺栓节点的抗震性能优于传统的焊接节点；可恢复功能全螺栓 节点能够集中塑性和损伤，将塑性区转移至T型耗能板上，避免梁端焊接区断裂。本文给出了耗能段长度的下限取 值方法，当耗能段有足够的变形长度，且耗能段截面形状、尺寸保持不变时，长细比保守取为13.2，能够使节点具有 良好的承载力和延性，并充分发挥节点的抗震性能。
    上覆土层对倾斜液化场地‑桩基‑结构地震反应的影响研究
    张小玲，房丽净，许成顺，贾科敏
    2024,37(12):2055-2065, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.12.007
    [摘要] (30) [HTML] (14) [PDF 3.23 M] (26)
    摘要：
    倾斜液化场地桩基的地震动力响应是岩土抗震工程领域关注的重要问题。本文依据振动台模型试验，基于 OpenSees软件平台建立了倾斜液化场地?群桩?结构相互作用二维整体化数值模型，模型中考虑了桩?土接触的非线 性以及土层的剪切局部化，并通过与振动台试验结果进行对比，验证了本文数值模拟方法的合理性和有效性。在此 基础上，建立了针对实际场地的典型倾斜液化场地?群桩?结构相互作用有限元模型，讨论了不同上覆土层参数对场 地及结构体系地震反应的影响。计算结果表明：随着上覆土层厚度的增大，饱和砂土层中的孔压比减小，土体的水 平残余位移减小，同时桩身位移以及桩基曲率均有所减小；上覆土层强度对桩基动力反应的影响更加显著；上覆土 层厚度的增加可以降低土层的液化程度并提高桩基的受力性能。
    P1 波在非饱和土自由边界上反射的能量特性研究
    周凤玺，姚桃岐，柳鸿博
    2024,37(12):2066-2077, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.12.008
    [摘要] (23) [HTML] (15) [PDF 7.32 M] (28)
    摘要：
    基于多孔介质理论和连续介质波动理论，研究了非饱和半空间自由边界上平面P1 波反射时，各类反射波的振 幅反射以及能量反射特性。利用Helmholtz分解定理和具体的自由边界条件，得到了由平面P1 波斜入射产生的4种 反射波（反射P1 波、反射P2 波、反射P3 波和反射S波）的振幅反射系数及能量反射系数的解析表达式，并通过数值算 例分析了入射角度以及饱和度、频率和孔隙率等物理参数对能量特性的影响规律。结果表明：各反射波的振幅反射 系数及能量反射系数不仅受到入射角的影响，同时也随着饱和度的改变而发生显著变化；入射波能量主要由反射P1 波和反射S波携带。
    成对斜喷管气动力同步性与身管振动控制研究
    邱 明，郭 飞，杨 亮，宋 杰，徐江海，陶宇翔
    2024,37(12):2078-2085, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.12.009
    [摘要] (14) [HTML] (14) [PDF 3.58 M] (20)
    摘要：
    为降低某30 mm航炮连续射击时的身管振动和对飞行器的冲击，提出对武器身管产生动力偶和反后坐力、不 产生横向力的成对斜喷管振动控制方案。基于两相流理论，建立考虑身管侧向导气的武器内弹道模型，运用TVD? MacCormack差分格式进行了数值求解，获得了武器膛内流场和两喷管气动力随时间的变化曲线。进一步对航炮 连续射击过程进行动力学仿真，分析了成对斜喷管对炮口振动的影响。结果表明，两斜喷管气动力峰值发生时间相 差0.07 ms，且瞬态最大气动力差0.5%，具有较好的同步性；控制装置能在弹丸初速度基本不降低的情况下，使炮口 的横向振动线位移和线速度分别减小26.9%和44.3%，炮口振动响应降低较为明显；同时武器后坐冲量减小 17.93%，且不对飞行器产生横向力作用，武器对机身的冲击明显降低。该研究可为航炮成对斜喷管身管振动控制 装置的设计提供理论依据。
    一种混合结构自适应振动有源控制策略
    杨玉良，周俊成，刘学广，王岩岩，冯 峰
    2024,37(12):2086-2092, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.12.010
    [摘要] (18) [HTML] (13) [PDF 3.18 M] (28)
    摘要：
    针对电机驱动海水泵振动有源控制的鲁棒性和稳定性问题，基于卡尔曼滤波（Kalman filter，KF）算法，提出一 种混合结构自适应振动有源控制策略。建立了系统状态预测方程、状态转移矩阵及测量矩阵等，搭建了混合结构自 适应振动有源控制系统模型。为提高算法的收敛性能，提出一种测量噪声协方差矩阵的在线更新策略。对多频激 励下的频率突变、幅值突变进行仿真，仿真结果表明，所提控制策略可有效减弱参考信号与振动源信号的强相关性； 实现了在高斯白噪声作为参考信号的前提下，振动有源控制仍然有效；鲁棒性、稳定性和控制效果均优于变步长 FxLMS算法。
    平台多自由度运动下悬垂管涡激振动响应特性 试验研究
    王 靖，付世晓，张萌萌，许玉旺，任浩杰，付雪鹏，牛智搏
    2024,37(12):2093-2102, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.12.011
    [摘要] (17) [HTML] (14) [PDF 5.32 M] (27)
    摘要：
    平台在海洋环境下会产生复杂的多自由度运动响应，对与平台相连的立管响应尚缺乏系统研究。本文重点 针对以往研究中鲜有关注的平台多自由度运动作用下悬垂管涡激振动响应特性，开展水池模型试验研究，通过光纤 光栅应变片测量悬垂管的涡激振动应变信息。经过对试验结果的分析，可以发现：大KC数下最大振荡速度是影响 面外涡激振动响应主导频率的主要参数；小KC数下振动主导频率是顶部平台运动频率的两倍。通过对比平台三 自由度运动下悬垂管的试验和数值计算结果，发现此情形下涡激振动对悬垂管总体动力响应的影响不可忽略，可为 进一步研究计及平台运动影响的悬垂管涡激振动提供参考。
    大型板结构全场高空间分辨率模态参数辨识 与损伤识别研究
    念海波，曹善成，郭 宁，徐 超
    2024,37(12):2103-2113, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.12.012
    [摘要] (25) [HTML] (19) [PDF 4.28 M] (30)
    摘要：
    基于数字图像相关的振动位移测量方法因其环境适应性高、非接触全场测量等优势而被广泛应用于航空航 天结构的测试与监测中。然而，基于全场振动位移的损伤识别面临两方面难题：现有高空间分辨率模态分析方法计 算效率低；基于模态振型的无基线损伤定位方法损伤特征提取困难且抗噪性能差。为解决上述难题，本文分别提出 了一种基于核函数分解与联合主成分分析的频域模态分析方法和一种基于虚拟激励的大型板类结构损伤定位方 法。对全场振动测量数据进行奇异值分解，得到含有局部损伤特征的核函数及其系数，在此基础上使用联合主成分 分析改进的频域模态分析，获得高空间分辨率和高抗噪性的模态振型；将结构损伤引起的局部动态平衡方程扰动等 效为一个虚拟激励力，以实现对损伤位置的识别；根据损伤特征的局部邻近性和噪声特征的空间分布稀疏性，引入 层次聚类方法以优化损伤定位的精度；提出一种融合多模态信息的鲁棒损伤定位指标。数值和试验算例结果验证 了本文所提方法的准确性和有效性。
    干摩擦阻尼器转子系统无模型自适应振动控制
    蒋明宏，祝长生
    2024,37(12):2114-2123, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.12.013
    [摘要] (23) [HTML] (16) [PDF 1.90 M] (22)
    摘要：
    针对采用主动式干摩擦阻尼器对转子系统的振动进行主动控制的问题，提出了一种应用虚拟参考反馈整定 技术优化初参数的无模型自适应控制策略。利用二维干摩擦动力学模型分析了主动式干摩擦阻尼器转子系统的不 平衡响应，设计了与系统响应特性相匹配的振动主动控制策略；采用紧格式的动态线性化模型设计了无模型自适应 控制方法；针对算法初参数选取困难的问题，提出了基于虚拟参考反馈整定的控制器初参数选取方法，讨论了离线 数据生成参数的选取规则。为验证所提控制策略的有效性，以一主动式干摩擦阻尼器双盘柔性转子系统为例进行 了数值仿真。结果表明：所提控制策略仅通过对干摩擦阻尼器进行一次参数离线整定就能够有效地控制转子系统 在过临界转速区的振动；在稳态转速下，控制策略可以仅在振动过大时才产生作用，使转子系统的振动保持在安全 范围内。
    宽带随机振动应力雨流变程概率密度 双Gamma分布模型
    王 杰，陈怀海，郑荣慧
    2024,37(12):2124-2131, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.12.014
    [摘要] (18) [HTML] (17) [PDF 519.88 K] (29)
    摘要：
    提出了一种确定宽带随机振动应力谱密度（power spectral density，PSD）对应的时域雨流变程概率密度函数 （probability density function，PDF）的双 Gamma分布模型，并采用神经网络方法实现了模型的参数预测。给定一系 列应力PSD，利用时域随机化方法生成对应的应力时间历程。运用雨流计数法统计应力时间历程的雨流变程数， 计算出应力变程概率密度值。根据上述每一个应力PSD的计算结果，对所提出的应力雨流变程概率密度双Gam ma分布模型进行参数拟合，得到一组对应的模型参数。利用所得数据进行神经网络模型训练，实现由给定的应力 PSD直接预测出所对应的时域雨流变程PDF。将双Gamma分布模型结果与Dirlik方法结果进行了对比，并进行了 疲劳寿命预测，结果表明，提出的双Gamma分布模型对宽带随机振动应力雨流变程PDF的确定更为准确。
    吸能液压支架金字塔点阵吸能构件优化 及试验分析
    沈佳兴，潘子豪，冷岳峰，徐 平，范中海
    2024,37(12):2132-2140, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.12.015
    [摘要] (12) [HTML] (16) [PDF 2.78 M] (25)
    摘要：
    为提高吸能液压支架的吸能性进而提高其安全性，设计了一种多层点阵吸能构件。根据吸能构件立柱的结 构及吸能空间设计了金字塔点阵吸能构件的基本结构。以吸能构件的吸能最大、支撑力均值在允许范围内最大及 支撑力波动系数最小为优化目标函数，以金字塔胞体的立足直径和跨度为优化设计变量，以吸能构件的支撑力峰值 和支撑力均值在允许范围内为约束条件，利用Workbench软件分别对金字塔高度为30， 40， 50 mm的吸能构件结 构参数进行多目标优化设计，得到三组优化解并通过对比分析确定最佳结构参数。采用压缩试验对等比例缩小的 最优参数的单层吸能构件进行试验分析，结果显示其吸能量为4.18716 kJ，计算得到原尺寸单层吸能构件吸能量为 113.05332 kJ，吸能构件整体吸能量为565.2666 kJ，与仿真结果相对误差仅为?9.92%。该吸能构件比传统薄壁结 构吸能构件的吸能性提高50%以上，证明了优化设计的有效性和吸能构件的高吸能性。
    优化AR模型的滚动轴承故障IAS信号诊断方法
    朱云贵，郭 瑜，陈 鑫，杨新敏，邹 翔
    2024,37(12):2141-2147, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.12.016
    [摘要] (21) [HTML] (16) [PDF 1.97 M] (31)
    摘要：
    针对振动传感器不易安装场合的滚动轴承故障诊断困难的问题，提出了一种基于优化AR模型的滚动轴承故 障瞬时角速度（instantaneous angular speed， IAS）信号诊断方法。采用向前差分法估计获取IAS信号；基于有偏估 计自相关分析优化AR模型，依据自相关峭度最大原则确定最优阶次p并进行AR预测剔除IAS信号中的周期分 量，获得包含丰富轴承故障信息的残余分量；对残余信号预白化处理使得各频带重要程度同等并包络提取故障特 征。通过仿真信号和实测外圈数据验证了所提方法的有效性；试验对比分析结果显示，与现有基于振动信号的快速 谱峭度结合阶次分析的方法相比，所提方法的计算效率有显著提高。
    多尺度图池化特征融合的集成智能故障诊断方法
    张亚军，潘东辉，张先杰，张海峰，钟 凯，刘永斌
    2024,37(12):2148-2157, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.12.017
    [摘要] (33) [HTML] (18) [PDF 3.71 M] (29)
    摘要：
    图神经网络模型由于其丰富的故障表征能力，已在故障诊断领域得到广泛应用。然而现有模型在处理故障 数据时仅利用相邻节点间的局部信息，未能充分提取全局特征信息，为了克服单一模型故障诊断精度不高和泛化能 力不足的问题，提出一种基于多尺度图池化特征融合与图卷积网络（MSGP?GCN）的集成故障诊断方法。通过对原 始信号构建图模型，使用图池化粗化得到全局信息。根据节点的度在不同尺度下分配权重，进而利用全局信息结合 权重更新节点特征。将更新后的节点特征分别输入不同的分类器中，对分类结果使用多数投票策略实现智能故障 诊断。在SEU仿真数据集和真实的磨煤机数据集上对所提出的方法进行验证，结果表明所提模型能够明显提高故 障诊断的精度和泛化能力，平均诊断精度分别达到98.31%和97.21%
    采用马尔科夫转移场和图注意力网络的滚动轴承故障诊断方法
    雷春丽，薛林林，夏奔锋，焦孟萱，史佳硕
    2024,37(12):2148-2157, DOI: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.12.018
    [摘要] (41) [HTML] (16) [PDF 3.45 M] (27)
    摘要：
    针对实际工程环境复杂多变而导致模型识别准确率不高的问题，提出了一种融合马尔科夫转移场和图注意 力网络（Markov transition field and graph attention networks，MTF?GAT）的滚动轴承故障诊断模型。利用MTF保 留信号时间相关性的优点，将一维信号转换为二维特征图并定义图的节点和边；利用图注意力层可自适应地对邻近 节点分配不同权重的特点，提高模型捕获有用故障特征的能力，并采用深层卷积模块进一步提取图的抽象信息；通 过模拟实际工程环境，将各类故障信号输入到训练好的MTF?GAT模型进行故障诊断，并在两个数据集上进行试 验验证。结果表明，本文所提出的模型在多种环境下均能准确地完成故障分类任务，相较于其他常用的深度学习模 型，MTF?GAT模型具有更好的识别精度和泛化性能。
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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] (6615) [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] (5101) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (13426)
    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] (5109) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (9291)
    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] (5064) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (9144)
    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] (4570) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (8635)
    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] (4794) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (8452)
    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] (3073) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (8040)
    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] (3876) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7930)
    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] (4098) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7892)
    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] (3415) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7718)
    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] (4363) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7513)
    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] (3185) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7501)
    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] (3355) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7306)
    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] (2708) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7103)
    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] (3115) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (6912)
    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] (2452) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (6382)
    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] (2082) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (5717)
    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] (2074) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (5640)
    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] (2013) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (5110)
    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] (1730) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (3713)
    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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