振动与冲击杂志2016年第23期-振动与冲击杂志社

振动与冲击杂志2016年第23期

车辆与行人碰撞事故中下肢损伤风险研究

王丙雨，杨济匡,，Dietmar Otte ，王方
本文的目的是研究行人与车辆碰撞事故中下肢损伤风险，并确定碰撞速度和行人年龄、身高以及体重等损伤相关参数值在下肢轻微损伤组和严重损伤组之间的分布是否存在显著差异。为此，首先从德国深入事故研究数据库(GIDAS)中挑选出354个带有行人下肢损伤的案例来进行单因素方差分析，接着利用逻辑回归分析方法建立行人下肢严重损伤风险函数模型，分析车辆碰撞速度和行人年龄、身高以及体重对行人下肢严重损伤风险的影响。分析结果表明：碰撞速度和行人年龄是影响行人下肢严重损伤的显著性因素，而体重与身高不是影响行人下肢严重损伤的显著性因素。并且行人下肢严重损伤风险与碰撞速度以及行人年龄正相关。当碰撞速度为43km/h时，行人下肢严重损伤风险达到50%。
自适应多小波混合构造方法及在故障诊断中应用

袁静，魏颖，訾艳阳，王志诚，倪修华
小波理论中基函数的逼近阶和消失矩特性都是信号处理中非常重要的性质。传统自适应多小波构造方法仅能对逼近阶或消失矩单一特性进行改造，并且所生成的多个基函数时频特征和波形差异较小，难以有效实现复杂动态故障的自适应提取与识别。为此，提出基于两尺度相似变换和提升方法相结合的自适应多小波混合构造框架，对原有多尺度函数和多小波函数进行线性与非线性组合，扩大多小波改造空间，获得具有高阶逼近阶的多尺度函数和消失矩涵盖多阶次的多小波函数，增强多小波正则性、光滑性、信号逼近能力和局部定位能力，并提高信号分析精度，为复杂动态信号中微弱和复合故障特征提取与识别提供优良性质的自适应基函数及诊断方法。为按需优选自适应基函数，提出改进局部故障域谱熵最小化原则的自适应基函数优选方法，实现轴系、齿轮和轴承故障的分门别类优选，简化故障分类模式。工程实例表明该方法可以有效识别复杂背景噪声干扰下的轴承内圈微弱损伤，并成功诊断出空气分离压缩机组齿轮箱止推夹板碰撞与摩擦的多特征复合故障。
基于奇异摄动法的FFFSR全局滑模跟踪控制及ESO振动抑制

庞哲楠，张国良，羊帆,，吴戈，陈志侃
针对存在参数不确定性和有界干扰的情况，讨论了自由漂浮柔性空间机器人(FFFSR)关节轨迹跟踪控制与柔性振动主动抑制的问题。利用奇异摄动法将系统分解为关节轨迹跟踪的慢变子系统和描述柔性振动的快变子系统，进而提出含慢、快变控制项的组合控制器。设计一种改进的全局滑模函数，利用低通滤波器抑制滑模抖振，实现全局鲁棒、快速收敛的关节轨迹跟踪。对于快变子系统，采用扩张状态观测器(ESO)对不易测量的柔性模态坐标导数和不确定扰动进行估计，并结合LQR方法，对柔性振动进行主动抑制。数值仿真表明，该组合控制器可以在有效抑制柔性振动的同时实现对期望关节轨迹的稳定跟踪。
考虑导轨位移波动误差影响的滚柱直线导轨振动分析

刘志峰，蔡力钢，李丹丹，赵永胜，马同民
由于刚度和阻尼的时变性，垂直于导轨导向方向的位移波动误差，被认为是直线导轨运动过程的一种位移激励，本文主要研究滚柱直线导轨在此激励作用下的振动。首先对直线导轨的动态特性进行分析：基于Hertz接触理论计算滚柱直线导轨的垂向刚度，并且试验测量直线导轨单元的迟滞回线，辨识不同频率下的阻尼特性。然后建立广义的具有时变刚度和变阻尼的振动模型。本文引入非线性振动理论的增量谐波平衡法（IHB）分析振动过程，运用数值仿真验证此方法的可行性。
多齿侧间隙传动系统非线性特性研究

方禹鑫，丁千，张微
舵机系统是典型的机械传动系统，传动过程中的部件间隙对系统动力学特性有很大影响。本文针对多级齿轮和丝杠螺母组合的舵机系统，建立含有齿侧间隙和内部激励误差的平动-扭转运动动力学方程，利用谐波平衡法分析系统的固有频率及周期运动幅频响应，利用数值方法求解、分析传递误差、碰撞和分岔与混沌运动现象，并分析讨论了多间隙和单间隙对系统动力学特性的影响差别。本文分析可以为舵机系统结构参数和操作参数的优化设计、提高传动效率和平稳性提供参考。
底部带有屈曲约束支撑的摇摆墙框架结构抗震性能分析

冯玉龙，吴京，孟少平，王强 ,，付康
为减小摇摆墙框架结构强震下位移响应及缓解屈曲约束支撑框架的损伤集中效应，基于损伤集中模式，提出了底部带有屈曲约束支撑的摇摆墙框架结构体系。以9层钢框架为基准模型，通过推覆分析和动力时程分析对比研究了该结构体系的抗震性能。分析结果表明：BRB屈服前，该结构体系类似框剪结构，BRB提供抗侧刚度并通过墙体进行传递；BRB屈服后，结构发生摇摆，墙体控制变形模式，BRB通过滞回耗能，可以充分发挥结构各部分的抗震能力。
基于模型试验的张力腿平台涡激运动特性研究

李磊，黄维平，梁鹏
采用模型试验方法，研究了雷诺数为2.5×103~2×104范围内张力腿平台的涡激运动问题。试验中设计了一套考虑水平和垂向系泊刚度的锚泊方案，捕捉到涡激运动中的“锁定”和“两支”等现象。试验结果表明：横流向和顺流向均发生了频率锁定现象，横向达到锁定范围的折合速度为Ur = 4.0~7.0，顺流向为Ur = 6.0~7.0，且横向运动居主导地位。在Ur≤4.0的非锁定区，涡激升力模型满足斯特哈尔关系；而当Ur＞4.0时，该公式不再适用。试验结果也表明：流向角是影响平台运动轨迹的关键因素，当流向角为0°时，平台运动呈正“8字形”；15°时，运动轨迹为“香蕉形”；45°时，为略向左侧弯曲的扁“8字形”。
楔形船艏撞击舷侧外板的结构响应分析

孙斌，胡志强，王晋,
楔形船艏是船舶最常见的设计之一，船舶的舷侧结构遭受楔形船艏撞击事故时有发生，因而船侧外板结构的抗撞性能应予以足够重视。以船舶舷侧外板为研究对象，运用塑性力学理论和数值仿真技术，分析了舷侧外板结构在受到楔形船艏的撞击时的变形损伤机理。研究中应用LS_DYNA仿真模拟得到舷侧外板的变形模态和能量耗散情况，在此基础上建立起舷侧外板塑性变形的几何数学模型。运用塑性力学理论得到舷侧外板在变形过程中变形阻力的解析计算公式，并用数值仿真验证其准确性。研究成果对船舶舷侧抗撞性结构设计具有较好的指导意义。
有界窄带激励下扬声器静圈振动系统的主共振

杨志安，王帅
根据拉格朗日麦克斯韦方程建立扬声器静圈振动系统的动力学模型，应用多尺度法得到在有界窄带随机激励下扬声器静圈振动系统的一次近似解及其稳态解，导出系统的Ito随机微分方程。采用矩法得到系统均方响应方程，并进行数值计算。分析扬声器静圈系统参数对主共振响应曲线和均方值的影响。主共振稳态解稳定的充分必要条件与系统一阶矩和二阶矩存在的充分必要条件是一样的；系统相轨随着随机扰动强度的增大，极限环变为扩散的极限环；增大音圈长度、磁场强度可以增大系统主共振的均方值；增大静圈电阻、阻尼系数可以减小系统主共振的均方值。
冲击作用下钢筋混凝土框架抗连续倒塌数值模拟

何庆锋刘义仁周超易伟建
为研究冲击作用下钢筋混凝土框架结构的抗连续倒塌性能，本文采用有限元软件LS-DYNA对两个单层、四个三层钢筋混凝土框架在冲击荷载作用下的抗倒塌性能进行了数值模拟分析，计算过程中主要改变了框架梁的纵筋配筋率，对比分析计算了冲击作用下各框架的内力、位移以及破坏过程等。分析结果表明：冲击作用下，各框架梁均经历了明显的拱效应与悬索效应受力阶段，且配筋率越低，拱效应越明显；框架抗倒塌能力与框架梁配筋率有关，配筋率高的楼层承载能力较强，耗能能力较大，框架空腹作用能提高多层框架结构承载能力。基于数值计算结果，分析了框架结构在冲击作用下的抗倒塌能力以及加强措施。
磁场中轴向运动载流梁磁弹性主共振分析

王杰，胡宇达
研究磁场环境中轴向运动载流梁的磁弹性共振问题。考虑几何非线性，给出梁在力、运动、电磁作用下的动能、应变能以及电磁力的表达式。应用哈密顿变分原理，推得磁场中轴向运动载流梁的磁弹性振动方程。针对两端简支边界条件，假设三阶模态形函数，通过伽辽金积分推得梁的磁弹性振动微分方程。应用多尺度法，得到外激励力和外加电流作用下系统的主共振幅频响应方程。数值分析了磁感应强度、外加电流、轴向速度和外激励力对系统共振幅值的影响。结果表明，在振幅-磁感应强度响应图中，随着调谐参数的增大，共振曲线逐渐内缩最终上部封闭，外加电流使此变化过程中的临界分离点向右“偏移”。
弹带挤进过程内弹道特性研究

李淼，钱林方，陈龙淼
将弹带应变能和摩擦耗散能引入到经典内弹道能量平衡方程中，考虑药室锥度计算膛内火药气体压力的分布规律，得到弹丸起始运动内弹道方程，并将其解作为力边界条件，利用显式方法对三维弹带挤进过程进行热力耦合计算。同时，采用改进库伦模型，考虑温度对摩擦力的影响计算弹带身管之间的摩擦力。分析了典型火炮挤进过程中挤进阻力、膛压以及弹丸速度的变化规律，对火炮设计、射击精度提供了有益参考。
考虑土-结构动力相互作用的冷却塔地震响应分析

陶磊,张俊发,陈厚群
大型高耸钢筋混凝土冷却塔属于典型的风敏感型结构，近年来在地震、飞机撞击、爆破等极端外部作用下动力响应研究也得到了工程界的广泛关注。土-结构动力相互作用效应（Soil Structure Interaction, SSI）对于大坝、桥梁等类型工程结构地震响应的影响研究成果较为丰富，而对冷却塔结构体系的影响程度方面很少涉及。依据弹性波动理论结合有限单元法，建立和推导了考虑土-结构动力相互作用的三维粘弹性人工边界模型和公式，并通过半空间自由场模型验证该地震动输入方法的准确性。以国内实际工程项目——某火电厂大型冷却塔为研究背景，以通用有限元程序ANSYS为平台，分别建立了冷却塔刚性地基模型、无质量地基模型和粘弹性人工边界模型，开展模态分析及弹性时程分析，研究不同计算模型相应的动力特性及内力变化，探讨了土-结构动力相互作用的影响规律。研究结果表明：考虑刚性地基，冷却塔结构体系自振频率分布十分密集，绝大多数振型为环向谐波和子午向谐波组合的局部振型；考虑弹性地基后，结构的自振频率略有降低，整体振型较早出现。通过时程分析可知，采用粘弹性人工边界模型，考虑无限地基辐射阻尼效应，与刚性地基模型相比，塔筒的绝对加速度最大值降低43.4%，塔筒沿子午向弯矩轴力幅值降低约50%，而环向内力却均显著提高，X支柱内力幅值降低约20%~50%.因此，在进行冷却塔地震响应分析时，土-结构动力相互作用的影响不可忽视。
水下冲击载荷下波纹夹层结构动态响应特性分析

任鹏，田阿利，张伟
为了探讨波纹芯层夹层结构在水下爆炸冲击波作用下的动态响应特性和抗冲击防护能力，首先基于非药式水下冲击波加载试验，结合显示动力学软件对水下结构抗冲击解耦算法的有效性进行了验证。进而利用该算法对波纹夹层板在水下冲击作用下的动态响应进行了研究，得到了波纹夹层结构气背面板塑性变形与冲击波强度间的关系，同时比较分析了波纹夹层板与格栅夹层板及单层板的抗冲击性能。研究结果表明：具有相同面密度的夹层板抗冲击能力高于单层板，其中波纹型夹层板的抗冲击防护能力优于格栅夹层板，抗冲击性能相对于单层板提高了82.45%。
汽车传动系高速变速耐久性断裂部件试验研究

门玉琢, 于海波, 刘博，李明达
为研究某载货汽车高速路耐久性变速强化试验阶段出现的传动系部件断裂问题，利用非接触式转矩遥测仪实车测试了传动轴转矩、车速等相关数据，应用LMS-TecWare疲劳载荷处理软件计算传动轴正负转矩产生的疲劳损伤分布载荷谱，并据此分析断裂故障产生机理。高速路五种工况循环变速试验结果表明，奇数升降挡工况三中，3挡减1挡时出现了所有工况最大“反拖”负向冲击转矩，由此产生的扭转应力超过了部件屈服极限而发生局部塑性变形，引起永久性损伤和裂纹扩展，试验每循环一次产生的疲劳损伤为2.3565×10-7，随着试验循环次数的增加累积损伤也随之增大，经一定次数循环变速试验传动系部件最终发生低周疲劳断裂。
颗粒物质冲击损伤特性研究

何思明,, 廖祖伟刘威, 闫帅星,
在离散元（DEM）模拟过程中，颗粒物质的接触刚度对模拟结果有重要影响，而构成颗粒物质的材料本身存在大量的微观缺陷，由于在颗粒物质运动过程中反复冲击接触作用，必然导致颗粒物质内部微观缺陷的扩展和融合，使得颗粒物质的物理力学性质不断劣化，具体表现为接触刚度不断降低，直至发生冲击破碎。如何在离散元模拟过程中考虑颗粒物质的冲击损伤特性具有重要意义。本文以Hertz弹性接触力学为基础，结合连续损伤理论，定义了颗粒物质冲击损伤变量，建立了颗粒物质冲击损伤演化方程，提出了冲击损伤累积确定方法。结果表明：较小的冲击速度可以导致颗粒物质产生损伤，损失累积弱化了颗粒物质的接触刚度，损伤累积可导致颗粒破碎，在离散元模拟过程中应考虑颗粒物质的损伤累积。
RC框架核心筒结构的地震易损性研究

郑山锁，张艺欣，秦卿，杨威，甘传磊，左英
为研究高层RC框架核心筒结构的地震易损性，设计9榀相同层高但不同跨度和地震设防烈度的典型结构模型，考虑地震动输入的不确定性，采用Perform-3D对其进行弹塑性动力时程分析得到结构地震响应，进而结合我国抗震规范对框架核心筒结构体系性能水平限值要求建立相应的地震易损性曲线，对比分析了不同跨度和设防烈度下结构的地震易损性差异。结果表明：较低设防烈度结构的地震易损性曲线差别不明显，而较高抗震设防烈度下结构的地震易损性曲线差别显著；在相同设防烈度下，随着结构跨度的增加其地震易损性曲线变化不大，从一个方面验证了结构设计的不确定性对其地震易损性的影响较小。研究为进行城市高层建筑结构的地震灾害损失评估提供了理论依据。
考虑桩-土相互作用的不等高墩桥地震响应分析

吕杨,刘喆,李忠献,
基于LS-DYNA有限元软件的二次开发功能，引入p-y桩土动力相互作用模型和钢材的Bonora损伤本构模型。以某大桥四跨引桥为研究对象，建立了包括考虑土-结构相互作用的Winkler地基梁模型、有效桩长模型、全桩长模型，以及不考虑土-结构相互作用的无桩模型等四种桩基础分析模型和上部结构弹塑性损伤分析模型。通过场地自由场求解，在桩侧节点上施加相应位置的加速度时程，对基于四种桩基础模型的该大桥进行了自振特性以及在小震、中震和大震下的位移、加速度、内力、损伤分析，并探讨了Winkler地基梁模型不同深度下桩-土p-y模型的应力-应变关系和桩身变形特性。结果表明，桩基础数值分析模型对结构整体响应影响显著，不等高墩桥顺桥向与横桥向响应差距大，所开发的p-y模型可用于桥梁结构精细化数值分析。
锚栓限位与邻梁碰撞对曲线桥梁抗震性能的影响

焦驰宇,，肖翔，龙佩恒,，徐艳，侯苏伟，张羽
曲线桥梁在地震作用下梁体之间会发生非均匀碰撞，可能造成前梁落梁或后梁局部破坏现象。而在纵向设置抗震锚栓可有效防止落梁，也可对相邻梁的碰撞起到一定缓解作用。但目前国内外还缺乏锚栓对曲线桥梁的抗震性能影响的相关研究。本文以某四跨曲线桥为背景工程，建立了空间有限元模型，并分别用滞后系统、钩单元、接触单元模拟了支座损伤、锚栓约束、相邻梁纵向碰撞等物理现象，利用非线性时程分析法，本文进行了三种工况（①无锚栓、不计碰撞，②无锚栓、计碰撞，③有锚栓，计碰撞）曲线桥梁的墩梁相对位移、墩底内力、相邻梁碰撞力等关键地震响应对比研究。研究表明：相邻梁的非均匀碰撞是曲线桥梁必须考虑的关键因素；而设置抗震锚栓能缓解曲线桥梁的碰撞效应，对减轻震害具有一定的作用。
FRFT循频滤波及齿轮微弱故障特征提取

梅检民，，贾继德，曾锐利，王国威，杨万成，周斌
提出了一种分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform, FRFT)循频滤波方法，贴近瞬变工况下信号频率曲线变化特征，循迹剥离包含故障信息的特征分量，提取齿轮早期故障微弱特征。首先，研究了线性多尺度分段方法，将频率呈曲线任意变化信号自适应分成若干个频率近线性变化的信号段；然后研究了频率拟合确定FRFT滤波参数的方法，计算各段信号的FRFT滤波参数并逐段进行FRFT滤波，实现FRFT循频滤波。采用该方法对变速器加减速过程振动信号进行滤波解调分析，试验结果表明：线性多尺度分段方法，能自适应地将任一频率呈曲线任意变化信号分段成若干个频率近线性变化的信号段，且分段数较少；频率拟合确定FRFT滤波参数方法，不受振源和多分量数量影响，能准确确定各分段信号的FRFT滤波参数；该滤波方法能从变速器瞬变工况振动信号中循频提取出包含故障信息的特征分量，有效剥离其他分量和噪声干扰，对提取后的特征分量进行解调分析，能准确提取出传统方法难以识别的齿轮早期故障微弱特征。
力负载对超声切割声学系统谐振频率及谐振阻抗的影响

纪华伟，虞文泽，胡小平
针对在蜂窝复合材料超声波切割加工中，超声切割系统在受力之后会出现系统失谐，振幅不足甚至停振的现象，对声学系统受力之后的阻抗值以及谐振频率进行研究。利用四端网络法，通过分析变幅杆、压电陶瓷以及端盖等组成声学系统各部分输入输出特性，提出了声学系统的整体设计方程，得出了声学系统的阻抗值和频率方程以及负载﹑电流与振幅的关系式，并对超声切割系统的受力模型进行分析。通过对超声切割声学系统施加单向力，分析受力之后的声学系统阻抗值和谐振频率，得出声学系统受力对系统阻抗值和谐振频率的影响规律。实验结果表明：增加三个方向力之后，系统的阻抗值和谐振频率都会上升。随着力负载的增加，Y、Z方向施加力负载时的系统阻抗值比X方向施加力负载时增加得更快，而在系统谐振频率方面，X、Z方向施加力负载时谐振频率的增量比Y方向施加力负载时更大，在实际应用中应减小敏感方向的力。本文的研究结果可以为实际加工提供理论指导。
非循环对称力作用下离心叶轮的谐响应分析

肖军,，赵远扬,，舒悦,
为研究流场中离心叶轮受气流激振的受迫振动问题，利用叶盘结构的循环对称性编制计算程序，实现了使用循环对称模型进行非循环对称力作用下离心叶轮的谐响应分析。针对空间周期性的来流条件，由各扇区所受周期激励的相位差建立载荷向量，然后根据按扇区展开的叶轮各节径模态的振型数据，建立模态坐标系下的谐响应运动方程，计算得到叶轮的谐响应位移。以一半开式径向叶轮为例，进行了叶盘结构在气动力非循环对称分布情况下的谐响应分析。循环对称模型与整体模型计算的位移响应结果符合较好，两个共振点附近激振频率下的振动响应均呈现出较高的幅值，表明了算法的正确性和预测气流激励导致共振的有效性。
基于振动测试的张弦结构拉索索力识别

李素贞，Lapuerta Enrique Cavero ,
张弦结构的拉索索力识别对拉索甚至整个结构的性态鉴定和可靠性评估具有重要意义。本文针对张弦结构中拉索索力识别应用，选取了5种基于振动测试的解析方法——3种传统的索力实用计算公式和2种新发展的边界不确定的索力识别方法，比较分析了不同方法的优点和不足之处，探讨了索的边界条件、抗弯刚度和长细比的影响，确立了各种方法的适用范围和使用条件。分析结果表明：传统索力实用计算公式仅在边界条件比较明确（简支或固定）的情况下适用；当拉索的边界条件不确定时，宜采用Euler梁方法和Timohenko梁方法进行索力识别；当拉索的长细比小于20时，宜采用Timohenko梁方法；弦理论、Shimada方法和Zui方法必须采用局部模态；Euler梁方法和Timohenko梁方法既可采用局部模态，也可采用整体模态。
行走人群-结构相互作用模型研究

高延安, 杨庆山
人群中每个行人简化为一个集中质量和两个弹簧阻尼器腿的模型，利用拉格拉日方程建立了多人行走状态下的人群-结构相互作用模型。首先利用该模型研究了人群引起结构的响应和人群-结构系统的模态特性改变，然后分析了结构响应和系统模态随着人群数量的变化而改变，最后比较了在队列和并排两种不同行走状态下人群结构系统的响应和模态特性的变化。数值分析表明结构的响应和模态特性随着人群数目增加而变化增大，然而行人在结构上分布较为均匀的纵向行走方式能够有效降低结构的响应，为减轻结构的剧烈波动，在人行桥设计时建议采用窄的截面宽度或者在桥面上设置纵向疏导设施以避免人流集中对结构的不利影响。
机敏约束层阻尼H∞混合灵敏度控制研究

王攀，廖海辰，邓兆祥,，鲁俊，王正亚
以SCLD对边约束板结构为研究对象，采用H∞混合灵敏度控制算法对机敏约束结构振动主动控制问题展开研究。基于有限元单元法，引入GHM模型建立了系统的动力学模型。采用动力缩聚和内平衡相结合的降阶方法，获得了可控可观的控制模型。提出H∞混合灵敏度控制算法加权函数选取方法并设计出H∞鲁棒控制器。最终在不同外扰激励下对实际控制效果进行了试验验证，结果表明：根据本文方法所设计出的鲁棒H∞控制器对板结构主动控制取得良好的效果，对正弦激励振动响应幅值衰减近40%，对白噪声激励振动响应均方根值衰减18%。
多激励作用下的矩形薄板横向非线性振动分析

张丹伟黄建亮
利用增量谐波平衡法(Incremental Harmonic Balance method, IHB法)研究在四边简支条件下，薄板在两个横向简谐激励作用下的非线性振动问题。在给出薄板振动微分方程的基础上，利用Galerkin法导出相应的Duffing型非线性强迫振动方程。引入多时间尺度变量，其中是不可公约的非线性系统响应频率，推导了增量谐波平衡法的计算过程。作为算例，给出了不同条件下，由IHB法得到的系统运动的位移响应图、频谱图、相平面图和Poincaré图，得到了板在多激励作用下的准周期运动特性。同时，将IHB法结果与数值方法得到的结果进行对比，两者相吻合，进一步验证了该方法的精确性与有效性。
基于可控冲程主被动调谐质量阻尼器的性能

曹黎媛李春祥
 提出了基于可控冲程的主被动调谐质量阻尼器（简称为CS-APTMD）。CS-APTMD是在主被动调谐质量阻尼器（APTMD）的基础上，在主体结构与小质量块之间设置一个附加粘滞阻尼装置而构成。经定义CS-APTMD的最优参数评价准则，在频域内，数值研究了在控制结构位移响应时质量比对CS-APTMD最优参数和有效性以及冲程的影响；并与APTMD的结果进行了比较。数值分析表明，CS-APTMD的控制性能显著地优于APTMD。
基于子结构导纳法的UUV发动机本体参数化建模研究

韩飞，王敏庆
为实现UUV发动机本体结构的参数化建模，基于模态分析结果以及外部激励特性，建立子结构等效模型，根据能量守恒原理以及导纳功率流的定义计算了各子结构的等效线导纳，根据边界连续条件确定耦合结构振动方程，最终建立了发动机本体振动传递参数化模型，计算了发动机本体不同位置处的输入导纳。通过试验对模型的有效性进行了验证。以发动机本体所受激励作为输入，根据所建模型开展了参数影响分析，结果表明：在400Hz~1.8kHz频段内，气缸轴向力以及滚轮切向力对舱段壳振动响应的贡献较大,建模中需要考虑发动机不同方向上的振动传递特性；增大摆盘箱端盖厚度能够显著降低舱段壳的振动响应。
基于EMD-WVD与LNMF的内燃机故障诊断

牟伟杰，石林锁，蔡艳平，刘浩，金广智
内燃机的振动信号是复杂非平稳信号，准确提取内燃机振动信号中的特征信息进行模式识别，是基于振动信号进行故障诊断的关键。基于经验模态分解的维格纳时频分析方法，不但保留了维格纳分布的所有优良特性，而且还避免了交叉项的干扰，能够有效地提取内燃机振动信号的特征信息。在此基础之上，针对传统非负矩阵分解非正交的基矩阵导致数据冗余性较大、影响后续故障分类准确率提高的问题，提出采用局部非负矩阵分解的方法，直接对EMD-WVD时频图像的矩阵进行分解，计算用于内燃机故障诊断的特征参数，并利用特征参数进行故障分类。对内燃机4种不同工况的振动信号进行实验，证明基于EMD-WVD与局部非负矩阵分解的方法对内燃机气门间隙的故障诊断的有效性。
转管机枪枪架多目标优化及其对射击精度影响研究

化斌斌，王瑞林，李永建，康小勇，贾云非
针对射击过程中转管机枪的枪架弹性变形过大影响射击精度的问题，利用网格变形技术和近似模型技术对枪架结构进行多目标优化来提高其整体刚度。建立了该转管机枪系统的刚柔耦合虚拟样机模型，对其射击过程进行了动力学仿真计算，通过与试验数据对比验证其正确性。将利用网格变形技术优化得到的新型枪架替换原枪架建立虚拟样机模型，对比优化前后机枪系统的动力学特性，机枪枪口高低方向的振动角位移和速度都有明显的降低，机枪百米70%射弹散布圆半径减小了12.16%，说明优化后的枪架能有效抑制机枪系统在高低方向的振动，提高射击密集度。
不同空化程度下离心泵流固耦合特性研究

牟介刚，陈莹，谷云庆，郑水华，钱亨
针对离心泵空化下流固耦合问题，采用完全空化和气液两相模型，对离心泵空化进行了数值模拟计算，结合单向耦合计算方法求解了不同空化程度下转子系统的变形。分析了空化时叶轮上气泡、静压、液体相对速度分布情况以及蜗壳内部压力脉动和叶轮径向力特性，研究空化对离心泵内部流场和对转子系统变形的影响。结果表明，叶片吸力面较压力面的气泡体积和气泡区更大；随着空化的发展叶轮静压分布越不均匀；严重空化时叶轮上的气泡会堵塞流道，引起脱流现象，生成漩涡；空化导致压力脉动增强，径向力分布不规律；空化影响了离心泵转子系统的变形，空化引起的漩涡造成叶轮非轴对称变形。
大跨度混凝土斜拉桥抗爆分析

胡志坚，张一峰，刘芳
为了研究大跨度混凝土斜拉桥在爆炸荷载下的动力响应和损伤模式，本文建立全桥实体模型和跨中主梁局部模型，开展了不同炸药条件下的斜拉索应力分析和结构动力响应分析。结果表明：1）斜拉索在爆炸荷载下直接破坏的风险较低，只有偏载作用时近爆点斜拉索有断索风险；2）斜拉桥混凝土主梁的局部破坏模式与爆炸位置和TNT当量均有关系；爆炸位置相同时，随着TNT当量增大，破坏模式由弯曲破坏转变为直剪破坏；3）梁体纵向加劲肋在中小爆炸荷载作用下能有效提高梁体的抗爆能力，其与箱梁顶板形成具有相对强弱刚度的熔断体系，有效限制梁体横向破坏面的扩展，降低破坏程度，甚至可改变梁体的破坏模式；4）箱梁结构破坏时冲击波在箱室内传播存在明显的约束效应并引起更严重破坏。
一种基于行星齿轮箱复合运动的故障诊断指标

王况王科盛左明健,
行星齿轮箱广泛应用于风力发电、航空、船舶等大型工程机械中，恶劣的工作环境使得其中的关键部件容易出现严重的磨损或疲劳断裂等故障。现有的故障诊断方法大多在时、频域中对信号进行处理，然而由于行星齿轮箱振动响应信号频率成分的复杂性和故障传递路径的时变特性，使得传统的针对定轴转动齿轮系统的故障诊断方法很难有效的对行星齿轮箱进行故障诊断。本文抓住行星齿轮系统复合运动的突出特征，结合故障振动传递路径的时变特性，提出了一种基于故障运动特征的潮汐频率特征指标对行星齿轮箱进行故障诊断，并通过对行星齿轮箱太阳轮局部故障的振动数据分析，验证了潮汐频率指标的存在，分析了潮汐频率作为行星齿轮箱故障诊断指标的优势和前景。
汽车排气系统振动和吊耳疲劳性能的稳健优化

吴杰 , ，胡浩，罗玉涛 ,
由于加工、测量、安装、老化等原因，排气系统吊耳和波纹管的真实刚度通常在其名义设计值附近波动，使得排气系统真实的静、动态性能与其名义设计值之间存在偏差。为提升汽车排气系统振动及橡胶吊耳疲劳耐久性能的稳健性，以吊耳和波纹管动刚度为正态随机设计变量，以吊耳隔振量不小于20dB为约束条件,以挂钩垂向动态反力最大值及其标准差、吊耳的静变形量及预载力标准差为目标函数，建立了某乘用车排气系统振动和吊耳疲劳性能的多目标稳健优化模型。结果表明，与确定性优化方案相比，排气系统静、动态性能对稳健优化方案的灵敏度降低，实施稳健优化方案将使得排气系统的振动和吊耳疲劳性能更加稳健。文中稳健优化方法对改善排气系统振动和吊耳疲劳耐久性的稳健性有较重要参考价值。
基于弹性转角分离的非圆齿轮扭振模型及其动态特性

刘大伟,任廷志，巴延博，谷丹丹，杨二旭
随着非圆齿轮向高速重载应用领域的扩展，其动力学问题日益凸显，针对非圆齿轮的非线性转角关系，提出基于弹性转角分离的动力学建模方法。首先根据非圆齿轮传动特征，分析其内部激励产生机理并给出非圆齿轮自身特有激励的计算方法；以非圆齿轮弹性转角为自变量，考虑时变刚度，阻尼，误差及非圆齿轮特有的非线性激励，根据集中参数理论建立了非圆齿轮的扭振模型；最后以椭圆齿轮为例，应用高精度Rounge-Kutta法，定量地研究了不同工作条件下，不同激励对振动响应的影响规律，研究结果对于认识和改善非圆齿轮复杂的动态性能具有重要的理论意义和实用价值。
基于FE-SEA混合法的车身板件降噪分析

贺岩松,，张辉，夏小均，徐中明,，张志飞,
在分别施加单位力激励和声辐射激励下，使用FE-SEA混合法分析了平板在加筋和加阻尼材料时的振动及声辐射性能。根据统计能量法对二子系统的功率平衡方程进行推导，研究了内损耗因子的变化对SEA子系统间能量传递的影响。建立了轿车的FE-SEA混合预测模型，并通过实验验证了模型的可靠性。使用三种不同的方案添加阻尼材料，对比了车身板件的振动和声辐射性能，预测了驾驶员头部声腔声压级的变化趋势。

振动与冲击杂志

振动与冲击杂志2016年第23期

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