振动与冲击 - 欧宝app官方网站下载

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薛晓锋1, 周敏豪1, 肖胜利2, 曹体锁3, 李加武1

振动与冲击. 2025, 44(23): 1-10.

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为了研究易发生涡激振动（vortex-induced vibration，VIV）的PK(Pasco-Kennewick)断面主梁VIV特性，采用风洞试验获取弹性悬挂刚体节段模型0°、±3°、±5°风攻角和多槽宽比下的振动响应，采用计算流体动力学数值仿真模拟获取最不利风攻角下竖弯VIV发展过程中主梁表面流场随槽宽的变化，并就振动幅值极值点主梁表面分布气动力随槽宽比的变化进行分析，以揭示PK断面主梁VIV机制。结果表明：①负风攻角下PK断面主梁不发生VIV，正风攻角下随着风攻角的增大，PK断面主梁VIV现象越明显，＋5°风攻角时，VIV振幅达到最大；②＋5°风攻角下，不同开槽宽度的PK断面主梁均出现明显的竖弯VIV现象，VIV幅值随开槽宽度的减小而减小，但槽宽变化对VIV锁定区间的影响并不显著；③PK断面主梁上表面的流场和气动力几乎不受开槽宽度的影响，下表面开槽处及下游斜腹板部位的分布气动力受槽宽的影响较大，且其对整体涡激力的贡献随开槽宽度的减小而降低，以至于主梁VIV振幅随槽宽减小而减小。该研究为PK断面主梁VIV抑制措施提供理论支撑。

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基于输电塔线体系风洞试验的覆冰导线驰振分析

李春光1, 李胜龙1, 韩艳1, 赵莫冠2, 李孟2

振动与冲击. 2025, 44(23): 11-21.

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为研究不同覆冰输电塔线体系在风激励下的驰振响应，进行了塔线体系气弹模型风洞试验，研究了不同参数条件下双分裂覆冰输电线路系统的风致响应。通过不同参数多工况风洞试验，测试导线位移和塔架加速度时程，深入分析了风致响应特性，探究了风速、风向、导线跨数、跨径以及导线与输电塔耦合效应对覆冰输电线路体系驰振响应的影响。结果表明：风速、风向和导线跨数对导线的驰振响应有显著影响；零度风向对导线来说是最不利的方向。与单跨导线相比，多跨导线表现出不同的驰振起振风速和响应特性。导线与输电塔之间的耦合效应对塔的响应影响微乎其微。

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基于加速迭代学习和超螺旋算法的柔性铰接板系统自适应振动控制

袁润, 邱志成, 李旻

振动与冲击. 2025, 44(23): 22-29.

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为了解决航天器太阳能帆板在外部扰动下的振动问题，建立了柔性铰接板试验系统，使用两个激光位移传感器用于振动检测，并使用双通道压电驱动器同时控制弯曲和扭转振动。采用有限元法建模和试验辨识相结合的方法来获得系统的精确模型，并基于获得的模型构建仿真环境。使用加速迭代自适应学习算法（accelerated iterative adaptive learning algorithm, AIAA）和自适应超螺旋算法（adaptive super-twisting algorithm, ASTL）离线设计了模态控制器，并在仿真环境和试验环境中进行了压电主动控制，验证了所应用的振动控制方案和算法的有效性。仿真和试验结果表明，与大增益比例微分控制器相比，自适应控制器具有更好的控制效果，特别是对于小幅值振动。

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基于柔性足端的四足打击机器人枪口扰动分析

赵建强1, 杨臻1, 刘朋展1, 王菁1, 赵雄飞2, 王勇3

振动与冲击. 2025, 44(23): 30-40.

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枪口扰动是影响四足打击机器人射击精度的关键因素，但四足打击机器人的自由度多、非线性特征强，同时，武器射击时的后坐力呈现瞬时高冲击、作用时间短的特征，导致枪口扰动问题尤为显著。进行了四足打击机器人总体方案设计，基于质点力学模型建立了不同射击工况下系统扰动特性模型，并分析了扰动传递机理。构建了基于柔性足端的四足打击机器人刚柔耦合动力学仿真模型，研究了不同方向角（0°~30°）和高低角（-20°~30°）下三发点射时的枪口扰动规律、关节力矩特性及稳定性机制。研究结果表明：高低角射击时，后腿膝关节力矩峰值于-20°和-10°工况分别达193.88 N•m和185.73 N•m超出电机最大负载（180 N•m），存在动态失稳风险，足端最大离地间隙为1.8 mm（20°射角），建议限制极端射角（>10°或<-10°）连续射击；方向角射击时，后腿膝关节力矩偏差随角度增大，30°工况下左右侧峰值差达51.86 N•m，且枪口偏航方向位移增至0.76 mil；后坐力冲击及足端与地面接触的柔性特征会引起足端高度振荡，显著降低射击精度与影响机身姿态稳定性。研究结果为四足打击机器人的设计与使用提供了理论依据。

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基于试验-仿真融合的振动应力PSD重构与疲劳寿命预测方法

刘继军, 张立, 李凯翔

振动与冲击. 2025, 44(23): 41-47.

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针对结构振动试验中仅能获取应力均方根（RMS）值而缺失功率谱密度（PSD）数据的问题，本文提出一种试验-仿真（TS）融合的振动应力PSD重构方法。该方法通过模态试验修正有限元模型，结合实测模态阻尼与RMS约束优化，实现高精度PSD重构。基于航空组合件在宽带随机振动（20–1000 Hz）下的试验验证表明：重构PSD与试验PSD在谱型（主频误差<2%、幅值误差<5%）和RMS值上均高度吻合；采用24种载荷谱模型的疲劳寿命预测最大误差为10.2%，其中18种模型误差低于3.28%。以某机载液压驱动装置为例，验证了该方法在结构优化中的实用性，显著减少实物试验迭代次数。

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多重Toeplitz矩阵重构的互质阵列相干信号DOA估计方法

王绪虎1, 贺劲松1, 冯洪浩1, 孙高利1, 侯玉君2

振动与冲击. 2025, 44(23): 48-56.

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为提升互质阵列对相干信号的估计性能，文中提出了基于多重Toeplitz矩阵重构的互质阵列相干信号波达方向(direction of arrival, DOA)估计方法。该方法首先将互质阵列构造为共轭增广虚拟阵列；其次，通过插值补零将共轭增广虚拟阵列变为虚拟均匀线阵(uniform linear array, ULA)；然后，利用窄带信号在不同快拍数下的强相关性和噪声的弱相关性构造时空相关矩阵，并使用时空相关矩阵的所有行重构Toeplitz矩阵；最后，使用子空间方法得到DOA估计结果。理论分析和实验结果表明，与现有的矩阵重构方法相比，该方法在低信噪比和少快拍数的情况下具有良好的估计性能和分辨能力。

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基于动态轧制力的冷轧机垂扭耦合振动特性研究

李丽, 吕丙星, 钟琛豪, 张晨

振动与冲击. 2025, 44(23): 57-65.

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针对冷轧机垂扭耦合振动问题，基于动态轧制力模型，结合轧机机械结构振动特性，建立二自由度垂直振动模型和单自由度垂扭耦合振动模型，推导出辊系非线性垂直振动方程及垂扭耦合振动方程，采用多尺度法解析系统主共振与内共振响应。仿真结果表明，非线性刚度会导致系统幅频特性曲线呈现显著的非线性动力学现象，包括跳跃、多解、滞后及脊骨线弯曲等特征。通过调整系统的刚度系数、阻尼系数及外扰力参数，可有效避开振动敏感区域并显著降低振动幅值。优化参数选取范围的控制策略能够有效抑制振动幅值，从而降低系统整体振动水平。以上研究为轧机振动控制中的关键参数优化提供了理论依据。

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基于VMD和DCCA的轴流泵空化压力脉动及振动关联特性试验研究

邰耿, 沈熙, 张德胜, 许彬, 王征, 倪陈, 刘西平, 孟庆辉

振动与冲击. 2025, 44(23): 66-79.

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轴流泵因叶顶间隙的存在，常引发复杂的叶顶泄漏涡空化，导致流道堵塞及水力激振与噪声，显著降低泵的运行效率和稳定性。为研究空化对轴流泵叶顶区压力脉动及振动的影响，通过不同空化状态的叶顶区压力脉动、振动数据及空化图像采集，基于变分模态分解(VMD)方法，优化分解层数与惩罚系数的组合，对压力脉动和振动信号进行分解并研究频域信号特征，采用去趋势互相关分析法（DCCA）对分解后各IMF分量的相关性进行分析。结果表明：随着空化数的降低，轴流泵叶顶区压力脉动的模态分量中心频率向高频迁移，振动信号的模态分量频率幅值显著增加，且振动信号与压力脉动信号的高频模态分量相关性增强。研究结果为轴流泵机组空化状态的精确评估提供了理论参考。

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压力与超声波耦合作用下的混凝土性能研究

蔡秋香1, 2 王陶1, 2 樊平1, 2 郑康琳1, 2 李萍1, 2

振动与冲击. 2025, 44(23): 80-85.

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复杂的应力状态常常影响混凝土桥梁的使用寿命，如何对服役状态的混凝土桥梁进行精确的应力检测，是桥梁实现安全耐久性的关键。本文通过单轴压应力下混凝土与压电换能器的耦合模型，在不损伤混凝土内部结构的前提下，获取混凝土应力信息与超声波波速之间的联系，建立了基于压力场与超声波声场的混凝土无损检测评价方法。试验结果表明，加载初期的弹性阶段，随着压应力的增大，双横波差值与压应力呈现出较好的线性递增关系，纵横波的波速比与应力呈线性递增关系，基于纵波和横波的超声波波速随压应力的变化，建立了纵横波波速比与压应力的测试模型，并进一步对混凝土的声弹性常数进行了计算分析。加载中后期的非弹性阶段，由于压应力及混凝土材料裂缝损伤的共同影响，超声波波速随压应力的变化呈现非线性特征，其中，横波波速对裂缝变化的敏感程度较大，非线性特征出现较早。试验和仿真结果都表明，应力是影响混凝土中超声波波速的一大因素，最后结合纵波和横波的波速随压应力的变化关系，以及裂缝扩展等影响因素，揭示了不同加载阶段应力对混凝土超声波声场的影响规律及机理，为超声波应力检测技术研究提供一定的依据。

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周期性欧拉梁-弹簧振子结构双模耦合振动带隙特性研究

许平保, 狄宏规, 宫全美, 周顺华, 何超, 张小会

振动与冲击. 2025, 44(23): 86-95.

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为了提高复杂振动环境中周期性结构的减振特性，本文提出了一种周期性欧拉梁-弹簧振子结构。该周期性结构耦合了布拉格散射机理和局域共振机制，将多阵列多自由度振子呈周期性地集成到周期性欧拉梁上，并基于系统的弯曲振动控制方程，采用平面波展开和扩展平面波展开方法计算了周期性结构的带隙特性，研究了欧拉梁材料参数、振子质量比、自振频率和空间分布对周期性结构带隙特性的影响。结果表明，基于双模耦合的周期性欧拉梁-弹簧振子结构能够显著提高结构整体的带隙性能。布拉格散射带隙对欧拉梁材料参数的差异非常敏感，局部共振带隙则可通过振子质量比、自振频率和空间分布进行调控。当两条带隙中心频率接近时，易发生耦合形成宽频带隙。通过参数优化可实现低频、宽带、衰减能力增强的带隙设计，为复杂工程环境下的减振结构开发提供新思路。

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永磁体偏移对永磁同步电机电磁噪声的影响研究

宋承林1, 2, 吴志鹏1, 2, 黎明1, 邓文哲3

振动与冲击. 2025, 44(23): 96-103.

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本文探究了永磁体偏移对永磁同步电机电磁噪声特性的影响。首先，建立了考虑永磁体偏移的电磁力理论模型，推导了削弱特定阶次电磁力幅值的最佳永磁体偏移角。其次，介绍了永磁体基本单元的选取方法，并分析了其对偏移电机电磁力时空分布特性的影响，分析结果通过电磁仿真进行了验证。最后，通过噪声多物理场耦合预测阐明了永磁体偏移对电磁噪声峰值和频率成分的影响规律。研究结果表明，永磁体偏移会引入电磁噪声极为敏感的空间低阶电磁力成分，其对电磁噪声的抑制效果取决于初始电机的极槽配合和基本单元的选取。

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融合GMS与时空平滑的稳像位移监测方法

包超1, 于子莹1, 曹纪兴2, 杜姣燕1, 马肖彤3, 吕建宁4

振动与冲击. 2025, 44(23): 104-112.

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手持拍摄是一种便捷的结构振动评估方法，但拍摄过程中产生的影像抖动会影响结构健康监测(structural health monitoring, SHM)的测量精度。为减少抖动干扰，提出了一种融合GMS(grid-based motion statistics)与时空平滑的稳像位移监测方法。采用多阶段运动估计框架，结合ORB(oriented fast and rotated brief)-GMS进行多层级特征匹配，使用渐进一致采样算法(progressive sample consensus, PROSAC)提高匹配精度，并通过随机抽样一致(random sample consensus, RANSAC)对静物区域仿射变换提取运动信息，引入时空加权平滑抑制高频抖动，同时保留目标运动，并结合改进光流法追踪稳像后的视频目标运动轨迹，以优化结构振动位移监测。试验结果表明，该方法在减少抖动、提升稳定性方面优于现有稳像算法。与传统位移传感器测量相比，稳像后位移测量误差控制在5%以内，相较于稳像前相对误差降低34%，显著提高了视频运动轨迹的准确性。该算法兼顾抖动抑制与动态特征保持，可在复杂振动场景下提供鲁棒且实用的技术方案，为视频稳像与结构状态分析提供可靠的视觉测量方法。

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基于离散加筋理论的纵环加筋圆柱曲板自振畸变缩比模型研究

于伟1, 2, 任晓斌1, 杨彦国3, 郑策1, 赵胜华1, 2, 朱万旭1, 2

振动与冲击. 2025, 44(23): 113-124.

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针对纵环加筋大型薄壁圆柱曲板振动的缩比模型设计和相似预报问题，基于离散加筋理论和能量法，推导了纵环加筋圆柱曲板自由振动的广义相似条件和缩比关系。分别利用拉压和弯曲刚度等效，将工字形和T形的加筋肋截面等效为矩形截面，设计并制作了几何畸变、几何与材料均畸变的纵环加筋圆柱曲板缩比模型。通过数值模拟和模态实验，利用与模态振型相应的自振缩比关系，对纵环加筋圆柱曲板进行仅几何畸变、几何与材料均畸变的自振相似分析。研究表明，几何畸变、几何与材料均畸变的加筋圆柱曲板缩比模型，结合相应的缩比关系均能较准确地预测原型的自振特性。所提出缩比模型设计方法和自振缩比关系，适用于具有工字形和T形截面纵环加筋大型薄壁圆柱曲板自由振动的相似预测。也可为类似加筋大型薄壁圆柱曲板的振动畸变缩比模型设计和相似预报提供参考。

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高静低动刚度浮筏隔振系统优化设计与隔振性能分析

王真1, 卢国盛1, 赵志高2

振动与冲击. 2025, 44(23): 125-130.

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浮筏隔振系统在重载条件下的低频隔振性能对于船舶的安全性和声隐身性能至关重要。提出一种具有高静低动刚度特性的浮筏隔振系统的设计方法，该方法采用有限元法建立浮筏系统的数值模型，模型中的筏架和基础模拟为柔性体，模型中的非线性隔振器采用三弹簧模型，利用优化方法设计三弹簧模型的非线性刚度；通过有限元软件计算浮筏系统响应，采用加速度振级落差评价隔振性能，并对浮筏隔振性能的稳定性进行了研究。研究结果表明，与线性浮筏系统相比，高静低动非线性浮筏具有更低的起始隔振频率和更好的隔振性能，并且当隔振器额定承载发生变化时，非线性浮筏仍具有较好的隔振稳定性。

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结合VMD和Fourier导数的非线性系统识别方法

田如月, 黄天立, 唐蕾

振动与冲击. 2025, 44(23): 131-141.

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在处理多分量非线性信号时，信号受到噪声干扰使得传统分解方法难以自适应地分离出有效信号分量，同时，传统时频方法在识别瞬时频率时受限于谱图的时频分辨率精度和脊线算法效率等问题，传统时频分析方法识别多自由度非线性系统的瞬时频率效果不佳。为此，提出了一种结合变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)和Fourier导数的多自由度非线性系统识别方法。首先采用信号的傅里叶频谱确定分解模态数K，并采用VMD将多分量信号分解为K个模态分量，提取有效信号分量；然后基于Hilbert变换构造各模态分量的解析复信号；最后基于Fourier导数选取信号相邻两个时间点进行插值、求极限运算求解各分量的瞬时频率，从而识别非线性系统的动态特性。数值模拟无阻尼和有阻尼多分量信号，水平加速度简谐激励和地震激励下含Bouc-Wen滞回系统的两层剪切型结构响应，带阻尼器的三层钢框架结构振动台试验，验证了所提方法的准确性和适用性。数值模拟结果表明，相较于短时傅里叶变换和Hilbert变换，提出的结合VMD和Fourier导数方法的非线性系统瞬时频率识别精度优于STFT和HT方法；振动台试验结果表明，所提方法能准确识别地震激励下非线性结构的瞬时频率。

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考虑表面效应与尺度效应的功能梯度多孔纳米板屈曲分析

陈卫, 汪佳玲, 廖宇芬, 邓波, 方耀楚

振动与冲击. 2025, 44(23): 142-152.

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针对功能梯度多孔纳米板屈曲行为问题，本文基于三阶剪切变形理论和等几何分析建立了数值模型，该模型通过Gurtin-Murdoch表面弹性理论引入表面效应，并采用修正偶应力理论考虑尺度效应。利用修正幂律得到了均匀和非均匀孔隙分布两种形式的功能梯度多孔结构的等效材料参数，并根据最小势能原理推导出功能梯度多孔纳米板屈曲控制方程。在与已有文献对比，验证了所建模型的收敛性和准确性之后，研究了孔隙分布形式、孔隙系数、梯度指数、表面效应、尺度参数、长宽比、长厚比和边界条件对功能梯度多孔纳米板临界屈曲荷载的影响。结果表明：临界屈曲荷载随梯度指数与孔隙系数增大呈递减趋势，且孔隙系数对均匀分布纳米板的降幅显著高于非均匀分布板；表面效应和尺度效应通过增强纳米板刚度提升临界屈曲载荷，其中表面效应在简支边界条件下更显著，而尺度效应在固支边界条件下作用更突出。

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充填材料对节理岩石动力特性的影响机制研究

蔡晋1, 王刚1, 张福来1, 陈军浩1, 吴学震2, 侯佳甲3, 马立强4

振动与冲击. 2025, 44(23): 153-162.

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隧道在建造及服役期间不可避免受到地震、盾构掘进和冲击地压等动态荷载作用，导致围岩节理岩石性能劣化。注浆充填技术利用注浆浆液的固化特性填充岩体裂隙形成充填节理岩石，提高围岩整体性和承载能力，已广泛应用于隧道工程建设中，研究充填材料对充填节理岩石动态响应的影响机制，评估充填节理岩石的损伤特性具有重要意义。为此，利用分离式霍普金森压杆设备对充填节理岩石试样进行一系列冲击试验。结果表明：充填节理岩石的动态力学性能与破坏特征具有应变率相关性，随着加载应变率的提高，试样动态抗压强度逐渐增大，破碎尺寸则逐渐减小；随着充填材料强度的减小，充填材料与岩石基体界面出现波阻抗不匹配，影响反射和透射行为，试件的动态抗压强度逐渐减小，破坏程度逐渐提高；耗散能密度随应变率增大而增大，且存在临界应变率，当加载应变率高于临界应变率时，耗散能密度增加速率明显加快，耗散能密度与破碎尺寸呈负指数函数关系。研究成果可为充填节理岩石动态力学特性及破坏机制研究提供理论和试验依据。

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考虑幅值依赖的螺栓连接圆锥法兰壳非线性振动特性研究

赵佳慧1, 柴清东1, 周欣2, 秦楠1

振动与冲击. 2025, 44(23): 163-173.

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本文对螺栓连接圆锥法兰壳的非线性振动特性开展了理论与实验研究。首先，建立了考虑连接界面刚度与阻尼幅值依赖的螺栓法兰边界非线性力学模型；而后，采用 Donnell 壳体理论并结合 Chebyshev 多项式位移假设，通过 Lagrange 方程推导出控制方程；最后，搭建了模态与响应测试平台，在验证不同拧紧力矩下频率响应的基础上，通过理论计算与实验验证相结合的方式分析了螺栓松动对非线性振动响应的影响。研究结果表明：螺栓松动导致共振响应先增大后减小，同时伴随共振频率左移，这归因于螺栓连接界面接触状态与连接刚度的综合影响。通过对比不同螺栓松动边界条件下的振动响应，揭示了摩擦滑移与刚度退化在非线性振动行为中的协同作用，为工程应用中螺栓连接薄壁结构的动力学预测与设计提供了依据。

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大倍频程隔声结构的优化设计与实验验证

孙祥震, 梅玉林, 王晓明

振动与冲击. 2025, 44(23): 174-180.

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针对工程领域中低频宽带降噪的需求，结合有限元分析、理论预测和实验测量，设计了一种超过5.00个倍频程的小尺寸宽带隔声体，其结构简单，易于工程应用。首先，基于多级串联的膨胀腔，通过沿其周向阵列多个亥姆霍兹共振腔，构造了具有较好低频特性的复合隔声结构，应用有限元法，分析其声波传递损失。然后，基于传递矩阵法，建立预测隔声结构传递损失的理论模型，通过MATLAB编程，计算传递损失曲线，并对理论预测结果和有限元仿真结果进行对比分析。接着，基于建立的理论预测模型，结合模拟退火法，构建隔声结构的优化设计模型，给出设计实例。最后，加工制造隔声结构样件，通过实验测量，评估其隔声性能。结果表明，实验测量、有限元分析和理论预测三者的结果较为吻合，优化后的结构，不仅其隔声性能大幅提升，具有超过5.00的倍频程，而且其空间体积减小了16.5%。

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基于时空注意力机制与融合TCN-Transformer的振动异常检测方法

黄鋆1, 王呈1, 夏源2, 杜林2

振动与冲击. 2025, 44(23): 181-189.

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传统异常检测方法因存在无法有效刻画时序数据的长短期特征、忽略传感器空间关联性，以及难以处理数据缺失等问题，导致检测精度无法满足工业设备异常检测需求。为此提出新型多元时序异常检测方法T2MS-TADM(Transformer-TCN Multi-Scale Temporal Anomaly Detection Model )。针对振动时序数据的复杂时空特性，基于图神经网络动态构建时空图，融合时间、差分与空间注意力层，刻画振动数据的长时趋势、短时波动与空间拓扑特征。进而，整合TCN的局部卷积特性捕捉短时波动异常，结合Transformer的全局注意力机制识别长时趋势异常，并采用末端特征拼接策略提升多尺度异常检测精度。针对网络波动等因素导致的时序数据缺失问题，提出可变长度掩码块生成方法。通过优化掩码策略动态模拟真实数据丢失场景，保护关键时序信息不被过度遮挡，增强模型的鲁棒性。实验结果表明，所提出的方法在MSL、SMAP等四个基准数据集上展现出显著性能优势，其F1-score指标平均达到0.934，相较现有主流算法平均提升4.75%。在自建的包含18个特征维度的VAD-LSC振动数据集上，该方法取得0.913的F1-score，验证了其在工业场景下的有效性，为工业设备异常检测提供可靠技术支撑。

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深部金属矿爆破振动波的极化与频谱特性研究

褚怀保 1, 2, 温自龙 1, 杨小林 1, 2, 孙卓宇 1, 陈峰宾 1, 2, 牛豪爽1, 2

振动与冲击. 2025, 44(23): 190-201.

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为深入研究深部金属矿爆破振动波传播与衰减规律，本文基于极化偏振分析和小波包变换理论，结合深部金属矿现场爆破振动监测数据，对爆破振动波的极化与频谱特性进行分析。深部金属矿爆破振动波由P波、S波及R波构成，且随着爆心距的增加，P波、S波衰减明显快于R波，主导波型由P波、S波向R波转换。爆破振动波的极化特征显著，随着爆心距的增加，长短轴比值和偏振角增大，偏心率在椭圆极化区间稳定，其运动轨迹逐步呈椭圆极化特征。爆破振动信号能量主要集中于低频段，其能量占比超90%，随着爆心距的增加，能量向低频转移，且爆源远区低频能量占比较近区高出13.07%。本研究为深部金属矿爆破振动效应分析与振动控制提供参考依据。

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石墨烯/镁复合材料冲击性能及影响因素分析

华军, 王宇烜, 黄磊, 姚建武

振动与冲击. 2025, 44(23): 202-213.

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研究石墨烯/镁复合材料的抗冲击性能，保证部件的安全性和可靠性具有重要意义。本文采用分子动力学方法，研究球形弹头冲击下石墨烯/镁复合材料的力学响应与位错演化，并分析弹头速度、石墨烯位置及石墨烯层数对冲击性能的影响。结果表明，石墨烯的引入显著提升了镁基体的抗冲击性能。随着弹头速度增加，最大冲击载荷与动能损耗增加，动能损耗率与位错长度峰值减小。低速冲击会引发更多的位错产生，增强塑性变形的程度。石墨烯位于基体中部比石墨烯位于上表面更能抑制位错生成和扩展，能更有效地阻挡弹头冲击。石墨烯层数的增加会提升冲击载荷与动能损耗率，也会引起位错线的增加，同时石墨烯的存在能够有效减少冲击后的内部塑性损伤。本文的研究可为镁基复合材料的应用提供理论参考。

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船用防护板架抗冲击试验及数值仿真研究

路越, 纵帅, 刘昆, 王自力

振动与冲击. 2025, 44(23): 214-222.

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在严苛的海洋环境作用下，船体结构不可避免面临冲击磨损与腐蚀破坏等问题，加装防护板架是提升舰船结构安全性的重要手段。本研究针对船舶甲板防护需求，设计了超高分子量聚乙烯和玻璃纤维这两种不同型式的船用防护板，通过落锤冲击试验与数值仿真方法对比分析了不同材料防护结构的抗冲击性能，并开展参数化研究探讨了材料密度、摩擦系数以及撞击速度对复合板架动态力学性能的影响。研究结果表明，超高分子量聚乙烯防护板兼具高比强度与优异能量吸收特性，在有效保护船体构件的同时可实现自身完整性防护，研究成果可为舰船抗冲击防护结构设计提供理论依据和技术支撑。

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基于数据驱动的区域典型桥梁高效抗震设计方法

刘攀, 高健峰, 江信焱, 管仲国, 李建中, 屈宏雅

振动与冲击. 2025, 44(23): 223-230.

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基于数据驱动的区域典型桥梁高效抗震设计方法其通过应用机器学习算法快速预测桥梁抗震性能，旨在为区域大规模桥梁抗震设计提供高效解决方案。以三跨连续梁桥为研究对象，系统阐述了设计方法的全过程，包括抗震性能数据库的建立和代理模型的构建。首先，利用时域反应谱匹配技术调整地震动，降低结构响应的离散性；其次，基于拉丁超立方抽样方法生成参数化桥梁样本，并结合非线性时程分析、弯矩曲率分析和Pushover分析，构建抗震性能数据库；最终，采用人工神经网络构建代理模型，实现区域桥梁群的高效抗震设计。结果表明，该代理模型在抗震性能预测中具有高精度和良好的泛化能力。以具体桥梁为例，验证了该方法在大规模区域桥梁抗震设计中的高效性和可行性。

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基于地表边界子结构的峡谷场地非均匀地震动计算模型

李艳朋1, 王强2, 胡志强3, 林皋3

振动与冲击. 2025, 44(23): 231-239.

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拱坝坝址地震动具有显著的非均匀特性，研究峡谷场地地震动计算方法及分布特征对拱坝抗震安全评价具有重大意义。本文基于波场分离技术，提出一种新的基于地表边界子结构的峡谷场地地震动分析模型。新方法中等效地震荷载是由对峡谷地表引入的子结构进行动力分析获得，将地震动输入边界内移至地表，从而实现了将地震动外源输入问题转化为内源辐射问题。地表边界子结构法降低了等效地震荷载存储量，提高了地震动输入效率。数值算例验证了本文方法的正确性，并以梯形峡谷为例，分别在频域和时域内进行了地震动力响应分析。计算结果表明：峡谷地表响应空间分布复杂，具有显著的非均匀特性；入射波角度是影响地震动空间分布的主要因素，随着入射波角度的增大，峡谷地表地震动放大效应减弱；同时，随着入射角度的减小，地表各观测点响应的非均匀特性逐渐增大。提出的计算模型，为复杂峡谷场地的地震波场计算提供了新的技术手段。

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基于界面摩擦特性敏感因素的双曲面球型摩擦摆支座滞回性能分析

王作虎1, 董北1, 董振华2, 陈礼1, 3, 周雨龙2, 董慧慧4

振动与冲击. 2025, 44(23): 240-251.

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为了及时准确地估服役过程中滑动界面摩擦特性的改变对摩擦类减隔震支座减隔震功能状态和水平的影响，以典型的双曲面球型减隔震支座（简称DSSIB）为研究对象，采用拟静力试验方法模拟滑动界面水平单向循环往复运动，分析累计反复运动后摩擦摆支座的抗震性能演变规律，并对不同参数影响下的支座滞回性能进行有限元分析。研究结果表明：累计滑动次数增加会导致滑动界面磨损，支座的滞回性能参数和滑动界面摩擦系数均逐渐增大。滑动界面的摩擦系数受压应力、水平滑动位移及累计循环次数等敏感因素的综合影响，基于试验数据推导出了考虑压应力、水平滑动位移及其累计循环次数等敏感因素的摩擦摆式支座滑动界面摩擦系数计算公式。压应力会影响球型摩擦摆支座滞回性能，恒定压应力下滑动速度对双曲面球型摩擦摆支座的水平刚度和耗能影响显著。水平位移累计循环次数大于200次时，等效阻尼比系数变化显著，增幅将超过20%。上下滑动界面非一致状态下，上滑动界面状况的改变对双曲面球型摩擦摆支座滞回性能的影响更显著。

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桥梁强震动观测台阵数据分析与挖掘：以宁夏海平高速桥梁台阵为例

惠迎新 1, 2, 吕佳乐 2, 郭文轩 3, 4, 周天一1, 任叶飞3, 4, 王东升5, 周宝峰3, 4, 温瑞智3, 4

振动与冲击. 2025, 44(23): 252-263.

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桥梁强震动观测台阵作为评估桥梁地震响应与抗震性能的重要手段，其建设与数据利用在国内仍处于探索阶段。本文以宁夏海平高速桥梁强震动观测台阵为例，利用其在积石山地震和平川地震中观测到的强震动记录，通过噪声水平、水平与竖向傅里叶谱比（HVSR）、不同测点间的傅里叶谱比以及不同测点间相对位移分析，评估桥梁结构的地震反应特性。得到如下结论：(1) HVSR分析结果印证了桥墩土—结相互作用影响的存在，且发现该影响显著依赖于输入地震动频率成分；(2) 识别到8号桥墩（pier No. 8）在顺桥向存在0.8Hz和13Hz两个自振频率，在横桥向仅存在1.2Hz一个自振频率，符合桥墩是壁式墩的结构特征；(3) 谱比结果显示隔震支座在4~15Hz范围内发挥了明显的耗能作用；(4) 观测到了主梁在横桥向产生了明显的扭转效应。本文研究结果为同类桥梁台阵的观测数据分析与工程应用提供了可行示范。

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基于地震动频谱特性的液化与非液化场地建筑结构动力响应研究

费扬1, 2, 陈龙伟3, 4, 索思怡3, 4, 崔臻1, 2, 盛谦1, 2

振动与冲击. 2025, 44(23): 264-271.

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地震液化是土动力学中前沿和难点课题，近期大地震后震害调查发现场地液化导致的建筑物破坏在地震震害中依然占有重要比重。通过建立简化钢筋混凝土（Reinforced-Concrete，即RC）框架模型，输入整理的22条实际液化场地加速度时程（以下简称液化地震动）以及相应数量的非液化场地加速度记录，以结构的层间位移角作为结构性能等级指标，分析结构的动力响应。计算结果显示液化地震动作用下结构的破坏等级大于非液化地震动作用下结构，其物理本质在于地震动频谱特性对结构破坏的影响。鉴于此，以地震动峰值位移和峰值加速度比值（简称峰值比，记Rd2a）作为地震动频谱特性的表征指标，整理国内外液化地震动数据，分析液化场地地震记录峰值比特征，揭示了液化场地与非液化场地六层建筑结构响应的差异。研究成果以期为场地液化以及地震动频谱特性对建筑结构破坏现象的认识以及结构震害预测提供参考。

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非发震断层场地中地铁地下车站结构抗震性能分析

唐柏赞1, 2, 余冰雁1, 2, 刘景3, 庄海洋1, 2, 4, 李伟3, 许紫刚1, 2, 湛宁懿1, 2

振动与冲击. 2025, 44(23): 272-281.

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断层带及其可能存在得破碎带使得地震波能量传递复杂化，导致地下结构在断层场地中产生的地震灾害比一般场地更加难以预测和设防。本文以典型的两层三跨地铁地下车站结构为研究对象，建立土-断层-地下结构非线性静、动力耦合相互作用的二维有限元分析模型，考虑场地中非发震断层的断层倾角、断层破碎带厚度等影响因素，对车站结构进行抗震分析。研究结果表明：断层倾角会增大地铁地下车站结构层间位移角（IDR），地震波频率影响着其作用效果，低频波作用下断层倾角为60°时IDR最大，中、高频地震则为30°时最大；破碎带厚度为4 m时地下车站结构IDR最大，增大厚度时地下结构IDR先增大后减小。相同地震动作用下，地铁地下车站结构损伤随断层倾角增大呈现先减小后增大的趋势，其中在45°倾角下车站损伤最小；随破碎带厚度增大而增大，而当破碎带厚度达到10 m左右时，因其软介质的特性具有耗能效应，地下车站结构损伤减小，且中频地震动作用下主车站结构出现轻微塑性损伤。破碎带厚度为8 m时，结构内力最大，增大倾角或破碎带增大内力先增大后减小。

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海底近远场地震作用下典型岛礁场地放大效应研究

朋仁涛1, 2, 胡进军1, 2, 李培旭1, 2, 赵帅1, 2

振动与冲击. 2025, 44(23): 282-290.

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在远海岛礁基础设施建设的过程中地震风险不容忽视。为探究远海岛礁在地震作用下的反应特性，本研究构建了考虑海水动力效应与场地材料非线性的岛礁二维数值模型，采用海域近场脉冲型地震动与海域远场地震动作为激励，分析了典型远海岛礁场地峰值加速度放大系数的空间分布规律及动力放大系数谱的特征。结果表明：峰值加速度随着与岛礁地表之间距离的减小总体呈递增趋势，近场脉冲型地震动作用下，峰值加速度放大系数对输入地震动的峰值大小更为敏感，即使距地表20米以下深度仍表现出显著放大效应。在近场与远场地震动作用下，岛礁地表水平峰值加速度放大系数沿地表水平方向的变化趋势相似，均表现为礁坪中央区域放大效应最为显著，而两端边坡处则相对较小；但远场地震动作用下的峰值加速度放大系数变化幅度更大。近远场地震动的频谱特性对地表动力放大系数谱的谱形具有显著影响，近场地震动作用下动力放大系数谱在中长周期范围放大效应明显，而远场地震动作用下动力放大系数谱则在短周期范围放大效应明显。研究结果可为远海岛礁工程抗震设计中的场地效应修正、岛礁地震动参数选取提供依据。

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轮毂驱动汽车主动悬架多模式切换控制

寇发荣, 李媛, 胡玲, 王海淇, 边佳坤, 刘毅

振动与冲击. 2025, 44(23): 291-299.

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针对轮毂电机偏心产生不平衡电磁力导致车辆垂向振动恶化的问题，提出一种基于轮毂悬置式主动悬架多模式切换控制策略。建立轮毂悬置式主动悬架系统模型和永磁同步电机模型，考虑不平衡电磁力对系统垂向振动的影响；设计以车速和悬架动挠度为阈值的多模式切换控制器，根据车辆行驶工况划分不同工作模式，并设立相应的适应度函数，通过动态调整模型预测控制（model predictive control，MPC）加权系数，输出最优控制力；对多模式切换控制策略下的悬架动态性能进行仿真分析。仿真结果表明：该控制策略可有效降低车辆的簧载质量加速度、轮胎动载荷和电机偏心距，提升了车辆行驶稳定性和乘坐舒适性。

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基于带隙原理的高速铁路隔振屏障低频减振降噪研究

赵才友 1, 2, 余奇 1, 2, 张鑫浩 1, 2

振动与冲击. 2025, 44(23): 300-308.

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本研究基于弹性超材料的带隙调控机理，针对高铁振动与噪声控制问题开展超材料隔振屏障的创新研究。通过设计具有带隙特性的超材料元胞结构，结合数值仿真、优化设计和实验验证方法，系统评估了超材料隔振屏障在高铁环境振动与噪声控制中的综合性能。实验平台测试结果表明，该隔振屏障在40-133Hz目标频段内展现出显著隔振特性，传递损失峰值处最大衰减量达7.7dB，且实验数据与仿真结果呈现良好一致性。通过建立高铁隧道-建筑物-隔振屏障三维多物理场耦合模型进行数值模拟，证实超材料隔振屏障可有效阻断隧道振动经土体向建筑物的传播路径。在带隙调控频段内，建筑物室内声压级最大降幅达52dB，结构振动位移峰值降低17.5μm，展现出优异的振动与噪声协同控制效果。

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柔性转子变刚度过临界技术研究

侯理臻1, 高同心1, 刘子俊1, 王珺1, 韩院涛1

振动与冲击. 2025, 44(23): 309-315.

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针对转子系统过临界转速时振动大的问题，提出了在转子运转过程中改变临界转速以避开共振区域的思路，分析了改变转子临界转速的关键参数及其可行性，提出了变刚度过临界技术。在此基础上，设计了模拟试验器，进行了分析计算，论述了变刚度过临界技术的有效性，同时进一步设计了变刚度机构，完成了变刚度过临界技术的试验验证。研究结果表明：设计的变刚度机构，能够有效可控地完成变刚度过临界技术验证，通过理论分析与试验验证，变刚度过临界技术能够有效地减小转子系统在工作过程中的最大振动峰值。该技术对于提高发动机工作转速，开展未来发动机转子系统设计有着重要的借鉴意义。

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机理与数据融合的风电机组传动链动力学建模与动态响应预测

宋姿颖1, 孙述鹏1, 李国英1, 付德义2

振动与冲击. 2025, 44(23): 316-326.

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针对大型风电机组预测性维护对传动链动态响应快速预报的需求，开展了机理与数据融合的风电机组传动链动力学建模与动态响应预测研究。考虑传动链各部件的拓扑关系，建立传动链多刚体纯扭转动力学机理模型，基于非迭代子空间方法（NIS）与量子粒子群优化（QPSO）算法，实现历史数据驱动的模型参数离线辨识，结合堆叠自编码器（SAE）与长短期记忆（LSTM）网络进行实时运行数据驱动的在线动态补偿。进一步，基于分段自回归外生（PWARX）气动模型与K-means聚类算法，获取全工况运行数据集，实现了风电机组传动链全工况动态响应预测。结果表明，机理与数据融合建模，有效平衡了机理模型复杂度高与数据驱动模型物理可解释性差的矛盾，动态响应预测结果与实测结果一致性好。

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2025年, 第44卷, 第23期　
刊出日期：2025-12-15

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