振动与冲击 - 欧宝app官方网站下载

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熊若钦1, 董炜璘1, 张恒1, 王珺2, 薛杰2, 刘军1, 耿小亮1

振动与冲击. 2025, 44(24): 1-7.

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设计了一系列无缺口试样和不同缺口类型的TC4钛合金板试样，使用电子万用试验机和高速液压伺服试验机，对其开展了准静态和高应变率拉伸试验，结合试验与仿真方法，标定了材料的Johnson-Cook(J-C)本构模型和损伤模型的参数，研究了高应变率下复杂应力状态对材料的动态力学性能和失效特征的影响。结果显示，TC4钛合金在高应变率下的失效特征显著依赖其应力三轴度。当模拟材料破坏时，仅使用J-C本构模型存在不足，需与其他模型共同作用以获得更准确的模拟结果。

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筒式武器液柱平衡发射过程的三维数值仿真研究

贾龙星1, 李广林2, 周思渊2, 王健1, 张军1

振动与冲击. 2025, 44(24): 8-14.

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液体平衡发射过程涉及高温高压燃气的快速释放及其对液柱的快速冲击，现有的二维模型在捕捉界面三维变形、局部不稳定性以及非对称扰动发展方面存在局限。针对筒式武器在液柱平衡发射过程时的非稳态过程，建立了基于流体体积法界面追踪方法与k-ε湍流模型耦合的三维瞬态气液多相流模型，并开展了相应的可视化试验对数值模型进行验证。计算结果表明，三维模型较真实地还原了燃气空腔的形成、扩展及破碎过程，提升了对复杂气液相互作用过程的描述精度与空间分辨能力，为界面扰动演化分析及液柱结构优化设计提供了重要参考。同时，液柱的引入减缓了燃气射流的轴向扩展速率，降低了出口燃气速度峰值与平均温度，并在流场内形成了更弱的激波与膨胀波结构，展现出良好的抑制与缓冲效果。

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考虑刚度不均匀性的电机定子分层非线性建模研究

郑国峰1, 2, 赵睿1, 刘雪莱1, 2, 刘子谦2, 罗响2, 徐向阳1

振动与冲击. 2025, 44(24): 15-25.

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提出了一种考虑刚度不均匀性的电机定子分层非线性建模方法。通过构建含焊接层、铁心层、绕组层及绝缘层的等效三维圆柱壳模型，推导考虑焊接层建模的定子模态分析理论；利用有限元模型分析焊接层材料参数对固有频率的影响规律；建立基于中心复合试验设计的响应面模型，采用锤击法对不同定子总成进行模态试验和频响函数测试；结合模态试验结果，利用遗传算法优化材料参数实现快速修正。研究结果表明：焊接处材料的弹性模量和剪切模量对电机模态影响显著，进行结构简化时，不可忽略焊接层的存在；修正后的定子总成各阶仿真频率与试验结果相对误差在5%以内，等效建模及修正方法可用于电机多物理场耦合模型构建，可为电机动态特性分析与振动控制提供高精度建模依据。

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定子后缘小翼主动作动泵喷推进器对转子激励力的闭环控制试验研究

黄修长1, 2, 汤王豪1, 许俊杰1, 谢溪凌1, 朱海民1

振动与冲击. 2025, 44(24): 26-31.

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泵喷推进器转子在艇后非均匀非定常流场中运转，产生以叶频及倍叶频线谱为特征的激励力，在产生直发声的同时通过轴系激励艇体发生水下振动声辐射，叶频及倍叶频线谱构成重要声纹特征，在不同航速下航行时特征线谱消除难。本文以1.2:1的suboff艇后某5叶定子4叶转子泵喷推进器为试验对象，在大型空泡水筒中开展了定子后缘小翼主动作动泵喷推进器对转子激励力的闭环控制试验。试验系统由suboff艇体、后缘小翼主动作动泵喷推进器、转子非定常动力仪、控制器和功率放大器构成。试验以转子非定常动力仪测得的纵向非定常力为反馈物理量，基于系统在线估计的多谐波自适应控制方法实时获得控制最优电压，最优电压通过功率放大器放大后驱动后缘小翼按照给定电压作动，产生二次流动，与泵喷推进器的主流相互作用，达到抑制转子激励力的效果。试验结果表明，在不同航速下，定子后缘小翼主动作动能够有效抑制转子激励力的叶频线谱、二阶叶频线谱，能够有效消除叶频声纹特征。定子后缘小翼主动作动为低噪声泵喷推进器提供了一种新思路。

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多布局条件下基于模态数据驱动的卡箍刚度识别方法

王晓伟1, 孙一冰2, 母博伟2, 吴晨航1, 王鑫3

振动与冲击. 2025, 44(24): 32-39.

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航空发动机管路系统中卡箍刚度的准确识别是影响系统动力学特性分析的关键问题。针对这一工程需求，本研究提出了一种基于神经网络与多目标优化的卡箍刚度识别方法。首先，建立了包含卡箍结构的管路系统有限元模型，其中卡箍采用具有四个自由度的弹簧单元进行等效建模。通过开展三种典型卡箍布局方案下的模态试验，获取了管路系统的实测固有频率数据。在此基础上，构建了以卡箍刚度为输入、系统固有频率为输出的高精度神经网络代理模型。采用遗传算法，以三种布局方案下神经网络预测频率与试验频率的加权误差最小化为优化目标，实现了卡箍刚度的准确识别。结果表明：与传统的单卡箍布局方案识别方法相比，所提出的多布局方案识别方法显著提高了卡箍刚度的识别精度，使管路有限元模型的最大频率误差从10.77%降至6.35%，验证了该方法在工程应用中的有效性和可靠性。

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楔形船艏斜撞场景下舷侧外板结构撕裂抗力解析预报方法研究

杜梦波1, 2, 张一弛1, 2, 袁昱超1, 2, 唐文勇1, 2

振动与冲击. 2025, 44(24): 40-51.

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船舶碰撞事故是海上交通领域的重大安全隐患，因此发展针对结构碰撞损伤的工程化快速预报方法具有重要的现实意义。本文聚焦楔形船艏斜向碰撞场景下被撞船舷侧外板板架结构承载破裂后的撕裂损伤模式，建立板材与骨材的简化模型并开展理论推导，通过考虑斜撞场景下板材的非对称撕裂卷曲以及骨材与板材的相互作用，建立了针对该场景下撕裂损伤抗力的解析预报模型。随后，通过结合现有研究成果中其它构件不同失效模式的解析/半经验预报模型，对斜撞场景下舷侧完整结构抗力与能量吸收进行了预报，并开展有限元数值仿真，利用数值结果对解析预报模型进行验证。结果显示，本文解析预报方法能针对复杂斜撞场景给出高效、合理的预报，与数值仿真计算结果的能量耗散相对误差平均值控制在20%以内，尤其是在损伤严重的4 大撞深场景下，相对误差可控制在10%以内。本文的研究成果填补了斜撞场景下外板板架结构撕裂损伤预报的空白，由于其快速性与准确性，对于结构抗撞性能的优化设计具有重要的工程应用价值。

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柔性转子动平衡的初始弯曲修正影响系数法

王波1, 2, 张一2, 徐鑫2

振动与冲击. 2025, 44(24): 52-58.

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某设备的两节式转子同时含有不平衡质量和初始弯曲，应用影响系数法时，必须在接近临界转速的条件下进行高速动平衡，影响动平衡效率。基于Jeffcott转子模型开展了初始弯曲影响分析，解释了经典影响系数法存在动平衡转速选择局限性的原因。针对性提出了初始弯曲修正影响系数法，消除了动平衡转速变化对校正质量的影响。以含初始弯曲的两节式柔性转子为例，给出了校正质量的计算方法，明确了修正系数a的取值，通过理论计算证明了初始弯曲修正影响系数法可使转子在低速动平衡后顺利过临界。通过随机选取的3台转子完成了方法的验证，结果表明：对于临界转速为60Hz的转子系统，当降低动平衡转速至50Hz时，相比于经典影响系数法，初始弯曲修正法过临界振幅降低96.5%至97.7%，工作转速振幅降低30.0%至35.7%。当动平衡转速进一步降低至40Hz时，采用修正方法计算得到的校正质量仅变化0.2%至3.8%，证明了初始弯曲修正法对本文研究设备动平衡的有效性。

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基于Kriging法的功能梯度多孔扁壳振动不确定性及敏感性分析

王尧烨1, 2, 王青山1, 2, 钟锐1, 2

振动与冲击. 2025, 44(24): 59-65.

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功能梯度多孔扁壳加工制造工艺的复杂性常会造成材料、几何参数带有不确定性，导致扁壳的振动响应具有随机性。本文研究各不确定性参数对其振动特性带来的影响。本文建立了功能梯度多孔扁壳动力学模型，获得结构位移响应。为提高计算效率，将Kriging模型同不确定性传播理论及Sobol全局灵敏度分析相结合，给出了各量化指标的解析计算方法。其次、研究了功能梯度多孔扁壳位移瞬态响应的不确定性波动范围，并分析材料、几何等不确定性参数的重要程度。最后，通过与传统的代理模型加速蒙特卡洛分析方法对比，验证了本文所提方法的高效及准确性。结果表明功能梯度多孔材料的杨氏模量E1，及密度ρ1对结构的瞬态响应影响最为重要，而泊松比ν的影响力较小。

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双振源耦合激励下非线性阻尼系统的模态响应分析

李昌力1, 2, 张雪健1, 2, 梅笑源1, 2, 赵越洋1, 2, 胡晓兵1, 2, 杜芝鹏1, 2, 3

振动与冲击. 2025, 44(24): 66-76.

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针对多机协同加工中双振源耦合激励下非线性阻尼系统的复杂振动问题，采用理论推导、仿真分析与实验验证相结合的方法，研究了系统的模态响应特性。首先，建立了系统的多自由度模态动力学模型，推导了双激励下各阶模态响应的解析表达式，明确了激振频率、相位差、激励位置及幅值等参数与模态响应间的定量关系。其次，通过有限元仿真获得了模态参数与关键的模态耦合系数，系统研究了双参数及三参数耦合作用下系统响应特性，揭示了各参数对模态响应的耦合影响规律。最后，设计并开展了物理实验。研究结果表明：模态响应对激励参数耦合敏感，共振区附近效应显著增强；幅值与位置耦合时，响应随幅值与离模态节点的距离增大而增强；频率与位置耦合关系复杂，受模态节点影响显著。实验结果与仿真分析趋势一致，验证了理论与仿真模型的有效性。该研究为多振源激励下结构振动预测与主动控制提供了理论基础和分析手段。

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黏弹性地基上基于修正铁摩辛柯理论的周期梁结构振动传输特性分析

何东泽1, 2, 杜爽1, 黄世军1, 2

振动与冲击. 2025, 44(24): 77-84.

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本文基于修正铁摩辛柯梁理论，结合波动法，建立了适用于黏弹性地基的周期性梁结构振动特性分析模型。通过将位移表示为波函数形式，构建梁单元的位移与力参数矩阵，并结合相邻单元间的连续性条件与边界条件，形成了一维周期梁在黏弹性地基上的波动分析框架。将该模型与有限元频率响应结果对比，验证了其准确性与可靠性。在此基础上，系统分析了材料属性、几何特征及地基黏弹性参数对结构传输特性的影响规律。结果表明，材料刚度差和几何不均性可显著调节带隙范围与损耗强度；地基刚度与剪切刚度可推动带隙频率向高频移动；结构阻尼主要增强能量耗散能力而对带隙频率影响较小。所构建模型具备良好的适用性与预测能力，适用于工程周期结构的定向隔振设计。

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输电线路脱冰动力响应及脱冰跳跃抑制措施研究进展

李雨泰, 张佳沁, 蒋兴良, 杨国林, 张志劲, 胡琴, 胡建林

振动与冲击. 2025, 44(24): 85-98.

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输电线路的稳定是保障电力系统可靠运行的关键支撑。然而，在复杂严峻的气候环境下，输电线路所面临的安全运行风险急剧攀升。其中，冬季线路覆冰及随之产生的脱冰跳跃，是威胁输电线路安全稳定运行的重大风险因素之一。鉴于此，深入剖析输电线路在脱冰过程中的动力响应机制，并积极探索行之有效的策略以减轻脱冰所带来的潜在危害，不仅在理论层面具有深远意义，更对于实际工程应用有着不可忽视的重大价值。本文对国内外关于输电线路脱冰跳跃现象的研究成果展开了系统的梳理。依据研究目的的差异，将这些研究划分为三大类别：优化研究方法、分析动力响应规律、构建预测模型与简化公式。此外，本文还对不同脱冰跳跃抑制措施的应用范围和实际效果进行了归纳总结，并在此基础上指明了输电线路脱冰跳跃及其抑制措施研究的未来研究方向。

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温度变化对PVDF应变传感器灵敏度的影响及补偿方法研究

姜迪午1, 李鹏飞1, 杜飞1, 杨宇2, 徐超1, 3

振动与冲击. 2025, 44(24): 99-106.

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聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride, PVDF) 压电薄膜因其优异的动态响应特性在应变测量中已得到广泛应用，但在真实环境中，温度变化会显著影响其测量精度，从而降低了测量结果的可靠性。为此，本文首先在准静态条件下标定了PVDF应变传感器的灵敏度系数，并在模拟温变环境中系统探究了温度变化对PVDF应变测量准确度的影响。研究发现，温度变化会显著影响PVDF的灵敏度系数，并且与温度呈现出良好的线性关系。在此基础上，本文提出了一种基于温度与灵敏度线性关系的新型温度补偿方法，并通过实验验证了其有效性。研究结果表明，该补偿方法可以显著提升PVDF应变传感器在温变环境中的测量精度，有效减少温度引起的测量偏差。本文通过实验揭示了温度变化对PVDF应变测量偏差和灵敏度的影响原因，并且提供了可靠的温度补偿策略，可为PVDF应变传感器在温变环境中的可靠应用提供实践指导。

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不同水灰比混凝土的损伤演化及裂缝识别研究

虞爱平1, 刘涛1, 李秀鑫1, 王俊鹏1, 杨聿涵1, 陈哲涵2

振动与冲击. 2025, 44(24): 107-116.

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混凝土的原料配比对声发射监测具有显著影响，裂缝信号的准确识别是结构健康监测的重要问题。研究对不同水灰比混凝土试件进行单轴压缩试验和声发射监测，通过参数化分析和深度学习相结合的方式，分析了混凝土的开裂过程，建立了基于k-means聚类和卷积神经网络的混凝土不同种类裂缝信号识别和预测模型。结果表明，随着水灰比的减小，第Ⅰ阶段和第Ⅲ阶段的持续时间逐渐缩短，第Ⅱ阶段的持续时间逐渐延长。声发射峰值频率有三个聚集段，分别为30 kHz、160 kHz和260 kHz，可能与混凝土中界面过渡区开裂和骨料基体界面滑移、水泥砂浆基体破坏、粗骨料的断裂有关。基于k-means聚类识别了混凝土受压过程的不同类型裂缝信号，将混凝土的开裂信号分为张拉型和剪切型两种。建立了基于CNN的不同类型裂缝信号预测模型，预测准确率达到了99%以上，能够准确预测混凝土的开裂信号类型。

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桥梁节段模型不完全相似模拟的涡振等效方法研究

汪国隆1, 张志田1, 李春光2

振动与冲击. 2025, 44(24): 117-127.

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在严格的相似准则下，桥梁节段模型风洞试验中存在质量、刚度、阻尼等参数难以精确匹配的难题。本文提出一种基于Strouhal数（St）与Scruton数（Sc）综合控制的不完全相似模拟方法，以实现涡激振动（VIV）振幅的等效性。基于理论推导建立了无量纲振幅表达式，揭示了St数与Sc数的乘积是控制振幅一致性的关键参数，并由此提出通过调节系统阻尼和固有频率（而非单一参数）的等效原则。设计两组气动外形相同，但质量、刚度、阻尼差异显著的节段模型（缩尺比1:50），开展风洞试验验证理论模型，结合Newmark-β法反算涡激力参数（Y_1 、ε）及振幅。结果表明，在S_t∙S_cr保持恒定的条件下，大幅改变模型质量、刚度以及阻尼比参数值的情况下，稳态振幅与标准参数下的试验值误差均小于5%，且动态响应时程趋于稳定后幅值一致。进一步分析表明，质量较小的系统更快达到稳态，但最终振幅与质量较大系统无显著差异。本文研究结果弱化了传统涡振试验对系统参数要求、提高涡振试验装置的适用性。

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考虑风场脉动分量方向性的大跨悬索桥抖振时域分析

吴波1, 2, 徐鸣馨1, 辛景舟1, 2, 程崇晟1, 2, 吴凤波1, 2, 于和路1, 2

振动与冲击. 2025, 44(24): 128-137.

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传统的大跨度桥梁抖振分析通常依赖于等效式气动导纳（E-AAF），认为气动导纳的纵向和竖向分量相等，该假定可能因复杂的流固作用而导致难以预测的计算误差。为了在抖振分析中区分风场纵向和竖向脉动分量的不同贡献，基于前期研究已得到的分离式气动导纳（包括纵向分量u-AAF、竖向分量w-AAF），首先在脉动风场模拟中对u-AAF、w-AAF进行时域化处理，得到考虑了风场纵向、竖向脉动分量不同贡献的抖振力时程，然后基于ANSYS开展了大跨悬索桥抖振响应时域分析，评估了基于等效式气动导纳所得抖振响应的误差。结果表明，低频区域气动导纳较高频区域气动导纳对于竖向抖振响应的贡献更大。在0°风攻角下，等效式气动导纳所得抖振响应误差很小（1.94%）；而在2°~8°风攻角下，等效式气动导纳所得抖振响应误差为26.39%~61.20%，其中4°风攻角时误差最大。可见，以往抖振分析中将风场纵向、竖向脉动分量视为等效将高估实际抖振响应，大跨度桥梁抖振分析应考虑风场脉动分量的方向性差异。

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钢连梁-部分外包组合剪力墙节点恢复力模型

石韵, 张一博, 任凯凯, 刘宇斐

振动与冲击. 2025, 44(24): 138-147.

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为研究钢连梁-部分外包组合(PEC)剪力墙节点的恢复力模型，通过4个钢连梁-PEC剪力墙节点试件的低周往复加载试验和3组共11个节点试件有限元模型拟静力分析，获得试件的滞回曲线和骨架曲线。根据试验和有限元结果，分析节点的滞回特性，将节点破坏模式分为墙肢节点腹板剪切破坏和墙肢与钢连梁连接处节点区下部墙肢翼缘局压破坏两类。当墙肢腹板及翼缘含钢率增加，承载能力提高，试件峰值荷载和初始刚度逐步增大，相比于中部腹板含钢率，墙肢节点区腹板含钢率贡献更大；当节点区未设置混凝土时，节点区下部墙肢翼缘提前屈曲，节点区设置混凝土后，试件后期承载力平稳下降；墙肢初始应力增加，与梁端正向荷载下节点处应力产生叠加效应，导致节点正向峰值荷载降低，设计时应予以考虑。基于滞回曲线和骨架曲线特征，提出三折线骨架曲线模型，引入基于试验结果拟合的损伤模型，采用理论推导和线性回归拟合的方法给出试件对应不同墙肢中部腹板含钢率、墙肢节点区腹板含钢率、轴压比的骨架曲线特征值计算方法。考虑节点区混凝土压溃、钢材局部屈曲、包辛格效应对构件性能退化的影响，定量描述节点滞回环卸载刚度退化规律，建立恢复力模型，可为该结构的弹塑性地震响应分析提供依据。

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冷挤压套筒连接UHPC预制剪力墙水平齿槽接缝受剪承载力研究

童小龙1, 丁海龙1, 李灵煌1, 吴建良1, 2, 孙晓立2, 周永玲1

振动与冲击. 2025, 44(24): 148-158.

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为研究竖向钢筋冷挤压套筒连接的超高性能混凝土（Ultra-high performance concrete，UHPC）预制剪力墙齿槽式水平接缝的受剪性能，进行了3片UHPC预制剪力墙齿槽式水平接缝试件的单调推覆加载试验。研究了配筋率、轴压比对试件破坏形态、荷载-位移曲线及受剪承载力的影响。试验结果表明：冷挤压套筒连接能有效传递钢筋应力，增大轴压比与提高配筋率均能一定程度上提高试件水平接缝受剪承载力。基于试验结果与现有理论，提出了UHPC预制剪力墙齿槽式水平接缝的受剪承载力计算方法，试件承载力的计算值与试验值误差在7%以内。将此计算方法应用于有限元分析中，采用ABAQUS软件对3片试件进行数值模拟，得到的各试件破坏形态、荷载-位移曲线均与试验结果吻合较好。

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配置倒T形钢的钢筋混凝土板-L形型钢混凝土柱节点冲切性能研究

张炜1, 薛建阳2, 3, 徐金俊4, 赵飞2, 张翀2

振动与冲击. 2025, 44(24): 159-170.

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为提高钢筋混凝土板-L形型钢混凝土柱节点的冲切承载力和延性，提出并研究了一种新型抗冲切元件（倒T形钢）。通过3个节点的冲切破坏试验，研究了柱帽、板厚和倒T形钢对节点冲切性能的影响。试验结果表明，配置倒T形钢可显著提升节点的抗冲切承载力和延性，但由于腹板-混凝土界面粘结滑移引发的锚固失效，其残余承载力会出现二次下降。此外，利用ABAQUS有限元软件进行参数研究。参数分析结果表明：倒T形钢腹板厚度的增加对提高节点的极限承载力贡献较小，但其腹板长度的增加对节点残余承载力的影响十分显著，特别是当钢筋混凝土板厚与倒T形钢腹板长度之比（h/l）小于0.75时，节点的破坏模式会由脆性冲切破坏转变为延性弯冲破坏。最后，在试验和数值研究的基础上建立了配置倒T形钢的钢筋混凝土板-L形型钢混凝土柱节点抗冲切承载力计算模型，并验证了模型的计算精度。

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基于等效双自由度模型的双钢板-再生混凝土组合墙抗冲击设计方法

王宇恒1, 2, 王蕊1, 2, 杨耀堂1, 2, 赵晖1, 2, 吕建峰3

振动与冲击. 2025, 44(24): 171-181.

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双钢板-再生混凝土组合墙（Steel-recycled aggregate concrete composite wall，SRAC wall）是由双层钢板与内填再生混凝土组成的一种新型组合构件，其在核电站、超高层建筑等结构中具有广泛应用前景。作为重要承重构件，抗冲击性能也是其推广应用的关键性能指标。为此，本文在前期试验研究基础上，采用ABAQUS软件对冲击作用下SRAC墙的动力响应开展了数值模拟，重点分析了钢板厚度、再生粗骨料取代率、轴压比、冲击能量以及材料强度对SRAC墙抗冲击性能的影响规律；基于试验与有限元结果，建立了考虑再生粗骨料取代率与预加轴力影响的等效双自由度模型，并对SRAC墙冲击力与挠度时程发展进行了预测。主要结论如下：组合墙在冲击荷载下呈现整体弯曲变形，冲击区域出现明显局部凹陷；随着轴压比与再生粗骨料取代率增大，构件的抗冲击性能逐渐削弱，钢板厚度增大有效增强了SRAC墙的抗冲击承载力；基于双线性抗力函数建立的等效双自由度模型可较好预测冲击荷载下SRAC墙的动力响应。

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基于主动学习和最小重构误差的桁架桥传感器布设方法

陈永亮1, 李亦湘1, 汪利2

振动与冲击. 2025, 44(24): 182-187.

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本文提出了一种基于主动学习的传感器优化布设新方法，并将其应用于桁架桥的变形监测。主动学习策略以逐个寻找最优传感位置的方式确定传感器的布设方案，其关键在于制定合适的准则从备选位置中选择出最优传感位置。为此，本文提出了一种基于最小重构误差的选择准则：首先，考虑荷载的不确定性信息，建立结构变形的高斯先验概率模型；然后，基于高斯条件分布，获取已有传感布设数据条件下的结构变形预测，下一个最优传感布设位置应使得预测协方差最小。最后，通过桁架桥仿真算例，验证所提方法的有效性，以及对复杂荷载工况、多种类型传感器的广泛适用性。

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基于确定性物理方法的城市地下轨道交通网络地震反应模拟

巴振宁1, 2, 3, 孙督政3, 李东桥4, 韩书娟3, 芦燕1, 2, 3

振动与冲击. 2025, 44(24): 188-199.

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开展大尺度城市地下轨道交通网络的抗震研究是目前韧性城市建设的前沿课题，然而现有研究对区域地震动的实际特性及物理机制的假定过于简化，至今尚未形成考虑震源-路径-场地-结构耦合的全过程抗震分析方法。鉴于此，本研究提出一个基于确定性物理方法的城市地下轨道交通网络的全过程地震模拟方法。方法采用基于频率-波数域(FK)方法的运动学混合震源模型构建研究区域的多点多维地震动时空场，有限元方法分析给定地下轨道交通网络的实际地震响应。以天津市地下轨道交通网络为例，采用所提方法对其进行了从震源破裂到结构响应的全过程地震反应模拟，分析了其不同级别近断层地震动作用下的动力响应特性，给出了其峰值响应分布及潜在的损伤风险。结果表明，所提方法可以反映近断层地震动特性，可用于城市尺度地下轨道交通的抗震防灾指导。此外，有限元分析表明应重点设防天津市华苑站-天津宾馆站区段及天拖站-李七庄南站等区段。相关研究方法可为城市抗震救灾、局部区域设防，以及灾时情景构建等提供参考。

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盾构隧道SMA柔性减震节点工作性能的数值模拟和试验研究

黄河淏1, 黄襄云1, 张俊平1, 谢柱坚1, 洪军亮1, 鲁家辉2

振动与冲击. 2025, 44(24): 200-208.

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为探究盾构隧道减震节点的性能及破坏模式，通过数值模拟和振动台试验，研究不同节点类型对隧道结构环向应力-应变、节点张开量、位移变形的影响。结果表明设置减震节点后，管环环、纵向受力及破坏形态较抗震隧道均有明显的改善，但断层处的环缝张开量、整体变形量有所增大。研究成果为特殊地质条件下改进盾构隧道动力行为、增强抗震性能提供了新途径。

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分散自复位预制钢筋混凝土双柱式桥墩抗震性能研究

吕杨, 王一冰, 杜春雨, 郑庆涛

振动与冲击. 2025, 44(24): 209-218.

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无黏结预应力技术是实现桥梁结构自复位的主要途径，但无黏结预应力技术存在施工复杂、预应力损失和加重主体结构受力负担的难题。此研究提出一种自复位钢筋接头（Self-centering Rebar Splices，SRS），用SRS连接钢筋混凝土双柱式桥墩摇摆界面纵筋，建立了分散自复位钢筋混凝土双柱式桥墩结构。SRS由预压碟簧提供自复位力，建立了SRS刚度、预紧力和有效行程计算模型，并通过SRS力学性能试验验证了模型的准确性；分别建立了预应力自复位双柱式桥墩和分散自复位双柱式桥墩的数值仿真模型，在低周往复荷载作用下，对比分析了预应力自复位双柱式桥墩和分散自复位双柱式桥墩的承载力、耗能能力和残余变形，结果表明分散自复位双柱式桥墩承载力和耗能能力远大于预应力自复位双柱式桥墩，残余位移略大于预应力双柱式桥墩；对分散自复位双柱式桥墩抗震性能开展了参数分析，研究了混凝土强度、配筋率、接头预紧力和有效行程对分散自复位双柱式桥墩抗震能力的影响规律，结果表明，配筋率提高可增强分散自复位双柱式桥墩承载力和耗能能力，SRS预紧力与桥墩自复位激活力成正比，有效行程增加能增强桥墩的变形能力、降低残余位移。

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日本相模湾海域地震动基于损伤的弹塑性反应谱分析

刘巴黎1, 程雨竹1, 田浩2, 胡进军3

振动与冲击. 2025, 44(24): 219-232.

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为了研究海域地震动弹塑性反应谱模型，收集日本K-net台网相模湾地区892组海域地震动记录，建立海域地震动作用下单自由度体系基于Park-Ang损伤模型的弹塑性反应谱（强度折减系数RDI谱、弹塑性位移比CDI谱、能量系数γDI谱）并进行参数影响分析。系统探究了地震特征（地震类型、矩震级Mw、震中距D）、阻尼比ξ、损伤模型参数（损伤指数DI、极限延性系数μu）、恢复力模型参数（恢复力模型、屈服后刚度比α）等因素对海域地震动等损伤弹塑性反应谱的影响规律。对比了海域与陆域地震动作用下等损伤弹塑性反应谱、海域地震动作用下等延性与等损伤弹塑性反应谱统计特性的差异，构建了海域地震动作用下等损伤弹塑性反应谱预测方程。结果表明：海底台站、地震类型、矩震级以及震中距对海域地震动RDI、CDI及γDI谱影响较小；在中长周期段内，μu对海域地震动RDI谱值影响超过25%；在长周期段内且μu大于6时，使用不区分海域与陆域的地震动记录来计算γDI谱值时误差超过25%。在中长周期段内，与基于延性方法相比，RDI和CDI谱值估计趋于不保守，γDI谱值估计趋于保守。构建的RDI、CDI及γDI谱预测方程可用于海域地震动作用下结构弹塑性响应预测。

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缺乏强震记录地区地震动衰减关系研究进展

刘森, 俞言祥, 傅磊, 肖亮

振动与冲击. 2025, 44(24): 233-245.

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地震动衰减关系是估算场地地震动的主要方法之一。基于强震记录建立衰减关系是最直接且合理的方式。然而，中国许多地区缺乏强震记录，研究这些区域的地震动衰减关系对于提升地震动预测能力至关重要。针对中国缺乏强震记录地区地震动衰减关系研究中的数据稀疏与模型适用性难题，该研究系统总结了在缺乏强震记录地区建立地震动衰减关系的主要方法，包括借用外部数据（通过引用相似构造区数据弥补空白）、数值模拟（基于物理模型生成合成数据）、烈度转换（利用烈度资料推导地震动参数）、混合经验法（结合物理模拟与经验校正）、参考经验法（基于实测数据修正经验模型）及通用可调衰减关系（通过参数调整适配不同区域）等。研究对上述方法的适用性、优缺点及核心思路进行了系统性梳理和比较分析，并结合中国强震记录的最新现状与研究进展，深入探讨了借鉴美国NGA-East项目经验在中国类似地区建立衰减关系时的关键问题与策略。研究结果可为完善中国地震动预测模型提供科学支撑，并为工程抗震设计和地震安全性评价提供参考。

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采用磁悬浮飞轮的航天器微振动主动抑振方法研究

罗青1, 于涛1, 张激扬2, 周珞晶1, 樊亚洪2, 罗睿智2

振动与冲击. 2025, 44(24): 246-258.

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磁悬浮飞轮具有摩擦更低、超高转速等诸多优势，是高精度航天器理想的姿态控制执行机构。磁悬浮飞轮的磁轴承力主动可调，与惯性作动器的工作原理极为相似。基于该原理，创新性地提出采用磁悬浮飞轮作为主动作动器，对航天器结构微振动进行抑制。首先，选取磁悬浮飞轮及其安装的航天器舱板结构作为研究对象，分析两者之间的相互作用及运动学关系，建立了磁悬浮飞轮与舱板结构的耦合动力学与控制模型；然后，利用该模型分别对系统的稳定性、动力学特性进行了数值仿真，并通过振动能量流动特性对比分析了主动抑振前后的振动传递规律。结果表明，磁悬浮飞轮不仅可以降低航天器舱板结构的整体微振动传递，还可以消减舱板上指定位置处的微振动响应，在100Hz以内频率范围的消振效果尤为明显。研究结果验证了采用磁悬浮飞轮进行结构主动振动抑制的可行性，为磁悬浮飞轮在航天器上进行姿控、储能、抑振等多功能一体化应用提供了技术支撑。

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基于双NES的高速飞行器间隙非线性机翼颤振抑制

程广宇, 钮耀斌, 王中伟

振动与冲击. 2025, 44(24): 259-266.

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高速飞行器机翼间隙会随着飞行热环境不断变化，针对非线性能量阱（nonlinear energy sink, NES）在机翼非线性颤振中对间隙大小较为敏感的问题，提出采用两个非线性能量阱的间隙非线性颤振抑制方法，增强NES在间隙尺寸方面的适应性，拓宽NES对宽范围间隙机翼非线性颤振的抑制能力。建立了具有双NES的间隙非线性机翼颤振动力学模型，对比分析了不同间隙情况下NES个数对间隙非线性导致的极限环振荡的抑制特性，结果表明双NES相比于单NES具有更好的抑制效果，且对间隙的适应范围更大。分析了双NES安装位置、自振频率比、质量比等参数对极限环振荡抑制效果的影响，结果表明，并联式双NES相较于串联式双NES具有更好的抑制效果，且一个NES位于机翼前缘，另一NES位于机翼形心附近时抑制效果最佳；当NES的自振频率比超过2.0时，增大质量比（μ>0.025）并降低阻尼比（ζ<0.100），可以强化NES的抑制效果，此外，增大质量比与降低阻尼比能够拓宽维持较好效果的自振频率比范围。

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无人机弹射器结构分析及优化

刘慧楠1, 2, 王龙耀1, 2, 李笑宇2, 王润泽2, 李斌1, 张新敬2, 3, 4, 徐玉杰 2, 3, 陈海生2, 3

振动与冲击. 2025, 44(24): 267-277.

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压缩空气弹射器应用于无人机弹射起飞，具有结构简单、操作方便、成本低等优势。该弹射器利用压缩空气动力驱动弹射轨道的无人机滑车，进而带动无人机达到一定的速度，完成起飞。本研究对无人机用压缩空气弹射系统的弹射轨道结构进行模态分析、静力分析以及瞬态分析，评估现有弹射轨道结构，找到轨道结构受力薄弱点及形变较大处进行结构优化，并通过对比优化前后分析过程的基频、最大形变量和最大应力来分析轨道结构优化方案的合理性和优化效果，研究得出优化后的轨道结构所受最大应力值减小了47.46%，产生的最大形变量减小了51.70%。最后以优化后的弹射轨道为研究对象，分析弹射过程中的弹射角度和弹射速度这两个关键参数对轨道最大形变量的影响规律。

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基于CEEMDAN联合模拟退火-改进小波阈值的光电倍增管信号去噪方法

王小鹏, 许金玉, 李家隆

振动与冲击. 2025, 44(24): 278-288.

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针对化工生产中利用放射源穿透物料进行密度检测时，由于光电倍增管输出的光电转换信号中夹杂高斯白噪声而导致有效信号提取困难的问题，提出了一种自适应完备噪声经验模态分解（complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise，CEEMDAN）与改进小波阈值相结合的去噪方法。首先构建光电转换信号函数模型，然后对信号进行模态分解，对分解后的模态函数通过相关系数法进行筛选，之后用采用改进的小波阈值函数结合模拟退火优化阈值参数，使其更为适合信号函数模型，从而去除本征模态函数中的噪声成分，最后重构得到去噪后信号。通过实验对比表明，该方法能有效降低噪声干扰，在信噪比、均方根误差、波形相似参数均优于对比算法，提高了检测的精度。

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基于SGMD-GKS的机械复合故障诊断方法

王自忠, 潘海洋, 郑近德, 程健, 童靳于

振动与冲击. 2025, 44(24): 289-297.

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针对辛几何模态分解（Symplectic Geometry Mode Decomposition，SGMD）难以完成强噪声干扰模式下振动信号有效分解的问题，论文提出一种基于高斯核相似度聚类的辛几何模态分解（Symplectic Geometry Mode Decomposition -Gaussian Kernel Similarity，SGMD-GKS）方法。在SGMD-GKS方法中，首先，对初始分量进行高斯核相似度（Gaussian Kernel Similarity，GKS）聚类，实现强噪声干扰模式下不同模态准确分割。其次，引入包络谱峰值因子（Envelope Spectrum Crest Factor，EC）衡量模态的归属类型并作为聚类终止条件。最后，计算模态中各峰值对包络谱峰值因子的贡献度，进一步完成故障特征的深度挖掘。仿真和实际复合故障信号实验结果表明：SGMD-GKS方法可以实现复合故障振动信号不同模态的准确划分，并完成有效诊断。

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基于黎曼几何嵌入与跨域动态图对比学习的滚动轴承故障诊断方法

张慧1, 2, 王广斌1, 2, 钟志贤1, 林浩佳2, 李灿1

振动与冲击. 2025, 44(24): 298-310.

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针对跨工况轴承迁移故障诊断算法重点关注最小化两域的全局分布差异，但忽视了数据内部的非线性几何特性的情况，提出了一种基于黎曼几何嵌入与跨域动态图对比学习(Riemannian Geometric Embedding and Cross-domain Dynamic Graph Contrastive Learning,RGECDGCL)的滚动轴承故障诊断方法。首先，构建类条件图嵌入表示，利用黎曼流形上的距离度量捕捉数据的非线性流形结构进行自适应调整嵌入表示；然后，计算类间图结构的相似性去设计动态权重机制自适应优化加权跨域图对比损失，通过对比学习对齐跨域图嵌入；最后，通过最小化类条件概率分布差异进行域内类间分布对齐，并融合拉普拉斯正则化和结构风险最小化原则构造最优分类器，实现轴承故障的识别与分类。实验结果表明，所提方法在CWRU数据集和自建试验台的复合故障数据集上的不同工况故障识别能力均超过传统迁移学习方法和深度学习方法，且算法收敛性能优秀，故障识别准确率均在96%以上，最高准确率达到100%。

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变载工况下基于电流频率特征的谐波减速器域泛化故障诊断

张露予1, 2, 任天宇1, 2, 赵一卓1, 2, 王崇帅1, 2, 王嘉1, 2

振动与冲击. 2025, 44(24): 311-319.

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谐波减速器是工业机器人的核心部件，也是整机的薄弱环节，对其进行高效故障诊断是保障整机安全稳定运行的关键。然而，工业机器人载荷复杂多变，谐波减速器柔性轴承结构变形产生的冲击干扰容易掩盖故障特征，并导致同种故障类别在不同载荷下的特征分布差异增大，跨工况不变特征提取困难。为此，本文提出了一种基于电流频率特征的谐波减速器域泛化故障诊断方法，该方法通过多分支特征融合模块对电流信号进行多尺度特征提取并融合，全面捕捉故障细节特征，确保故障特征提取的完整性；构建了一种故障频率幅值距离向量作为一种域不变特征，有效解决了变载工况下故障特征随负载变化的问题；最后借助跨域原型增强模块进行域对齐。试验结果表明，所提方法在所有迁移任务中平均诊断准确率可达98.43%，显著增强了变载工况下对柔性轴承跨工况不变故障特征的提取能力。

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并联式临时支护机器人自适应模糊滑模阻抗控制

刘鹏1, 2, 王林鹏1, 马宏伟1, 段学超2, 曹现刚1, 张旭辉1, 夏晶1, 朱延1

振动与冲击. 2025, 44(24): 333-344.

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并联式临时支护机器人是智能掘进机器人系统中实现“掘支并行”作业的重要组成部分，能够为掘进工作面人员和设备提供安全可靠的作业空间。在进行巷道支护任务时，井下作业环境复杂，存在外部扰动以及机器人动力学参数不确定等因素，使得临时支护机器人末端位姿的精准控制面临巨大挑战。同时，临时支护机器人通过末端支护平台与巷道顶板接触，两者之间存在强烈的动态交互效应，势必会对临时支护机器人末端接触力的高精度控制带来重要影响。针对上述问题，提出了一种结合自适应模糊滑模控制和模糊阻抗控制的双闭环控制策略，以保证临时支护机器人末端位姿和接触力的精准控制。首先，建立临时支护机器人的动力学模型，以及机器人末端支护平台与巷道环境的接触模型。其次，为了补偿模型中的不确定项，采用模糊系统对滑模控制器中的切换函数进行逼近，并设计自适应策略消除逼近误差，实现临时支护机器人末端支护平台的高精度位姿控制。为了确保力控制参数的精确性，设计了以力误差和误差率为输入的模糊阻抗控制器，实时调节阻抗参数，减少接触过程中产生的振荡，避免因力过度加载造成的顶板变形破坏。最后，对所设计的控制系统进行仿真分析,结果表明：在所提控制方法下，临时支护机器人的位置跟踪误差小于1×10-3m，姿态跟踪误差小于3×10-3rad，接触力的跟踪效果更为稳定且快速，有利于实现临时支护机器人与环境接触的柔顺支护控制，确保掘进巷道顶板的安全稳定。

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气力吸棉机械臂轻量化设计及振动特性研究

古丽巴哈尔•托乎提1, 廖才文2, 薛海润1, 买买提明•艾尼1, 3, 张康航1, 李光豪1

振动与冲击. 2025, 44(24): 333-344.

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针对制约新疆棉机械化采收的三大关键瓶颈——摘锭损伤长绒棉纤维、棉田边缘依赖人工及残余棉损失，本研究提出并开发了基于气力吸附原理的无损采摘解决方案。首先，建立了轻软可压缩物料悬浮模型，试验测定籽棉团悬浮速度为9.29 m/s，并明确了陆地棉（26.5-28 m/s）与长绒棉（34.5-41 m/s）的分离速度。基于棉株特性与作业空间约束，设计了一种四自由度气力吸棉机械臂。采用有限元分析与变密度拓扑优化相结合的轻量化设计方法，显著减轻臂重33%，并通过模态分析与振动试验验证了结构稳定性（低阶模态误差<5%，高阶11%，固有频率均>50Hz）。田间实证表明，该气力吸棉臂实现了87%的平均采摘成功率，单朵棉花核心采摘耗时仅0.63秒，且籽棉完整率接近人工标准。本文为突破新疆棉采收技术瓶颈、推动产业智能化升级提供了有效的装备支撑。

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2025年, 第44卷, 第24期　
刊出日期：2025-12-28

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