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2025年, 第38卷,第9期  刊出日期:2025-09-10
  • 陈舒扬, 谭述君
    振动工程学报. 2025, 38(9): 1935-1944. doi: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202310056

    考虑到设计、制造中起落架参数的随机不确定性,本文开展了舰载机着舰冲击随机响应和起落架缓冲性能的不确定性量化研究。建立某型舰载机主起落架落震动力学模型,基于起落架缓冲器部分填充参数(如空气腔初始体积以及压油面积、油液缩流系数等)的统计特征,采用直接概率积分法(DPIM)划分代表性点集,并求解代表性点集上的确定性结构方程与概率密度积分方程,同时采用蒙特卡罗方法验证DPIM在起落架随机模型上应用的准确性。以起落架的缓冲器行程、垂向轮胎力和支柱轴向力为输出响应,得到响应的均值、标准差、概率密度函数及相关特征,发现虽然响应的分布集中在均值附近,但还是存在较大响应导致系统失效的可能性,进而利用缓冲器行程、垂向轮胎力和支柱轴向力定义了功能函数,给出了不同阈值下起落架结构的可靠性评估。

  • 张理昊, 朱益均, 于开平
    振动工程学报. 2025, 38(9): 1945-1954. doi: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202311012

    随着航空航天事业的不断发展,飞行器的载荷传递结构也愈来愈复杂。在实际工程中,如何将载荷通过合理的方式进行分配,对于航天器的轻量化设计以及结构承载性的保证具有重要的意义,并且在动载荷传递结构设计的过程中还需要考虑整体结构对局部结构的非理想边界条件。基于此,本文提出了一种基于结构边界条件等效的动载荷传递结构动力学拓扑优化设计方法,可在设计载荷传递结构的同时充分考虑整体结构对局部结构的影响。该方法将局部结构与整体结构之间的连接边界简化为弹簧单元与集中质量单元,通过遗传算法对单元参数进行优化从而实现边界条件等效,结合结构动柔度设计目标建立基于单元密度变量的载荷传递结构拓扑优化模型。数值算例验证了该方法的有效性,并得到了优化设计结果随体积分数、外载荷频率以及载荷约束区间变化的规律。

  • 邹云峰, 董欢枝, 卢玄东, 何旭辉, 蔡陈之
    振动工程学报. 2025, 38(9): 1955-1966. doi: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202308014

    受限于常见的密集模态和庞大的结构维数,基于模态参数的损伤识别难以应用于土木结构中。为此,本文提出一种采用多级模态组响应重构的密集模态损伤识别方法。针对密集模态的情况,将频率间隔小的几个模态归为一组,并提取整个模态组响应作为损伤敏感特性。采用多级损伤识别和模型缩聚策略,在超单元级损伤定位中,通过模型缩聚将原结构转换为自由度更少的超单元模型,再定义模态组响应应变能作为损伤指标求解最小化问题,实现损伤超单元的定位;在单元级损伤识别中,将最小化问题表述为重构和实际的模态组响应的误差,从而实现损伤单元的定位和量化。通过数值模拟研究和试验验证,阐述了该方法的运算过程,证明了其可行性。与传统方法对比的结果表明,该方法一方面通过多级识别策略和模型缩聚提高了损伤识别的精度和效率,另一方面通过将模态组作为损伤敏感特性,弥补了基于模态识别的方法面对密集模态时无法准确识别损伤的不足,无论密集模态存在与否都可基于结构的应力、应变、位移、加速度等多种动力响应进行损伤识别。

  • 毛晨洋, 赵岩, 刘凡
    振动工程学报. 2025, 38(9): 1967-1976. doi: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202307022

    针对具有不确定参数的车辆受到路面随机激励作用下的振动问题,在频域内建立了随机振动功率谱不确定性量化分析的多项式维数分解-虚拟激励法(polynomial dimensional decomposition pseudo-excitation method,PDD-PEM)。通过虚拟激励法将平稳随机振动分析转化为简谐载荷分析,将双随机问题转化为单随机问题;同时应用多项式维数分解方法构建了随机代理模型,给出以多项式基底表达功率谱响应的显式函数,有效实现了结构响应在不确定性参数空间的概率评估。数值算例中,采用本文建立的方法进行路面不平顺作用下具有不确定参数车辆系统随机振动分析,与蒙特卡罗方法比较验证了本文方法的正确性和有效性,进一步讨论了不确定参数对结构响应统计特性的影响,为具有不确定性车辆系统的参数优化和控制问题的研究奠定了一定的基础。

  • 曹徐阳, 冯德成
    振动工程学报. 2025, 38(9): 1977-1985. doi: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202309031

    随着基于性能的地震工程理论的发展,以“风险性-概率性”为导向的工程结构性能评估方法逐渐得到研究人员的重视与推广,其中的重要一环即地震易损性分析。现有的易损性计算方法种类繁多,更多的研究侧重于介绍如何将概率理论与地震工程结合,而对于不同概率计算方法的准确性与适用性仍有待进一步探究。本文基于非平稳随机主余震序列,同时结合现阶段地震易损性分析中常用的三种方法:线性拟合法、最大似然估计法、蒙特卡罗法展开研究,对比了这三种方法的易损性计算原理,基于一榀框架展开实例分析,讨论了这三种方法的概率结果准确性、适用性以及随机余震对于结构性能的影响规律。总体而言,三种易损性计算方法得到的结果相似,发展趋势与分布范围较为一致,这也在一定程度证明了这三种方法的有效性;研究结果表明,蒙特卡罗法计算周期长,最大似然估计法更加适用于轻微损伤的性能水准,线性拟合法在排除倒塌状态的散点后具有更高的准确度。在考虑了非平稳随机余震后,得到的概率易损性曲线整体呈现左移趋势,如若不考虑随机余震的影响,将大幅低估地震序列对结构造成的概率破坏风险。

  • 姜云木, 刘章军, 刘子心, 阮鑫鑫
    振动工程学报. 2025, 38(9): 1986-1994. doi: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202307083

    本研究在过滤白噪声模型的基础上进行了扩展,提出了一种全非平稳地震动随机场的时-频域混合降维建模方法,有效突破了传统模型仅能模拟地震动过程而无法刻画地震动场的局限性。具体地,针对过滤白噪声模型中脉冲响应函数难以直接体现地震动随机场空间相干性的问题,通过引入本征正交分解-降维模拟方法,实现了具有空间相干性的白噪声随机向量过程频域表达。应用地震动随机场不同作用点处的脉冲响应函数和调制函数对相应的白噪声分量过程滤波调幅,实现了全非平稳地震动随机场的时-频域高效降维表达。数值算例分别从均值、标准差、自/互相关函数以及反应谱、相干函数等方面验证了全非平稳地震动随机场时-频域混合降维模型的精确性和工程适用性。

  • 李扬, 徐军
    振动工程学报. 2025, 38(9): 1995-2001. doi: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202309048

    本文提出了数据驱动的非高斯随机过程模拟方法,利用人工神经网络模型建立样本转换与功率谱转换模型。基于样本数据建立了高斯样本转换到非高斯样本的神经网络模型;运用平移广义对数正态分布对样本分布函数进行建模,通过反向传播神经网络模型直接获得潜在高斯功率谱;采用谱表示法生成高斯随机过程样本,并借助样本转换神经网络模型将其转换为非高斯过程样本。这种方法能够在有限样本数据的基础上生成非高斯随机过程样本,解决了传统转换模型精度欠佳、适用范围受限以及难以确定潜在高斯功率谱等难题。通过数值算例和脉动风场模拟验证,进一步证明了所提方法的准确性和有效性。

  • 朱前坤, 王婷婷, 王军营, 张琼, 杜永峰
    振动工程学报. 2025, 38(9): 2002-2010. doi: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202308044

    传统计算机视觉方法通常聚焦于结构平面内的动力响应,因此本文提出基于图像相位立体匹配时序分析测量方法实现对结构三维形变的无靶标鲁棒监测。该方法利用2D-Gabor滤波器和高斯金字塔梯度算法对图像进行预处理,运用基于相位的稠密光流追踪算法与改进的半全局块匹配(SGBM)算法,实现对结构感兴趣区域位移的全场测量,进一步提出一种直观的位移-应变转换方法,实现结构三维应变的测量。通过基于物理的图形模型(PBGM)的虚拟现实试验,验证了本文方法与3D-DIC和有限元分析形变对比误差均小于2%;在实验室户外桥梁的振动试验中,与传统测试方法对比形变误差可控制在8%以内,符合工程应用精度。本方法在确保精度的前提下实现了结构三维形变无靶标鲁棒监测,更好地解决了传统结构形变监测中受环境影响程度大、成本高等问题。

  • 刘豪, 唐贞云
    振动工程学报. 2025, 38(9): 2011-2022. doi: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202308018

    实时混合试验近年来被应用于高速列车桥上行车的性能测试。为了避免试验失稳对车辆试件或者加载系统造成破坏,有必要研究走行车桥实时混合试验的稳定性。走行车桥系统的时变特性为实时混合试验稳定性分析带来了难题,需要对此建立适用的稳定性预测方法。建立了车桥实时混合试验系统的时变离散状态空间方程,该方程可以准确描述系统所有状态量随时间的变化;提出了基于累乘状态转移矩阵谱半径的稳定性判据,并结合二分法建立了该时变实时混合试验的相对稳定性预测方法;基于振动台进行了一系列走行车桥实时混合试验,试验结果表明,基于实际试验的稳定性实测值与提出的稳定性分析方法预测的理论值吻合良好。该方法可以准确地预测车桥实时混合试验的稳定性。

  • 徐新云, 陈旭雯, 陈章位
    振动工程学报. 2025, 38(9): 2023-2032. doi: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202309068

    环境微振动影响精密仪器使用精度,因此微振动测量和评估十分重要。微振动等级测量是基于速度信号倍频程频谱,而传统倍频程分析采用的频域快速傅里叶变换(FFT)算法,存在分辨率固定、低频段频谱泄漏等缺点。本文提出了一种基于比值校正的复解析细化傅里叶变换(ZFFT)校正算法。仿真表明,该算法能够大幅降低计算量,提高频谱分辨率,降低频域幅值误差。采用分频段倍频程分析方法既能抑制低频段的频谱泄漏,又能增加频谱谱线,提高分析精度;研制了一套微振动测量和评估系统,包括:低频微振动传感器、MI-7208智能测量装置、微振动等级测量评估软件(简称:MVE-7208)。通过实地测量,验证了该系统具有VC-F级微振动的测量能力和稳定性。

  • 屈鸣鹤, 丁旺才, 谭亦秋, 周丹峰, 王连春, 李杰
    振动工程学报. 2025, 38(9): 2033-2043. doi: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202309052

    针对具有非线性和黏弹性的隔振系统,采用分数阶非线性Zener模型对其本构关系进行表征,探究常数激励与简谐激励联合作用下系统骨架线及幅频响应的变化规律,重点分析常数激励对隔振系统动力学行为的影响。将分数阶项等效成三角函数的形式,采用谐波平衡法求解系统稳态响应,并结合多种数值方法对解析结果进行比较,总结了不同参数对幅频响应多态解共存频带范围的影响规律,数值模拟系统在联合激励作用下的动力学行为。研究结果表明,系统在常数激励和简谐激励联合作用下幅频响应解存在五解共存区,系统出现软、硬特性共存现象,骨架线先向左侧倾斜后向右侧倾斜,也出现多解共存现象。数值模拟过程中还发现,联合激励作用下系统周期运动和混沌转迁过程存在多种分岔类型。受常数激励影响,系统在联合激励作用下的周期运动多样性与系统仅在简谐激励单独作用下的动力学行为有明显差异,并结合Lyapunov指数总结了联合激励作用下系统周期运动的转迁规律。

  • 马原卉, 凌鹏, 赵杰烽, 马洪业, 严博
    振动工程学报. 2025, 38(9): 2044-2051. doi: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202310068

    准零刚度(quasi-zero-stiffness, QZS)隔振器可实现低频隔振性能。但其在诸如负载失配等复杂的激励环境下,隔振性能和稳定性会变差。为提高电磁准零刚度(electromagnetic-QZS,E-QZS)隔振器的隔振性能,降低其对负载突变的敏感度,提出了E-QZS的负载自适应滑模控制(load adaptive sliding mode control,LASMC)方法。建立了电磁准零刚度隔振器的理论模型,设计了滑模控制器(sliding mode control, SMC),利用李雅普诺夫定理确定了稳定情况下增益系数的范围。设计了负载自适应控制律并进行稳定性分析。开展了仿真和试验研究,结果表明:合适的增益可提升90%的隔振性能;负载自适应滑模控制器的引入可有效降低载荷突变对隔振性能的影响,从而提升隔振器隔振性能的鲁棒性。

  • 孙艳坤, 王丁, 寇力英, 徐文君, 李双宝
    振动工程学报. 2025, 38(9): 2052-2063. doi: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202310034

    本文提出一种飞机吊架集中质量-弯曲梁模型,作为一种有效的模态降阶方法,用于吊架连续结构的振动特性分析。根据吊架结构的周期性结构和实际工况下的受力特征,利用集中质量法将吊架结构简化为一个由12个质量单元和11段梁单元串联而成的集中质量-弯曲梁模型,两个简支边界条件反映吊架-机翼前后吊点的真实约束。基于传递矩阵法建立了该模型的传递方程及特征方程,运用参数灵敏度法对抗弯刚度不确定参数进行有效修正优化后,与有限元模型低阶固有频率对比,验证了所建立的吊架集中质量-弯曲梁模型的有效性。在此基础上将发动机通过安装节与吊架-发动机前后吊点连接作为基础激励,建立了发动机-吊架集中质量-弯曲梁耦合模型,应用传递矩阵法研究了该耦合模型的固有频率与吊架结构在发动机起飞、巡航和空慢工况下的振动响应,获得不同工况、不同时刻下吊架结构质量单元振动包络线和代表性质量单元的振动响应,并通过与有限元对比进一步验证了本文模型的有效性,研究结果为吊架结构的减振设计提供了理论支撑。

  • 汪殊楠, 李鹏, 马廷锋, 钱征华, 陈震
    振动工程学报. 2025, 38(9): 2064-2071. doi: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202308038

    为了探索声表面波器件在质量传感中的应用,本文应用理论分析和数值计算的方法系统研究了压电层合结构中Love波的传播特性。以附加质量层/压电敏感层/半无限大弹性半空间结构作为研究对象,构建理论解用以满足每层的动力学控制方程以及层与层之间的连续性边界条件,得到Love波传播的相速度方程;在验证了相速度方程的正确性后,参数化分析了附加质量层的结构参数和材料参数对Love波相速度的影响,包括厚度、剪切模量、密度、介电系数等;给出了仅考虑附加质量层惯性作用下Love波频散方程的近似求解方法,并分析了其适用区间。研究结果表明:Love波对附加质量层的厚度特别敏感,而其介电系数对Love波的相速度几乎没有影响,且Love波的相速度随附加质量层密度的增大线性减小。本文给出的仅考虑附加质量层惯性的理论分析模型具有普适性,不仅在附加质量层很薄的情况下具有较高的计算精度,而且还可使求解过程得到大大简化。相关结果和方法能够为声表面器件在质量传感中的应用提供参考。

  • 王竟尧, 王栋
    振动工程学报. 2025, 38(9): 2072-2079. doi: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202310066

    使用有限元方法计算波纹夹芯板结构的力学行为时,因数值模型占用的计算资源太大,会引起求解时间过长等问题。为了减少该类结构有限元模型的规模,快速有效地对其开展动力分析与计算,本文将中间波纹夹芯层简化成均质的正交各向异性板,基于三阶剪切变形理论对层合板剪切性能进行分析,确定波纹夹芯板单元的等效刚度阵;基于等效有限元模型计算在两种典型边界条件下波纹夹芯板结构的固有频率和振型,并与试验结果进行对比,验证该等效模型的有效性,且计算结果明显优于基于一阶剪切变形理论的结果。表明本文提出的方法不仅可简化波纹夹芯板结构动态特征参数的计算,且具有较高的计算精确性。

  • 邓振鸿, 罗华耿, 邓旺群, 聂卫健, 林海东, 张保强
    振动工程学报. 2025, 38(9): 2080-2087. doi: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202309055

    在常规的低速平衡后,往往很难抑制柔性转子在高阶临界转速处的振动,尤其是存在初始弯曲的情况。本文介绍了一种针对初始弯曲柔性转子的低速动平衡方法,在不直接测量转子初始弯曲的情况下,结合转子的模态信息与低于临界转速下的测量与平衡数据,来估计抑制临界转速振动(包括初始弯曲和不平衡引起的)所需的不平衡校准量;在此基础上,针对高阶模态的平衡,提出了一种逐阶向前平衡的高阶无附加试重法,即利用不同平衡面上的低阶平衡配重作为试重,并结合测点模态比建立联系,从而避免了平衡高阶模态时因附加试重而破坏低阶临界转速的平衡。通过数值仿真和试验对所提方法进行了验证,结果表明,相比于传统的影响系数法,所提方法在所关心的转速域内有更好的振动抑制效果,且在保证平衡效果的同时避免了平衡测试过程中出现显著共振,提高了测量的安全性,从而为柔性转子的动平衡提供一种思路。

  • 王海飞, 闫利士, 张陆斌, 区梓键, 周天, 陈果
    振动工程学报. 2025, 38(9): 2088-2097. doi: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202308050

    柔性转静子碰撞会激发正向模态和反向模态内共振,造成非同步振动,即转子和静子之间间歇性接触。为了揭示正向模态和反向模态内共振机理,建立转子系统数学模型,采用Runge-Kutta数值求解运动方程,利用事件检测函数检测接触和非接触运动;通过坐标系变换,得到转子系统在静止坐标系和旋转坐标系下的坎贝尔图,分析正向模态和反向模态内共振转速;通过数值计算的分岔图,分析非同步接触运动发生时,转子的运动轨迹和频域特征。结果表明:系统在临界转速下出现主共振振幅跳跃现象,且存在两个非同步接触响应转速区间。转子在静止坐标系下表现出封闭的连续进动规律,在旋转坐标系下具有周期性运动规律,且在旋转坐标系下频率存在倍频关系,系统存在2:1和3:1内共振现象。数值仿真分析验证了内共振对应的转速预测的正确性,通过该计算方法可以预测内共振出现的转速,避免因跳跃性接触引发的内共振现象。

  • 宋华庆, 董兴建, 陈康康, 杨昔科, 张燕
    振动工程学报. 2025, 38(9): 2098-2105. doi: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202309026

    滑动轴承的楔形油膜对于高速旋转的转子轴颈有不均匀加热效应,使得轴颈产生周向温差。周向温差所导致的热弯曲会加剧转子振动,甚至造成转子热失稳,即所谓“莫顿效应”。对于悬臂式转子,莫顿效应尤其严重。本文建立椭圆轴承的热流体润滑模型并计算其动力系数及油膜温度场,基于傅里叶热传导理论,以所得油膜温度为边界条件,采用有限元方法求解轴颈三维瞬态温度场以获得轴颈热变形与热应力,对过热应力积分获得等效弯矩,并将其应用于转子动力学分析,同时基于热变形更新滑动轴承油膜厚度。重复上述步骤便完成了转子-轴承系统的流-固-热多场耦合分析,基于试验数据验证仿真模型的有效性。以转子悬臂长度及悬垂质量为参数,对转子-轴承系统进行参数分析。结果表明,缩短悬臂长度或减小悬垂质量可有效降低系统振动。

  • 张鹏, 蒋明宏, 高象宏, 祝长生
    振动工程学报. 2025, 38(9): 2106-2114. doi: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202309065

    利用一种电磁型主控式干摩擦阻尼器(active magnetic dry friction damper,AMDFD)来改变支承的阻尼,以实现对航空发动机转子系统支承结构外传振动的有效控制。在传统的双转子系统动力学模型基础上,建立了能够表征支承外传振动的AMDFD-双转子-轴承座动力学模型;采用转速区间开关控制器和无模型自适应控制器,对AMDFD抑制转子支承结构外传振动的有效性进行了仿真分析,并阐明了AMDFD抑制支承结构外传振动的内在机理。在搭建的AMDFD-双转子系统试验台上,进行了双转子系统加速通过多阶临界转速区时支承结构外传振动的主动控制试验。结果表明,利用转速区间的开关控制器和无模型自适应控制器,AMDFD能够有效地降低各支承位置在各阶临界转速区的外传振动,降低幅度均超过了52%。

  • 宋春生, 陈泊远, 熊学春
    振动工程学报. 2025, 38(9): 2115-2122. doi: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202309034

    舰船上机械动力设备运行产生的振动及其引起的辐射噪声有着很大的危害,严重影响了舰船的隐身性能和作战能力。由于动力装置长时间不停机的运转或外界的冲击等不利因素,会导致依赖于精确模型的前馈控制算法失效。传统利用辅助白噪声完成在线系统辨识的方法不仅降低了控制性能,同时也增加了辨识过程的收敛时间。本文利用含有噪声频段的控制信号对FxLMS算法的次级通道进行在线建模,有着更快的收敛速度和辨识精度。被控系统发生突变即被控系统相频特性变化超过±90°时,该算法也能实时跟踪到系统的变化并保持控制的稳定。针对所搭建的单层动力装置隔振平台进行振动主动控制研究,试验结果表明,在无次级通道模型时,在线辨识FxLMS控制算法实现了电机工作频率(50 Hz)处20.44 dB的降噪效果,次级通道发生突变后,在线辨识算法也能保持控制稳定,并快速识别突变后的系统在相频特性上的变化。

  • 张伟涛, 张亚茹, 许诺, 黄菊
    振动工程学报. 2025, 38(9): 2123-2129. doi: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202309049

    轴承故障诊断是航空发动机预测与健康管理的重要研究内容,该领域的信号处理算法和深度学习模型都依赖于数据集,然而已公开的数据集通常覆盖的转速范围窄、转速间隔大、载荷单一,且缺少复合故障数据,难以支撑故障诊断方法向实用化发展。本文公开了一个宽转速范围的航发主轴轴承振动数据集,该数据集除提供单一故障数据外,也提供了多种轴承复合故障数据,覆盖了不同载荷下宽转速范围的多通道轴承振动信号。数据集很好地支撑了经典故障诊断算法的研究,同时由于数据覆盖的转速范围宽、转速采样率高,因此更有利于训练基于深度学习的故障诊断模型。

  • 刘志军, 周俊, 伍星, 刘韬
    振动工程学报. 2025, 38(9): 2130-2140. doi: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202310059

    传统算法难以有效分离提取共振频带重叠的轴承复合故障特征,本文提出一种结合自适应变分模态提取(adaptive variational mode extraction,AVME)与优化多点最优最小熵反褶积(optimized multipoint optimal minimum entropy deconvolution adjusted,OMOMEDA)的自适应滚动轴承复合故障特征分离提取方法。利用S变换谱自相关能量谱确定VME参数中心频率的初始值,提取出与故障相关的期望模态;将期望模态进行线性叠加重构原信号,实现对信号的降噪;利用OMOMEDA从重构信号中提取周期性脉冲信号,结合包络解调获取故障特征频率。仿真信号和试验信号验证了该方法能有效分离提取共振频带重叠的轴承复合故障特征,并与VMD-MCKD等其他4种已有算法进行比较,证明了所提方法的优越性。

  • 李鑫, 魏东, 邹筱瑜, 司垒, 潘海洋, 邵海东
    振动工程学报. 2025, 38(9): 2141-2150. doi: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202310043

    支持矩阵机作为一种先进的矩阵学习模型,可充分利用矩阵数据内蕴的结构信息,但其易受噪声和野值点影响,且在不平衡数据集下泛化性不足。为此,提出一种鲁棒代价敏感支持矩阵机(robust cost-sensitive support matrix machine,RCSSMM)模型,并将其应用于风电齿轮箱智能故障诊断。RCSSMM采用集成矩阵度量评估矩阵输入的先验分布,为不同的样本分配不同的样本权重,以提高模型对噪声和野值点的鲁棒性。同时,RCSSMM引入代价敏感损失函数,为不同类别的矩阵数据赋予不同的惩罚因子,并通过哈里斯鹰优化(Harris hawks optimization,HHO)算法自适应地确定惩罚因子的最优取值,使模型更加聚焦少数类样本,以提高对不平衡数据的诊断性能。利用风电齿轮箱模拟实验数据和工程实测数据对所提方法进行验证,实验结果表明:在噪声、野值点和数据不平衡干扰下,RCSSMM模型具有更优异的故障诊断性能。

  • 罗帅, 李寿英, 何书勇, 陈政清
    振动工程学报. 2025, 38(9): 2151-2159. doi: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202310035

    调谐液体阻尼器(tuned liquid damper, TLD)是一种简单有效的被动型振动控制装置。通过在TLD中添加增稠剂的方式,研究了液体黏性对TLD系统阻尼比与频率的影响规律。采用黏度计测试了增稠剂浓度与液体黏度的关系;设计了矩形、圆形、圆环形和U形4种类型的TLD水箱,在单向简谐激励振动台上进行了试验,探究了增稠剂浓度、水箱水深比、外激励频率、相对激励幅值和放置时间等参数对TLD性能影响的规律;进行了TLD系统的CFD数值仿真,研究了水箱尺寸的影响。结果表明:增加增稠剂浓度,可以有效提高TLD的阻尼比,且对TLD频率几乎没有影响;水深比对TLD的频率和阻尼比影响较小;外激励幅值和频率对TLD系统的频率和阻尼比影响不大,但会显著改变液面波高;添加增稠剂液体的TLD放置时间增长,会导致TLD内液体黏性下降,造成TLD阻尼比降低;且随着放置时间增长,TLD内部分液体挥发,水深比减小,进而发生TLD频率失谐的现象;随着水箱尺寸减小,TLD阻尼比逐渐变大,当尺寸较大时,阻尼比基本保持稳定。

  • 苗丽越, 金浏, 杜修力
    振动工程学报. 2025, 38(9): 2160-2171. doi: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202307014

    为了探究钢筋与BFRP筋混凝土剪力墙抗震性能的异同,开展了配置不同水平配筋率(0.25%和0.50%)的钢筋和BFRP筋混凝土剪力墙抗震性能试验;并采用细观数值模拟的方法,将水平配筋率拓展到0%和1.00%。主要讨论了筋材类型对剪力墙抗震性能的影响,对比了RC剪力墙和BFRP-RC剪力墙的抗剪承载力、变形能力、耗能能力、刚度及恢复性能。试验结果表明:在水平循环荷载作用下,水平配筋率为0%~0.25%和0.50%~1.00%的剪力墙分别发生了剪切破坏和压剪破坏。水平配筋率对钢筋混凝土(RC)剪力墙和BFRP筋混凝土(BFRP-RC)剪力墙的破坏模式、抗剪承载力、变形能力和耗能能力影响相同,即增大水平配筋率可以增强剪力墙的抗震性能。然而,两种剪力墙的抗震性能存在差异:在不同水平配筋率下,BFRP-RC剪力墙的抗剪承载力约为RC剪力墙的74%~78%,变形能力约为RC剪力墙的47%~84%,初始刚度约为RC剪力墙的77%~84%。由于加载过程中BFRP筋一直处于弹性变形阶段,BFRP-RC剪力墙的恢复能力显著强于RC剪力墙。水平配筋率为0.25%和0.50%时,BFRP-RC剪力墙的残余变形分别为RC剪力墙的62%和13%,BFRP-RC剪力墙的恢复性能更加符合实际工程中可恢复功能抗震结构的要求。

  • 李春祥, 桑增礼, 曹黎媛, 王振洲
    振动工程学报. 2025, 38(9): 2172-2181. doi: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202310025

    为探究多种耗能装置联合的混合基础隔震系统对预制装配式高层建筑的减隔震效果,提出了联合使用屈曲约束支撑(BRB)、非线性液体黏滞阻尼器(NFVD)和基础隔震系统(BIS)的混合基础隔震系统(BRB+NFVD+BIS)。定义了BRB屈服强度与隔震支座屈服强度比BIR和NFVD总阻尼系数α与隔震支座屈服强度比NIR两个参数。通过结构-混合基础隔震系统的动力弹塑性地震响应分析,揭示了BIRNIR和NFVD参数对设置BRB+NFVD+BIS高层建筑抗震性能的影响规律,并建议了BIRNIR和NFVD参数的取值范围。结果表明:与非隔震预制装配式高层建筑相比,BRB+NFVD+BIS系统可明显提升梁-柱节点抗震性能,减小上部结构层间位移角和楼层加速度;与隔震预制装配式高层结构相比,BRB+NFVD+BIS系统可明显减小隔震层位移,梁-柱节点抗震性能、上部结构层间位移角和楼层加速度彼此基本接近。因此,BRB+NFVD+BIS系统具有更好的隔震层位移控制能力。同时,结果表明BRB+NFVD+BIS系统具有更好的减隔震鲁棒性。

  • 赵启凡, 刘月飞, 樊学平
    振动工程学报. 2025, 38(9): 2182-2191. doi: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202309064

    桥梁构件的各个监测点之间存在着非线性失效动态相关性,为研究该因素对桥梁时变可靠指标的影响,建立了贝叶斯优化的长短期记忆(BO-LSTM)网络模型,对桥梁监测应力极值进行动态预测;建立考虑三个监测点失效非线性相关性的三元Gaussian Copula模型,对桥梁构件的时变可靠指标和时变失效概率进行预测,利用天津市富民桥的监测数据对模型与方法的合理性进行了验证分析。

  • 尹康帅, 冯克岩, 李建中
    振动工程学报. 2025, 38(9): 2192-2204. doi: 10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202309059

    为研究氯离子侵蚀作用下钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)梁桥抗震性能的退化规律,基于Duracrete模型和现有材料劣化的研究成果,确定了纵筋、箍筋、保护层混凝土和核心混凝土力学性能的时变劣化模型;以一座三跨RC连续梁桥为例,采用OpenSees建立了不同服役时间下的梁桥分析模型,比较不考虑钢筋极限拉应变劣化和采用3种不同的劣化关系模型考虑钢筋极限拉应变劣化的情况,分析了氯离子侵蚀作用对梁桥结构抗震能力和地震需求的影响。分析结果表明:在氯离子侵蚀作用下,钢筋极限拉应变的劣化明显比钢筋屈服强度的劣化更为严重;考虑钢筋极限拉应变劣化时,桥墩截面的极限曲率退化更加显著,同时曲率地震需求明显增加,从而导致墩柱曲率能力与需求比进一步减小,梁桥结构的抗震性能受到变形能力劣化的显著影响,因此若不考虑钢筋极限拉应变劣化,会使得对梁桥结构全寿命周期内抗震性能的评价结果偏于不安全;此外,3种劣化关系模型的适用性各不相同,墩柱曲率能力与需求比的退化程度也存在较大的差异,需要根据研究应用的场景进行选择。