噪声与振动控制
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2018年 38卷 5期
刊出日期:2018-10-18

工程实践
建筑振动与建筑声学
信号处理与故障诊断
运载工具振动与噪声
振动理论与数值解法
综述
封面、录用
环境振动与环境声学
减振降噪设备与器材
   
封面、录用
0
封面、目录
2018 Vol. 38 (5): 0-1 [摘要] ( 10 ) [HTML 1KB] [PDF 3066KB] ( 60 )
综述
1 谢东明,张志国,陆春
中国货车产品面临的国际噪声限值挑战

联合国欧洲经济委员会ECE R51-03噪声法规依据汽车发动机额定功率差异,将N2、N3类货车细分为总共5个亚分类,并针对不同亚分类制定了不同的限值。与欧洲货车产品相比,中国货车产品普遍存在吨位大、轴数多、功率小的典型特征,且其额定功率与噪声试验结果无明显对应关系,ECE R51-03法规的亚分类方式将导致中国货车产品必须满足更苛刻的限值,形成出口认证的技术壁垒。本文结合大量验证试验提出了基于最大总质量和轴数的限值亚分类方式,并提出了中国货车达到ECE R51-03限值要求的技术途径。

2018 Vol. 38 (5): 1-6 [摘要] ( 34 ) [HTML 1KB] [PDF 1123KB] ( 80 )
振动理论与数值解法
7 张亚静1,黄修长1,董彦鹏2,彭雪明2
瞬态发射载荷作用下含缓冲装置水下发射系统动力学建模与分析

具有连续发射能力的垂直发射装置将导致一系列的冲击载荷,为了缓冲前一次发射导致的载荷对后续航行体发射的影响,对发射装置进行横向和纵向的缓冲设计。针对空间分布的垂直发射装置缓冲系统动力学建模问题,提出了基于模态综合的子结构方法,建立复杂空间分布的动力学模型,采用状态空间法进行时域响应求解。对一三个航行体的发射装置进行数值分析,获得了底部减振器刚度变化对系统动力学响应的影响。该方法可以针对复杂垂直发射装置缓冲系统进行动力学建模,可有效指导缓冲设计。

2018 Vol. 38 (5): 7-11 [摘要] ( 33 ) [HTML 1KB] [PDF 2178KB] ( 113 )
12 余桐奎1, 2,时胜国1,刘文帅2,谌勇3
舰船瞬态噪声激励源传递路径识别方法研究

为了有效地控制舰船瞬态噪声,无二乎从两个方面考虑:激励源和声传播,降低激励源能量,隔绝或减小振动、噪声和激励力的传递途径,而激励源传递路径识别的目的就是评判激励源振动能量传递的主次,进而为减隔振方案的实施提供依据。由于舰船瞬态噪声产生的方式和途径多种多样,加之机械噪声的干扰,致使瞬态噪声激励源及传递路径的判别难度较大,为此,本文通过开展线谱提取技术、主分量分解和短时相关函数等算法的研究,结合振动-声传递路径的物理模型,从信息相似程度的角度,形成舰船瞬态噪声激励源传递路径识别方法,通过仿真研究给出了方法的理论可行性,并以实船为试验平台,开展复杂结构的瞬态激励源传递路径识别试验研究,利用建立的瞬态噪声激励源识别方法,构建了激励源振动至辐射声的物理模型,采用从外往内逐层分解的分析方式,准确获取了瞬态激励源振动至辐射声的主要传递路径,验证了该方法的工程有效性和实用性。

2018 Vol. 38 (5): 12-20 [摘要] ( 15 ) [HTML 1KB] [PDF 3791KB] ( 74 )
21 陈林1,肖伟2,刘见华1,杜圆3
基于改进傅里叶级数的矩形板薄板振动特性分析

基于改进傅里叶级数对任意边界条件下的矩形薄板振动特性进行分析,通过傅立叶正弦级数的引入,修正了边界条件上的不连续性;此外,通过改变横向位移约束弹簧刚度值k和旋转约束弹簧刚度值K来模拟任意边界下矩形薄板的振动情形,克服了以往只能求解某些特定简化边界条件下振动问题的缺陷。通过与文献及有限元软件计算结果的对比,验证了此方法的有效性;研究表明,矩形薄板不同边界条件下固有频率值差异较大,但均随长宽比增大而减小。

2018 Vol. 38 (5): 21-26 [摘要] ( 20 ) [HTML 1KB] [PDF 1707KB] ( 67 )
27 李卫1, 2,张怀亮1, 2,刘瑞春1, 2
基础振动下电磁换向阀换向灵敏性研究

针对基础振动引起阀芯瞬态液动力和电磁力的变化,进而影响电磁换向阀换向灵敏性的问题,建立了基础振动下电磁换向阀阀芯动力学模型,实验验证了该模型的正确性。仿真分析了基础振动参数和电磁阀结构参数对换向时间的影响。基础振动幅值和频率的增大会降低电磁换向阀换向灵敏性;当阀进出口压差为0.6MPa时,随着阀芯质量的增大,电磁阀换向时间逐渐延长;随着阻尼系数和弹簧刚度的减小,电磁阀换向时间逐渐减小;同时得到了电磁阀在不同进出口压差时的换向时间减小区域和延长区域。研究为基础振动下电磁换向阀的选型和设计提供了一定的理论参考。

2018 Vol. 38 (5): 27-33 [摘要] ( 18 ) [HTML 1KB] [PDF 2307KB] ( 53 )
34 高丹妮1, 2,余海廷1, 2,华宏星1, 2
流体激励下泵喷推进器声振耦合响应数值分析

泵喷推进器由导管、转子和定子组成,它具有推进效率高的优势,但其在流体的作用下也易产生剧烈的结构振动并辐射噪声,削弱水下舰船的声隐身性能。为了解流体激励下泵喷推进器的动态特性,本文首先通过基于大涡模拟的计算流体力学(CFD)仿真计算,得到了推进器的非稳态流场,提取了泵喷推进器关键结构表面的脉动压力,并将此流体载荷作为推进器声振耦合分析的激励源;然后,建立了泵喷推进器水下结构声振耦合系统的有限元/边界元模型,分析了流体激励下结构的振动位移响应和辐射声场分布;最后,本文还讨论了不同进速系数对于泵喷推进器水动力性能和声振耦合响应的影响。本文所进行的仿真分析可以为典型结构泵喷推进器的减振降噪设计提供一定的依据。

2018 Vol. 38 (5): 34-39 [摘要] ( 27 ) [HTML 1KB] [PDF 2746KB] ( 73 )
40 吴莉洁 宋汉文
基于子结构综合法的周期支撑结构带隙分析

周期结构具有特殊的动力特性,即带隙特性。在带隙频段内(或称阻带),结构振动被抑制。具有周期支撑的结构也存在带隙特性。在过去的研究中,一般将周期支撑简化为简支条件或简单的弹簧质量系统,并作为元胞间的边界条件。这种方法适用于简单支撑的情况,为了考虑支撑的复杂动力学特性,利用子结构综合法,将周期支撑结构视为元胞内部子结构,利用基于频响函数的子结构综合法建立整体元胞的动力学模型。通常计算结构带隙的方法是通过有限元法建立元胞的数值传递矩阵法,但对于复杂结构,数值传递矩阵法经常存在数值病态问题。通过引入了模态分析,将子结构的传递矩阵用频响函数解析表示,根据Floquet原理和基于频响函数的传递矩阵法计算得到带复杂支撑的周期结构的带隙特性。利用曲线拟合和模态截断保留主要阶次的模态,并可以同时得到元胞的模态参数与带隙间的关系,为逆向优化设计奠定了基础。最后通过一个仿真验证了方法的可行性和有效性。

2018 Vol. 38 (5): 40-44 [摘要] ( 9 ) [HTML 1KB] [PDF 1412KB] ( 49 )
45 张磊1,李彬1,梁洁2,陆英栋2
不同载荷识别的结构振动传递路径分析方法研究

为提高传递路径分析(Transfer Path Analysis TPA)方法在结构振动传递特性分析中的有效性和工程实用性,提出不受振源存在或移除影响的逆矩阵法(MIM)识别工作载荷,并与直接测量法、复刚度法(CSM)、参数化模型的动刚度法在载荷识别时的适用范围、性能特点进行比较分析。由此建立相应的三种TPA方法,并结合振动模型算例,系统深入地分析三种TPA方法的性能以及结构特性参数对TPA方法性能的影响。分析结果表明给出的MIM-TPA方法在结构振动传递特性分析时具有更佳的精度和稳定性,并最终确定了不同TPA方法的计算精度、效率及适应范围,极具工程应用价值。

2018 Vol. 38 (5): 45-51 [摘要] ( 28 ) [HTML 1KB] [PDF 1437KB] ( 62 )
52 王金博1,董海军2,翟之平1,程海鹰1,康小云1,吴雅梅3
饲草揉碎机转子模态分析及结构优化

针对目前饲草揉碎机转子工作时存在振动、噪声大的问题,为避免发生共振,本文采用理论分析和有限元仿真方法对转子自由模态进行计算,并通过模态试验对理论分析和数值计算结果进行验证。在此基础上,采用流固耦合方法对转子进行了预应力模态分析。对转子进行共振分析发现激振频率与转子低阶频率较接近,极易发生共振,为增大激振频率和转子低阶频率避开率,基于响应面法对影响转子振动特性的结构参数进行了优化。分析结果表明:预应力对转子的前3阶模态影响较大,频率分别提高了14.01%、12.01%以及10.54%;锤架板厚度对转子第1阶频率影响较大,主轴直径次之,锤架板直径影响最小;优化后频率避开率由原来的5.03%增大为20.83%,避免了共振的发生,且转子强度和刚度均满足使用要求。

2018 Vol. 38 (5): 52-56 [摘要] ( 17 ) [HTML 1KB] [PDF 1725KB] ( 38 )
57 马英博,吴亚锋,杨鑫博
变步长 CFxLMS算法及其在电梯噪声主动控制中的仿真

本文提出了一种改进的CFxLMS(Correlation FxLMS)算法,该算法使用滤波参考信号与误差信号的相关函数控制步长更新。即随着相关函数的减小,步长也逐渐减小,从而提高了算法的实时性,较好地解决了传统FxLMS算法因步长固定带来的稳态误差大和实时跟踪能力弱的问题。为进一步验证改进算法的性能,本文将CFxLMS算法应用于高速电梯的轿厢内噪声主动降噪仿真中,并与FxLMS算法的结果进行了对比。

2018 Vol. 38 (5): 57-61 [摘要] ( 24 ) [HTML 1KB] [PDF 1517KB] ( 43 )
62 白宇杰,姜磊,杨璇,吴雷
一种限位器高速转子系统的碰摩行为

针对包含限位器的高速旋转柔性支承转子系统的碰摩行为,用拉格朗日方法建立了考虑陀螺效应的系统动力学方程,用碰摩力模型模拟了限位器与转子的相互作用,并用数值方法进行求解,分析了在不同限位器参数下系统的碰摩行为,并研究了系统碰摩过程中的瞬态频域信息,数值模拟和试验吻合良好。结果表明:在碰摩刚度不变时,随摩擦系数增大,系统存在稳定运行、全周碰摩和失稳三种碰摩行为;外激励下系统碰摩时主要频域和碰摩刚度有关系;系统稳定运行时的参数可以为限位器设计提供参考。

2018 Vol. 38 (5): 62-65 [摘要] ( 14 ) [HTML 1KB] [PDF 1560KB] ( 28 )
66 刘江涛1,张艳龙1,王丽2,李笑1
随机干扰下碰撞振动系统运动解的 Chebyshev多项式逼近

建立了一类破碎锤的三自由度碰撞振动系统模型,运用第二类Chebyshev多项式逼近随机干扰下系统的随机扰动解,通过数值仿真,对比分析了不同扰动强度下逼近系统的逼近解和随机干扰下扰动解的接近程度。结果表明:低强度扰动下,运用第二类Chebyshev多项式能够较好地逼近随机干扰下系统的扰动解,在一定系统参数下系统存在周期倍化分岔、逆周期倍化分岔序列的缺失、Hopf分岔、环面倍化分岔,经锁相系统进入混沌等多种分岔向混沌的演化形式。

2018 Vol. 38 (5): 66-70 [摘要] ( 20 ) [HTML 1KB] [PDF 2000KB] ( 67 )
71 周园园1,陈安军1,2
矩形脉冲激励下悬挂减振系统易损件冲击特性

以考虑易损件两自由度悬挂减振系统为研究对象,研究矩形波脉冲激励下易损件冲击响应特性。 建立矩形波脉冲激励下系统无量纲动力学方程,利用四阶龙格-库塔法对易损件冲击响应进行数值分析,讨论系统悬挂角、频率比等参数对易损件位移和加速度响应的影响规律。算例分析表明,随着系统悬挂角的减少,响应周期延长,易损件加速度响应幅值减少;易损件响应对低频区域较为敏感,增加频率比,能有效抑制冲击响应幅值;随着无量纲脉冲幅值的增加,易损件冲击响应幅值增加。研究结果可为两自由度悬挂减振系统的设计提供理论依据。

2018 Vol. 38 (5): 71-74 [摘要] ( 10 ) [HTML 1KB] [PDF 1612KB] ( 38 )
运载工具振动与噪声
75 王学杰1,单衍贺2,秦新华1,高晟耀3
舰船水下辐射噪声快速预报方法

提出一种高精度舰船水下辐射噪声快速预报方法。分析了设备基座振动、船体表面振动与辐射声场之间的传递规律,建立了设备基座振动与水下辐射声压之间的传递函数,并通过理论分析、数值及试验验证了设备基座至结构水下辐射声压之间存在着只与频率相关的声振传递函数,即声振传递函数具有不变性。研究表明,基于声振传递函数不变性的舰船水下辐射噪声快速预报方法较有限元法具有较高的预报精度和预报效率,预报速度达到分钟级。

2018 Vol. 38 (5): 75-80 [摘要] ( 19 ) [HTML 1KB] [PDF 2747KB] ( 53 )
81 公鑫1, 2,华宏星1, 2
参数不确定性条件下螺旋桨致舰船系统振动的自适应反演控制

螺旋桨致舰船振动的有效控制对降低舰船尾部壳体低频段声辐射具有重要意义,其中振动主动控制技术能够在保证隔振系统的总刚度不变软的前提下降低螺旋桨到艇体的能量传递率。本研究以桨轴-艇体为研究对象,使用止推电磁轴承作为致动器,针对模型的不确定性,提出了一种自适应反演控制方案,不仅可以降低螺旋桨激励传递到艇体的能量,还能够降低未知参数和未知动力学部分对艇体振动的不良影响。此外,为了降低电磁轴承的能量损耗,相对于传统的差动电流驱动方案,本研究设计了分时驱动的双边电磁轴承方案。仿真结果显示,这种自适应反演控制方法不仅有效控制螺旋桨激励下的艇体振动,还显示出了优良的稳定性和鲁棒性。

2018 Vol. 38 (5): 81-88 [摘要] ( 9 ) [HTML 1KB] [PDF 1954KB] ( 39 )
89 方超,蔡标华,马士虎,俞健
基于 BEM/FEM的船舶注水系统管路噪声分离预报

船舶注水系统振动与噪声突出,亟待采取针对性措施予以治理。基于有限元法和边界元法,提取流场计算中注水系统管道及阀门壁面脉动压力,分别作为偶极子噪声源和结构振动激励源计算系统流噪声和流激振动噪声,实现注水系统辐射噪声分离预报。分析流噪声和流激振动噪声声压级的频谱特性和能量贡献比,结果表明流噪声能量在总噪声能量中占比较高,应该优先针对流噪声采取相应的降噪措施。

2018 Vol. 38 (5): 89-93 [摘要] ( 8 ) [HTML 1KB] [PDF 1597KB] ( 55 )
94 贺红林,余九,凌普,胡聪睿
十字形压电振子同型模态振动驱动的平面电机

提出十字形压电振子同型模态驱动的压电平面电机新原理,选定该振子的面外弯振、面内横杆弯振、面内纵杆弯振为工作模态,利用面外弯振分别与面内纵杆弯振、面内横杆弯振的振动耦合,在纵、横杆驱动足上生成沿xOz、yOz面行进的椭圆轨迹以推动动子沿x、y向移动。阐明了电机驱动原理,优化出振子尺寸为60mm×60mm×7.8mm,厘定电机最适驱动频率为30127Hz。建立了振子机电耦合模型,研究了驱动足的振动特性,模拟出驱动足的椭圆轨迹,仿真得到在250V电压激励时驱动足的x、y、z向振幅分别为1.6μm、1.6μm和1.2μm。建立了电机的整机分析模型,探析了驱动电压、频率、相位差、预紧力对电机速度的影响。在正常驱动条件下,电机速度可达50mm/s。该电机在平面装置驱动中的应用前景广泛。

2018 Vol. 38 (5): 94-99 [摘要] ( 14 ) [HTML 1KB] [PDF 2207KB] ( 40 )
100 朱由锋1,班朋1,孔小飞2,臧宏昱2
车辆通过连续减速带时的非线性振动特性分析

本文在七自由度线性系统的基础上考虑了悬架弹簧、阻尼和轮胎的非线性,以高速路段的连续减速带作为整车激励,通过对力学模型进行分析并运用拉格朗日法建立系统微分方程。通过MATLAB仿真软件对整车七自由度非线性振动模型的微分方程进行仿真,得到了阻尼非线性系数和激励频率的分岔图,发现在一定区域内系统出现复杂的非线性振动,并通过时间历程图、相位图、Poincare截面图和PSP峰值图深入研究系统的周期、拟周期和混沌运动,揭示了阻尼非线性系数和激励频率对系统振动的影响,最后通过拟合即时速度从变速的角度揭示减速车辆通过连续减速带时的振动情况。

2018 Vol. 38 (5): 100-106 [摘要] ( 25 ) [HTML 1KB] [PDF 2278KB] ( 52 )
107 吴晓龙,杨志刚,谭晓明, 李晓芳,刘慧芳
EMU6车外受电弓噪声源特征试验研究

有效辨识噪声源是高速列车噪声治理的基础。本文基于相控阵列识别技术,对EMU6试验列车展开250km/h~350km/h速度级的车外噪声源识别试验研究,获得列车声源表面的噪声源识别云图。试验结果表明受电弓区域是除了转向架区域外最为明显的噪声源区域,且受电弓区域的声功率级值与车速的5~6次方成正比,以气动噪声为主。当列车时速超过250km/h,试验结果表明“后车升弓”工况下受电弓区域的声功率级值比“前车升弓”工况下声功率级值高出1dB左右。受电弓区域频谱图呈现出多峰-宽频的特性,从噪声源频谱能量占比图可以得到受电弓区域的噪声能量主要集中在中低频段,1250Hz以下频段能量占比达到90%。通过声学相似性分析,受电弓区域部分杆件气动噪声源具有一定的斯特劳哈尔数相似性,具有显著的扰流发声特性。

2018 Vol. 38 (5): 107-112 [摘要] ( 15 ) [HTML 1KB] [PDF 1881KB] ( 32 )
113 詹雪燕1,姚丹2,张捷2,刘冀钊1, 3,肖新标2
加强筋截面类型对轨道车辆板件结构隔声影响研究

针对轨道车辆轻量化设计后可能带来的隔声性能降低问题,研究不同截面加强筋铺设对板件隔声性能的改善效果。基于混合有限元-统计能量分析(Hybrid FE-SEA)方法建立了轨道车辆加筋板结构隔声特性预测分析模型,系统分析了T型、L型、I型和矩形加强筋截面类型对板件隔声性能的影响。研究结果表明,加筋板的刚度和一阶固有频率皆比均质板大,且随加强筋厚度的增大而增大;当加强筋厚度恒定时,T型加筋板的刚度和一阶固有频率最大,L型加筋板次之;敷设厚度15mm的加强筋,板件的隔声性能最佳;当加强筋的质量、厚度、腹板面积及尺寸、翼板面积相等时,各类型加筋板的计权隔声量Rw差异不大;板件加筋后,刚度控制区的隔声量增幅3~17 dB,1250~4000 Hz中高频段的隔声量增幅1~6 dB。综合分析可知,以计权隔声量为评价标准时,在加强筋质量、腹板面积、翼板面积及尺寸相等时,敷设厚度15mm加强筋,板件的隔声性能最佳,Rw较均质板可提高1.4~1.5 dB,而加强筋厚度恒定时,T型和L型加筋板的刚度又最佳。相关研究成果可为轨道车辆板件结构加筋优化提供设计参考。

2018 Vol. 38 (5): 113-118 [摘要] ( 15 ) [HTML 1KB] [PDF 1832KB] ( 44 )
119 陈达亮,顾灿松,李洪亮
传动系扭转刚度对变速器齿轮敲击异响影响研究

采取试验和主观评价相结合的方式,研究某前置后驱车型变速器齿轮敲击异响问题,并确认其传动系扭振特性匹配不当与变速器齿轮敲击异响间的较强相关性。运用ADAMS软件建立传动系仿真模型并研究传动系关键部件扭转刚度特性参数对变速器齿轮敲击异响的影响规律。结果表明:离合器主减振刚度、后桥半轴扭转刚度对传动系扭振具有显著影响,进而引致变速器齿轮敲击异响,通过减小离合器主减振刚度以及增大半轴刚度等方式可有效抑制此类异响问题。

2018 Vol. 38 (5): 119-122 [摘要] ( 12 ) [HTML 1KB] [PDF 1605KB] ( 73 )
123 王志强1,化一宁1,孟鸿涛2
上部锁紧式双层非线性减振扣件钢轨波磨的控制

地铁、轻轨等不断发展极大程度地减缓了交通拥堵、环境污染等问题,与此同时,车辆运营环境的复杂化也使得列车和轨道各部件的损伤也越来越严重,其中比较典型的就是轮轨间的疲劳和磨耗问题。为了降低地铁列车在轨道上运行时车辆和轨道的振动,人们采取了各种各样的减振和隔振措施。本文采用CAT钢轨波磨仪测试了剪切型减振器扣件以及上部锁紧式双层非线性减振扣件(GJ-32扣件)两种轨道结构型式下南京地铁钢轨波磨现象。在南京地铁1号线连续的6个月对相同区间内的钢轨的波磨进行跟踪测试得到了随着时间的增长剪切型减振器扣件钢轨的波磨在缓慢的增长,增长速度为1.5dB/月;上部锁紧式双层非线性减振扣件随着时间的增长,钢轨的波磨在缓慢的减小,减小的速度为0.7dB/月。结果可以看出,剪切型减振器扣件区间钢轨波磨严重发展,而上部锁紧式双层非线性减振扣件十分有效地抑制了钢轨波磨的增长。

2018 Vol. 38 (5): 123-127 [摘要] ( 17 ) [HTML 1KB] [PDF 1691KB] ( 36 )
128 何智成1,许煊煚1, 秦晓凯1,黄元毅2,徐铁2,郝耀东1,3
基于 Moore响度的声品质驱动的低频结构优化设计

随着生活水平提高,人们对汽车产品的振动、噪声、舒适度等方面要求越来越高,声品质的概念应运而生,其所涵盖的标准包括响度、尖锐度、粗糙度、抖动度等。本文以某型号微型电动车为研究对象, 30Km/h匀速行驶状态为研究工况,首先建立了整车噪声仿真模型并进行求解,并对频响曲线进行了Moore响度分析,针对频带的特征响度对总响度贡献程度不同及对应的结构敏感区域不同,重点提出了特征响度灵敏度和响度结构灵敏度的概念,建立了声品质与产品结构变量之间的映射关系。结合结构优化、增加阻尼等手段,使1.9ERB的特征响度值下降78%,总响度下降16%,优化效果明显。

2018 Vol. 38 (5): 128-133 [摘要] ( 14 ) [HTML 1KB] [PDF 2316KB] ( 40 )
134 鲍俊1,荆建平1, 2,周惠文3
螺栓连接对燃机燃烧室结构模态的影响研究

针对螺栓联结带来的预紧力和摩擦系数对装配体模态影响较大而在设备装配中因处理困难常被忽略问题,利用有限元分析、试验结合对比方法分析、研究。本文以某型燃气轮机燃烧室作为研究对象,对重型燃机燃烧室实际模型进行建模,建立了带有实体螺栓联结的有限元模型,考虑了表面接触刚度、螺栓预紧力和摩擦系数等因素,重点分析预紧力和摩擦系数对结构模态的影响规律;并以该燃气轮机1:4缩比模型进行加工实体模型,利用锤击法对其进行模态试验,得出其固有频率并与仿真结果对比,验证仿真方法的有效性。

2018 Vol. 38 (5): 134-138 [摘要] ( 18 ) [HTML 1KB] [PDF 1702KB] ( 59 )
环境振动与环境声学
139 徐圣辉1,周信2,陈辉1,肖新标2
近轨低矮声屏障降噪效果影响因素分析

针对城轨交通近轨低矮声屏障,为了量化分析其降噪特性和效果,以对称点声源模拟轮轨声源,考虑车体和轨道结构的空间几何构型及声学边界特性,采用声学边界元法,建立城轨列车车外噪声预测分析模型,对比分析有无声屏障和吸声处理下的空间声场响应。研究结果表明:对标准评价点(距轨道中心线7.5 m远,距轨面1.2 m高),0.25 m高直立型无吸声声屏障的插入损失为-1.7 dBA;若其高度每增加0.25 m,插入损失将增加0.4~2.9 dBA;若在1.0 m高直立型无吸声声屏障的屏体内侧以及轨道增设吸声边界条件,插入损失增加6.1 dBA;若对1.0 m高直立型无吸声声屏障增设Y头型,插入损失将增加2.7 dBA。相关研究可为城轨交通减振降噪提供科学指导。

2018 Vol. 38 (5): 139-145 [摘要] ( 25 ) [HTML 1KB] [PDF 1715KB] ( 57 )
146 程珊,刘林芽, 王少锋
高架钢弹簧浮置板轨道减振特性研究及参数优化

摘要:为探讨钢弹簧刚度和浮置板密度对高架钢弹簧浮置板轨道减振特性的影响规律,构建车辆-浮置板轨道-桥梁耦合模型,从时频域的角度对其进行了分析,为钢弹簧浮置板轨道的设计参数的合理选择与组合优化提供理论依据。研究结果表明:在2 ~ 20Hz范围内浮置板的振动水平随钢弹簧刚度的减小而增大。在16 ~ 125Hz频率范围内,轨道中心线、翼缘、腹板、梁底的振动水平随着钢弹簧刚度的减小而减小,最大减幅达到13dB。钢弹簧刚度的变化对传递函数的影响比较明显,弹簧刚度越小,浮置板到桥梁结构的竖向传递函数值越小。综合考虑,在设计浮置板轨道结构时建议将钢弹簧的刚度控制在6×106 N/m ~ 8×106 N/m。浮置板密度的增大会在一定程度上减小系统的振动水平,实际设计中要合理设置浮置板密度,建议控制在2800kg/m3 ~ 3200kg/m3。

2018 Vol. 38 (5): 146-150 [摘要] ( 18 ) [HTML 1KB] [PDF 2100KB] ( 60 )
建筑振动与建筑声学
151 张龙1,2,刘芳博1,秦雷3,侯丹1,刘刚1
颐和园德和园大戏楼修缮前后声场对比测试与分析

为促进德和园大戏楼声场真实性的保护,本文在修缮前后分别对大戏楼声场的混响时间、脉冲响应、声场不均匀度进行了测试。通过修缮前后的数据对比分析,探明了看戏廊封闭及临时看台对大戏楼声场的影响;评估了德和园声学真实性的修缮效果;也为史料记载的观演行为提供了科学佐证。

2018 Vol. 38 (5): 151-155 [摘要] ( 22 ) [HTML 1KB] [PDF 1663KB] ( 54 )
156 宋瑞祥1,张学刚2,孙国栋2,张璋2,王亮1
探讨两种建筑隔振基础措施在地铁沿线物业开发中的应用

为解决城市轨道交通列车运行引起的人居环境振动问题,介绍了建筑基底铺设减振垫及设置钢弹簧支座等两种不同柔性隔振措施的基本原理及其在国内外工程项目中的应用。以某邻近地铁线路大型混合地块项目开发为例,在振源难以控制的前提下,对应用上述措施的隔振效率、经济指标及对结构设计的影响进行了探讨。结果表明:两种基础隔振措施均能有效降低振动传递至建筑结构的水平,但在经济指标及对结构设计影响程度等方面有所差异。相关结论对于地铁振动环境下的物业开发项目具有实际参考意义。

2018 Vol. 38 (5): 156-161 [摘要] ( 15 ) [HTML 1KB] [PDF 2002KB] ( 43 )
162 饶顺斌1,田一2,李静涛1,林松涛1,杜冲1
城市户内变电站主变室墙面吸声降噪优化设计探讨

为实现全球能源互联网的战略目标,建立绿色、环保、和谐的智能电网,电网环保技术是重要的技术环节。其中,变电站降噪设计技术可有效解决日益增加的变电站噪声投诉问题,近年来愈加受到重视。本文针对变电站通用设计手册中的全户内、半户内变电站,通过试验测试和仿真分析技术,掌握了变电站吸声降噪设计中降噪效果的主要影响因素,提出了一种模块化吸声降噪设计方法。采用该方法对某110kV变电站进行降噪设计,根据仿真结果,站界噪声排放达到I类声环境功能区昼间和夜间的排放要求。

2018 Vol. 38 (5): 162-166 [摘要] ( 12 ) [HTML 1KB] [PDF 1641KB] ( 43 )
信号处理与故障诊断
167 王昌明1,张征1,李峰2,鲁聪达1
改进经验小波变换的齿轮箱故障诊断新方法与应用

针对经验小波变换在频谱划分时检测的边界过于集中在频谱中幅值较大频率段的问题,对经验小波变换在频域内利用检测极大值来进行频谱划分的方式进行了研究,提出了基于频谱趋势的改进型经验小波变换,利用仿真信号和汽车座椅水平驱动器振动信号进行了测试。研究结果表明,该方法能够使啮合频率及其谐波与边频带作为一个模态被分解出来。通过对分量信号进行Hilbert变换解调分析,实现对齿轮箱故障的定位。

2018 Vol. 38 (5): 167-172 [摘要] ( 20 ) [HTML 1KB] [PDF 2210KB] ( 53 )
173 李从志,郑近德,潘海洋,刘庆运
基于自适应多尺度散布熵的滚动轴承故障诊断方法

针对滚动轴承振动信号的非平稳、非线性特性,将一种新的衡量时间序列复杂性和不规则程度指标——散布熵(dispersion entropy,DE)引入到滚动轴承非线性故障特征提取,提出了一种基于经验模态分解与DE相结合的自适应多尺度散布熵滚动轴承故障诊断方法。首先,采用经验模态分解对振动信号进行分解,得到若干不同尺度的本征模态函数;其次,计算每个本征模态函数的DE值;再次,将得到的DE值作为特征向量输入到基于支持向量机建立的多故障分类器进行训练和识别。最后,将提出的滚动轴承故障诊断方法应用于试验数据分析,结果表明,论文提出的方法能准确地识别滚动轴承故障类型。

2018 Vol. 38 (5): 173-180 [摘要] ( 15 ) [HTML 1KB] [PDF 1834KB] ( 45 )
180 李飞1,秦国军2,庄圣贤1
基于扩展双谱的齿轮压缩采样信号特征提取方法

针对传统信号处理方法不适用于压缩采样信号的问题,提出一种基于扩展双谱的压缩信号特征提取方法,以实现对压缩后的齿轮振动信号直接进行特征提取而避免复杂的信号重构过程。该方法首先将原始信号与M序列进行混频,将高频信息搬移到低频部分,低通滤波后通过低频采样获取压缩采样信号,再对压缩信号进行扩展双谱分析,针对实际应用中存在的问题,进一步引入阶次分析,角域同步平均等技术。仿真及工程实验表明,该方法能有效地提取出压缩采样信号的相位耦合特征,实现故障识别。

2018 Vol. 38 (5): 180-185 [摘要] ( 21 ) [HTML 1KB] [PDF 2068KB] ( 56 )
186 叶金义1,谢小平1,2,梁烊炀1,张福运1
基于精细复合多尺度熵特征向量相关系数在滚动轴承故障诊断中应用

摘 要:复合多尺度熵(CMSE)是在多尺度熵(MSE)基础上提出来的,它改善了MSE存在的熵值不精确、波动较大等,但不能解决样本时间序列太短引起未定义熵问题。精细复合多尺度熵(Refined Composite Multiscale Entropy ,RCMSE)通过改进算法提高了熵估计的准确性,并降低了诱导未定义熵的概率。在此基础上,本文提出基于RCMSE特征向量关系数的轴承故障识别分类方法。该方法首先利用RCMSE对数据样本生成多尺度熵,计算测试样本与已知故障状态的训练样本的RCMSE相关系数,从而判断测试样本的状态类型。对轴承信号数据进行试验表明,该方法能100%准确的对轴承正常,内圈,外圈和滚动体故障信号识别分类。因此,该方法是一种有效的识别故障特征,为实际轴承故障诊断提供参考。

2018 Vol. 38 (5): 186-191 [摘要] ( 25 ) [HTML 1KB] [PDF 1838KB] ( 38 )
192 王金东,张隆宇,赵海洋,李颖,夏法锋
状态形态学滤波与 EWT的故障特征提取方法研究

针对往复机械振动信号具有复杂非线性、非平稳等特性,使用一种基于小波框架的自适应经验小波变换和以集合角度处理信号的形态学滤波来进行往复机械故障特征提取。首先使用自适应经验小波变换通过构造尺度空间曲线对傅里叶频谱进行划分,构造合适的正交小波滤波器组以提取具有紧支撑傅里叶频谱的AM-FM成分;然后根据往复机械振动信号冲击性的特点,基于信号本身特性构造形态学结构元素,对提取出的模态进行状态自适应形态学滤波;最后使用多尺度模糊熵对模态进行定量分析并对故障进行识别。将该方法应用到实测数据中,实验结果验证了该方法的有效性,该方法可以准确对往复压缩机气阀故障进行识别。

2018 Vol. 38 (5): 192-197 [摘要] ( 18 ) [HTML 1KB] [PDF 1758KB] ( 36 )
198 张永强1,荆建平2,李亚伟2,牛超阳1,贾林1
扩展卡尔曼滤波方法在转子典型故障诊断中的应用

转子故障的早期诊断与预示是当前转子动力学的一个难点。文献[1]提出了一种基于多模型估计得到转子裂纹参数对转子进行故障诊断的方法,但是该方法需要构造大量的多模型估计器,存在着构造复杂,计算量大的问题。针对这个问题,本文提出了基于扩展卡尔曼理论(EKF)的转子典型故障诊断方法。针对Jeffcott转子建立了不对中、裂纹和弯曲故障模型,并分别构建了基于扩展卡尔曼滤波-加权整体迭代(EKF-WGI)的参数估计方程。通过不对中、弯曲和裂纹故障的实验验证,表明了该参数估计方法对于转子典型故障有着较高的诊断能力。与传统的诊断方法提取频谱特征相比,该方法不依赖于经验和故障事例,可以较精确地估计故障参数,在转子的故障诊断中更有针对性。

2018 Vol. 38 (5): 198-203 [摘要] ( 15 ) [HTML 1KB] [PDF 2249KB] ( 62 )
204 高晓刚,王安斌
地铁 PR型扣件弹条伤损分析

基于国内某地铁线路运营期间发生PR弹条异常伤损情况,本文对应用线路进行了轨道结构实况调查及扣件弹条伤损统计,总结了现场扣件施工过程中的质量缺陷。通过弹条伤损区间钢轨动态位移的测试及钢轨波磨的检测和分析,得到了轨道系统动态位移和轮轨作用的激励频约为722Hz。对比弹条在安装状态下的模态和受力分析结果,组装弹条存在某阶730Hz模态频率与轮轨作用的激励频率接近,认为轨道不平顺以及轮轨激励频率与弹条振动模态重合产生的共振是引起弹条受损加速,进而异常伤损的主要因素,最后提出了合理的解决方案和建议,为地铁工务部门的线路维保提供理论及方法参考。

2018 Vol. 38 (5): 204-207 [摘要] ( 14 ) [HTML 1KB] [PDF 1841KB] ( 41 )
208 袁文军1,刘飞1,王晓峰2,周文晶2
基于深度自编码网络的轴承故障诊断

在故障诊断领域,通常采用信号处理技术提取特征,然后将特征输入到故障分类器中进行故障识别。对于提取特征部分,采用信号处理技术可以使故障诊断取得较好的效果,但是仍然存在不足之处:一是人为提取的特征很大程度上依靠专业的诊断知识;二是绝大多数方法都需要使用标签数据来进行故障特征分类,其中标签数据必须通过大量的实验才可以得到。本文提出的基于深度自编码网络的轴承故障诊断是一种新型的智能故障诊断方法,可以克服上述故障诊断中存在的缺陷。为了验证该方法的有效性,利用具有不同健康状况的大量滚动轴承测量震动信号数据进行测试,实验结果表明效果良好。

2018 Vol. 38 (5): 208-214 [摘要] ( 18 ) [HTML 1KB] [PDF 1716KB] ( 36 )
减振降噪设备与器材
215 刘涛1,张勇2,陈沛芝1,盛光英1,姜昱祥1
基于增维精细积分法非线性能量陷减振系统分析

文章通过线性减振弹簧构建具有非线性能量陷的Duffing振子,提出一种切实可行的非线性能量陷减振系统构建方法,利用增维精细积分法求解非线性能量陷减振系统,得到较高精度解。确定给定条件下,二自由度非线性能量陷减振系统和三自由度非线性能量陷减振系统的减振角频率范围,对非线性能量陷减振系统施加外部连续随机激励仿真,进一步确定了所构建的非线性能量陷Duffing振子的可行性,为非线性能量陷减振方面的研究提供研究方向和理论基础。

2018 Vol. 38 (5): 215-219 [摘要] ( 13 ) [HTML 1KB] [PDF 1447KB] ( 37 )
220 刘松涛,刘营,李鸿光,李富才
某物联网机箱设备结构振动分析与减振研究

物联网机箱设备作为物联网系统的核心部分,要求必须具备高可靠性,然而这些设备却经常工作在温度或振动条件恶劣的环境中。振动尤其是基础振动可能会导致触点松动、开路或其他接触问题,这些问题在系统故障原因中占很大的比例。由于机箱结构的复杂性,单个的部件振动分析并不能解决在系统工作中遇到的振动问题,因此,需要利用系统的模拟和实验来监测和增强结构的健康状况。在本文中,首先利用有限元方法,从部件到系统依次进行了动力学分析,计算了系统级基础激励下某物联网机箱设备的固有频率、模态振型和谐响应,然后通过实验验证了分析结果的有效性和准确性。通过仿真和实验,检测出整个系统的薄弱点,提出了加强结构和减少振动的措施,并在仿真和实验两方面对其进行了验证。结果表明,采取的措施有效降低了机箱设备的振动,提高了其安全性。

2018 Vol. 38 (5): 220-224 [摘要] ( 12 ) [HTML 1KB] [PDF 1999KB] ( 72 )
225 董迎晖1, 方辉1,黄宵2
侧壁悬挂雷达多维隔振平台性能仿真及实验

为了实现对侧壁悬挂式雷达多维隔振的目的,提出了一种基于并联机构的隔振平台。该隔振平台隔振杆采用具有拉压双向隔振性能的隔振器,满足侧壁式悬挂隔振要求,且具有6自由度多维隔振功能,利用Adams软件对隔振平台进行正弦扫频和半正弦波冲击仿真,验证平台具有多维隔振和防冲击性能;最后完成原理样机制造,并在振动台上对原理样机进行正弦扫频和半正弦波冲击实验,对比仿真和实验数据可以发现,仿真模型与实验模型具有较好的一致性,该隔振平台具有良好的减振性能,对侧壁悬挂式雷达具有很好的保护作用。

2018 Vol. 38 (5): 225-229 [摘要] ( 13 ) [HTML 1KB] [PDF 1884KB] ( 41 )
230 温华兵,李晓亮,吴晓佳
空压机排气放空复合消声器设计与性能分析

为降低空压机的高压排气放空气流噪声,给出了节流降压板、片式消声通道及小孔喷注层的消声性能经验公式计算方法,设计了一款适用于排气放空气流的复合消声器。在Virtual.Lab中建立了复合消声器的声学有限元模型,开展了消声器的传递损失性能分析。仿真结果表明:声学有限元仿真与经验公式计算的传递损失结果较为接近;所设计的高压排气放空复合消声器在20Hz~3000Hz宽频段内具有理想的消声效果,平均消声量可达57dB。

2018 Vol. 38 (5): 230-233 [摘要] ( 15 ) [HTML 1KB] [PDF 1268KB] ( 63 )
234 焦健,吴迎,于开平
基于 ADAMS与 SIMULINK的 Stewart主动振动控制平台联合仿真

提出一种新的Stewart并联平台几何构型,通过Kane方法建立其动力学方程。在ADAMS仿真软件中建立其虚拟样机模型,并经过试验验证了该模型的准确性。在MATLAB/SIMULINK中搭建控制系统模型,从而实现联合仿真,得到了控制前后载荷的加速度响应曲线。仿真结果表明该Stewart主动控制平台可以对振动进行有效的抑制。研究成果对于Stewart并联平台的结构设计以及实际的物理样机的制造具有理论指导意义,并为调试合理的控制算法提供了便利的方法。

2018 Vol. 38 (5): 234-238 [摘要] ( 16 ) [HTML 1KB] [PDF 1860KB] ( 57 )
工程实践
239 黄彩霞1, 2,杨振东2,曹申2,龚寄2
工业平缝机噪声源定位与低噪声结构设计

摘要:为了确定工业平缝机的噪声源,进而开展低噪声结构设计,首先进行了平缝机振动与噪声信号测试实验,通过振动与噪声信号的时域分析,确定出机架产生共振是导致噪声峰值产生的原因;通过振动加速度信号与噪声声压信号的常相关分析和重相关分析,确保振动加速度信号能准确解释噪声声压信号。通过振动与噪声信号的偏相关分析,确定机架Z方向的振动为噪声产生的主要原因,机架应作为平缝机低噪声结构设计对象;基于噪声源定位结果,开展了机架低噪声结构设计。实验结果证明,改进后的机架能降低平缝机运行噪声,证明噪声源定位结果有效。

2018 Vol. 38 (5): 239-243 [摘要] ( 18 ) [HTML 1KB] [PDF 1708KB] ( 53 )
244 曹婷婷,冯志华,王刚,黄萌萌,向晓东,张风君
基于 LMSVirtual.Lab的鼠标噪声分析与设计

本文借助三维声学仿真软件LMS Virtual.Lab,应用有限元AML(Automatic Matched Layer)法分析了某款鼠标声固耦合模型的噪声频响函数。在此基础上,采用隔声手段提出满足目标设计要求的改进方案,经过对比,验证了在靠近声源处有无挡板以及滚轮处开口的大小对鼠标降噪的影响。发现:在靠近声源处添加挡板,滚轮处适当开口变大对鼠标降低噪声有明显效果。这为低噪声鼠标的开发和设计提供了指导方案。

2018 Vol. 38 (5): 244-248 [摘要] ( 19 ) [HTML 1KB] [PDF 1591KB] ( 57 )
 
2018年4月20-22日-上海-第二十八届全国振动与噪声高科技应用学术会议征文通知(第2号通知)
2017-12-08-北京-第十五届全国噪声与振动控制工程学术会议(征文通知)
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