噪声与振动控制
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2020年 40卷 4期
刊出日期:2020-08-18

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
振动噪声测试技术
环境振动与环境声学
减振降噪设备与器材
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0 2020-4期封面、目录
2020-4期封面、目录
2020 Vol. 40 (4): 0- [摘要] ( 36 ) [HTML 1KB] [PDF 1177KB] ( 90 )
振动理论与数值解法
1 冯青松,杨舟,梁玉雄,郭文杰
长度调制的声子晶体梁弯曲振动带隙特性分析

提出了一种长度可调制的双周期声子晶体梁结构,研究了弯曲波的带隙特性。无限周期条件下,采用传递矩阵法计算了准周期声子晶体梁弯曲振动中的弹性波能带结构,并与简单二组元声子晶体梁结构的能带进行了对比,然后进一步分析了调制参数对带隙的调节机制,结果表明准周期声子晶体梁结构较简单二元声子晶体梁能够产生更大带宽,更多频段的带隙。有限周期条件下,采用有限元法计算了准周期声子晶体梁的振动传递特性,证明了理论计算的正确性。本文提出的准周期声子晶体梁结构在使用较少材料的基础上,大幅度拓宽了带隙并具有更强的带隙的调控力,为梁类工程结构的减振提供了更多的选择,并为新型滤波器、隔振平台的设计提供了新的思路。

2020 Vol. 40 (4): 1-8 [摘要] ( 45 ) [HTML 1KB] [PDF 2203KB] ( 133 )
9 罗小燕,黄祥海,邵凡,陈晟
基于改进VMD算法的岩体失稳声发射信号去噪方法

针对岩体失稳声发射信号具有非线性、非平稳的特点和传统VMD算法在对岩体失稳声发射信号去噪时分解参数K难以确定的问题,提出一种改进VMD算法的信号去噪方法。以红砂岩为研究对象,首先采用VMD算法将原始失稳声发射信号分解得到多个IMF分量,引入相关系数构建有效分量的选取方法,计算不同K值下各IMF分量与原始信号的相关性,然后根据有效IMF分量选取原则选取有效IMF分量进行信号重构并剔除虚假IMF分量,最后以均方根误差与相对误差为去噪效果评价指标,得到不同K值下的去噪结果。经仿真和实验分析可知,改进的VMD算法对其去噪效果显著。

2020 Vol. 40 (4): 9-16 [摘要] ( 37 ) [HTML 1KB] [PDF 1911KB] ( 78 )
17 蒋国荣, 陈文杰
房间隔声的声辐射度模拟计算

为计算房间之间的空气声隔声,提出了一种基于声辐射度的隔声计算模型。通过房间之间的声辐射度传递,模拟房间隔声中的声传播,建立房间的声辐射度系统方程。经对辐射度方程的数值求解实现隔声房间的声场模拟,由此计算获得房间之间的隔声量。房间隔声的实测对比验证了该隔声计算模型的正确性。针对不同条件的房间隔声模拟表明,当房间中声场扩散度较高时该隔声模型与统计声学模型的结果符合良好;当房间中的声场偏离扩散场时,该模型仍可准确计算房间隔声量,因而具有广泛的适用性。

2020 Vol. 40 (4): 17-20 [摘要] ( 34 ) [HTML 1KB] [PDF 1559KB] ( 79 )
21 刘文俊,张昱,朱彤
对PSDTOMA方法适用性的探究

基于传递率的运行模态分析(TOMA)是一种新颖的模态参数识别技术,主要特点是能够在有色激励条件下实现运行模态分析。基于功率谱密度传递率的TOMA方法(PSDTOMA)是TOMA中最具实用性的一类方法,仅根据单一荷载条件下的响应信息即可识别模态参数。然而,PSDTOMA技术的普遍适用性一直没有得到系统的研究。本文从理论出发,得到了一些关于PSDTOMA方法应用局限性的结论,数值和物理试验的结果随后验证了结论的正确性。

2020 Vol. 40 (4): 21-26 [摘要] ( 25 ) [HTML 1KB] [PDF 1911KB] ( 60 )
27 王靖岳1,杨芳1,王浩天2
两级压力式油气弹簧的非线性建模及其性能分析

为研究一种两级压力式油气弹簧的刚度及阻尼特性,考虑了活塞与油腔内壁的动静摩擦力、油液压缩性等相关因素,结合理想气体状态方程建立油气弹簧的非线性数学模型,并运用MATLAB和LabVIEW软件揭示其输出力和阻尼力的变化规律。借用Origin处理模型仿真数据和试验数据,对比分析证明模型是有效性,再通过改变其主要的设计参数,得到相关的性能变化结果,并得出关键设计参数对输出力和阻尼力的影响规律,为两级压力式油气弹簧的刚度和阻尼匹配设计提供了参考。

2020 Vol. 40 (4): 27-31 [摘要] ( 30 ) [HTML 1KB] [PDF 1887KB] ( 71 )
32 杨越,张婷
基于Prandtl-Ishlinskii 模型的智能悬臂梁迟滞补偿与自适应复合控制研究

摘 要:随着智能结构在当今工程的应用越来越广泛,智能结构的迟滞非线性特性受到越来越多的关注。这种迟滞特性不但影响系统的输出精度,甚至威胁系统的稳定性。为了解决这一问题,本文提出一种自适应内模控制策略:首先运用最小二乘算法在线实时辨识智能结构PI(Prandtl-lshlinskii)正模型,模拟智能结构的迟滞特性;基于智能结构PI(Prandtl-lshlinskii)正模型建立智能结构的PI逆模型,实现智能悬臂梁迟滞特性的补偿;同时,将智能结构的输出作为反馈信号,采用最小方差自校正控制律在线设计反馈增益,达到构成智能结构闭环控制系统的目的。通过数值仿真,对比智能结构在有无迟滞补偿两种情况下的振动控制效果,探索智能结构迟滞特性对智能结构的振动控制效果的影响规律,并通过实验验证两种情况下智能结构振动控制结果,得出迟滞特性影响智能结构振动控制效果的有效结论。结果表明:在有迟滞补偿情况下智能结构的振动控制效果优于无迟滞补偿情况下的控制效果。

2020 Vol. 40 (4): 32-37 [摘要] ( 30 ) [HTML 1KB] [PDF 1461KB] ( 62 )
38 王强1,李冬林2
逆变器供电下感应电机振动分析

本文以一台感应推进电机为例,分析在逆变器供电情况下电机气隙中径向旋转电磁力波性质,并构建其二维场路耦合计算模型以便与解析解相互验证;进而建立相应较为准确的三维有限元结构谐响应分析模型,将旋转力波代入,得到在某些不同性质力波作用下结构的响应结果。将现场实测值与计算值相比具有较好的符合性,具有一定的工程参考价值,为感应电机的减振降噪提供了一些参考。

2020 Vol. 40 (4): 38-41 [摘要] ( 31 ) [HTML 1KB] [PDF 1681KB] ( 69 )
42 杨菁,周星德,周煦晴
变截面悬臂梁压电俘能器集总参数模型修正

本文以变截面悬臂梁压电俘能器为研究对象,推导了含端部集中质量的分布参数与集总参数模型运动方程及传递函数,并利用分布参数模型的解析解来修正集总参数模型的近似解。修正分为频率修正和幅值修正,通过分析发现系统固有频率在梁自由端与固定端宽度的比值较大的情况下,近似解的相对误差变大,根据此规律对集总参数模型固有频率进行修正,并在此基础上对相对运动传递函数引入修正系数,对幅值进行修正。通过和文献数据对比验证本文模型的正确性,适于进一步应用和推广。

2020 Vol. 40 (4): 42-46 [摘要] ( 34 ) [HTML 1KB] [PDF 1198KB] ( 69 )
47 沈颉,阚秀,曹乐,杨昊
无人艇稳定平台的运动控制分析研究

针对海浪波动对无人艇所搭载载荷产生的准周期性振动干扰问题,本文提出一种基于 串并联结构的稳定平台振动补偿解决方案,实现载荷与多源扰动的有效隔离。首先,采用旋转矩阵分析法研究了稳定平台的动态运动特性,构建了稳定平台伴随运动方程;然后,利用矢量分析法给出稳定平台逆向运动学方程的解析解,解耦外部输入振动与平台姿态,以高精度惯性姿态测量参数作为输入,设计了具有位置环反馈的闭环运动控制系统;最后,通过MATLAB和Adams联合仿真,同时对横摇、纵摇和垂荡下的三自由度稳定姿态进行了测试,实验结果表明,本文所提方案能够使稳定平台达到运动平滑且响应迅速的效果,可实现 范围内的快速运动补偿,能够完成复杂海况下的快速减振,为无人艇实现稳定有效载荷提供了有效解决方案。

2020 Vol. 40 (4): 47-52 [摘要] ( 27 ) [HTML 1KB] [PDF 1552KB] ( 61 )
53 黄竹也1,裘浩锋1,苗亚超2,王振宇3,张豪杰1,姜云丽4
1.5 MW风机结构的模态参数识别

随机子空间法是在时域内识别模态参数的方法,本文阐述了随机子空间法的基本原理,采用基于规范变量分析算法,研究总结出对振动响应数据进行模态参数识别的方法,对某风电场1.5MW风机结构的振动响应数据进行分析,得到一阶自振频率为0.426Hz,与风机厂家给出的一阶自振频率基本吻合,故验证了本文方法的有效性。本文识别方法具有快捷方便的优点,且所需要的测试数据易于获得。

2020 Vol. 40 (4): 53-56 [摘要] ( 39 ) [HTML 1KB] [PDF 1245KB] ( 69 )
57 杨华泽,戴腾飞,林天然
改进型边光滑有限元在声固耦合中的应用研究

改进型边光滑有限元法(IES-FEM)是最近针对三维中频声学数值计算色散误差问题提出的一种改进数值计算方法。本文基于此方法并将其拓展应用到三维声固耦合问题的中高频预测。在建模过程中分别采用IES-FEM与边光滑有限元法(ES-FEM)用于构建声腔域与结构域的耦合离散方程。通过调整离散系统中刚度矩阵的适度软化来达到与质量矩阵之间的平衡以减少声固耦合系统中高频响应计算的色散误差。数值计算结果表明,相比于ES-FEM,本文采用的耦合计算方法在声固耦合系统中高频响应计算方面具有较高的计算精度、收敛性和计算效率。

2020 Vol. 40 (4): 57-62 [摘要] ( 28 ) [HTML 1KB] [PDF 1556KB] ( 47 )
63 宋杰1,陈安军1,2
EPS非线性缓冲包装系统跌落冲击响应分析的线性化方法

为获得非线性系统跌落冲击加速度响应最大值,以EPS缓冲包装系统为研究对象,将系统的全局非线性离散为局部工作点线性问题,建立系统的动力学方程,获得局部工作点系统响应加速度最大值的解析表达。与实测结果比较,静、动态试验分析表明,基于动态试验预测的加速度最大值相对误差小于5%,基于静态试验预测的最大加速度相对误差在10%以内,动态试验预测结果优于静态试验。在粘性阻尼假设条件下,随阻尼比(系统阻尼比小于0.2)增加,基于静、动态试验预测加速度最大值减小,相对误差增大。该方法分析过程无需系统非线性本构关系,可推广到其他非线性缓冲包装系统跌落冲击加速度响应的预测分析。

2020 Vol. 40 (4): 63-66 [摘要] ( 25 ) [HTML 1KB] [PDF 1141KB] ( 61 )
信号处理与故障诊断
67 殷红,陈强,彭珍瑞
传感器优化布置的齿轮箱轴承故障特征提取

摘要:为诊断齿轮箱轴承故障,构建一种传感器优化布置的齿轮箱轴承故障特征提取方法。提取齿轮箱上箱体模态振型,运用K-medoids算法对节点振型聚类,用有效独立法初选测点,以模态置信准则(MAC)为适应度函数,运用遗传算法(GA)寻优,实现传感器位置优化,以构建的综合评价指标对传感器数量进行评价,以此得到齿轮箱传感器优化布置方案;将传感器布置在上箱体采集齿轮箱振动信号,对各路信号进行奇异值(SVD)降噪,对降噪后信号进行基于方差贡献率的信息融合;对融合信号进行变分模态分解(VMD),以信息熵最小为原则对VMD参数优化,选取信息熵最小本征模态分量(IMF)进行Teager能量谱分析,提取滚动轴承故障特征;通过ZDH10型齿轮箱故障实验台进行实验验证,证明所构建方法的可行性。

2020 Vol. 40 (4): 67-72 [摘要] ( 39 ) [HTML 1KB] [PDF 1593KB] ( 87 )
73 蒋勉1,邝应炜2,王宇华1,罗柏文2
结合视觉测振与频响函数的梁裂纹定位方法

机器视觉测振技术具有多点测量的优点,且不会给被测对象带来附加质量。本文提出结合视觉测振与频响函数的梁裂纹定位方法。搭建了机器视觉测振系统,并与激光位移传感器的测量结果进行精度对比验证。利用视觉测振系统测量得到的激励输入和多位置点振动信号,估计频率响应函数描述激励点到各位置点之间的振动传递特性。基于裂纹产生前后频响函数的变化定义裂纹位置识别指数向量,通过辨识向量中分量最大值位置实现裂纹定位。在悬臂梁测振实验中设置了不同的裂纹深度、不同的激励频率和不同的裂纹位置对本文裂纹定位方法的效果进行了实验验证。

2020 Vol. 40 (4): 73-79 [摘要] ( 31 ) [HTML 1KB] [PDF 2085KB] ( 85 )
80 徐文学,夏懿,张德祥
基于稠密卷积网络的轴承故障诊断

轴承故障诊断非常依赖故障特征的提取,为了实现基于原始数据的更加直接的故障诊断,提出一种基于稠密卷积网络的轴承故障诊断方法。该方法首先将原始一维数据规范化,再输入到稠密块网络并结合softmax分类层来自适应学习轴承振动信号的有效特征,进而实现分类。实验通过西储大学所提供的轴承故障数据库测试了网络的有效性,并且与其他常用轴承故障诊断网络进行了对比研究。结果表明本文所提网络针对轴承振动数据可以实现明显优于其它网络的故障类型识别准确率,特别是针对混入强噪声的故障数据,仍然可以实现较高的诊断精度,因此有着不错的抗噪音性能。

2020 Vol. 40 (4): 80-86 [摘要] ( 42 ) [HTML 1KB] [PDF 1985KB] ( 89 )
87 李国华1, 2,付振芳1,曾璇3
EEMD联合SOM的电机滚动轴承故障诊断

针对电机轴承振动信号的非平稳性,提取信号不精确的特点。提出一种基于集合经验模态分解(EEMD)和能量矩的特征提取方法,自组织特征映射网络(SOM)进行故障识别相结合的故障诊断方法。首先利用EEMD处理原始振动信号,将其分解成一系列具有不同特征时间尺度的IMF(固有模态分量)。由于在轴承状态变化的不同频带下,IMF的特征随时间尺度和能量分布的不同而不同,能量矩能准确得到IMF的变化能量,计算出各阶IMF的能量矩构造故障特征向量。其次,利用故障特征向量作为输入来构建SOM网络进行故障识别。最后通过轴承实验验证该方法的正确性。结果表明,该方法采用有限的训练样本可以快速、准确地诊断滚动轴承故障。

2020 Vol. 40 (4): 87-91 [摘要] ( 28 ) [HTML 1KB] [PDF 1558KB] ( 60 )
92 杨超,赵荣珍,孙泽金
基于SVD-MEEMD与Teager能量谱的滚动轴承微弱故障特征提取

摘 要:针对滚动轴承早期微弱故障特征难以提取的问题,提出一种基于奇异值分解(Singular Value Decomposition, SVD)、改进的集总经验模态分解(Modified Ensemble EMD, MEEMD)和Teager能量谱的滚动轴承微弱故障特征提取方法。该方法首先采用Hankel矩阵理论对滚动轴承的故障信号进行相空间重构得到重构矩阵,并根据奇异值差分谱理论对重构矩阵进行SVD处理,实现信号的初步降噪;其次,对降噪后的信号进行MEEMD分解得到一组本征模态分量(Intrinsic Mode Function, IMF)和一个余量,依据峭度-相关系数规则选取出一个冲击特征敏感的IMF分量,计算其Teager能量算子;最后,通过分析能量谱图实现对滚动轴承微弱故障的模式辨识。通过美国西储大学的滚动轴承故障数据对提出方法进行验证,并与其它模式的组合方法进行了比较。结果表明,本方法具有良好的降噪效果和敏感特征筛选能力,从而能更准确的提取出早期滚动轴承故障频率,实现故障类型的准确辨识。

2020 Vol. 40 (4): 92-97 [摘要] ( 35 ) [HTML 1KB] [PDF 1838KB] ( 53 )
98 张永鑫1,宋晓庆1,张晓冬1,王志阳2,冷军发2
基于最大相关峭度解卷积的滚动轴承复合故障诊断方法

受环境噪声、传递路径、信号衰减以及源信号本身比较微弱的影响,滚动轴承早期微弱冲击性故障的信号特征难以提取。近年来,最小熵解卷积( Minimum Entropy Deconvolution,MED)已经成功应用在旋转机械故障检测中来提取振动冲击,MED方法是一个迭代选择的过程,通过迭代选择一个有限脉冲响应来使信号的熵最小,从而对信号进行滤波。但是这种方法有一定的局限性:MED方法对于单一冲击的信号解卷积效果良好,但是对于强噪声或者多个冲击源共同作用的信号处理起来就很困难。为了解决这个问题,本文研究新的解卷积方法:最大相关峭度解卷积(Maximum correlated Kurtosis deconvolution,MCKD),有效利用了滚动轴承故障周期性冲击的特点,与MED相比,克服了单一冲击的限制,对两种冲击源甚至是多种共同卷积的解卷积具有更好的特征提取效果。仿真和实验对比验证了此方法的良好的降噪和故障特征增强效果。

2020 Vol. 40 (4): 98-102 [摘要] ( 27 ) [HTML 1KB] [PDF 1670KB] ( 61 )
103 范宇雪,王江文,梅桂明,邱江洋,刘晓龙
基于BI-LSTM的小样本滚动轴承故障诊断方法研究

微弱故障特征的有效提取与判别模型的精确性是滚动轴承状态监测和故障诊断的关键。针对LSTM模型在少样本条件下存在故障诊断准确度较低的问题,本文提出了一种基于双向长短时记忆网络(BI-LSTM)的小样本滚动轴承故障诊断方法:首先采用自适应白噪声的集合经验模态分解(CEMMDAN)与傅里叶变换对信号进行分解变换构成特征矩阵,然后采用BI-LSTM进行特征提取获取每个样本序列的故障特征,最后采用个逻辑回归(LR)将多个故障特征汇总学习。结果表明:本文提出的方法在随机的小样本测试集上平均精确度相对传统LSTM模型提高了30.8%,可为滚动轴承健康状态监测提供重要算法支撑。

2020 Vol. 40 (4): 103-108 [摘要] ( 46 ) [HTML 1KB] [PDF 1605KB] ( 76 )
109 李伟
基于EEMD和Teager能量算子的行星齿轮箱故障特征提取研究

摘要:针对行星齿轮箱振动信号故障特征提取困难、幅值和频率调制明显等问题,提出了一种基于集合经验模态分解(EEMD)和Teager能量算子的行星齿轮箱故障特征提取方法。该方法首先利用EEMD分解样本信号得到若干本证模量函数(imf),计算各imf与原始信号的相关系数和欧式距离,筛选出能够表征原始信号特征的分量。其次,计算筛选后各imf分量的Teager能量算子,将计算结果进行信号重构。最后,提取重构信号模糊熵及其对应概率密度函数的波形指标,作为基本特征参数进行故障诊断。将所提方法应用于行星齿轮箱实验数据分析。通过与常用特征提取方法的对比,结果表明:论文提出的新方法不仅能有效地区分行星齿轮箱故障类型和程度,且识别率优于所对比的方法。

2020 Vol. 40 (4): 109-113 [摘要] ( 31 ) [HTML 1KB] [PDF 1292KB] ( 48 )
114 周恒瑞1,郭新年2,赵正敏2,杨玉东2,王晓晖2
基于自适应通用勒让德滤波器的非线性有源噪声控制

针对非线性有源噪声控制,提出一种基于通用勒让德滤波器及其对应的滤波x最小均方误差算法(GLFXLMS,General Legendre Filtered-X Least Mean Square)。通用勒让德滤波器具有正交性,可在[-1, 1]区间逼近任何因果、时不变、有限记忆、连续、非线性系统。基于滤波X最小均方(FXLMS, Filtered-X Least Mean Square)算法架构推导了通用勒让德滤波器对应的自适应GLFXLMS算法,并分析了该算法的计算量;完成了该方法与其他方法在不同非线性条件下的控制效果对比。实验结果表明,对于不同的非线性有源噪声控制模型,本文所提算法具有良好的控制效果。

2020 Vol. 40 (4): 114-119 [摘要] ( 35 ) [HTML 1KB] [PDF 1604KB] ( 58 )
120 卓沛骏1, 2,罗勇水1, 2,曹梦楠1, 2,艾真伟1, 2,王瑞良1, 2
基于卡尔曼滤波算法的风电机组塔顶位移监测方法

针对风电机组塔顶位移在线监测问题,提出一种基于卡尔曼滤波算法的传感器信号融合方案。首先,建立用于塔顶转角测量的传感器迭代数学模型。然后,针对模型中传感器误差参数难以估计的问题,自行搭建实验平台优化模型参数,有效提高塔顶转角测量的精度。在此基础上,通过仿真获取不同风速条件下塔顶位移与转角的线性关系,实现从塔顶转角到塔顶位移的转换。现场测试结果表明,采用该方法对塔顶位移的监测结果与仿真一致性高,且机组在额定风速区域塔顶位移达到最大,符合实际情况。该方案成本低廉,具备较高的工程应用价值,为高耸结构姿态测量提供新的思路。

2020 Vol. 40 (4): 120-124 [摘要] ( 25 ) [HTML 1KB] [PDF 1425KB] ( 91 )
125 李昕1,陈坚1, 2
基于WTSD-EMDLPF的低频振荡信号降噪

针对电力系统低频振荡信号监测易受环境、设备等噪声污染问题,提出联合小波阈值软降噪和经验模态分解低通滤波的降噪方法,称为WTSD_ EMDLPF。首先,采用小波阈值软降噪滤除大部分白噪声,再利用经验模态分解低通滤波去除经验模态分解的首个固有模态分量以进一步减弱残余噪声,最后合成余下固有模态分量重构低频振荡信号。利用数值信号算例和IEEE四机两区域系统产生的功率低频振荡信号算例进行仿真实验,对比小波阈值硬降噪、小波阈值软降噪、经验模态分解低通滤波,结果表明WTSD-EMDLPF对低频振荡信号降噪更具优势。

2020 Vol. 40 (4): 125-131 [摘要] ( 35 ) [HTML 1KB] [PDF 1740KB] ( 69 )
运载工具振动与噪声
132 高阳1, 2,于子良3,齐洪峰3,谢素明1,彭来先4
轮对声振特性及多边形发展与轮辋厚度相关性研究

车轮几何形状是影响轮对振动声辐射的重要因素,列车在长期运营过程中,轮辋将由于自然磨耗和镟修而逐渐变薄,轮辋变薄后一方面直接对轮对振动声辐射产生影响,另一方面将通过影响车轮多边形发展而进一步影响振动噪声。本文基于高速列车长期运营的车轮粗糙度和振动噪声跟踪测试以及轮对声辐射仿真预测,研究轮辋厚度改变对轮对振动声辐射的影响。结果表明:在车轮表面粗糙度相同情况下,轮辋变薄,轴箱振动在高频部分有所增大,但增加较小。此外,轮辋厚度改变,将根据“车轮定频整分原理”影响车轮多边形的发展,车轮多边形的改变,直接对轮对振动噪声产生影响。

2020 Vol. 40 (4): 132-136 [摘要] ( 27 ) [HTML 1KB] [PDF 1757KB] ( 80 )
137 李佩琳,方明霞
轮毂驱动电动汽车主动悬架的时滞控制

本文以轮毂驱动电动汽车主动悬架为研究对象,采用理论与数值模拟相结合的方法对主动悬架系统的时滞反馈特性进行研究。首先建立了考虑控制时滞的轮毂驱动电动汽车4自由度主动悬架模型;然后基于H∞控制理论,通过采用Lyapunov-Krasovskii泛函和自由权矩阵法,提出了一种考虑时滞的H∞控制策略;对电动汽车悬架系统在路面随机激励下的振动控制进行仿真分析,并与传统不考虑时滞的H∞控制策略的控制结果进行对比。研究发现,时滞H∞控制策略能够对时滞系统实现有效控制,不会引起系统发散。

2020 Vol. 40 (4): 137-141 [摘要] ( 30 ) [HTML 1KB] [PDF 1507KB] ( 55 )
142 林嘉欢,汤伟民,张俊,姚立纲
6 500 吨油化船舱室噪声预报与降噪设计

现代船舶的舱室需满足严格的噪声级限值要求,在设计阶段,对大型船舶进行舱室噪声预报和开展降噪设计具有实际的工程意义。以6500吨油化船为研究对象,利用声学分析软件VA One建立声学模型,并基于统计能量分析法对重要舱室进行噪声预报。结果显示,全船重要舱室的噪声级均严重超标,故需进行降噪设计。首先,通过“分离变量法”分析噪声源,区分主要噪声源与次要噪声源,对主要噪声源进行了隔振、隔声处理。其次,通过子系统能量分布云图,明确船舶舱室噪声的主要传递路径,并据此进行进一步的降噪方案设计。采取降噪措施后,全船重要舱室噪声级均达到限值要求。研究结果可用于工程实际中的6500吨油化船的降噪设计,同时可为其他类型船舶的降噪设计提供参考。

2020 Vol. 40 (4): 142-148 [摘要] ( 34 ) [HTML 1KB] [PDF 1980KB] ( 71 )
149 黄进安1, 2,向阳1, 2,黄陈哲1, 2,张波3
考虑船舶内装的舱室噪声预报与控制

建立船舶舱室噪声预报模型,充分考虑了船舶内装材料对噪声预报的影响,基于统计能量法实现了舱室噪声预报并与实测值进行比较,结果表明:添加内装后的舱室噪声预报值与实测值在趋势上取得了较好的吻合,带宽合成后舱室噪声预报值与实测值差值均在3 dB以内,表明本文所研究的舱室噪声预报方法可靠,计算准确。通过与DE56新标准中舱室噪声限值进行比较并分析噪声能量输入路径得到舱室噪声超标的主要原因,采用铺设浮动地板并结合吸声技术进行降噪处理,降噪后各舱室噪声均已满足相关标准。

2020 Vol. 40 (4): 149-154 [摘要] ( 33 ) [HTML 1KB] [PDF 2251KB] ( 71 )
155 陈江艳1,2,杨诚1
电动汽车空调压缩机噪声测试及其声品质客观参量分析

基于某主流电动汽车空调压缩机的结构特征和工作原理,归纳其噪声种类及产生机理,采用LMS声学采集系统对其升速过程噪声数据进行采集,运用响度、尖锐度、语音清晰度、波动度、粗糙度、音调度等声品质客观参量进行分析,研究不同转速下的噪声声品质变化规律,并通过特征响度分析获得不同转速下各场点噪声响度的频域分布。研究表明,对于不同场点不同转速,其声品质客观参量值有明显差异,且随转速的变化趋势各不相同;但特征响度及其峰值的频带分布却只与场点位置有关,与转速无关。

2020 Vol. 40 (4): 155-160 [摘要] ( 41 ) [HTML 1KB] [PDF 1813KB] ( 68 )
161 王统洲1,王孝兰1,刘宁宁1,杨超1,杨东坡2
车内噪声FXFU-LMS声振混合主动控制算法

目前车内振动与噪声主动控制主要集中在以振消声或以声消声的研究,为解决消声与消振无法同时兼顾的问题,本文提出一种基于滤波-X最小均方算法(FXLMS)和滤波-U最小均方算法(FULMS)的车内噪声FXFU-LMS声振混合主动控制算法。以某轿车中采集的振声传递函数为基础,在每次迭代中,首先采用FULMS算法对振动信号进行主动振动控制;然后利用振声传递函数计算出控制前后振动辐射噪声的减少量,得到振动主动控制后的耳侧噪声;最后采用FXLMS算法进行主动噪声控制,依次循环直至稳定。结果表明,FXFU-LMS算法能有效抑制车内噪声,且与传统FXLMS、FULMS算法相比,本文算法残余误差更小,收敛速度更快,可以兼顾振动与噪声控制,更适用于车内噪声主动控制(ANC)。

2020 Vol. 40 (4): 161-166 [摘要] ( 24 ) [HTML 1KB] [PDF 1730KB] ( 71 )
167 韩峰,何立燕,李晨曦
多孔纤维材料对飞机壁板结构隔声性能的影响分析

摘 要:多孔纤维材料大面积铺设于飞机舱段壁板,是飞机舱体结构保温和降噪的常用材料。为了快速预计飞机壁板铺设多孔纤维材料后的隔声特性,以理想的声阻抗管条件下的均匀板隔声测试结果为依据,基于Johnson-Champoux-Allard多孔材料等效流体模型,建立了包含多孔纤维材料层的均匀板结构的三维有限元计算模型,用以探究铺设多孔纤维材料层的厚度、与背板的安装距离以及压缩量等参数对均匀板的隔声量的影响机理。进而在混响室-全消声室条件下,采用声强法测试了有限尺寸的飞机壁板模型的隔声量,验证了基于声阻抗管中获得的多孔纤维材料参数对背板隔声量的影响可以用于快速预计飞机壁板铺设多孔纤维材料后的隔声特性,并阐述了声阻抗管小样结果与飞机壁板大样结果之间的关系。

2020 Vol. 40 (4): 167-172 [摘要] ( 31 ) [HTML 1KB] [PDF 1680KB] ( 90 )
173 索雪峰,焦生杰,王刚锋
矿用自卸车油气悬架振动冲击特性实验研究

摘 要:矿用自卸车装载时会产生巨大冲击,严重时会造成车身或悬架破坏。为了研究提高车辆寿命,改善悬架减振吸能特性,本文以陕西同力重工最新研发的TLD110矿用自卸车为研究对象,重点研究了车辆装载过程中的油气悬架的减振吸能特性,通过实验对比了无冲击加载和有冲击加载两个过程中油气弹簧压力的变化情况。结果表明:无冲击加载时弹簧压力和装载质量成线性关系,实验值和理论值基本一致,最大误差为5.2%;有冲击加载会造成弹簧压力迅速达到峰值,然后振荡衰减,最后趋于稳定值,最大偏差为0.32Mpa,最大超调量为21.6%,衰减振荡时间集中在4.7s~6.0s之间;增大蓄能器直径能减小装载冲击油气悬架压力的最大偏差,更好的对车身和悬架起到保护作用。

2020 Vol. 40 (4): 173-176 [摘要] ( 28 ) [HTML 1KB] [PDF 1523KB] ( 61 )
177 陈曦1, 2,赵伟1, 2,胡杰宏1, 2,李登山1, 2
基于BIOT九大参数的轿车声学包仿真分析及优化

在声学包的开发过程中,声学包的参数确定和整车性能预测一般要早于车身开发,这就需要在项目早期对声学包进行仿真分析工作。目前,国内外主机厂广泛认可的声学包仿真分析方法是基于统计能量分析原理。对于声学包材料本身,一般基于BIOT理论模型,通过九大参数等进行模拟仿真。本文针对某款在研车型,建立了整车声学包统计能量法模型。对乘员头部声压进行传递路径分析,找到贡献量大的声学包部件。对这些声学包的BIOT九大参数进行测试,对几种材料的参数进行分析,找到性能参数最佳的材料组合,从而达到优化整车声学包性能的目的。

2020 Vol. 40 (4): 177-182 [摘要] ( 29 ) [HTML 1KB] [PDF 1724KB] ( 75 )
183 曾庆懿1,汪海涛2,吉丽超2,李书阳1,黄元毅1
基于轮心载荷的整车路噪分析与优化研究

为在设计研发阶段优化国内某型MPV汽车路面噪声问题,建立了整车有限元模型。基于样车采用试验的方法测得实际道路行驶中汽车转向节处的加速度,结合逆矩阵法、主成分分析法,利用Virtual.lab软件求得路噪载荷激励。将该激励施加到CAE仿真模型对应位置进行计算分析,通过对比实测数据验证仿真建模的有效性。并进一步进行了基于整车模型的底盘对车内声压的灵敏度分析,依据分析结果,给出了调整前副车架刚度、前控制臂刚度、前减震器衬套刚度以及后车架刚度等的解决方案包。通过优化,车内噪声各频率峰值均有明显改善,分贝值平均降低4.4dB(A),对于缩短该型MPV开发周期和降低生产成本具有重要参考意义。

2020 Vol. 40 (4): 183-189 [摘要] ( 23 ) [HTML 1KB] [PDF 2934KB] ( 60 )
190 王啸宇,成磊
全船振动分析等效建模方法

针对全船振动分析中遇到的计算精度和计算成本之间的矛盾,本文提出了等效建模法,即将全船分为等效简化模型、非简化部分和过渡部分进行建模的原则。本文阐述了等效建模法的原理并使用该方法建立某30万吨FPSO全船有限元等效模型,通过分析得到该30万吨FPSO主要振动模态的固有频率并与激励源输出载荷频率进行比较。本文最终得到结论,等效建模法可以用于全船振动分析且具备降低计算成本的优点,同时该30万吨FPSO全船的主要振动模态在推进器激励源作用下不存在共振的风险且振动响应符合要求。

2020 Vol. 40 (4): 190-193 [摘要] ( 19 ) [HTML 1KB] [PDF 1346KB] ( 58 )
环境振动与环境声学
194 严青,张体强,丁少华,何清怀
一种基于多元线性拟合的多源噪声分离方法

噪声户外监测中往往受到多种声源的共同影响,难以对各声源产生的影响进行分离。本文对不同源强条件下各声源对预测断面的噪声贡献值进行了研究,结果表明各点位在两种工况下受到各声源的噪声贡献值变化趋势均一致,且两种工况下各声源贡献值增量与源强增量均一致。根据这一结论,采用Matlab多元线性拟合法计算出各声源对点位的实际噪声贡献值,并反推出各种声源的实际源强和实际背景噪声,实现对多种声源的分离。利用分离出的各个源强,通过Cadna/A软件计算出各点位的拟合噪声值,与实测数据吻合得较好,表明该多元线性拟合法是有效可行的,可实现各点位实测数据中不同声源贡献值的分离,并对各声源产生的噪声影响进行分别评价。

2020 Vol. 40 (4): 194-198 [摘要] ( 8 ) [HTML 1KB] [PDF 1380KB] ( 66 )
199 舒永先1,鄢晓忠1,徐慧芳1,唐定忠2,吴爱军2,陈绍龙2
火电厂冷却塔噪声原因分析及降噪改造

湖南某火电厂2×660MW火电机组配有两台淋水面积为10000m2的逆流式自然通风循环水冷却塔,冷却塔运行中噪声较大,高达86dB,严重影响了周围居民生活。作者通过对本冷却塔噪声产生机理的分析研究,研究表明:冷却塔噪声的来源有落水噪声、塔体噪声、布水噪声和循环水泵噪声等,其中落水噪声是主要来源。水滴直径(大小)、落水高度、通风风速等对落水噪声有很大的影响。在一定范围内,水滴直径越大,落水高度高,通风风速越小,噪声值越大。由此提出了一种全新的降噪网技术,实施效果良好,能有效降低噪声,降噪效果达到8dB以上。

2020 Vol. 40 (4): 199-203 [摘要] ( 12 ) [HTML 1KB] [PDF 1371KB] ( 79 )
建筑振动与建筑声学
204 卢华喜, 方超, 陈波, 吴必涛, 梁平英
高速列车引起半刚性节点装配式结构振动分析

为了研究高速列车运行引起半刚性节点装配式混凝土框架结构的振动,本文建立了轨道-路基-土体-结构的三维有限元计算模型,研究了节点平动和转动刚度对结构三个方向振动响应的影响,分析了车速、轴重、距离和土体性质对结构振动响应的影响规律。结果表明,转动刚度的变化对装配式结构振动响应的影响比平动刚度更大;节点刚度变化对结构水平方向振动的影响比竖向更明显;车速和距离对转动半刚性变化引起的X和Y向加速度峰值的减小幅度的影响很小,但会明显影响X和Y向位移峰值的减小幅度;地基土的剪切波速对Y向加速度峰值减小幅度有影响;轴重对X和Y向的加速度和位移峰值减小幅度的影响都非常小。

2020 Vol. 40 (4): 204-212 [摘要] ( 16 ) [HTML 1KB] [PDF 3080KB] ( 64 )
减振降噪设备与器材
213 张博1,王熙3,吴浩慜2,杨斌堂2
面向船舶振动抑制的电磁吸振器优化设计

摘 要:转子机械变转速运行等因素会引起变频振动。本文针对转子机械的变频振动,基于电磁弹簧原理对电磁吸振器进行了优化设计。通过有限元分析得到了吸振器的结构静变形、应力分布与其各阶谐振频率和振型,通过电磁仿真得到了吸振器的磁场分布。对吸振器的刚度线性度进行了优化以提高吸振器的频率跟踪控制精度。通过电磁力的解析模型优化目标函数,提出了一种电磁刚度线性度的优化方法,并加工了实验样机,完成了对100kg负载的变频振动频率跟踪振动抑制的实验验证。

2020 Vol. 40 (4): 213-218 [摘要] ( 20 ) [HTML 1KB] [PDF 1943KB] ( 66 )
219 齐成婧, 毛崎波
四分之一波长管吸声系数测量及性能分析

噪声已经成为一个重要的环境污染,四分之一波长管可以用于对噪声的控制中。设计了一种基于传递函数法的声学测量方法,可测量任意管径四分之一波长管的吸声系数。实验结果表明,四分之一波长管固有频率会随着管长的增加而减小,并且根据实验结果对理论模型中管长进行修正;实验中采用了针管式四分之一波长管,结构简单且频率更易调节。可以通过改变管长,来改变四分之一波长管的固有频率,降低不同频率范围的噪声。

2020 Vol. 40 (4): 219-222 [摘要] ( 21 ) [HTML 1KB] [PDF 1443KB] ( 68 )
223 宾滔1,王修勇1,方豪杰1,王文熙2
调谐双质阻尼器减振性能分析

调谐质量阻尼器与惯质器组合形成的调谐双质阻尼器是一种新型减振装置。将惯质器简化为惯性质量和粘性阻尼器,建立了单自由度结构-调谐双质阻尼器运动方程,研究了调谐双质阻尼器的优化参数,分析了自由振动和简谐激励下调谐双质阻尼器的减振效果。研究表明,调谐双质阻尼器具有比传统调谐质量阻尼器更好的减振效果。

2020 Vol. 40 (4): 223-226 [摘要] ( 20 ) [HTML 1KB] [PDF 1476KB] ( 76 )
227 杨巧云1,王志强1,黄杰2,孟鸿涛2
采用上部锁紧式双层非线性减振扣件钢轨频率响应试验分析

摘要:轨道结构的频率响应指,系统容易被激发产生显著振动响应的频率特性,频率响应函数可以辨识出轨道系统容易被激发的振动频率范围。本文采用锤击方法比较了上部锁紧式双层非线性减振扣件(GJ-32扣件)以及III型减振器两种轨道结构型式下钢轨的垂向和横向频率响应特性,同时也对比分析了两种轨道型式下在钢轨的振动频率响应情况,并结合两种轨道型式下钢轨波磨现象,分析了钢轨的频率响应特性与波磨特装频率的相关性。结果表明:(1)上部锁紧式双层非线性减振扣件相对于III型减振器轨道结构下的钢轨的垂向及横向振动在200-400Hz之间有较好的抑制作用;(2)上部锁紧式双层非线性减振扣件和III型减振器轨道结构型式下钢轨的垂向“Pinned-Pinned ”共振不是导致钢轨波磨的主要原因;(3)III型减振器轨道结构型式下的钢轨垂向频率共振点与现场实测的典型波磨频率高度吻合;(4)在容易产生钢轨波磨的主要频率段,GJ-32扣件具有较好的衰减性和阻尼特性。

2020 Vol. 40 (4): 227-230 [摘要] ( 19 ) [HTML 1KB] [PDF 1638KB] ( 47 )
231 葛茂鑫,李吉
双颈部亥姆霍兹共振器的声学特性

为研究颈部数目对亥姆霍兹共振器声学性能的影响,本文通过四端参数法建立了双颈部亥姆霍兹共振器的数学模型,通过COMSOL Multiphysics软件对共振器进行声流耦合仿真,主要研究了颈部数目、颈部偏移量和腔体体积对共振器传递损失的影响。结果表明,增加颈部数量可拓宽系统共振频带,且随着颈部偏移量增加,共振峰值处的传递损失也越大;非结构式颈部结构主要改变共振频率,对于传递损失影响不大;受腔体壁面反射,右侧颈部内上下端的反射流和入射流交汇,发生干涉作用,随着腔体体积减小,干涉作用愈加明显。

2020 Vol. 40 (4): 231-234 [摘要] ( 17 ) [HTML 1KB] [PDF 1450KB] ( 100 )
235 秦俊飞1, 张用兵1, 曾飞1, 卢洪超2, 王志强1, 王金朝1
行车激励条件下弹性扣件弹条模态频率试验分析

摘要:为探讨地铁轨道用弹性扣件弹条在行车激励作用下与静态的工作模态之间区别,针对某弹性扣件III型弹条,对其进行静态下的锤击试验及行车状态下的振动测试,获得弹条的静态传递函数及行车激励作用下的振动响应信号。采用随机子空间法,对行车激励作用下弹条的振动响应信号进行模态分析,得到弹条固有振动频率。结果表明0~1500Hz范围内,弹条静态下仅存在一阶模态,对应频率为622Hz;行车激励作用下0~1500Hz范围内弹条振动存在两阶模态,对应频率为364.86Hz及594.51Hz。试验结果说明在弹条振动评估中应充分考虑行车激励作用对弹条固有频率的影响,以行车激励作用下模态作为评判标准。

2020 Vol. 40 (4): 235-240 [摘要] ( 24 ) [HTML 1KB] [PDF 1660KB] ( 55 )
241 李海涛,潘国培,丁炜,王强
环境因素对船用橡胶隔振器寿命期内静动态性能影响研究

摘 要 在船用橡胶隔振器使用寿命周期内,环境条件(紫外线、臭氧与热老化)对其动态性能的影响作用不容忽视,以船用BX型橡胶隔振器为研究对象,通过强化疲劳试验的方法模拟船用隔振器的寿命周期,研究了在隔振器寿命周期内紫外线、臭氧与热老化三种环境因素对隔振器静刚度、动刚度以及机械阻抗特性的影响,通过分析得出:在船用寿命周期内,环境因素作用下隔振器的静刚度一般会减小,而动刚度变化情况则不一致,并且其变化情况与橡胶配方存在一定关系;隔振器经过环境因素作用后,其静刚度与动刚度若是没有明显变化,则其机械阻抗与声学性能也相应没有发生明显变化。该结论在现实工程中具有一定的参考意义。

2020 Vol. 40 (4): 241-245 [摘要] ( 25 ) [HTML 1KB] [PDF 1410KB] ( 65 )
振动噪声测试技术
246 王革鹏,郭家元
一台中性点电抗器的振动台试验研究

为研究中性点电抗器的抗震性能,本文采用人工合成波作为激励,对一台样机进行了振动台抗震试验,测试了其本体及套管、储油柜的动态特性及地震响应,分析了套管的安全系数。同时利用ANSYS Workbench,以El-Centro波、Taft波以及人工合成波为输入对中性点电抗器的进行了时程仿真分析,并对试验结果与数值仿真进行了对比。结果表明该中性点电抗器在0.4g地震加速度作用下具有足够的安全裕度,可以满足产品抗震性能的要求。验证了中性点电抗器抗震性能数值仿真的有效性,有助于产品的抗震设计。

2020 Vol. 40 (4): 246-251 [摘要] ( 15 ) [HTML 1KB] [PDF 2003KB] ( 60 )
252 段桂平,邢海灵
钢弹簧浮置板轨道减振效果实验室检验评价方法研究

钢弹簧浮置板轨道减振效果线上测试受线路、地质、车辆以及施工质量等外部因素影响,不同地段及不同厂家间直接对照时存在一定的偏差;另外,线上测试还存在一定的滞后性,测试开展时钢弹簧浮置板轨道已施工完成,即使发现效果不达标,也较难整改。本文针对这一现状探寻研究通过室内检测评价浮置板减振效果的方法,根据浮置板轨道的减振原理,将浮置板系统简化为单个隔振器与其在系统中承担的质量组成的质量—弹簧—阻尼系统,通过测试隔振器刚度和阻尼比,计算传递损失并预估浮置板理论隔振效果。同等条件下的测量能客观反映不同隔振器和设计方案之间的差异,有助于在浮置板隔振器上线前提前了解其性能,降低不合格产品上线的风险。

2020 Vol. 40 (4): 252-255 [摘要] ( 17 ) [HTML 1KB] [PDF 1458KB] ( 83 )
工程实践
256 姜伟龙1,关家振2
高层星级酒店机电设备固体声传递影响的治理

高层酒店类建筑中的机电夹层多存在大型机电设备(如冷水机组、空调水泵),若隔振措施不当或不足易对邻近的噪声敏感区域(如酒店客房或酒店式公寓)产生低频噪声影响,影响房间的入住或租售情况。经研究发现,低频段噪声主要集中在20-400Hz频段,其中125-250Hz频段最为显著。本文从工程实际应用角度出发,对典型工程实例进行现场实测和数据对比分析,详细阐述机电设备低频噪声对酒店建筑的影响,提出最佳解决方案。其设计思路可供同类工程参考。

2020 Vol. 40 (4): 256-260 [摘要] ( 26 ) [HTML 1KB] [PDF 1432KB] ( 74 )
 
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