噪声与振动控制
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2019年 39卷 5期
刊出日期:2019-10-18

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
环境振动与环境声学
减振降噪设备与器材
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2019 Vol. 39 (5): 0-1 [摘要] ( 33 ) [HTML 1KB] [PDF 1131KB] ( 80 )
综述
1 吴春志,冯辅周,吴守军,陈汤,王杰
深度学习在旋转机械设备故障诊断中的应用研究综述

旋转机械设备的故障诊断对现代工业系统的可靠性和安全性起着重要作用。近年来深度学习发展迅速,许多研究人员将其应用到旋转机械设备故障诊断中来。本文回顾了深度学习的发展历程,重点介绍了自编码器、深度置信网络、卷积神经网络、递归神经网络、生成式对抗网络等深度学习模型的原理以及在本领域的应用现状,探讨了当前面临的挑战以及未来的发展趋势。

2019 Vol. 39 (5): 1-7 [摘要] ( 54 ) [HTML 1KB] [PDF 1539KB] ( 154 )
振动理论与数值解法
8 邢拓,李贤徽,盖晓玲,蔡泽农,王芳,关淅文
微穿孔板结构吸声仿真技术研究

利用微孔建模、多孔介质模型和内置穿孔板模型三种有限元方法,对微穿孔板结构的声阻抗及吸声系数进行了分析。研究结果表明:微孔建模方法对于经典微穿孔板理论地完善具有促进作用;多孔介质模型计算的声阻相对较小,吸声峰值估计不足;内置穿孔板模型可以代替微孔建模,简化建模难度,提高计算速度,同时也可以保证可靠的吸声计算结果。

2019 Vol. 39 (5): 8-11 [摘要] ( 39 ) [HTML 1KB] [PDF 1649KB] ( 95 )
12 骆勇鹏1,鲁四平2,刘景良1
小样本结构参数不确定性量化及传递分析的信息扩散方法

如何准确估计不确定性参数的概率密度函数是结构不确定性分析的一个重要环节。而这一环节常因实测数据有限而难以实现。为此,提出基于信息扩散理论的小样本结构参数不确定性量化及传递分析方法。首先基于有限样本数据,采用信息扩散理论估计不确定性参数服从的概率密度函数,进而采用接受-拒绝法生成随机数并进行统计分析得到不确定性参数的均值和标准差。其次,根据不确定性参数量化结果,基于响应面模型快速计算参数不确定性引起的结构响应变异程度。最后,以4自由度弹簧—质量系统和钢板材料参数不确定性量化及传递分析试验来验证所提方法的可行性及可靠性。分析结果表明:所提方法在概率分布未知、实测数据大于20个的情况下可有效地量化参数的不确定性及其引起的结构响应的变异程度。

2019 Vol. 39 (5): 12-17 [摘要] ( 34 ) [HTML 1KB] [PDF 1544KB] ( 52 )
18 隋宇恒1,贵鹏2,唐彬2,阳红3,吕磊4,许斌1
不同高度刚性支承对机床固有频率的影响分析

当机床内部或外部的激励频率与其固有频率接近时,机床将产生共振现象,降低加工精度、影响加工质量。为了解决机床加工的共振问题,论文提出了一种避免共振的方法,该方法通过改变支承尺寸来调整固有频率,从而避免共振发生。论文首先介绍了机床有限元模型建立与分析的方法,然后分别研究了机床支承高度及接触面积与机床固有频率的量化关系,最后通过机床模态实验验证了方法的可行性与有效性。

2019 Vol. 39 (5): 18-22 [摘要] ( 46 ) [HTML 1KB] [PDF 1722KB] ( 68 )
23 苏蕾1,荆建平1,2
结合面微观接触面积分布数值仿真分析方法

机械系统中结合面的接触状态会显著影响装配体动力学特性,结合面接触面积是描述接触状态的关键参数。分形接触模型是结合面分析中的常用方法,经典MB接触模型将结合面简化为刚性平面与粗糙面接触,以W-M分形函数描述粗糙面轮廓曲线,利用岛屿面积分布规律描述接触点面积分布,但以往研究并未分析该分布是否符合分形函数描述的粗糙面。因而,本文提出了求解W-M函数所描述轮廓的接触面积分布规律的数值仿真方法。根据粗糙表面形貌分形特征的有限性,将粗糙轮廓描述为连续可导的曲线,利用曲线与直线相交模拟粗糙面与平面的接触。利用梯度上升算法求出所有极值并计算各微凸体截线长度,进而获得面积的离散分布,分别以Majumdar与Komvopoulos提出的面积分布函数形式拟合离散点。结果表明前述分布规律符合数值仿真法求得的接触点面积分布,但存在更准确的分布函数形式。同时,该方法有望用于求解两粗糙面接触模型的面积分布,为进一步研究两粗糙面间的接触状态提供思路。

2019 Vol. 39 (5): 23-27 [摘要] ( 29 ) [HTML 1KB] [PDF 1709KB] ( 56 )
28 柳伟1,张斌伟2, 3,柳德龙4
与黏弹性地基相互作用的单桩的自振特性分析

将回传射线矩阵法推广至桩土系统的振动分析中,利用Matlab语言编程,借助求根法对二维复数超越方程进行了迭代求解,通过数值算例,对比分析了黏弹性地基中桩的外露长度、埋置深度、桩端约束情况对自振频率、衰减系数和模态的影响。结果表明:随着外露长度越长,埋置结构的各阶自振频率和衰减系数越小;随着埋置深度越深,埋置结构的各阶自振频率越小,衰减系数越大;埋置部分的横向位移明显小于外露部分的横向位移;桩顶固定边界下的各阶自振频率最大,桩顶自由边界下的各阶衰减系数最小;在各阶振型中,桩顶自由的振型峰值相对桩顶铰接和桩顶固定的振型峰值较小。

2019 Vol. 39 (5): 28-34 [摘要] ( 31 ) [HTML 1KB] [PDF 2611KB] ( 57 )
35 唐振天1,刘夫云1,刘文华1,余汉红2,胡汝凯2
某重载牵引车传动系统扭振试验研究与分析

针对某重载牵引汽车行驶时出现个别档位与某转速段出现严重的顿挫与振动,本文通过针对车辆特性设计整车试验,采集问题档位的发动机飞轮、变速器转速变化以及其他位置的加速度值,通过阶次分析和频率分析,经多次比对,确定车辆在高档位行驶时,多个档位在传动轴的2阶次振动尤为明显,经过分析确定是由于传动轴和万向节的原因造成传动系统振动,通过更换传动轴与万向节,车辆抖动问题得到解决。

2019 Vol. 39 (5): 35-39 [摘要] ( 29 ) [HTML 1KB] [PDF 1674KB] ( 67 )
40 武令伟,王国平,芮筱亭,屠天雄,查启程
含区间参数的多体系统特征值问题分析

在工程中,机械系统的加工测量误差、几何、材料以及约束条件等的不确定性对系统振动特性影响显著。针对不确定性多体系统动力学问题,传统的概率方法和模糊方法都需要大量的统计数据来进一步分别获得不确定参数的概率分布函数和模糊度隶属函数。然而在实际工程中,通过大量标准试验来获取大量样本资料,进而获得较为准确的概率分布函数和模糊度隶属函数的做法是难以实现的。因此,本文基于区间算法和多体系统传递矩阵法建立了一种含区间参数的多体系统特征值问题的分析方法。该方法无需建立系统总体动力学方程,只需要知道不确定参数的上、下界限,即可快速进行计算分析。同时,该方法将区间算法与复杂计算过程解耦,能更好的控制区间算法中区间放大现象。最后,分别应用文中方法与扫描法对含不确定参数的链式多刚体系统和机床多刚柔体系统特征值问题进行了计算分析,两种方法的计算结果吻合较好,证明了文中方法的有效性和高效性。

2019 Vol. 39 (5): 40-44 [摘要] ( 21 ) [HTML 1KB] [PDF 1157KB] ( 57 )
45 康霞1,殷广强1, 2,赵桂平1
双联3K型行星齿轮系统固有特性分析

为研究双联3K行星齿轮系统固有特性,根据系统各构件间的相对位移,考虑啮合刚度和支承刚度的影响,采用集中参数法建立了其平移-扭转耦合动力学模型。运用MATLAB中eig函数求解动力学方程,得到了系统的固有频率和振动模式,研究了刚度和行星轮个数对系统固有特性的影响。结果表明:系统具有三种振动模式,中心构件扭转振动模式、中心构件平移振动模式及行星轮振动模式;三种振动模式下的固有频率个数与行星轮个数无关;2000Hz以内的中心构件平移振动模式的固有频率受行星轮个数的影响显著;系统低阶固有频率受支承刚度影响大于啮合刚度,且2000Hz以内的低阶固有频率受第一级齿圈支承刚度影响较大。研究结果为双联3K行星齿轮系统的动态特性优化设计提供了理论依据。

2019 Vol. 39 (5): 45-49 [摘要] ( 31 ) [HTML 1KB] [PDF 1846KB] ( 47 )
50 张宇1,杨家友2,陈德欣3
电动车动力电池包螺栓连接振动松动研究

为提高电动汽车动力电池包振动安全性,更好地在开发前期预估和分析电池包结构连接可靠性和完好性,建立了考虑螺栓连接因素的电池包振动松弛仿真精细化计算模型。并提出以螺杆单元轴向应力功率谱密度作为电池包螺栓连接振动松弛评估参数。从电池包随机振动环境下结构强度和螺栓振动松弛性能研究获知:螺栓连接结构振动松弛风险高于结构强度破坏,工程中不容忽视;并非电池包螺栓预紧力越大,结构性能越佳,需计算分析、合理匹配方可防止螺栓振动松弛问题。上述研究对电池包结构设计和安全性评价具有实际意义。

2019 Vol. 39 (5): 50-56 [摘要] ( 36 ) [HTML 1KB] [PDF 1707KB] ( 53 )
57 王忠诚1, 2,陈海卫1, 2,王志1, 2
球式自动平衡装置的动力学特性分析

为研究球式自动平衡装置的抑振特性,利用拉格朗日方程和牛顿定律推导出球式自动平衡装置的运动微分方程,建立平面振动模型;采用旋转坐标变换的方法将振动模型转化为自治形式方程,分析自治系统的平衡点;采用数值分岔软件AUTO完成自治系统的分岔分析,指出平衡过程中的霍夫分岔现象,并分析稳定区与不稳定区;最后采用仿真的方法验证了分岔结论的正确性。

2019 Vol. 39 (5): 57-61 [摘要] ( 32 ) [HTML 1KB] [PDF 1377KB] ( 48 )
62 王洪波,马志远
离心风机气动性能时域与频域参数优化

由相干分析可知,离心风机入口静压与内部静压存在强相干,因此选取离心风机气动性能时域静压、频域入口静压压力脉动叶频峰值作为优化目标,以蜗壳出口结构的长度和角度作为优化对象,采用拉丁超立方抽样选取20组样本点,建立Kriging近似模型,选用多目标遗传算法和序列二次规划算法的组合优化方法进行寻优。结果表明离心风机静压大幅提高,入口静压压力脉动叶频峰值降低4.23%,有效降低了离心风机内部静压压力脉动,减弱了靠近蜗壳出口的叶片吸力面压力脉动向其他区域的传递发展,改善了流场的非对称性,离心风机综合性能明显改善。

2019 Vol. 39 (5): 62-67 [摘要] ( 31 ) [HTML 1KB] [PDF 1567KB] ( 48 )
运载工具振动与噪声
68 刘小华,莫崇卫,蒋帅,黄伟,廖金深
某纯电动汽车驱动电机噪声分析与优化

本文针对某国产小型纯电动汽车在40-80kph全加速工况下车内噪声较大问题,开展整车噪声客观测试和分析,确认主要因素为驱动电机啸叫。然后结合永磁同步电机振动噪声机理分析和电机的零部件台架试验结果,判定电机的阶次噪声和高频谐波频率噪声是其啸叫的主要原因。针对不同的噪声产生机理,主要通过电机壳体结构模态优化和电机控制策略优化来进行改善。对比改进前后方案下整车噪声的测试数据,结果表明:改进后驾驶员内耳声压级降低2-5dB(A),基本消除了电机啸叫噪声,大大提升了车内的声品质。

2019 Vol. 39 (5): 68-72 [摘要] ( 76 ) [HTML 1KB] [PDF 2070KB] ( 96 )
73 张静1, 2,王洪强3,张继鑫3,吴贵超3,覃旗开3,郑东1, 2
汽车空调箱鼓风机噪声源识别的实验研究

汽车空调箱(HVAC)作为汽车内部的重要部件,其振动噪声水平影响乘驾舒适性。新能源汽车没有了柴油(或汽油)发动机振动噪声的掩盖,其空调箱的噪声就会显得尤为突出。因此,对于汽车空调箱的噪声产生机理和传播路径的研究具有极其重要的意义。通过相干分析法、局部屏蔽法、以及声压法,进行噪声源识别和传播路径分析。实验分析表明12阶、60阶的噪声主要是由电机的电磁振动引起,一方面通过电机端盖辐射出来,另一方面从电机与蜗壳连接处传递给空调箱。研究结果为抑制空调箱鼓风机噪声提供参考依据。

2019 Vol. 39 (5): 73-77 [摘要] ( 30 ) [HTML 1KB] [PDF 1910KB] ( 50 )
78 张新亚,雷晓燕,罗锟
TMD在简支箱梁多阶模态振动控制中的应用

为了有效实现对简支箱梁多阶模态参与振动响应的控制,首先通过对箱梁结构进行模态分析确定受控模态,并基于TMD的定点理论及多自由度系统等价质量识别法,得到箱梁结构附加TMD的最优刚度、最优阻尼和最佳附加位置;然后对箱梁结构进行谐响应分析,探讨了控制箱梁结构各阶模态振动的TMD在不同质量比下的吸振特性;最后基于列车-轨道-桥梁耦合动力学模型,探讨了列车荷载作用下TMD对箱梁结构低频振动的控制效果。结果表明:TMD能够有效吸收箱梁竖向固有频率附近的低频振动能量;TMD的质量比越大,吸振效果越明显;合理的多阶模态TMD组合设置能够有效地控制列车荷载作用下箱梁的低频振动及对应频段桥梁弹簧支座反力向下部桥墩的传递。

2019 Vol. 39 (5): 78-83 [摘要] ( 29 ) [HTML 1KB] [PDF 2022KB] ( 46 )
84 张咏琳1, 3,汪凯森4,赵艳菊5,李盈利1, 2
车辆型材结构的隔声性能优化研究

摘要:高速列车现在已经成为人们出行时相当重要的一种交通方式,但是随着列车速度的不断提升,控制车厢内噪音也变得越来越困难。车厢内的噪音不但会影响乘客乘坐的舒适度,严重情况下还会伤害乘客的健康。构成车厢的主要型材结构为双层且带有加筋夹层的铝合金板,本文对该结构的隔声性能进行优化,以求达到提高车厢整体的隔声性能,降低车厢内噪声的目的。根据典型车体型材结构建立三维几何模型,通过声学有限元方法分析其隔声量。以型材的隔声量作为评价其隔声性能的主要参数,基于列车噪声的特点将声辐射的频率范围限定为100~4000Hz,并且重点关注100~1000Hz频率范围内的隔声量。分析了型材结构的尺寸,包括面板厚度、面板间距离、加筋粗细、加筋与面板间角度等对结构隔声量的影响。研究结果发现仅依靠改变尺寸结构对型材隔声量的优化是十分有限的,并且会极大影响材料的面密度或刚度,因此基于优化的型材结构,对蜂窝-型材结构进行声学有限元分析,结果显示优化后的蜂窝-型材结构具有更优异的隔声性能。本文的研究成果可以为实际应用中对于车体型材结构的设计或隔声性能优化提供参考。

2019 Vol. 39 (5): 84-88 [摘要] ( 33 ) [HTML 1KB] [PDF 1525KB] ( 55 )
89 黎秋萍
后悬下控制臂多学科多目标轻量化设计

针对某后悬下控制臂的轻量化问题,首先采用有限元方法对该下控制臂进行模态性能分析,分析结果表明其前第一阶模态频率和第二阶模态频率均大于轮胎的激励频率,满足模态性能要求。然后采用多点激励多点响应方法对该下控制进行模态试验,试验结果表明其模态频率的仿真值与试验值基本相同。再基于后悬架系统动力学模型提取该下控制臂连接点分别在后制动、跳动和转弯时的载荷,并且据此对其进行强度性能分析,分析结果表明其在三种典型工况下的应力均低于其材料屈服强度,符合强度性能要求。再采用多学科多目标平台对该下控制臂的结构参数进行优化分析,分析结果表明优化之后其前两阶模态频率值基本不变,其强度性能够满足设计要求,并且其总重量有所减轻,达到了轻量化的目的,最后对其优化方案进行实车验证,验证结果表明其具有较高的可靠性。

2019 Vol. 39 (5): 89-95 [摘要] ( 38 ) [HTML 1KB] [PDF 2320KB] ( 45 )
96 岳川元1, 张军3, 杨朝1, 2, 沈蜜2, 万鑫1, 2, 杨诚1
某车型中高速工况热制动车身抖动分析与控制

某前驱车型在高速、热车工况进行中度制动时出现方向盘摆振及车身抖动问题。经制动抖动整车道路试验与整车悬架系统、方向盘模态测试分析最终确定是由制动盘热变形引起制动盘厚薄差(DTV)增长,引起的激励频率与悬架系统纵向固有频率、方向盘旋转模态频率相重合产生共振。通过更改制动盘通风结构增加冷却效能,以及调整悬架系统刚度特性改变纵向方法固有频率的方法有效解决了该车型制动抖动问题。

2019 Vol. 39 (5): 96-101 [摘要] ( 48 ) [HTML 1KB] [PDF 1772KB] ( 47 )
102 田涌君1,向伟1,胡济民1,李洪亮1,石月奎1,丁渭平2
微车扭振引致车内轰鸣声的多平台联合仿真

应用传动系当量分析方法、悬架多体动力学方法、车身声振有限元分析方法,结合整车及零部件试验,探讨全面而完善的扭振引致车内轰鸣声仿真方法。为整车概念设计阶段提供设计方法,为样车及量产车整改阶段提供整改思路及方向。

2019 Vol. 39 (5): 102-105 [摘要] ( 28 ) [HTML 1KB] [PDF 1588KB] ( 51 )
106 张俊1, 3,汤伟民1, 3,姚立纲1, 4,林昱2, 3,高登攀2, 4
300 吨级渔政船舱室噪声预报与降噪设计

为避免高噪声环境对船员及设备造成损伤,现代船舶需满足严苛的静音设计要求。以福建东南造船有限公司承建的某300吨级渔政船为研究对象,基于统计能量法(Statistical Energy Analysis, SEA)建立该船的声腔结构模型,再利用声学分析软件VA one对各舱室声压级进行计算。在此基础上,探究了辐射噪声和结构噪声激励对舱室声压级的影响规律,并据此设计了相应的降噪方案。研究表明:在相同频段内,控制主机辐射噪声比控制结构噪声能更有效地降低舱室声压级,而在不同频段内同一激励对舱室声压级的影响不同;未采取降噪措施前,该渔政船有5个主要舱室噪声超标,其最大超标量为15.1dB;采取降噪措施后,各主要舱室声压级均有效降低,最大降噪量达17.7dB,满足渔政船的静音要求。相关研究可为其他类型船舶及多模态复杂结构的降噪设计提供方法和选材参考。

2019 Vol. 39 (5): 106-112 [摘要] ( 29 ) [HTML 1KB] [PDF 1709KB] ( 44 )
113 王田修1,路志尧,顾晓卓1,汪海涛2
小型电动汽车路面激励噪声的控制研究

为解决小型电动汽车车内路面激励噪声在30Hz与36Hz附近声压级过大的问题,以某小型电动汽车为研究对象,以实验获取的数据为基础,利用TPA模型验证实验结果的准确性,用底盘车身接附点的载荷激励已建立的车身内饰与声腔模型,进行强迫响应分析,将仿真结果与实验结果对比,验证模型的有效性。通过计算该模型在载荷激励下的工作变形,分析引起车内噪声的车身结构弱点,主要通过增加限位零件或固定零件来进行车身结构的优化。实验工况下的结果表明:优化后车内噪声在30Hz与36Hz附近噪声分别降低了9.7db与5.3db,效果十分理想,成功解决路面激励导致的NVH问题。

2019 Vol. 39 (5): 113-117 [摘要] ( 31 ) [HTML 1KB] [PDF 2029KB] ( 61 )
118 兰靛靛1, 2,程栏1, 2,李宝江3,黄玉辉1, 2
高级传递路径分析方法在车内噪声控制中的应用

与传统的传递路径分析相比,高级传递路径分析(Advanced Transfer Path Analysis,ATPA)无需进行载荷识别,是一种兼具精度与效率的新型传递路径分析方法。本文基于ATPA的理论,以某SUV车型为例,通过试验得到的总体传递率函数计算了各子系统对目标点的直接传递率函数,再结合测得的工况响应信号进行了响应合成与贡献量分析。结果表明:该车车内噪声的贡献源排序前三依次是前风挡,前右悬架减震器Z向和发动机辐射噪声。最后通过针对性的优化措施使车内噪声降低了2.9dB(A),驾驶座噪声的实测结果验证了ATPA方法的准确性。

2019 Vol. 39 (5): 118-123 [摘要] ( 38 ) [HTML 1KB] [PDF 1995KB] ( 82 )
124 徐俊伟,韩峰,冯梓鑫,李晨曦,赵华勇,何立燕
民用客机后储藏室壁板结构隔声计算研究

民用飞机客舱噪声对乘客乘坐舒适性有较大影响。本论文中,飞机客舱后部区域噪声频谱中出现了94Hz和274Hz的峰值噪声,为了确定噪声峰值的来源,首先对机体结构形式进行了分析,对可能产生噪声的结构进行了振动加速度测试。通过振动测试分析表明,发动机低压转子和高压转子振动传递至加强框结构引发了振动噪声。同时,本论文重点对噪声传递路径中的后储藏室壁板隔声特性进行了建模和计算研究。声学有限元计算结果分析表明,后储藏室壁板对94Hz和274Hz频率噪声的隔声能力弱,是客舱后部区域出现噪声峰值的重要原因。

2019 Vol. 39 (5): 124-127 [摘要] ( 26 ) [HTML 1KB] [PDF 1352KB] ( 44 )
128 张启鹏,徐江果,成磊,宫婉璐
典型FPSO降噪设计方法分析

本文使用统计能量法对某典型30万吨FPSO的噪声响应进行分析,根据其总体布置、噪声激励源分布情况和噪声响应分析的结果得到该型FPSO噪声响应超标风险较高的几个舱室并分析其声能量组成情况及传递路径。本文分析并比较了浮动地板和浮筏两种有效降噪设计方法的降噪原理,使用统计能量法计算两种方法的降噪效果,并研究两种降噪方法针对BV舒适性规范grade 1和NORSOK工作环境规范进行降噪设计的适用性。最终得到结论,在噪声响应超标舱室甲板上铺设浮动地板的降噪设计方法效果更好,在主发电机下方安装浮筏的降噪设计方法适用范围更广。

2019 Vol. 39 (5): 128-132 [摘要] ( 28 ) [HTML 1KB] [PDF 1852KB] ( 37 )
133 张爱军
前围及过孔件隔声性能对整车噪声的影响分析

前围过孔件是贯穿发动机舱到车内的部件,其声学性能的设计与控制直接影响到车内噪声水平。过孔件与前围钣金及隔音垫共同决定了前围系统的隔声性能,是整车声学包开发过程中必须考虑到的因素。建立整车统计能量分析模型,对前围各过孔件进行贡献量分析,找出对车内噪声贡献较大的过孔,根据等传声原则对各过孔件和前围钣金及隔音垫的隔声进行设计优化,提出优化设计方案并进行验证。整车路试中,对线束、空调膨胀阀、离合器踏板过孔分别进行优化前后对比测试,不同状态的过孔件确实对车内噪声有较大影响;制作前围工装隔声窗,测试前围钣金及隔音垫和各过孔件的隔声,结合贡献量仿真分析,最终实现隔音垫和过孔件隔声性能的等传声设计,为新车型开发和制定过孔隔声目标提供指导方法。

2019 Vol. 39 (5): 133-137 [摘要] ( 38 ) [HTML 1KB] [PDF 1800KB] ( 54 )
138 伍济钢,周根,邵俊,阳德强
考虑结合面影响不同螺栓松动状态的机匣模态分析

以航空发动机机匣为研究对象,在接触问题有限元分析的基础上,研究了结合面非线性特性对机匣动态性能的影响,分析了不同松动状态下机匣模态的变化规律。首先开展了考虑结合面非线性特性的非线性预应力模态分析,证明了结合面非线性特征对机匣各阶固有频率有重要影响;然后采用单变量法,研究了不同松紧程度对机匣振动特性的影响,发现各阶固有频率随螺栓的预紧力矩增大而增大,趋向刚性固有频率,且螺栓连接处模态振型变化大的阶次,其固有频率变化尤为显著。最后,研究了松动螺栓数量和分布位置对机匣振动特性的影响,松动螺栓增多会导致各阶固有频率略微下降,随着松动螺栓分布的集中,机匣固有频率呈下降趋势,松动螺栓位置分布主要是通过改变各螺栓在结合面上的应力区域之间的重叠区域大小来影响机匣振动特性。

2019 Vol. 39 (5): 138-141 [摘要] ( 29 ) [HTML 1KB] [PDF 1537KB] ( 40 )
环境振动与环境声学
142 雷晓燕 房建 练松良
客运专线高架轨道结构振动特性实测研究
本文针对轨道不平顺条件下高速客运专线桥上CRTSII型板式轨道的振动特性进行现场实测,将轮轨力、轨道结构的振动响应进行时域和频域的对比分析。结果表明:在轨道不平顺等影响因素作用下,上、下行方向列车以相近的速度运行时对轨道结构产生的冲击作用也相近。钢轨的振动主要由于轮轨表面不平顺激励所产生。经过轮轨相互作用下产生的高频振动主要集中在钢轨上,而由于扣件系统的弹性减振作用,轨面不平顺引起的高频振动在轨道板和桥面板上体现不明显,由离散支撑导致的中频振动占据主要成分。列车荷载作用下,振动在轨道结构纵向传递主要在钢轨内部实现的。
2019 Vol. 39 (5): 142-146 [摘要] ( 26 ) [HTML 1KB] [PDF 2111KB] ( 60 )
147 路晓东,蔡军,祝培生
城市路网对交通噪声的影响比较——以大连市典型片区为例

交通噪声已严重影响到公共健康,应在路网规划中予以考虑。既有路网对交通噪声影响的研究主要借助于数值模拟,存在一定局限性。本文选取典型研究样本,通过多频次、短时间的噪声及交通流实测,探究“疏路网、大街区”、“密路网、小街区”两种路网下,交通噪声强度及其影响因素的差异。研究表明,两种路网下的交通噪声强度存在差异。较之噪声的背景值,噪声峰值的差异更加显著;较之城市主干路,城市支路的噪声差异更加显著。城市路网中噪声与车流量的相关性较之与车速更强,这与车流量的波动幅度大,而车速波动幅度小有关。路段长度与噪声存在一定的关联,但相关性并不稳定,需要进一步明确内在机制。研究成果可供城市规划管理及设计者参考。

2019 Vol. 39 (5): 147-151 [摘要] ( 29 ) [HTML 1KB] [PDF 1587KB] ( 36 )
152 张军,郑玉新,刘石
一种骨传导送受话器的噪声防护性能试验研究

为评定一种骨传导送受话器的噪声防护性能,进行了一定的试验研究。针对不同的测试状态,分别使用小口径步枪和大口径机枪进行射击试验,获得了该产品在噪声环境下的性能数据。分别从噪声幅值和频域特性等方面进行了分析和讨论,结果表明该送受话器对于小口径步枪的噪声具有很好的防护性能和较好的通信效果,而对大口径机枪的噪声防护性能较差。同时指出该送受话器的ANR(Active Noise Reduction)开关设计存在一定问题,并通过分析给出了设计改进建议。

2019 Vol. 39 (5): 152-156 [摘要] ( 31 ) [HTML 1KB] [PDF 1709KB] ( 35 )
157 刘佳航1,蔡俊1,张仲伟2,郁倪帅1,傅萌2,汪阳2
电焊噪声雨滴掩蔽作用的脑响应研究

摘要: 工业噪声污染是影响工人健康和工作效率的主要环境因素之一。在传统降噪措施无法满足要求的情况下,掩蔽作用可以达到明显的主观降噪效果。为了研究声掩蔽作用对大脑皮层响应的影响,以雨滴声掩蔽电焊声作为实验声信号,收集了19名健康志愿者的脑部功能磁共振(fMRI)数据。通过统计学处理分别得到了噪声和掩蔽声信号刺激下受试者的脑部激活区域,并进行了对比分析。研究结果发现,在接受电焊噪声原声刺激时,主要脑部激活区域为颞叶、中央后回、扣带回和额上回;在接受电焊噪声雨滴掩蔽信号刺激时,主要脑部激活区为边缘叶和枕上回。通过对电焊噪声雨滴掩蔽前后激活脑区的差异性分析表明,情绪处理相关的前额叶区激活更为明显。本研究提供了一种有效分析声掩蔽作用引起显著影响脑响应区域的方法,这为声掩蔽及其心理效应的评估提供了客观生理的研究思路。

2019 Vol. 39 (5): 157-161 [摘要] ( 34 ) [HTML 1KB] [PDF 1119KB] ( 37 )
建筑振动与建筑声学
162 易兵1,高慰2,李青良3,李小珍2,梁林2
综合交通枢纽场地土体振动传递特性试验研究

为研究振动波在场地中的传播规律,本文以重庆沙坪坝综合交通枢纽为工程背景开展现场试验,得到了振动波在土体中的衰减规律,同时为土体有限元计算参数提供了参考依据。本文得到的主要结论有:(1)土体不同区域在人工激励下的振动响应情况略有差异,总体而言,土体的振动优势频域集中在16~250Hz频率范围内。(2)在人工激励下,土体振动在5~10m范围内衰减较快,加速度衰减在50%以上,在15m范围以后,振动衰减缓慢,衰减量很小。振动在同一土体的不同区域衰减规律略有差异,但总体规律一致。(3)在人工激励下,土体竖向振动响应普遍大于水平向振动响应,且水平向不同方向的振动响应有一定差异。

2019 Vol. 39 (5): 162-166 [摘要] ( 35 ) [HTML 1KB] [PDF 3115KB] ( 57 )
信号处理与故障诊断
167 徐从云1, 2,郑近德1, 2,潘海洋2,包家汉1, 2,刘庆运1, 2,丁克勤3
基于余弦相似熵的滚动轴承状态表征方法

样本熵是一种有效的表征时间序列复杂性的非线性动力学分析方法,但其存在对数据中不稳定的噪音敏感,且存在无约束和未定义的熵值等问题,为此,引入了余弦相似熵(Cosine Similarity Entropy, CSE),CSE采用角距离代替切比雪夫距离,并用香农熵代替条件熵。论文首先介绍了CSE算法,并研究了参数对其影响;其次,通过仿真信号分析,将其与样本熵和模糊熵进行了对比。最后,将CSE应用于滚动轴承退化特征表征,实验数据分析结果表明了CSE的有效性及其相较于样本熵、模糊熵和均方根值的优越性。

2019 Vol. 39 (5): 167-172 [摘要] ( 34 ) [HTML 1KB] [PDF 1857KB] ( 46 )
173 赵斌,封周权,陈政清
环境激励下基于ESMD的结构模态参数识别方法

提出了一种环境激励下基于极点对称模态分解(ESMD)的模态参数识别新方法。该方法首先利用带通滤波将实测环境振动响应分解成一系列单卓越频率的窄带子信号。然后,利用ESMD方法对子信号进行模态分解,得到若干单模态时程信号。最后,应用随机减量法对每个单模态时程信号进行处理,获得随机减量信号并由此识别模态参数(频率,阻尼比以及振型)。采用该方法识别了一座5层剪切框架数值模型和一座3层剪切框架实验模型的模态参数,并将识别结果与理论值或者NExT-ERA方法识别的结果做了对比,结果表明:该方法能较好地从环境振动响应中识别结构的模态参数,具有良好的适用性和足够的精度。

2019 Vol. 39 (5): 173-178 [摘要] ( 39 ) [HTML 1KB] [PDF 1610KB] ( 42 )
179 刘文光,丰霞瑶
裂纹对齿轮副模态频率的影响

由于加工制造或者工作环境的影响,齿轮表面不可避免会萌生疲劳裂纹,而且不同位置的疲劳裂纹对齿轮副模态频率的影响机制不同。针对齿轮传动副裂纹故障诊断问题,旨在探究疲劳裂纹参数对齿轮副模态频率的影响。首先,考虑疲劳裂纹对齿轮副啮合刚度的作用,建立了含裂纹齿轮副的模态频率方程。然后,基于ABAQUS仿真平台建立了含齿根圆裂纹和含分度圆裂纹齿轮副有限元模型。在此基础上,探讨了裂纹深度和位置对齿轮副模态频率的影响。结果表明:改变裂纹深度和位置,不仅影响齿轮副模态频率的大小,而且影响齿轮副模态频率的变化趋势。研究结论可为齿轮副裂纹故障诊断提供支撑。

2019 Vol. 39 (5): 179-184 [摘要] ( 30 ) [HTML 1KB] [PDF 1999KB] ( 46 )
185 程正阳1,王荣吉1,杨兴凯2,程军圣2
基于蛾火优化的自适应最稀疏时频分析方法及应用

针对自适应最稀疏时频分析(Adaptive and sparsest time-frequency analysis,ASTFA)方法的初始相位函数和带宽参数取值不当会严重减弱ASTFA方法的分解能力的缺陷,提出基于蛾火优化的自适应最稀疏时频分析(Moth-flame optimization based adaptive sparsest time-frequency analysis,MFO-ASTFA)方法,采用蛾火优化(Moth-Flame Optimization,MFO)算法对ASTFA方法的初始相位函数和带宽参数进行优化。将MFO-ASTFA与ASTFA方法进行了对比,并将MFO-ASTFA方法应用于齿轮故障诊断,结果表明了MFO-ASTFA的优越性及有效性。

2019 Vol. 39 (5): 185-190 [摘要] ( 40 ) [HTML 1KB] [PDF 2236KB] ( 43 )
191 姚莉, 南国防, 郭威, 钱万利
单跨双盘裂纹转子-轴承的动力学特性研究

在考虑裂纹的时变刚度和综合模型的基础上,采用有限元法建立了左侧为弹性支承、右侧为非线性油膜力支承的单跨双盘裂纹转子系统的动力学模型和两端均为弹性支承的裂纹转子系统模型,并利用四阶Runge-Kutta方法进行求解,研究裂纹位置、裂纹深度、转速和裂纹轴刚度变化量对转子系统动力学响应的影响,并对两个模型的动力学特性进行了对比分析。研究结果表明:在转速、裂纹深度和裂纹轴刚度变化量相同的条件下,裂纹位于转子左侧轴段的振动总是比裂纹位于转子中间轴段的振动剧烈;当转速较小时,无论裂纹位于转子左侧还是中间轴段,系统的振动响应主要是由裂纹引起的,频谱图上会出现高频分量;当转速较高时,系统的振动响应主要是由偏心量引起的。研究结果可为系统故障诊断提供依据。

2019 Vol. 39 (5): 191-196 [摘要] ( 34 ) [HTML 1KB] [PDF 2022KB] ( 43 )
197 王黎阳1,杜翀2,汪欣2,翟旭平1
一种基于稀疏自编码器的电机故障诊断方法

在电机故障诊断研究领域,基于人工智能技术和现代信号处理方法相结合的故障诊断技术正逐步成为目前的研究热点。一般的模式识别方法往往对信号的数据采集和处理有较高要求,且往往因模型泛化能力有限而受到制约。为解决这一问题,提出一种基于稀疏自编码器的故障诊断方法,利用Hilbert包络谱信号训练稀疏自编码器,自适应将大数据的内在特征提炼为简单的特征函数,通过特征函数表达实现电机状况的智能诊断。实验结果表明,相比BP(Back propagation, BP)神经网络和支持向量机分类算法,本方法可快速、有效地提高故障分类的准确度,对电机故障精准诊断具有重要意义。

2019 Vol. 39 (5): 197-202 [摘要] ( 42 ) [HTML 1KB] [PDF 1767KB] ( 51 )
203 陈昭君,谭建平,石理想,薛少华,黄天然
罐笼偏载状态下滑动罐耳与罐道冲击模式识别

针对现有罐道故障诊断仅考虑了罐笼平衡状态,而未考虑在超深矿井中悬挂油缸失效而引起的罐笼偏载的问题,提出一种罐笼偏载状态下滑动罐耳与罐道正常、凸起、错位三种故障的冲击模式识别方法。以罐笼横向振动信号小波包分解后各频带能量熵、奇异值、标准差、波形指标作为原始特征集,通过邻域粗糙集约简,去除不相关和冗余特征以获得敏感特征集,并通过布谷鸟搜索算法优化后的支持向量机模型进行模式识别。实验研究表明:该方法比基于遗传算法、粒子群算法、萤火虫算优化的支持向量机分类正确率更高,达到91.7%,对保障提升系统偏载状态下安全运行具有着重要意义。

2019 Vol. 39 (5): 203-208 [摘要] ( 28 ) [HTML 1KB] [PDF 1661KB] ( 36 )
减振降噪设备与器材
209 张杨1,2
两通穿孔管消声器声学性能分析

利用试验结果与数值计算结果比较验证了FEM预测两通穿孔管消声单元声学性能的正确性,进而运用FEM探讨了结构参数对两通穿孔管消声单元声学性能的影响规律。研究结果表明:第二腔、插入管及连接管构成端部共振器,具有良好的低频消声效果;而第一腔中的穿孔段长度对中低频声学性能有较大影响,穿孔率对低频声学性能影响很小、对中频附近频段声学性能影响较大。

2019 Vol. 39 (5): 209-213 [摘要] ( 29 ) [HTML 1KB] [PDF 1762KB] ( 52 )
214 贾洪军1,戴志远2,杨红军3
船舶推进轴系弹性阻尼扭振减振器的参数匹配

在船舶推进轴系中配置扭振减振器是降低振动水平、解决振动问题的有效方法。使用能量方法,将多自由度的集总参数模型简化为单扭摆模型,加上减振器构成双扭摆模型。通过对该双扭摆模型的分析求解,讨论了惯量比和定调比对减少振动响应的作用,进一步简要说明了减振器参数匹配的基本步骤。最后通过某多用途船,配置减振器 ,并给出计算结果。

2019 Vol. 39 (5): 214-217 [摘要] ( 32 ) [HTML 1KB] [PDF 1348KB] ( 45 )
218 闫超群1,王韶枫2,王志刚1,曲佳辉1,范国栋1,马炳杰1
贴敷新型阻尼材料对油底壳减振降噪规律效果的研究

热气机作为特种船舶使用的发动机,对其振动噪声性能具有严格的要求。论文在对某型热气机油底壳进行模态、振动特性的测量和分析的基础上,针对贴敷自由阻尼层结构,进行了整体复合层减振效果的分析和试验研究。得出了宽频域载荷激励下,新型阻尼材料对油底壳振动响应衰减的规律。通过对比不同阻尼层厚度和不同阻尼材料的弹性模量,发现:阻尼层厚度越大,复合结构的损耗因子越大;阻尼材料弹性模量越大,复合结构的损耗因子也越大,阻尼特性越好。论文研究了新型阻尼材料在复合层中的阻尼特性,分析了阻尼材料对油底壳减振的规律,提出了利用其大弹性模量来进一步提高复合结构的损耗因子,减小阻尼层厚度也能达到减振效果的结构设计思路,成果已应用于某型大功率热气机的整机低噪声设计,具有一定的工程实用意义。

2019 Vol. 39 (5): 218-222 [摘要] ( 37 ) [HTML 1KB] [PDF 1803KB] ( 47 )
223 王迎春1,柴凯2,刘树勇1,杨庆超1
永磁体型高静低动刚度隔振器试验研究

高静低动刚度隔振器是一种将正负刚度弹性元件并联在静平衡位置附近获得零刚度的组合式被动隔振装置,能有效解决低固有频率和小静态变形难以兼得的矛盾。本文研制并装配了双环永磁体型和三磁体型两种高静低动刚度隔振器原理样机,搭建试验台架系统,开展谐波位移激励下的双环永磁体型隔振器和谐波力激励下的三磁体型隔振器的性能测试,并与相应等效线性隔振系统的传递特性进行对比,从而对永磁体型高静低动刚度隔振系统低频隔振的优越性进行验证。试验结果表明,引入磁负刚度能降低系统的固有频率,拓宽系统的隔振频带,降低系统的传递率峰值。

2019 Vol. 39 (5): 223-230 [摘要] ( 37 ) [HTML 1KB] [PDF 2353KB] ( 42 )
231 朱金晏1,刘晓良1,唐晓东2,孟垂举1,王笃勇1,姚玉洁1
发电机组排气消声器仿真分析与改进设计

摘 要:使用三维数值计算方法对某柴油发电机组排气消声器进行声传递损失和流动阻力损失的预测,针对其低频消声量不足和压力损失偏大的问题进行了改进设计。通过改进膨胀腔和插入管结构,并在入口段增加吸声材料,进行仿真对比分析,结果表明:改进后的消声器在全频段噪声均有不同程度改善,且阻力损失也得到明显降低。配机验证结果表明:消声器改进后,排气噪声总声级降低了5.8dB,冷却水温降低了3℃,与仿真趋势吻合良好。

2019 Vol. 39 (5): 231-233 [摘要] ( 35 ) [HTML 1KB] [PDF 1666KB] ( 47 )
234 张力文1,李元康2,王安斌2
组合道床系统道床板上阻尼减振器的理论研究及参数设计

基于被动式阻尼动力减振原理设计了组合式道床系统道床板上的阻尼减振器,并重点解决了道床板阻尼减振器的最优设计参数、结构设计、安装方式及安装数量,研究结果表明:根据模态分析可以看出组合道床系统的一阶垂向振动在26.336Hz,绕中心线扭转一阶模态在31.236Hz,阻尼减振器的设计频率与此保持一致,通过共振吸收道床系统的振动能量;基于质量感应法得到组合式道床系统1阶垂向模态和1阶侧向扭转等效质量M1和M2分别为5519.4kg和5465.7kg;根据阻尼减振器的最优设计准则(定点理论)计算质量比μ1=0.20时的等效质量为1103.9kg,最优刚度为24.96 kN/mm,最优阻尼为10.82 kN.s/m,质量比μ2=0.10时的等效质量为546.6kg,最优刚度为17.98 kN/mm,最优阻尼为5.81kN.s/m。

2019 Vol. 39 (5): 234-239 [摘要] ( 32 ) [HTML 1KB] [PDF 1724KB] ( 40 )
240 孙少龙,王文杰,王笃勇,沈建平
大型结构件轻量化设计中声学填充物的应用

为减少大型轻量化空腔结构件内部混响对外部辐射噪声的影响,提出了对其进行吸声材料填充的方法。计算对比空腔内部填充聚氨酯发泡材料前后壁面的近场声压级,结果表明近场噪声可降低降低约3~5dB。采用激振器激励的方法,对加速度和声压响应进行填充聚氨酯发泡材料前后的实测对比,试验结果表明,空腔结构件表面各响应点加速度平均降幅在2.61~5.78dB之间,各响应点近场噪声平均值降幅在3.74~10.14dB之间。计算及试验结果表明,聚氨酯发泡材料的填充对大型轻量化结构件的表面振动及声辐射有较好的抑制作用。

2019 Vol. 39 (5): 240-244 [摘要] ( 29 ) [HTML 1KB] [PDF 1706KB] ( 41 )
245 李志远,彭子龙,温华兵,夏兆旺,吴俊杰
浮筏筏体结构改进设计及隔振性能分析

浮筏隔振系统是目前舰船应用最为广泛的隔振方式。多台动力机械设备通过上层隔振器统一安装在公共筏体上,筏体通过下层隔振器和船体基座相连。本文以某船用浮筏隔振装置为研究对象,通过三种筏体结构优化的基本思想,提出了筏体改进的三种方案。三种方案分别为增加斜板、间断肋板和增加小肋板,并对不同方案下系统的隔振效果进行了计算与分析。研究结果表明:筏体结构经过改进后的系统隔振性能有明显提升,其中最后一种方案减振效果最为显著。

2019 Vol. 39 (5): 245-249 [摘要] ( 36 ) [HTML 1KB] [PDF 1698KB] ( 35 )
工程实践
250 孙中政
管道管壁声压级传递损失测试方法

研究管道管壁的传递损失测试方法;管道内基于平面波分解入射波,利用双边界法消除管道内声源特性和管道末端边界条件对测试结果的影响;空间测试为消声室环境,确保测试为自由场,管壁外无反射声,准确评价管壁自身隔声特性;管道外分别用定点测量和声功率半球形测点布置的方法进行测试。采用声强扫描声源识别,对不同材料的汽车进气管道进行测试,与传递损失结果对比,表明传递损失结果可靠。测试结果表明相对于金属橡胶管道, 塑料管道在2000Hz到3000Hz隔声性能弱。

2019 Vol. 39 (5): 250-256 [摘要] ( 29 ) [HTML 1KB] [PDF 1653KB] ( 68 )
 
2019年投稿须知
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)
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