噪声与振动控制

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2014, 34(6): 0-1.

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复杂结构体的声辐射模态远场计算方法

鱼海涛1，2，王英民1，王奇1，苟艳妮 1

2014, 34(6): 1-6. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.001

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声辐射模态在主动结构声控制领域取得了满意的噪声控制效果，但缺乏有效简便的远场测量或计算方法已成为其进一步发展的瓶颈。基于远场封闭包络与结构表面辐射声功率相等，借助声传递矩阵的概念，将声辐射模态的求解转换到流体域进行求解，获得了一种通用的任意结构远场声辐射模态求解方法。为了验证方法的可行性，利用不同的场点包络形状、不同距离的场点以及不同的场点数目对其性能进行分析，主要包括结构辐射声功率、声辐射模态幅值、声辐射模态效率。利用获得的声辐射模态计算脉动球的辐射声功率，并与其理论解进行比较，计算结果显示不同的场点状态对辐射声功率的影响较小，所获取的声辐射模态和辐射效率具有较高的可信度。同时，本方法可为远场测量声辐射模态提供理论参考。

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柔性机械臂建模及动力学特性研究

刘旭亮，黄玉平，崔佩娟，徐祯祥

2014, 34(6): 7-11. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.002

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以仿人手臂的三旋转关节刚柔耦合机械臂为研究对象，对柔性部分建立理论模型并分析其动态特性。为了提高模型精确度，利用有限段方法分析研究不同边界条件下柔性臂各阶固有频率及振型函数，通过假设模态法和汉密尔顿原理，考虑重力，建立机械臂柔性部分动力学模型。引入角度轨迹，在Matlab中利用四阶Runge-Kutta法求解非线性时变微分方程组，获得柔性臂末端负载的残余振动。为实现柔性机械臂模型的进一步精确化和主动残余振动控制提供参考。

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参数激励下带横向振动不稳定特性实测与计算

曾祥坤1，喻菲菲1，王小莉 2

2014, 34(6): 12-16. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.003

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以发动机前端附件驱动系统中两相邻轮带段为研究对象，将带简化成轴向运动的粘弹性弦线，建立轴向运动弦线在张力和带速的参数激励下的非线性动力学方程；采用Galerkin方法将非线性运动偏微分方程离散为一组常微分方程，并用摄动法计算引起带横向振动不稳定特性的主/次谐共振频率范围。介绍发动机前端附件驱动系统中轮的角速度和带横向振动的实验装置和测试方法，识别出引起带横向振动不稳定特性的参数激励频率范围，带横向振动不稳定特性的共振频率范围计算值与实验值具有较好的一致性。实验结果表明带参数激励下横向振动的不稳定特性主要发生在带的次谐共振频率范围内；带段伸缩张力幅值越大，带在参数激励下横向振动的主/次谐共振频率范围就越大。

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油底壳流固耦合动力学特性分析

陈冬冬 1, 2，王辉 1, 2，杨景玲 1, 2，李良 1, 2，宋兆哲 1, 2

2014, 34(6): 17-19. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.004

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阐述了油底壳、油液耦合系统模态分析建模方法，对油底壳的结构模态和耦合模态进行了计算，并通过模态试验对模态结果进行了验证。测试结果表明，无论是结构模态还是耦合模态，其测试结果与计算结果都具有很好的一致性。进一步研究发现，油液不会对油底壳模态振型产生大的影响，但会使油底壳的模态频率明显下降；油液质量是导致油底壳模态频率下降的主要原因，而油液的体积模量对油底壳模态频率影响很小。

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硬弹簧Duffing隔振系统跳跃机理分析

楼京俊 1, 2,张晖 1, 2，俞翔 1, 2，朱石坚 1, 2

2014, 34(6): 20-24. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.005

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硬弹簧Duffing系统在同一简谐激励下有时有多个周期解，并且系统能在这几个解之间来回跳动，也就是突跳。为精确找到系统随参数变化时产生跳跃的区间，先运用谐波平衡法分析系统的频率—振幅响应曲线和激励力幅值—振幅响应曲线，再通过预估—校正算法准确找到了系统随激励频率和激励力变化的跳跃区间，最后分别采用PMUCR胞映射方法和范德玻尔平面分析对所求得的区间加以验证，验证了所求得跳跃区间的精确性。

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基于响应面法的臂架模态参数快速识别方法

谭金虎1，阳鹏 2, 3，杨川 2, 3，曾光 2, 3

2014, 34(6): 25-28. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.006

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近几年，随着市场对机械性能的要求愈发严苛，工程机械臂架工作空间的演变呈现出更庞大更复杂的趋势，这一趋势直接导致研发过程中试验困难且耗时长。以臂架模态参数识别工作为例，不同姿态臂架的模态参数变化难以估计，工程实际中常使用有限元法来解决此类问题，但工作效率通常较低。引入响应面法，建立某消防车臂架第一阶模态固有频率的响应面模型，获取其第1阶模态固有频率，针对多姿态下消防车臂架模态参数识别工作提出一种快速有效的解决方案。结果表明，与有限元法相比，引入响应面法对100个姿态下消防车臂架模态进行预测，在保证与有限元计算结果相对误差不超过2 %的前提下，其计算速度提升近10倍。

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薄壁圆柱壳在纯弯曲下的非线性自由振动

顾建祖1，欧晓林1，李龙元 2，虞波1，李康 1

2014, 34(6): 29-32. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.007

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分析了薄壁圆柱壳在纯弯曲下的非线性自由振动。基于改良的Brazier简单理论，将圆柱壳的纯弯曲变形简化为以下两个阶段：第一阶段壳体没有弯曲，横截面由圆形变成椭圆形；第二阶段壳体是横力弯矩作用下的变截面梁。通过Brazier简单理论获得壳体的应变能，然后利用拉格朗日方程求得薄壁圆柱壳的几何非线性自由振动方程，最终得到自由振动频率，并对线性解与非线性解进行对比分析。

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汽轮发电机定子绕组端部振动模态分析

田科技，孙首群，栾本言，曲兆晖

2014, 34(6): 33-36. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.008

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结构振动问题在大型汽轮发电机中普遍存在，尤其定子端部绕组的振动问题最为突出。定子绕组端部的振动模态分析是减小端部振动的有效手段。利用三维有限元法模态分析，通过比较、分析发电机定子绕组端部振动系统的固有频率在不同模型结构和绕组安装工艺条件下的变化，总结出线棒的截面结构和加固结构对电机固有频率的影响规律。通过比较完整系统的模态分析计算结果和实测结果，证实了模态分析计算的有效性。分析结果对定子绕组端部结构设计和安装工艺有很大指导意义。

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基础与筏体弹性对双层隔振系统冲击响应的影响

汪月，蒋丰

2014, 34(6): 37-40. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.009

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综合采用多刚体动力学、结构动力学、动态子结构理论，同时考虑筏板和基础的弹性，建立一个双层隔振系统的动力学新模型，编程计算了筏板、基础板取不同阶模态时系统的固有频率，并通过与有限元计算结果对比，验证理论模型的正确性。采用数值仿真方法，分析基础与筏体弹性对双层隔振系统冲击响应的影响。仿真结果表明，隔振系统的合理建模可在保证计算精度的基础上，减少分析计算的工作量，有关结论可为工程实践中双层隔振系统的计算与分析提供参考。

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调制气流声源振动系统有限元分析与实验

许伟1，曾新吾 2，蔡清裕 2，孙海洋 2

2014, 34(6): 40-45. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.010

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用动力有限元方法对调制气流声源振动系统进行了数值模拟，基于电涡流传感器构建了实验系统进行了相关验证，并对产生低频强声和远距离语音广播条件下橡胶弹性元件特性进行了探讨。结果表明，M－R橡胶本构模型描述的振动系统与实验保持了较好的一致性，证明该本构模型描述初始小变形条件下的橡胶振动特性是有效的；理想情况下，动圈－橡胶结构的振动系统为单自由度振动系统，低频振动时，振动位移失真以橡胶等效刚度非线性引起的三次谐波失真为主，随着频率升高至共振频率附近，磁场不均匀等因素引起的二次谐波失真逐渐增大并成为主要失真分量；音圈偏置是导致系统出现多阶振动模态的主要诱因之一。

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高速列车铝型材外地板减振降噪特性分析研究

张媛媛1，沈火明 2

2014, 34(6): 46-50. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.011

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基于统计能量分析方法并结合声振分析软件VA One，建立铝型材外地板的声学仿真预测模型，计算分析约束阻尼层厚度对型材的隔声量、声辐射系数的影响，以及结构平均隔声量和计权隔声量的变化趋势。计算结果表明：改变约束阻尼层的厚度，在低频区对结构减振降噪性能的影响较小；对高频区的影响较大，增加约束阻尼层的厚度对型材减振降噪的性能并不总是起着积极作用，当其厚度到达一定值时，反而会使型材向外辐射噪声的能力增强。平均隔声量和计权隔声量均随着约束阻尼层厚度的增加而增大，且计权隔声量大于平均隔声量。

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基于上车架模态分析的挖掘机驾驶室声振舒适性改进

米永振，周以齐，刘磊

2014, 34(6): 50-55. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.012

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针对某型号履带式液压挖掘机驾驶室怠速时声振舒适性较差的问题，对其进行测试并分析发动机、驾驶室两级悬置的隔振性能及上车架的振动，确定怠速时上车架受发动机激励产生共振。对上车架结构进行改进，并通过有限元模态分析预测了改进效果。试制样件后再次测试，发现驾驶室内噪声明显下降，上车架的低频共振基本消除。以怠速时驾驶员右耳耳旁噪声的响度、粗糙度和抖动度为指标，对驾驶室的声振舒适性进行了客观评价。结果表明，上车架改进后的各参数较改进前均有所下降，驾驶室的声振舒适性得到改善。

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城轨列车车辆空气传播噪声预测模型

刘晓波

2014, 34(6): 56-60. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.013

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为缩短城轨列车车辆这样大型复杂结构早期的声学结构设计周期，建立了城轨列车车辆室内噪声和车外噪声通用的理论计算模型；提出了室外声源声功率级转换到室内声源声功率级的等效计算方法；针对城轨列车车体常用的中空铝型材双层结构的隔声量进行了理论推导，并分析了表面粘附辅助材料后组合隔声结构的隔声量；根据计算模型对某城轨列车的噪声进行了预测，计算结果与测试结果虽存在一定的偏差，但仍在可接受范围之内。预测模型能为新车型研发和老车型的声学结构改进快速提供设计依据。

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乘用车怠速方向盘振动优化

潘威1，毕锦烟1，许翔1，林寅龙1，沈鹏程 2

2014, 34(6): 61-64. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.014

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某款A级轿车在研发过程中，经过悬置调校后，怠速开空调工况下方向盘振动仍不达标。针对该问题，进行怠速振动分解试验，初步判定发动机冷却风扇转频对方向盘振动有较大的贡献。通过分别查找激励源、主要传递路径及响应点等原因，得出优化冷却风扇减振垫隔振性能是一个重要方向，针对隔振不足重新优化了减振垫，试验结果表明优化后的减振垫具有良好的隔振性能，怠速方向盘振动也达到设定的目标值。

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叉车振动仿真及发动机总成悬置优化

周洪威,李雪梅,刘夫云,杨运泽,伍建伟

2014, 34(6): 65-70. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.015

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利用ADAMS软件建立某型叉车整车在怠速工况下的振动仿真模型，并进行实验验证，实验表明通过采用对连接螺栓的柔性化方法可以有效提高叉车仿真模型的准确性。在此基础上利用ADAMS试验设计方法，对整车动力总成悬置刚度阻尼匹配进行优化，结果表明通过刚度阻尼的合理匹配能在一定程度上改善整车车架上的振动情况。

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喷气式发动机地面静态噪声测试数据的修正方法

闫国华，刘勇

2014, 34(6): 71-74. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.016

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衍生机型要投入运营必须进行再审定。利用发动机地面静态噪声测试来预测飞行中的噪声级，可以达到节约时间和成本的目的。通过发动机在翼的试验方法，获得某型发动机的地面静态噪声数据，将静态测试数据修正到飞行状态，从而预测装配该型发动机的衍生型飞机的飞行噪声级。从地面到飞行状态等效映射中的修正因素直接影响实验结果的准确性。围绕修正因素进行研究，来验证该修正方法的准确性。

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改进的多岛遗传算法在动力总成悬置系统优化设计中的应用

沈忠亮，陈剑，蒋丰鑫

2014, 34(6): 79-84. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.018

摘要 ( )

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针对多岛遗传算法（Multi-Island GA）的缺点，通过动态调节其交叉和变异概率来防止算法的早熟以及提高搜索效率，并结合模拟退火法的局部寻优能力强的优点，形成了求解效率更高的改进的多岛遗传算法，并将其应用于动力总成悬置系统的优化设计中。并通过仿真分析和实验验证了优化效果，该改进的算法可以有效应用在悬置系统的优化设计中。

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车用交流发电机电磁噪声特性的实验研究

符为榕，陆益民，周宗琳，胡腾

2014, 34(6): 85-89. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.019

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针对车用交流发电机在低转速下噪声值偏高并伴有啸叫声的现象，基于实验研究车用交流发电机的噪声特性。首先在发电机上布置转速仪、加速度传感器和传声器，采集发电机在空载及负载状态下振动和噪声的时域信号；其次利用频谱、阶次分析等方法，找出了发电机在负载工况下低转速时噪声峰值的主要阶次成分；最后提出改进措施，对改进后的发电机进行测试，并对比分析改进前后发电机噪声的变化情况。分析结果表明，在低转速下发电机的主要噪声是电磁噪声，该电磁噪声的阶次成分与定子铁芯槽的个数相关，并且提出的改进措施能有效的降低发电机的电磁噪声。

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抗冲瓦的优化设计研究

高云剑1，章振华 2，谌勇 2，华宏星 2

2014, 34(6): 90-93. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.020

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敷设于舰船湿表面上的抗冲瓦可以有效提高舰船的抗水下爆炸冲击性能。本文从抗冲瓦的结构拓扑参数方面来研究其抗冲击特性，讨论了不同强度冲击载荷下抗冲瓦的优化设计区域，提出了拓扑结构、应力平台与结构密度三参数优化设计方法，最终给出了一种较为优化的结构形式。

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叶轮对汽轮机叶片振动特性的影响分析

王志鹏1，符栋梁 2，钟焱 2

2014, 34(6): 94-96. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.021

摘要 ( )

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汽轮机叶片振动特性是影响汽轮机安全性的关键因素之一。本文以某型叶片为研究对象，建立三维叶片有限元模型，在考虑叶片预应力条件下，分别讨论叶轮及工作转速对叶片振动特性的影响，并进行了相关的对比分析。通过叶片振动频率变化，分析工作转速及叶轮对叶片振动影响的主要阶次范围，为叶片有限元分析设计提供参考意见。

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高速列车车间连接处车内噪声特性研究

王金田,孙, 强,郭伟强,汤晏宁

2014, 34(6): 97-101. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.022

摘要 ( )

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参考ISO 3381-2005标准，对运营中速度等级为300 km/h的某型高速列车进行车间连接处车内噪声测试，给出了车间连接处车内噪声的频谱特性及其空间分布规律。进而，基于球谐函数声场分解和重构的球形阵列声源识别原理，采用球形阵列声源识别系统，对车间连接处车内噪声进行声源识别，明确了车间连接处车内噪声的源强和分布特性。最后，参考TB 3094-2004标准，对典型的车间连接风挡结构进行隔声特性测试。综合上述测试结果，对车间连接处噪声的产生机理进行了综合的分析。结果表明，现有高速列车风挡结构不单有隔声不足的问题，还存在较显著的结构振动声辐射，对风挡结构的优化设计需同时考虑上述两大因素。

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汽车缓冲吸能式保险杠碰撞能量衰变特性研究

赵树恩 1, 2，林繁国1，李玉玲 1, 2

2014, 34(6): 102-106. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.023

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针对汽车缓冲吸能式保险杠在瞬间将汽车撞击产生的动能转化成多向撞击状态，实现多点同步或异步衰减吸收的目的。基于Hypermesh软件建立汽车缓冲吸能式保险杠正面碰撞有限元模型，采用ANSYS/Ls-Dyna求解器对汽车正面撞击速度分别为10 km/h、20 km/h、30 km/h、40 km/h、50 km/h时保险杠的最大应力及缓冲吸能装置的吸能特性进行数值仿真，得到不同撞击速度下的碰撞能量衰变特性曲线，仿真结果表明：碰撞时吸能盒的凹槽处和横梁所受的应力最大，横梁所受的应力有向中心集中分布的规律，当其应力集中到某一程度时，横梁开始从中心处发生折弯；随着撞击动能的增加，吸能比呈先增大后减小的趋势；碰撞过程中，碰撞能量近似线性衰减，随着撞击速度的增加，碰撞能量衰减曲线的斜率急剧增大。

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船舶机舱模型振声环境预报与控制

梁炳南1，于洪亮 1, 2，蔡延年1

2014, 34(6): 107-111. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.024

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以某航海教学实习船机舱为原型，将此振动—声辐射耦合系统简化为箱形多腔结构，建立多腔结构及其单元腔室有限元模型，考虑液舱布置与充液、激励源处设置隔振器等情况，对结构进行频率响应分析，运用声学边界元法对舱室噪声进行预报，通过对舱室中心场点声学贡献较大的板件进行约束阻尼处理，有效降低舱室噪声。并进行船舶机舱模型振动—声辐射实验。分析表明：研究三舱段船舶机舱模型振声性能时，充液及增加充液舱数，对模型固有频率影响明显，通过设置隔振器能有效降低舱室振声等级，在非激励源舱室敷设约束阻尼材料，也可起到较好降噪作用。

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基于Kirchhoff公式电晕可听噪声预估模型的应用

吴健1，吴九汇 2，耿明昕1，弟泽龙 2，刘哲超 2

2014, 34(6): 112-116. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.025

摘要 ( )

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研究基于Kirchhoff公式建立起的电晕可听噪声理论预估模型在实际中的适用性。线路自身参数及所处环境参数都对电晕可听噪声产生影响，根据已有模型，分析计算导线半径、导线架设高度、相间距、分裂子导线数目、海拔等因素的影响。结果表明，采用分裂导线和增大导线半径可以明显降低噪声，且增加分裂子导线数目有助于降低噪声，而提高导线架设高度、改变相间距或分裂圆半径不具有降噪效果，同时计算表明电晕可听噪声随海拔的升高而加剧。所得规律有助于指导输电线路的规划设计。

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基于非负矩阵分解的机场噪声监测点优化布局

李永华1，唐先超 2

2014, 34(6): 117-120. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.026

摘要 ( )

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近年来国内民航迅速发展，机场的新建、扩建和航空运输量的持续增长使得机场噪声污染事件不仅持续上升，而且噪声污染程度也日益加重，因而强化机场附近噪声污染的监测对机场建设及其环境评估十分重要。针对机场噪声污染监测问题，提出一种基于非负矩阵分解(NMF)方法对机场噪声监测点布局问题进行优化求解。该方法以大量网格点作为候选监测点，对单个飞机噪声事件候选监测点的噪声值所形成的矩阵按非负矩阵分解进行区域划分,得到噪声影响子区域。进一步以各子区域的中心点作为该区域的噪声影响代表点,以此确定机场噪声监测点数目和位置。研究结果表明所获得的解比贪心算法得到的解更优，需要的监测点更少。

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屏体吸声性能布局对声屏障插入损失的影响

卢洋

2014, 34(6): 121-125. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.027

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利用边界元法研究声屏障屏体吸声性能布局对道路双侧声屏障插入损失的影响。对于由全反射屏体和全吸声屏体组合而成的声屏障，当两种具有不同吸声性能屏体的面积比相等时，在全吸声和全反射屏体两等分的情况下，屏体布局在多数受声点对于线性声级插入损失基本没有明显区别；在全吸声和全反射屏体四等分的情况下，插入损失最高的布局相对于插入损失最低的布局的改善量最高可达1.5 dB。计算得出，声屏障迎声面上部与底部的屏体吸声性能对声屏障的插入损失影响最大，屏体上部与底部为全吸声的布局总是具有最高的插入损失，而在上部与底部这两部分中，靠近上部屏体的吸声性能对声屏障插入损失改善的影响要比底部屏体更占主要作用。

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应用VA One统计能量法预报户内变电站噪声探索

梅天龙1，吴静萍1，樊红 2，许玲 1

2014, 34(6): 126-130. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.028

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城市户内变电站的建立解决了城市电力需求，同时产生的噪声对环境也造成了严重污染。在城市变电站设计初期预估其噪声声压级水平(SPL)，及时采取降噪措施显得尤为重要。应用VA One软件，基于统计能量分析方法建立声学仿真模型，对某典型户内变电站的主变室内外空间声场进行模拟。探讨声源声压级强度、吸声墙高度和吸声系数对噪声场声压级的影响规律，为进一步对户内变电站噪声预报和降噪设计提供参考。

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板式橡胶支座滑动的地震响应分析

张彬，刘欣，李洋

2014, 34(6): 131-134. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.029

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支座是桥梁中的支承部分，是连接桥梁上部结构和下部结构的重要构件，板式橡胶支座常直接放置于墩顶，水平力传递完全靠接触面间的摩擦力作用，在地震作用下可能会发生滑动。通过建立单墩计算模型，对板式橡胶支座滑动的动力性能进行分析。为了克服由于板式橡胶支座滑动引起的梁体移位震害的不足，以一连续梁桥为研究背景，利用Midas软件进行了非线性时程反应分析，探讨目前板式橡胶支座桥梁所存在的问题，提出将梁桥中对称桥墩处改置一铅芯橡胶支座的地震位移控制方法。结果表明：该方法能够有效地控制支座以及其上梁体的地震位移，减少落梁震害的发生。

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户内配电变压器结构噪声污染分析及控制措施

樊小鹏，李丽，刘嘉文

2014, 34(6): 135-139. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.030

摘要 ( )

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为调查户内配电变压器噪声对居民生活的影响，对某受到噪声污染投诉的户内变压器进行噪声污染检测，结果显示室内房间的LAeq值和倍频带声压级均超出了国标规定的限值。对测试结果进行系统分析，发现其噪声污染源主要来自于室内变压器的低频结构噪声。在此基础上提出隔振设计的治理措施和方案，取得良好的效果，治理后该住宅户内的噪声检测数据全部满足国标规定的限值要求，该研究结果可为城市户内配电房设计和噪声污染控制提供重要的参考依据。

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几何绕射理论下楔形障碍物衍射

王海波，余志，蔡铭

2014, 34(6): 140-143. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.031

摘要 ( )

PDF(1382KB) ( )

应用几何绕射理论，研究不同角度和不同频率情况下楔形障碍物衍射衰减规律，并结合90°楔形障碍物现实应用，模拟楔形建筑物下声音传播衰减。得出了楔形障碍物插入损失与楔形角度和声波频率的关系，结果与Maekawa实测值比较并进行精度分析。针对现实场景下楔形建筑物的遮挡，应用空间剖分和声线束追踪生成声音路径，模拟楔形建筑物区域的声音衰减。结果显示声音衰减随楔形角度减小和频率增加而增大，几何绕射理论可应用于大区域建筑物群声传播衰减计算中。

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高速列车引起的车站大跨度钢结构的振动分析

刘元志

2014, 34(6): 144-147. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.032

摘要 ( )

PDF(1485KB) ( )

大跨度钢结构能为高铁车站带来较大的站内空间，但在长期高速列车振动荷载作用下，较柔的大跨度焊接钢结构的振动疲劳问题却不容忽视。则针对某客运专线“桥建合一”火车站，建立其整体有限元模型，计算分析了大跨度钢结构主拱V撑、网壳、下弦节点、柱角铸钢点以及主拱的动力响应，得到了不同部位最大Mises等效应力。计算分析表明：高速列车振动荷载对大跨度钢结构强度的影响可忽略不计，但长期疲劳问题不容忽视。

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高速铁路高架桥局部振动的有限元分析

罗文俊，张辛元

2014, 34(6): 148-152. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.033

摘要 ( )

PDF(1638KB) ( )

针对高速铁路高架桥箱型梁局部振动问题，基于车辆—轨道耦合动力学原理，采用实体单元对梁体进行有限元分析。通过对选取的六个敏感点振动特性的研究，比较得出箱梁各部位局部振动情况。研究在不同列车速度作用下，梁体不同部位的时域与频域响应，得出随车速变化各点振动频率的分布规律。同时分析轨道状态对箱梁局部振动的影响，对比计算结果可知，轨道不平顺是引起局部振动的主要因素。此外，还分析了不同边界条件对箱梁的局部振动响应的影响，结果表明固支梁相比简支梁，顶板、腹板、底板的局部振动响应有所减弱，而对翼缘板则影响较小。

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IWO与BPNN混合智能算法在转子故障诊断中的应用

孟昭燃1，2，赵荣珍1， 2

2014, 34(6): 153-156. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.034

摘要 ( )

PDF(1524KB) ( )

在经典IWO杂草算法的基础上提出一种适用于神经网络优化的新算法。该算法将多种结构的神经网络权值阈值编码为不同维度的杂草种子，以神经网络均方误差作为种子适应度的统一评价标准，同时对多个维度的杂草种子进行排序筛选，实现了神经网络权值阈值与结构同时优化的目的。应用该方法于转子系统故障分类问题，实验结果表明该方法可以在结合BP算法优势的同时有效优化神经网络各参数，可以得到分类精度高、结构最简且泛化能力强的神经网络故障分类器。

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某型混凝土泵车异响故障诊断

刘永红，卢立秀，邓习树

2014, 34(6): 157-160. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.035

摘要 ( )

PDF(1428KB) ( )

为找到某型混凝土泵车底盘出现异响的原因，首先对异常车进行振动和噪声测试，判断底盘异响来源于分动箱。其次，对分动箱振动时域及频域信号进行分析并结合轴承缺陷的特征频率，判定异响原因为支承分动箱输出轴的NJ1028轴承内滚道缺陷。最后，对轴承内滚道缺陷形态及分动箱装配流程进行分析，找出轴承出现缺陷的原因，提出并实施相应的改进措施后至今一年多来未再接到类似的故障反馈。

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基于空间相关与自适应滤波的齿轮箱故障诊断

周继威

2014, 34(6): 161-165. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.036

摘要 ( )

PDF(1600KB) ( )

振动信号作为风电机组齿轮箱故障诊断的重要依据，一直是风电机组故障诊断领域关注的研究热点。基于不同频率、不同能量振动信号的传播规律，对齿轮箱上不同测点的振动信号的相关性进行分析，建立以互相关信号为参考信号的自适应滤波模型，利用该模型提取振动信号中的相似成分，进而利用幅值谱分析相似成分，得到更加清晰的转频及其倍频，为齿轮箱的故障诊断提供依据。方法的有效性得到实测振动数据的验证。

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基于多尺度局部保持投影的轴承故障特征增强方法

张晓涛，唐力伟，王平，邓士杰

2014, 34(6): 166-168. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.037

摘要 ( )

PDF(1317KB) ( )

针对轴承故障声发射信号的非线性特性，及易受背景噪声干扰的特点，提出一种多尺度局部保持投影方法。通过小波包分解实现一维信号的多尺度构造，利用近邻图保持信号局部流形信息，通过局部保持投影将信号变换到新的坐标空间下，实现故障特征增强。仿真和实验信号处理结果表明，多尺度局部保持投影方法在轴承故障增强检测中效果显著。

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滚动轴承的MSE和PNN故障诊断方法

陈慧，张磊，熊国良，周继慧

2014, 34(6): 169-173. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.038

摘要 ( )

PDF(1504KB) ( )

针对滚动轴承不同运行状态振动信号具有不同复杂性的特点，提出一种新的基于多尺度熵(multiscale entropy, MSE)和概率神经网络(probabilistic neural networks, PNN)的滚动轴承故障诊断方法。该方法首先利用MSE方法对滚动轴承振动信号进行特征提取，并将其作为PNN神经网络的输入，再利用PNN自动识别轴承故障类型及故障程度。实验数据包括不同故障类型和不同故障程度样本，结果表明，相比于小波包分解和PNN结合的诊断方法，提出的方法具有更高的诊断精度，能有效实现滚动轴承故障类型及程度的诊断。

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基于LMD样本熵与SVM的往复压缩机故障诊断方法

邹龙庆1，陈桂娟1，邢俊杰1，姜楚豪 2

2014, 34(6): 174-177. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.039

摘要 ( )

PDF(997KB) ( )

针对往复压缩机振动信号的非平稳和非线性特性，提出了基于LMD样本熵与SVM的往复压缩机轴承间隙故障诊断方法。利用具有保形特性的Hermite插值法替代传统LMD中滑动平均法构造均值与包络函数，提高LMD对非平稳信号的分解精度。以改进LMD方法将各状态振动信号分解为一系列PF分量，依据相关性系数选择其中代表故障状态主要信息的PF分量，计算其样本熵形成有效的特征向量。使用SVM作为模式分类器，诊断得出轴承间隙故障类型。同LMD与近似熵方法所提取特征向量进行对比，结果表明本文方法具有更高的识别准确率。

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随机激励下基于ICA的结构模态参数识别

静行，刘真真，原方

2014, 34(6): 178-183. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.040

摘要 ( )

PDF(1615KB) ( )

简要介绍独立分量分析(ICA)的基本原理，提出将ICA方法与随机减量法(RDT)结合起来用于随机激励下结构的模态参数识别。结合数值仿真算例和振动试验分析，验证所提出方法用于随机激励下结构模态参数识别的有效性。结果表明，ICA可以准确地从结构随机振动响应信号中分离出各源信号，并同时估计出各阶模态振型向量，源信号与结构模态坐标存在一一对应关系，再结合随机减量法和单模态识别法可识别各阶模态的频率和阻尼比。该方法仅利用振动系统的输出响应进行分析，适用于随机激励下结构的工作模态参数识别。

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新型磁流变弹性体隔振器关键技术

李季1，赵韩1，梁天也 2，王少万 3，李志远 1

2014, 34(6): 184-187. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.041

摘要 ( )

PDF(1406KB) ( )

磁流变弹性体是近年来广泛应用的一种新型智能隔振材料，它继承了磁流变液的可控、可逆、响应速度快等优良性能，同时具有稳定性好、不易磨损和不易沉降等特点，广泛应用于高新技术隔振领域。以橡胶作为基体研制出的新型磁流变弹性体，充分利用磁流变弹性体刚度和阻尼可控的特性，设计一款新型磁流变弹性体隔振器，对其在不同外加控制电流和激励频率下的振动响应特性进行了试验研究，试验结果表明在外加电流的改变下，该隔振器刚度相应改变，从而引起固有频率的改变，达到宽频隔振的效果。

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一种管路压力脉动抑制装置优化设计及试验分析

赵大为1，罗小辉 2，杨珍 1

2014, 34(6): 188-191. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.042

摘要 ( )

PDF(1325KB) ( )

针对船舶系统柱塞水泵等辅机设备管路压力脉动大的问题，设计出一种基于蓄能器吸能和孔板滤波原理的管路压力脉动抑制装置。根据压力脉动抑制装置工作原理，对蓄能器容积、蓄能器充气压力、开孔角度、开孔数量、孔径等参数进行优化设计，并对研制出的样机进行试验。试验结果表明：管路压力脉动抑制装置对不同频谱的压力脉动均具有较好的衰减效果，输出压力1 MPa～2.5 MPa时，柱塞泵出口管路压力脉动衰减率达50 %以上。

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混合隔振系统自适应模糊滑模控制

杨理华 1，朱石坚 1，楼京俊 1，李棒 2

2014, 34(6): 192-196. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.043

摘要 ( )

PDF(1282KB) ( )

针对机械设备被动隔振在低频段隔振效果较差的问题，建立磁致伸缩作动器的电—磁—机转化数学模型，提出一种基于自适应模糊滑模控制算法，并用李雅普诺夫方法证明控制器的稳定性，将该控制策略与磁致伸缩作动器应用于混合隔振系统中。仿真结果表明：在单频、多频及随即激励条件下，自适应模糊滑模控制器具有良好的动态特性和鲁棒性，能够提高系统隔振效率并拓宽隔振频段，有效减小传至基础的力。

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一种新型电涡流阻尼器及阻尼性能研究

肖登红，潘强，何田

2014, 34(6): 197-201. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.044

摘要 ( )

PDF(1514KB) ( )

基于电涡流原理提出一种新型的可用于航天器振动被动抑制的电涡流阻尼器。首先，依托数值仿真建立阻尼器的磁场和力学有限元分析模型，对阻尼器的性能进行分析计算。其次，在振动测试实验台上进行阻尼特性测试，获得了小位移0.1 mm、大位移1 mm下的1 Hz～50 Hz频率范围内正弦激励作用工况下的阻尼系数。然后根据Bouc-Wen滞回模型建立了阻尼器的力学模型，研究了负载、阻尼器结构、交变洛仑兹力之间的关系。研究结果表明这种新型的电涡流阻尼器在外载激励作用下能够输出与仿真结果较为接近的阻尼力，且阻尼系数随激励频率变化具有明显的规律性，根据仿真和实验结果建立的阻尼力力学模型可以很好地用于电涡流阻尼器的力学特性仿真分析。

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一种复合机座对设备隔振效果影响试验

李海涛，贺华，丁炜，王强

2014, 34(6): 202-205. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.045

摘要 ( )

PDF(1521KB) ( )

通过隔振理论分析，设计复合设备机座的隔振效果试验方案，并讨论试验方案中振级落差和插入损失的关系；通过试验分析，研究复合设备机座自身的隔振效果与其对试验系统的隔振效果的影响，结果表明复合设备机座具有较好的高频隔振效果，但对不同隔振系统的隔振效果影响不同。

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基于船舶推进系统特性船体艉部结构垂向振动试验

温小飞 1, 2, 周瑞平 2, 袁强 1, 金尚崇 1

2014, 34(6): 206-209. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.046

摘要 ( )

PDF(1220KB) ( )

船舶推进系统与船体结构的耦合技术是目前船舶研究的重要方向，需要在基本理论、试验方法和研究手段等各个方面进行跨学科的创新性深入研究。根据船舶推进系统的主要激励形式，确定船体艉部结构垂向振动分析的关键频率，通过关键频率对船体艉部结构垂向振动与船舶推进系统特性进行关联性分析，同时也分析油膜涡动对船体艉部结构垂向振动的影响程度，为船舶推进系统振动传递规律和油膜涡动理论方面研究提供一些有意义的结论和参考。

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阻尼橡胶材料阻尼性能悬臂梁共振法测试方法

李辉，马卫东，孙志勇，孙国华，李斌，杜华太

2014, 34(6): 210-214. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.047

摘要 ( )

PDF(1215KB) ( )

根据标准ASTM E756-05(2010)，对阻尼橡胶材料阻尼性能悬臂梁共振法的测试方法进行了研究，分析接触式响应传感器引入的附加质量及激励传感器和响应传感器的安装位置对测试结果的影响，并得到有意义的结论。试验结果表明：质量为0.6 g的接触式响应传感器引入的附加质量对材料的弹性剪切模量和剪切损耗因子的影响较小，测试结果满足标准ASTM E756-05(2010)对测试精度的规定；选择合适的激励器安装位置有利于提高传递函数曲线幅值；响应传感器的安装位置对传递函数曲线影响较大，测试时应根据所要获得的模态信息选择合适的测点。

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利用PVDF阵列测量结构曲率模态的实验

朱峤，毛崎波

2014, 34(6): 215-219. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.048

摘要 ( )

PDF(1835KB) ( )

提出利用PVDF阵列直接测量结构曲率模态。在振动梁表面均匀布置一组PVDF压电薄膜，测量结构在外加点激励作用下的动态响应，得到频率响应函数，进而通过模态软件对数据进行分析，得到其曲率模态。数值分析和实验结果表明：利用PVDF阵列可以有效地测量得到结构的曲率模态，且方法与激励力位置无关。由于方法操作简便，PVDF压电薄膜附加质量可忽略不计，与常规通过模态振型计算曲率模态的方法相比具有明显优越性。

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多通带滤波技术及冷轧钢板振纹监测

陈凯1，李富才 1, 刘志强1，全基哲 2，陈孝明 2

2014, 34(6): 220-224. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.049

摘要 ( )

PDF(1722KB) ( )

分析数字带通滤波器的特点，结合低通、带通滤波器的设计特点，构造一种多通带的数字滤波器。这种滤波器能快速有效的提取出多个频段信息，并且能柔性地选择频段的上下限和频段数。分析冷轧钢板振纹的基本特点，再根据冷轧钢板振纹的在线监测要求实时显示出多个频段信息的特点，就需要一种高效的多通带滤波技术。鉴于此特点，设计一款基于VB. Net平台的冷轧钢板振纹在线监测软件，将所关心的低、中、高频段显示出来便于观察。此系统已经在某钢厂的冷轧车间中得到应用，结果证明对多频段的信号提取是比较理想的。

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冷轧机组振动数据采集与报警判断系统

刘志强1，李富才1，陈凯1，谢万强1，全基哲 2，陈孝明 2

2014, 34(6): 224-231. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.050

摘要 ( )

PDF(2143KB) ( )

冷轧机组轧钢过程中，机架振动会导致钢板上产生振纹，影响产品质量。基于此，开发了轧机振动监测与报警系统，以便在轧制过程中，当冷轧钢板出现振纹时及时报警并将报警位置等信息存储。首先根据测试内容，决定需要采集轧机振动、轧制速度、轧制距离、剪切信号，然后搭建系统。在设置采样参数及报警参数的基础上，实时采集轧机机架振动、轧制速度以及轧制距离信号，根据轧制速度将轧机振动原始信号分频段后统计与报警值比较，判断其是否超标，如果超标，则记录报警的机架、频段以及始末位置。以钢卷号命名每卷原始数据、统计数据，如果有报警则保存报警数据。经长时间测试，该系统能够有效监测轧机振动状况以及准确做出报警判断。

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某SUV汽车油门踏板振动原因分析与解决

王丽梅 1, 2，郭世辉 1, 2，王海涛 1, 2，李军帅 1, 2

2014, 34(6): 232-235. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1335.2014.06.051

摘要 ( )

PDF(1490KB) ( )

汽车油门踏板是一种与驾驶员接触频繁的机构，提高其振动舒适性有利于行车安全。针对某SUV油门踏板振脚问题，应用道路车内振动测试、底盘测功机车内振动测试、模态测试等手段逐一排查激励源、传递路径、响应分析，运用CAE手段分析油门踏板安装点动刚度，发现IPI曲线上有异常峰值，油门踏板安装支架加强后，异常峰值消失，油门踏板振动幅值降低1.4 m/s2，主观评价脚麻感消失，最终通过优化油门踏板安装支架问题得以解决。

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