噪声与振动控制

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2025-2期封面、目次页

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2025, 45(2): 0-1.

摘要 ( 18 )

PDF(1644KB) ( 19 )

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水下航行器发动机振动传递控制仿真与试验研究

王双立, 贺佩韬, 耿小明, 谢溪凌, 张志谊,

2025, 45(2): 1-5.

摘要 ( 26 )

PDF(2114KB) ( 31 )

发动机振动经两侧支承结构传递到壳体表面，形成的振动声辐射使水下航行器易被探测。针对发动机振动传递控制问题，在有限空间内设计一种新型的主被动隔振支承，以替代传统的法兰支承。采用有限元方法建立振源-隔振支承-壳体耦合系统振动模型，分析振源振动传递特性，并结合自适应控制算法进行控制效果仿真。构建振源-隔振支承-壳体试验系统，验证主被动支承结构对振动传递的控制效果。仿真及试验结果表明，主被动隔振支承可使10～500 Hz频带内壳体主要线谱最大衰减26 dB。

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多源激励下惯容复合型非线性隔振系统的隔振性能研究

吴少培, 刘涛, 柳康, 李国芳, 李得洋, 丁旺才

2025, 45(2): 6-13.

摘要 ( 26 )

PDF(2361KB) ( )

不同的隔振单元通过能量转移或能量耗散呈现减振隔振的作用，本文建立含惯容器和负刚度的复合式非线性隔振系统。采用一次谐波平衡法求解系统近似解析解，通过系统力传递率特性，揭示系统参数与系统隔振性能的关联关系。对比分析传统线性隔振和复合式隔振1/4 轨道车辆的隔振性能。研究表明：常数分量幅值及谐波分量幅值的叠加与合成幅频特性具有一致性，多源激励下解析解的准确性得到验证。在主共振区系统受鞍结分岔的诱导具有3组稳定解和2 组不稳定解。较大惯质比、阻尼比与较小简谐激励幅值均能降低主共振区峰值，使主共振区向低频区域转迁。减小惯质比、常数激励幅值与增加阻尼比可扩大系统低频区隔振范围。复合式隔振对轨道车辆垂向隔振性能有一定提升。

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不对中-碰摩耦合转子非线性振动机理研究

丘学文, 南国防, 李姚, 姚夏

2025, 45(2): 14-20.

摘要 ( )

PDF(3019KB) ( )

建立含6 自由度滚动轴承支承下不平衡-不对中-碰摩转子系统动力学模型，推导其方程并采用四阶Runge-Kutta 法对方程进行求解，研究不对中量和偏心量对系统振动响应的影响机理。计算结果表明，当系统没有发生碰摩耦合故障时，随着不对中量的增加，二倍频幅值逐渐增大，一倍频幅值逐渐减小，系统约在临界转速一半位置发生二倍频共振现象；当发生碰摩耦合故障时，系统产生分次谐波和高次谐波，偏心量与不对中量增加均会加剧系统碰摩程度。基于有限元分析软件，采用瞬态动力学分析方法计算滚动轴承支承下的不平衡-不对中转子振动响应，将计算结果与理论计算结果进行对比，两者吻合较好，理论建模方法的正确性得到验证。

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协同耦合的水下宽带吸声覆盖层研究

杨将政, 应童, 陶猛

2025, 45(2): 21-25.

摘要 ( )

PDF(1969KB) ( )

建立内嵌弹性金属板与空腔的水下吸声覆盖层模型，研究其在入射端和透射端均为半无限水条件下的吸声性能。分析双元胞结构的吸声性能与单元间耦合吸声的关系，结合位移场和能量耗散功率分布，解释协同耦合的吸声机理和特性。基于遗传算法对并联耦合的双元胞模型的结构参数进行优化，结果表明在1 460 Hz～10 kHz范围内的吸声系数超过0.8，平均吸声系数为0.95，可实现宽带高吸声效果。引入的钢肋板可提供足够的刚度，即使在静水压力2.5MPa条件下仍能保持优异的吸声性能。

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组合式周期单元声学覆盖层吸声机理研究及优化设计

黄一帆, 胡昊灏, 王康, 朱瑞祺

2025, 45(2): 26-31.

摘要 ( )

PDF(2213KB) ( )

针对水下声学覆盖层低频宽带吸声问题，提出组合式周期单元声学覆盖层模型。通过将工程中常用的周期单元沿厚度方向进行组合，分别建立含上下空腔、硬核与空腔、局域共振声子晶体与空腔组合式有限元声吸收模型，对比分析不同组合式结构相对于单层结构的吸声优势，重点分析组合式周期单元拓宽吸声频带的机理。在此基础上，采用Nelder-Mead无梯度优化算法对3 种组合式周期单元的吸声性能进行优化设计。结果表明，通过沿厚度方向布置不同类型单元，将不同频率的共振峰耦合，可以有效拓宽吸声频带，为声学覆盖层低频宽带设计提供技术参考，具有一定的工程指导意义。

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基于自适应改进多重同步挤压变换的结构响应重构

窦文, 殷红, 彭珍瑞

2025, 45(2): 32-38.

摘要 ( )

PDF(2384KB) ( )

针对基于经验模态分解的结构响应重构方法需设置较多带通滤波器参数，且对噪声鲁棒性低的问题，提出一种基于自适应改进多重同步挤压变换的结构响应重构方法。首先根据瑞利熵自适应选择改进多重同步挤压变换的窗口长度和迭代次数，使用最优窗口长度和迭代次数进行时频分析，其次引入Crazy Climber 算法提高脊线提取的准确度，通过脊线重建振动响应的各个分量信号。最后使用模态转换矩阵计算未知响应处的响应分量，并根据模态叠加法进行结构响应重构。通过对悬臂梁的数值算例和简支梁的试验验证，以验证方法的有效性。结果表明：所提方法重构的响应时程曲线与真实响应时程曲线吻合良好，与传统基于经验模态分解的结构响应重构方法相比，无须预设参数，且具有较强的噪声鲁棒性。

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地铁周期轨道结构振动带隙研究

雷开云, 缪林昌, 郑海忠, 肖鹏, 伍鹏腾, 卢铭辉

2025, 45(2): 39-43.

摘要 ( )

PDF(1757KB) ( )

为研究周期性地铁道床轨道结构的带隙特性，将钢轨和道床板视为欧拉梁，建立地铁周期轨道结构振动带隙计算模型，并基于声子晶体带隙基本计算方法：传递矩阵法和有限元法求得其带隙范围并分析轨道结构参数对其带隙特性的影响。结果表明：使用传递矩阵法和有限元法可以有效准确地计算出地铁周期轨道结构的带隙特性，其中传递矩阵法计算结果显示在0～500 Hz范围内，周期性普通整体道床轨道结构存在一条带隙，为0～194 Hz；有限元法计算结果显示带隙范围为0～193.7 Hz，同时所计算传输曲线也显示其在0～193.7 Hz范围内具有明显衰减。扣件间距、刚度和板下支撑刚度都会对带隙产生影响，带隙宽度随着扣件间距和板下支撑刚度的增加而逐渐减小，而扣件刚度的增加则会使带隙宽度增加，需要选取合适的扣件及间距用以对轨道结构进行有效的减振。

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展向波纹杆件的气动阻力与气动噪声协同优化研究

刘海涛, 王文宇, 周新, 李鹏高, 肖乾

2025, 45(2): 44-51.

摘要 ( )

PDF(2340KB) ( )

展向波纹杆件具有良好的减阻降噪效果，但尚缺乏杆件结构参数优化设计方法。基于多学科协同优化方法，以气动阻力与气动噪声为目标，对展向波纹杆件的波长和波纹幅度结构参数进行协同优化。基于Realizable k-ε 模型与随机噪声的产生和辐射（Stochastic Noise Generation and Radiation，SNGR）模型，建立杆件流场与声场的数值仿真模型。结合拉丁超立方取样及样本点结构的数值仿真结果，构建克里金代理模型，并运用协同优化算法，进行双目标协同优化，寻求最优展向波纹结构参数，并通过仿真验证。研究结果表明：展向波纹杆件的气动噪声和气动阻力无法同时达到最优；双目标协同优化后模型的气动阻力系数1.743，较初模型下降1.59 %，总声压级103.64 dB，较初模型下降4.66 %，从而达到均衡的降噪减阻效果。

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三轴振动系统试件总体传递函数计算方法研究

钟炫德, 丁镇军, 庆旭昆, 纪国宜

2025, 45(2): 52-56.

摘要 ( )

PDF(1890KB) ( )

三轴随机振动虚拟试验可以帮助试验人员优化试验方案，避免实物试验过程中出现过实验的问题。安装在三轴振动系统的试件的总体传递函数矩阵，是开展三轴随机振动虚拟试验的所需的系统动态特性之一。针对上述问题，本文以安装在三轴振动系统的试件为研究对象，开展试件总体传递函数矩阵构建方法的研究，提出一种试件总体传递函数的计算方法。建立并修正试件有限元模型，开展三轴振动试验系统传递特性测量试验。联合使用有限元仿真计算结果与实测数据，仿真计算得到的试件总体传递函数矩阵可以用于开展三轴随机振动虚拟试验。

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基于多腔室颗粒阻尼器的水泵管道减振研究

马思楠, 何立东, 王宇航, 秦庆旺

2025, 45(2): 57-62.

摘要 ( )

PDF(2426KB) ( )

为解决离心水泵管道的振动问题，采用有限元法对管道进行流体动力学分析，确定阻尼器安装位置。基于离散元法，建立颗粒阻尼器仿真模型，研究颗粒在不同粒径和填充率下阻尼器能耗的变化规律，确定最佳颗粒参数。根据颗粒阻尼耗能机理，对阻尼器腔室数量和形状进行优化，以改善颗粒运动状态。仿真结果表明：当阻尼器内部填充95 %的5 mm颗粒时，耗能最佳。大密度波纹五腔颗粒阻尼器可以显著提高颗粒运动速度，增强颗粒间以及颗粒与阻尼器壁面间的摩擦和碰撞程度。与传统颗粒阻尼器相比，耗能效果更加显著。搭建水泵管道减振试验台，通过实验验证模拟结果的准确性，可为颗粒阻尼器在实际工程中的应用提供参考。

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基于特征融合的齿轮箱故障诊断

周芸, 吴胜利, 邢文婷

2025, 45(2): 63-69.

摘要 ( )

PDF(2397KB) ( )

齿轮箱故障的振动信号具有非线性、非平稳性，再加上齿轮箱运行工况复杂的特点，导致传统的信号处理方法难以有效提取齿轮箱故障特征，严重影响传动精度和设备运行安全。基于此，本文研究振动信号无量纲指标与经验模态分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)信息熵进行特征融合的方法，并利用随机森林（Random Forest, RF）对不同特征之间的重要性进行比较、排序，有效克服信息冗余，同时将新构建的样本集作为输入，对LSTM（Long Short-Term Memory）神经网络进行训练，实现对齿轮箱不同局部故障的有效识别。并利用东南大学实验数据验证所提方法的有效性，通过与其他方法对比证明本文所提方法具有计算效率高和识别精度高的特点，可为齿轮箱的智能诊断提供新的实践和方法基础。

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基于改进HHO的水轮机空化信号降噪及特征提取

刘忠, 刘圳, 邹淑云, 周泽华, 乔帅程

2025, 45(2): 70-75.

摘要 ( )

PDF(1842KB) ( )

为对水轮机空化声发射信号进行降噪并提取其时频特征，提出一种基于改进哈里斯鹰算法(IHHO)和波动散布熵(FDE)的降噪和特征提取方法。首先，利用秃鹰搜索算法(BES)的螺旋搜索机制改进哈里斯鹰算法(HHO)的全局搜索阶段。然后，以散布熵差异互相关系数为适应度函数，利用IHHO对VMD进行参数寻优，对信号进行最优VMD分解和相关系数阈值重构从而实现降噪。最后，提取其能量和波动散布熵特征，分析其随空化系数变化的关系。结果表明：相较于灰狼-布谷鸟(GWO-CS)和HHO算法，IHHO对VMD寻优的降噪效果更好；随着空化系数减小，声发射信号能量呈现先增加、再减小、再增加、再减小的趋势，波动散布熵值呈现先减小后增大的趋势。

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变转速下基于改进ConvLSTM的滚动轴承故障诊断

黄金鹏, 吴国新, 刘秀丽

2025, 45(2): 76-81.

摘要 ( )

PDF(2110KB) ( )

针对在多传感器下变转速且带有不同程度噪声的工况下故障特征被淹没的问题，提出一种基于改进卷积长短时记忆网络(Convolutional LSTM, ConvLSTM)的故障诊断方法：首先将多个传感器采集的一维振动信号切分为二维矩阵序列；再利用由改进ConvLSTM单元构成的特征提取层提取信号内的时间特征和空间特征，改进ConvLSTM单元是将传统ConvLSTM单元输入门中的普通卷积换成膨胀卷积，在相同的卷积核其有更大的感受野读取输入信息；最后通过由卷积层和全局平均池化(Global Average Pooling，GAP)构造的分类输出层得到诊断结果。试验使用CWRU滚动轴承数据集和XJTU-SY滚动轴承数据集进行验证。试验结果表明，与其他对比模型相比，改进ConvLSTM模型在变转速且带有不同程度噪声下达到较高的精确率并且受样本量的影响更小。

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基于AMCNN-BiLSTM-CatBoost的滚动轴承故障诊断模型研究

袁建华, 邵星, 王翠香, 皋军

2025, 45(2): 82-89.

摘要 ( )

PDF(2141KB) ( )

针对现有的轴承故障诊断模型存在的分类精度差、运算效率不高的问题，提出一种基于注意力机制-卷积神经网络-双向长短期记忆网络-CatBoost(AMCNN-BiLSTM-CatBoost)的滚动轴承故障诊断模型。首先，对原始振动信号进行下采样技术处理，然后将经过下采样后的振动信号作为模型输入，通过3 个不同的卷积模块提取特征，并使用通道注意力模块对提取的特征进行加权融合，然后将经过加权融合后的数据输入到双向长短期记忆网络中进一步地提取时序特征信息，最后输入到CatBoost 中进行故障分类。经过实验表明，该模型不仅能够保证故障诊断的高准确率，还可以大大缩短网络的训练时间。

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改进自注意力机制的滚动轴承寿命预测方法

史竞成, 吴占涛, 程军圣, 杨宇,

2025, 45(2): 90-96.

摘要 ( )

PDF(1898KB) ( )

针对现有的卷积、循环模型预测滚动轴承剩余使用寿命(Residual Life,RL)精度低的问题，提出一种基于改进自注意力机制的RL预测模型。首先，针对Transformer 模型中自注意力机制内存占用高、信号存在噪声信息的问题，在窗口自注意力机制(Window Based Multi-head Self-attention,W-MSA)的基础上，提出概率窗口自注意力机制(Probwindow Based Multi-head Self-attention,PW-MSA)；然后，针对多头信息不匹配和缺少局部信息的问题，采用Talking Head 方法实现多头信息融合，并在前馈神经网络层加入深度可分离卷积提取局部信息，从而提升模型的预测精度。采用PHM2012 轴承数据集将改进前后的自注意力机制模型进行比较，并和现有的先进预测模型对比，结果表明，改进自注意力机制模型可使预测精度提升13.04 %。

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语音声特征提取的总变分正则化流形学习方法

张开业, 赵化良, 刘志红, 徐希鑫, 李建华,

2025, 45(2): 97-104.

摘要 ( )

PDF(1984KB) ( )

语音声信号具有显著的时频稀疏性、时变性和高维非线性，为具体表征和有效提取其声特征，提出一种总变分正则化流形学习方法。以局部线性嵌入算法为基础，对预处理后的语音声信号先后进行二次傅里叶变换，再经统计分析提取长时幅值特征，构造包含短时和长时幅值特征的声特征向量，生成高维特征矩阵；在利用总变分对其k 邻域进行优化，最后构造基于权重值能量最小化约束的总变分正则化流形学习声特征提取数学模型，经凸优化得出最优权重，解析语音声特征的低维流形。经分析与方法对比，该方法不仅可以明确声特征流形的物理意义，避免流形的扭曲变形，而且还能大幅降低数值计算量，提升计算速度，为智能语音的机器学习和模式识别提供方法技术支持。

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基于数模联动的滚动轴承性能退化评估

李栋国, 刘韬, 李洁松, 王振亚, 王贵勇

2025, 45(2): 105-111.

摘要 ( )

PDF(2548KB) ( )

滚动轴承点蚀故障失效过程中，对故障缺陷尺寸的估计是轴承性能退化评估的关键之一。为解决轴承局部缺陷退化尺寸难以定量估计问题，提出一种基于数模联动的滚动轴承性能评估方法。首先，基于非线性Hertz 接触理论与时变位移激励函数，建立弹流润滑影响下的深沟球轴承2 自由度动力学模型。其次，修正动力学模型仿真数据和真实数据幅值偏差。最后提出滚动轴承局部缺陷退化故障尺寸评估(Fault Size Evaluate,FSE)算法，估计滚动轴承全寿命退化过程中的故障尺寸，并通过ABLT-1Z轴承寿命强化试验机的实验数据进行验证。实验结果表明本文提出的数模联动方法能够量化轴承局部缺陷尺寸的退化规律，评估滚动轴承性能退化过程。

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基于改进JSOA-SVM的地铁站台门故障诊断

王若凡, 朱松青, 杨柳, 郝飞, 徐涛

2025, 45(2): 112-117.

摘要 ( )

PDF(2137KB) ( )

为准确地对地铁站台门进行故障诊断，并针对支持向量机(Support Vector Machine，SVM)在故障诊断中的参数选择问题，将跳蛛算法(Jumping Spider Optimization Algorithm，JSOA)用于SVM参数优化提升诊断性能，同时针对JSOA易陷入局部最优、收敛速度慢等不足，提出一种多策略改进跳蛛算法(Improved Jumping Spider Optimization Algorithm，IJSOA)优化SVM的站台门故障诊断方法。首先使用Teager 能量算子、变分模态分解(Variational Mode Decomposition，VMD)以及精细复合多尺度模糊熵(Refined Composite Multiscale Fuzzy Entropy，RCMFE)提取信号特征；其次，通过IJSOA寻找SVM最优参数组合构建诊断模型；最后，使用提取的特征向量输入诊断模型实现站台门故障诊断。结果表明提出方法平均识别率为97.774 %，诊断精度较其余几种方法更具优势，能够有效提升故障诊断分类效果。

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复合故障状态下动车组列车轴箱轴承动力学特性分析

马文礼, 石广田, 林宣儒

2025, 45(2): 118-125.

摘要 ( )

PDF(2625KB) ( )

轴箱轴承作为动车组(Electric Multiple Units，EMU)走行部关键零部件结构，其运行稳定性直接关系车辆运行安全。在高速、重载、高温等极端运行环境中，轴箱轴承容易出现多种故障。为研究在复合故障状态下轴箱轴承的动力学响应，本文结合多体动力学和有限元方法建立动车组列车轴箱轴承复合故障瞬态动力学模型，分析轴箱轴承不同部件同时存在故障时的动力学特性。研究发现：轴箱轴承时变动态载荷对其动力学求解更敏感；轴承内外圈共同发生剥离复合故障，会降低保持架运动稳定性，滚子与内外圈接触出现断联，且在频谱分析中可明确识别内外圈故障特征频率。

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AWDTW方法在转子早期碰摩分析中的应用

陈向民, 姚鹏, 张亢, 李博, 李泳辉

2025, 45(2): 126-131.

摘要 ( )

PDF(2702KB) ( )

碰摩是转子系统中的一种常见故障。针对转子早期碰摩故障特征微弱难以提取的问题，在改进传统动态时间扭曲(Dynamic Time Warping，DTW)算法的基础上，提出一种基于角度权值的动态时间扭曲(Angle Weighted Dynamic Time Warping，AWDTW)算法。在该算法中，通过识别不同时间序列的坐标向量之间的夹角，自动计算两时间序列中对应点的距离权值，并通过增加角度权值来改善传统DTW算法的不合理扭曲对齐，以此减少时间序列匹配时“奇点”的产生，从而提高时间序列的对齐精度。通过仿真数据和转子试验台碰摩振动数据来验证所提方法的有效性，同时，与传统DTW及其改进算法相比，所提方法因综合考虑坐标因素的影响，更有利于时间序列的对齐和相似性度量，从而能更有效凸显转子早期碰摩故障特征。

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基于SIEDL的交通机电轴承故障特征提取研究

郭华, 褚惟, 张孟, 王宽, 李应董,

2025, 45(2): 132-138.

摘要 ( )

PDF(2532KB) ( )

针对经典移不变字典学习(Shift Invariant Dictionary Learning，SIDL)中原子易受噪声干扰，影响特征提取效果，提出一种移不变增强字典学习(Shift Invariant Enhanced Dictionary Learning，SIEDL)交通机电轴承特征提取方法。首先采用SIDL学习周期冲击原子并以基尼指数(Gini Index，GI)为选择标准进行最优遴选；其次引入最大2 阶循环平稳反卷积算法(Maximum Second Order Cyclostationary Blind Deconvolution，CYCBD)对遴选原子特征强化处理；最后基于优化原子重构故障特征信号并进行包络分析。仿真信号和工程数据验证表明，SIEDL 能有效实现低信噪比条件下的交通机电轴承故障特征提取，与经典移不变字典学习、解析字典算法和自适应最大2 阶循环平稳盲解卷积等方法相比具有一定优势。

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高速列车内地板隔声性能优化研究

吴鑫, 张艳斌, 曹江萍, 卢耀辉

2025, 45(2): 139-144.

摘要 ( )

PDF(1836KB) ( )

为降低高速列车的车内噪声水平，基于传递矩阵声学模型，对碳纤维层合板进行优化设计；首先，采用Sobol灵敏度方法，研究板的厚度、材料密度、杨氏模量和泊松比对层合板隔声量的影响，灵敏度分析表明，厚度对传声损失的影响最大；其次，以层合板各层厚度作为优化变量，以隔声量和面密度作为优化目标，采用非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm，NSGA - Ⅱ)对层合板进行双目标优化，pareto 解集表明，层合板厚度分别是1.5、61 和2.5 mm时，质量和声学性能的平衡状态最佳；最后，建立声固耦合模型，对优化结构进行声学仿真和试验测试，并对比高速列车内地板隔声数据。结果表明，传递矩阵和声固耦合模型的预测精度都满足工程要求；相比于高速列车内地板，碳纤维层合板的计权隔声量提高15.6 dB(A)，单位面积质量下降3 kg。

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高铁地板型材粒子阻尼技术减振降噪设计

汤晏宁, 戴宇, 肖望强, 邵堃

2025, 45(2): 145-150.

摘要 ( )

PDF(2548KB) ( )

高铁速度的提升使得高铁振动噪声问题越来越严重，而高铁地板型材作为振动噪声传递路径的重要一环，成为减振降噪设计的关键。本文通过引入粒子阻尼技术对高铁地板型材进行减振降噪设计，首先建立地板型材有限元模型，进行模态分析以及谐响应分析，为后续减振设计提供依据；随后对粒子阻尼器外观进行设计，并建立粒子阻尼器离散元模型，通过离散元模型分析不同粒子阻尼器配置参数对于系统耗能的影响，从而得到最优粒子阻尼器配置参数；接着进行激振实验对仿真结果进行验证，实验结果表明，实验效果与仿真效果趋势基本一致，证明离散元模型的有效性；最后对地板型材安装最优配置粒子阻尼器进行隔声实验，实验效果良好，证明粒子阻尼器对地板铝型材的有效性和良好的工程应用前景。

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160 km/h地铁不同减振垫刚度下浮置板轨道减振特性

任娟娟, 罗磊, 张亦弛, 张琦, 章恺尧, 邓世杰,

2025, 45(2): 151-156.

摘要 ( )

PDF(2169KB) ( )

目前国内地铁的最高运行时速已经达到160 km，而现有研究主要针对列车速度120 km/h 及以下的减振垫浮置板轨道进行时域分析、频响应分析及减振效果评价，但对160 km/h 更高时速下减振垫浮置板轨道研究较少，因此本文针对减振垫浮置板轨道核心部件减振垫进行研究，主要分析不同减振垫及刚度下轨道结构的动力特性及减振特性。利用ABAQUS分析不同减振垫刚度下轨下结构的动力学性能，通过动力响应及减振计算分析发现，随着减振垫刚度的减小，钢轨和轨道板垂向位移和加速度有所增加，轨道结构减振效果有所增加；通过谐响应分析揭示垂向共振是轨道结构出现垂向振动波峰的根本原因。综合考虑轨道结构动力特性和减振性能，推荐选用面刚度0.012～0.024N/mm3减振垫进行减振设计。

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刚/柔轮轨下钢轨波磨对牵引齿轮振动特性影响

朱海燕, 杨世俊, 曾庆涛, 金铭泽,

2025, 45(2): 157-162.

摘要 ( )

PDF(2363KB) ( )

为研究钢轨波磨对高速列车牵引齿轮振动特性的影响，采用谐波函数描述钢轨波磨不平顺，研究在钢轨波磨波长为100～150 mm、波深为0.01～0.05 mm下牵引齿轮的振动响应特性。应用傅里叶变换得到牵引齿轮振动加速度频谱，发现钢轨波磨激励是影响牵引齿轮振动响应的关键因素。结果表明：随着钢轨波磨波长的减小、波深的增加会使主动齿轮垂向振动加速度增大，主动齿轮垂向振动加速度峰值变化周期与钢轨波磨波长和轮对转动周期成正相关；柔性轮轨下的主动齿轮垂向振动加速度幅值相比于刚性轮轨明显增大，在钢轨波磨和车轮转频共同作用下，考虑柔性轮轨时的主动齿轮垂向振动加速度幅值会出现拍振现象，且能反映出轮轨激励高频成分和较高频率内的振动响应。

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语义分割路面状态识别下汽车主动悬架EMPC控制

寇发荣, 王倩磊, 张新乾, 陈奕晓

2025, 45(2): 163-170.

摘要 ( )

PDF(2547KB) ( )

为提升随机路面与局部脉冲激励路面下的悬架平顺性，提出语义分割路面识别的主动悬架显式模型预测控制(Explicit Model Predict Control，EMPC)方法。建立2 自由度主动悬架动力学模型；搭建基于空洞空间金字塔池化的DeepLabV3 语义分割路面识别网络，对网络进行训练及验证；设计基于路面识别的主动悬架EMPC控制策略，将悬架动力学模型转化为预测模型，确定代价函数和约束条件，根据路面识别结果匹配代价函数最优加权权重；离线划分系统状态参数区域，求解各状态分区内系统的最优控制律；在随机路面和脉冲路面下，将所设计的控制策略与被动悬架、线性二次高斯控制(Linear-quadratic-gaussian Control，LQG)进行仿真分析对比。相较于LQG控制，基于路面识别的主动悬架EMPC控制策略可在随机路面下改善悬架性能，且在脉冲路面下对悬架的调节时间降低20 %以上，悬架的平顺性得到有效提升。

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基于特征值均衡算法的车内主动噪声控制系统

卢炽华, 周曾志, 陈弯, 王子嘉, 刘志恩, 孙孟雷

2025, 45(2): 171-178.

摘要 ( )

PDF(2726KB) ( )

在车内主动噪声控制领域，滤波最小均方(Filtered - x Least-mean-square，FxLMS)算法在面对发动机的低频窄带噪声时，因为其步长因子优化在不同频率上的不一致性，影响整体噪声控制效果。本文提出一种基于特征值均衡的主动噪声控制算法，均衡FxLMS算法在面对多种频率成分噪声时的收敛特性，并使其主要频率成分的收敛性能更加均匀。最后，建立基于国产数字音频处理器(Digital Audio Processor，DSP)的车内双通道主动噪声控制系统，车辆定置发动机稳态与行驶过程非稳态加速两种工况的实车实验。实验结果表明，在稳态工况下，主要阶次的车内噪声降噪量最大值为39.35 dB(A)；在非稳态工况下，车内总声压级最大降噪量为4.77 dB(A)，可为车内主动噪声控制系统国产化应用提供参考。

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消防车独立乘员室抗顶部冲击能力研究

谢梦斌, 朱义, 蒋旭东, 王长伟

2025, 45(2): 179-184.

摘要 ( )

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以消防车特有的独立乘员室为研究对象，针对其在发生顶部冲击时对结构强度及内部生存空间造成影响的问题，采用软件仿真与强度试验结合的方式，研究其抗冲击能力。建立简化的独立乘员室三维模型，采用ANSYS仿真软件，分别对其顶部侧面及顶部平面施加静态载荷，模拟计算出独立乘员室的应力及变形量。再按照国家标准《商用车驾驶室乘员保护》中的要求，对该独立乘员室的实物进行动态预加载试验及顶部强度试验，测试该独立乘员室的顶部强度。结果显示独立乘员室蒙皮的装配既对其整体结构承受动态预加载起到抗冲击作用，又对顶部强度起到抗压作用；且骨架结构的加强、内部空间的设计以及座椅的优化布置很有必要。

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地铁环境振动对精密仪器影响的预测与分析

冯青松, 齐英睿, 周涛, 李平, 周思凡

2025, 45(2): 185-190.

摘要 ( )

PDF(2339KB) ( )

为分析地铁列车运行引起的振动对精密仪器的影响，以广州地区某精密仪器实验室为研究对象，基于多体动力学软件和有限元软件建立振动响应分析模型，并用实测数据加以验证，分析不同运行速度、隧道埋深及浮置板轨道作用下的实验室内振动响应特性。研究结果表明：地铁列车运行速度对实验室内振动有较大影响，随着车速由80km/h 降低至40 km/h，列车运行引起的室内振动能够满足“l～3 μm (小于3 μm)的精密加工及检测装置”等精密仪器的规范限值；隧道埋深对实验室内振动影响较小，埋深由30 m增大至40 m并不能有效地将地铁振动降低至精密仪器的限值要求，同时还会增加经济成本；采用钢弹簧浮置板轨道可以使实验室内的振动满足“0.1～0.3 μm的超精密加工及检测装置、电子束装置、电子显微镜”等精密仪器的限值要求；对于容许振动值不超过3 μm/s 的精密仪器，可以通过在仪器基座处设置隔振器等措施，确保仪器能够正常工作。

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高速铁路环境振动新型阻尼隔振结构试验研究

王祥秋, 冯天俊, 张火军

2025, 45(2): 191-196.

摘要 ( )

PDF(2414KB) ( )

高速铁路环境振动可能对邻近建筑物安全与稳定产生重大危害，研发新型隔振结构具有重要的理论与工程意义。基于一种新型黏滞阻尼材料构筑阻尼填充墙及其与PVC管、钢板、聚苯乙烯泡沫板等组合而成的4 种新型隔振结构，通过室内隔振减振模型试验，对比分析空沟隔振与4 种新型阻尼隔振结构对高速铁路环境振动的减振效果。研究结果表明：阻尼填充墙及其组合隔振结构对铅垂向振动加速度级的减振率可达13.5 %，对水平向振动加速度级的减振率可达12.7 %；而空沟隔振对铅垂向与水平向振动加速度级的减振率则分别为10.2 %和2.8 %。阻尼填充墙及其组合隔振结构对频率为20～30 Hz的水平向振动具有较好的减振效果，而空沟隔振对该频域范围内水平向振动的减振效果不明显。空沟隔振与新型阻尼隔振结构对振动频率低于50 Hz的铅垂向振动均具有良好的减振效果，但对振动频率超过50 Hz的铅垂向振动的减振效果均不理想。

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地铁列车振动对高梁古桥影响分析

王宇, 马蒙, 李万博

2025, 45(2): 197-203.

摘要 ( )

PDF(2509KB) ( )

以北京地铁13 号线扩能提升工程新建区间隧道近距离下穿高梁古桥为背景，对高梁古桥现况环境振动进行测试分析，建立隧道-地层-桥梁三维耦合有限元模型预测地铁开通运营后的振动影响，考虑路面交通与地铁列车运行共同作用下的振动响应。研究表明：现场测试得到古桥前3 阶自振频率分别为9.5、10.1 和10.7 Hz；现况交通环境下振动速度峰值满足标准0.20 mm/s 限值，表明目前交通环境振动下古桥的安全性和完整性良好。预测得到新建地铁双线同时通行时对桥梁振动影响最大，最大振动速度为0.141 mm/s；叠加现况路面交通振动后，最大振动速度为0.137mm/s，均小于限值0.20 mm/s，即未来新建地铁线路开通后复杂交通荷载引起的振动响应不会对古桥安全性和完整性造成影响。

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基于AEDT模型对军用直升机场噪声预测分析

张明, 金秉三

2025, 45(2): 204-209.

摘要 ( )

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各个国家为了研究飞机噪声与周边区域的影响关系，制定了相应的机场噪声评价办法，但是目前尚未形成一套适用于军用直升机噪声对周边目标的影响评价管理办法，为研究军用直升机噪声传播特性和噪声评价，本研究对韩国某军用直升机场周边3 km范围以内3 个噪声敏感区域进行为期5 天的噪声持续监测，使用自动噪声监测系统和噪声测量声级计分别进行噪声数据采集。分析结果表明，军用直升机场周围3 个测点噪声评价指标都低于民用机场标准规定限制75 以下，同时使用噪声分析软件AEDT3C绘制噪声等值线图，发现采用现有民用机场噪声评价单位并不能真实反映军用直升机场的噪声特点，建议采用LA max 最大噪声级指标或者联合评价指标对军用直升机噪声进行评价，可通过低噪声直升机的开发研究和控制直升机场飞行架次、飞行高度来限制对周边区域噪声的干扰。

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改进模糊聚类语义分割声环境功能区划图

曾宇, 姚琨, 秦勤

2025, 45(2): 210-215.

摘要 ( )

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声环境功能区划多采用地理信息系统进行研究，但公开发布的声环境功能区划方案中的文字和图片无法直接用于地理信息系统分析。首先提出改进模糊C均值聚类超像素方法，对声环境功能区划图进行语义分割以获取声功能区信息。接着采用简单线性迭代聚类构建超像素，提取声环境功能区划图特征矩阵，基于K-means++改进模糊C均值聚类算法，语义分割超像素粒化的声环境功能区划图，并以声功能区面积占比计算结果偏差为评价指标，分析超像素尺度对分割结果的影响。然后基于不同图像特征矩阵构建方法和聚类中心初始化方法，使用模糊C均值聚类、高斯混合模型聚类、K-medoids 聚类语义分割声环境功能区划图，最后比较不同组合方案的声功能区面积占比计算结果偏差，验证方法的有效性。

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主题公园噪声暴露测试与分析

邹能松, 王红卫, , 张阳

2025, 45(2): 216-220.

摘要 ( )

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长时间暴露于高强度的噪声环境中会严重影响人的身心健康，尤其是听觉功能。主题公园作为人们休闲旅游的主要场所，其内部噪声是否会影响人的听力健康鲜有文献做过研究。通过对某大型主题公园内的42 个主要游乐项目进行噪声测量与分析，结果发现有34 %的项目声压级在80～85 dB(A)的范围内，20.5 %的项目声压级超过85dB(A)，15.4 %的项目声压级在90 dB(A)以上。其中观演类项目、设施游玩类项目、情景体验类项目的噪声值较大，广播声、人群交谈声与尖叫声、炮火声和水声是主要的噪声源，声环境在不同类别的游戏项目以及室内外环境之间都存在一定的差异性。部分员工的噪声暴露已超过相关的技术规范。研究结果可为主题公园噪声控制与管理提供参考依据。

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横向荷载作用下轨道-箱梁结构振动特性试验研究

姜兴, 罗锟, 陈鹏, 余崇彬

2025, 45(2): 221-226.

摘要 ( )

PDF(2708KB) ( )

针对横向荷载作用下轨道-箱梁结构的振动特性问题，基于相似理论，建立几何相似比为10：1 的轨道-箱梁模型试验系统，采用模型试验方法，利用LMS数据采集系统，分析横向荷载激励下的结构振动在轨道-箱梁中的传递规律。结果表明：横向振动从跨中截面向1/4 截面传递时衰减更快，衰减率约为50 %～85 %，而从1/4 截面传递到端部截面时相对较慢，衰减率约为10 %～40 %；横向荷载引起的轨道-箱梁结构的竖向振动响应整体上大于引起的横向振动响应，竖向振动响应约为横向振动响应的1～4.5 倍。研究成果使移动荷载作用下的振动传递规律得到完善，对于高架轨道箱梁结构振动与噪声的控制具有重要的理论价值和工程意义。

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海上风电结构TLD振动台减振试验研究

乐治济, 陈立, 蔡小莹, 卢艺静, 田会元, 张志强

2025, 45(2): 227-234.

摘要 ( )

PDF(3230KB) ( )

本研究以某6.45 MW海上风电机组支撑结构为原型，设计相似比为1:15 的缩尺模型，并进行塔架动力特性测试。在塔顶设置调谐液体阻尼器（Tuned Liquid Damper，TLD）水箱，分析并评价阻尼器的减振性能。结果表明：当外激励频率接近塔架1 阶基频时，塔架加速度响应最大值出现于塔顶位置，当外激励频率接近塔架2 阶频率时，加速最大值出现在塔身2/3 位置处，因此塔架加速度响应受外激励频谱特性影响较大。而位移响应则由塔架1 阶基频主控，位移最大值出现于塔顶位置。当塔底输入正弦激励时，TLD阻尼器减振效果明显，塔架振动响应减振率达50 %，振动时域幅值明显降低，频谱共振频率处谱峰值明显消除；对于地震波输入，由于激励持时短，突发性强，TLD晃动存在时滞，因此响应振幅峰值的减振效果较差，但振动响应标准差减振率超30 %，响应振幅衰减振动明显。本研究结果可为海上风电塔架减振设计提供有益的参考依据。

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船用对称式磁悬浮减振器结构设计及优化

谭红莹, 刘健, 代昌明, 周波, 司红涛

2025, 45(2): 235-242.

摘要 ( )

PDF(2688KB) ( )

随着主被动混合隔振技术的发展，基于磁悬浮技术的磁悬浮减振器也越来越受到学者们的重视。本文设计一种磁悬浮结构，通过对比理论公式和有限元仿真的结果，验证仿真结果的可靠性。在此基础上，探究电磁铁、衔铁各参数（包括结构、尺寸、材料等）对磁场分布和悬浮力的影响。根据电磁力产生机理对电磁铁及衔铁进行结构优化，通过在衔铁上设置配载区域，得到一种新的对称式磁悬浮结构，并对该结构进行仿真。最终得出结论，当衔铁材料采用电工纯铁时，输出的电磁力高于其他材料（最大提高68.2～871.7 N）；经过合理的结构优化，新型对称式磁悬浮结构的衔铁体积减小7.1 %，而悬浮力等性能并未受到负面影响；新结构的悬浮力及磁感应强度均较好地与控制电流呈正相关关系，在控制电流为7 A（6 A）时，输出最大悬浮力为412.58 N；同时新型磁悬浮结构的调节能力更加优异，可以有效增强磁悬浮减振器的性能。

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基于双内十字定子的压电宏微平面运动台研究

胡志鹏, 李晨捷, 潘文强, 丁切, 贺红林

2025, 45(2): 243-249.

摘要 ( )

PDF(2856KB) ( )

为满足高精度平面运动的需要，提出一种由双内十字定子驱动的平面运动驱动器。利用定子的面内、面外弯振模态在驱动足处耦合形成的椭圆轨迹，从而推动动子沿x、y 方向运动。本文阐述作动器的运行机理，基于ANSYS建立定子有限元模型，优化定子结构尺寸，简并工作模态频率并使其分别为27 457.5、27 704、27 601.3 Hz，进行谐响应分析、瞬态分析和运动调节特性分析。仿真结果表明在激励电压为250 V、频率27 344 Hz时，定子驱动足上x、y、z 向振幅分别为1.5、1.4、1.6 μm，模拟出椭圆轨迹，对该作动器具有良好的运动特性加以验证，并给出定子的夹持方案，设计出作动器装配结构。

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回流扩张室参数对多腔消声器传递损失的影响与优化

陈洪月, 戴忠桓, 刘先阳, 蔡明航

2025, 45(2): 250-256.

摘要 ( )

PDF(2221KB) ( )

为研究多腔消声器中回流扩张室结构参数对消声器声学特性的影响。利用LMS. Virtual Lab软件对消声器模型仿真求解，并通过实验验证仿真结果的准确性。采用隔板将回流扩张室分成3 个腔室，分析其结构参数对消声器声学特性的影响。结果表明：扩张腔Ⅱ高度升高，降低低频段传递损失，提高窄频和中高频段传递损失，且每升高3mm，窄频段范围拓宽30 Hz；腔室间连接通孔直径变大，传递损失曲线向高频方向偏移，且消声能力降低；消声器进出口间隔板位置变化对消声频段范围影响较小，但传递损失峰值变化需要综合考虑回流扩张室中各腔室结构对消声特性的影响；内插管长度每增加5 mm，消声宽频范围缩短40 Hz左右。通过正交试验获取较优参数组合，与原消声器传递损失对比，消声器在500～3 000 Hz频段内平均传递损失可提高1.99 倍。

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内插管数量对消声器声学及空气动力性能影响分析

何文强, 邓稼源, 章桥新, 余金桂

2025, 45(2): 257-261.

摘要 ( )

PDF(2027KB) ( )

为探究内插管数量对应急电源车柴油发电机排气消声器综合性能的影响，采用有限元仿真软件COMSOL，分别对5 种不同数量内插管组合的多级膨胀腔抗性消声器的声学性能和空气动力性能进行数值模拟计算，获得消声器的声压级幅值云图、传递损失以及压力损失，分析不同数量内插管组合对多级膨胀腔抗性消声器传递损失和压力损失的影响，并将内插管数量组合2 的消声器制成样机进行试验验证。结果表明，内插管数量组合2 的消声器在中低频段消声效果明显优于其他组合，并且随着腔室Ⅰ、腔室Ⅲ中内插管数量在一定范围内同时增大，抗性消声器在中高频段的传递损失逐渐增加，压力损失逐渐减小，可有效改善应急电源车排气消声器的综合性能。

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双曲线自然通风冷却塔声屏障降噪效果仿真研究

王斐, 陈梅清, 聂美园

2025, 45(2): 262-266.

摘要 ( )

PDF(2863KB) ( )

双曲线自然通风冷却塔是发电厂中常见的噪声源之一。其声源辐射面庞大，采用声学软件对其进行噪声影响计算及降噪措施效果评估已成为一种常用的技术手段。本文基于Cadna/A软件，以某火电厂双曲线自然通风冷却塔作为研究对象，定量分析各种冷却塔声屏障方案的降噪效果，总结了声屏障到冷却塔的距离、屏体高度、屏蔽范围等主要设计因素的合理范围，并提出最优设计建议。

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干涉型声屏障隔声性能分析及其性能优化

黄鹏, 吴项君, 秦佳贺, 胡建龙, 肖英龙, 夏兆旺

2025, 45(2): 267-272.

摘要 ( )

PDF(1877KB) ( )

使用COMSOL Multiphysics 中压力声学和声学边界元模块建立声屏障隔声性能分析模型，基于声波的干涉作用，提出一种干涉型顶端降噪装置，对比分析不同结构形式声屏障的隔声性能。通过在顶端结构中覆盖微穿孔板和填充吸声材料增大声屏障顶部绕射声衰减，提高其隔声性能。研究微穿孔板结构参数对声屏障隔声性能的影响规律，填充玻璃棉与岩棉时声屏障的隔声性能比无吸声棉时的隔声性能分别提高4.0 和2.3 dB。研成果可为干涉型声屏障的优化设计提供参考，具有一定的工程适用性和现实意义。

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一种穿孔板与多孔材料层并联组合结构的吸声特性研究

李新, 周晓炳, 石黄霞, 崔祖涛, 刘碧龙

2025, 45(2): 273-279.

摘要 ( )

PDF(2279KB) ( )

为提高穿孔板结构和多孔材料的中低频吸声能力，本文提出一种以普通穿孔板和薄层多孔材料为基体的并联组合吸声结构。利用声电类比法和COMSOL多物理场有限元软件，建立并联组合吸声结构的理论模型和数值模型，并在声学阻抗管中进行吸声测量验证。通过声能量分布及参数化分析，深入阐述组合结构的吸声机理和声学特性。基于粒子群算法，对所研究组合结构与经典微穿孔板结构进行吸声优化及对比。组合结构声能量耗散主要归因于穿孔板在低频域的共振效应以及多孔材料层在高频域的空气黏滞性、热传导效应。参数化分析表明当孔径减小、穿孔率降低、穿孔板厚度及面积占有比增大时，组合结构能够实现更明显的低频吸声效果，测量结果证实相比同厚度均质多孔材料层，薄层组合结构呈现更显著的吸声频带扩展能力。所提出的组合结构有望应用于变压器隔声室、冷却塔排风消声器等中低频降噪场合。

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卧式动平衡机软支撑系统中簧片参数对测试精度的影响

陈伟宇, 姚启文, 鲁镇荣, 徐星星, 李梦瑄, 姜东

2025, 45(2): 280-286.

摘要 ( )

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转子不平衡质量的存在是影响电机工作稳定性的一大关键因素。为降低动平衡测量系统固有频率对应信号对测量结果的影响，需要控制固有频率的大小，使其远离测量时转子的旋转工频。而测量系统支撑部分的簧片是影响系统固有频率的重要因素。因此，首先建立起转子-支撑系统动力学模型，分析支撑系统的固有频率和质量对支撑系统灵敏度的影响。其次分析支撑系统簧片的各尺寸参数与系统固有频率之间关系，从而设计最佳簧片尺寸。最后研究不同固有频率支撑系统下转子的振动响应特性。研究结论有助于提高转子动平衡机的测量精度和稳定性。

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小半径曲线段联络通道T接部位振动响应实测研究

黄强, 卞士海, 马永政, 崔正阳, 邱波

2025, 45(2): 287-292.

摘要 ( )

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联络通道与主隧道交叉部位（“T接部位”）是地铁隧道中对振动响应较为敏感和薄弱的部位。以宁波地铁5号线小半径曲线段隧道为例，对机械法联络通道T 接部位和独立隧道分别进行地铁振动测试，揭示联络通道存在对地铁主隧道振动响应的影响。研究表明，T接部位的加速度峰值小于独立隧道，前者的钢轨、道床、隧道壁的竖向加速度峰值比后者分别减少11.42 %、40 %、34.21 %，表明联络通道存在对地铁主隧道振动有减弱作用。小半径段T接部位仍以竖向振动为主，但横向的振动响应很显著，主隧道外侧峰值加速度大于内侧。T接部位的总体加速度振级小于独立隧道，但低频段的1/3 倍程加速度振级更大。T接部位以中高频振动为主，钢轨、道床、隧道壁振动主频段中心频率在3 000、2 000、1 000 Hz左右。研究可为机械法联络通道T接部位的环境振动分析提供参考。

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某舰船睡眠舱室通风口降噪设计

刘李娜, 梁乐, 缪振菁, 黄煜

2025, 45(2): 293-297.

摘要 ( )

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船舶起居舱室的噪声直接影响舰员的生活与工作效率。针对某船起居舱室内睡眠舱通风口的降噪设计，首先测量并分析5 : 00－24 : 00 时段内床铺头部位置噪声的时频特性，确定典型噪声中较为恶劣的能量频带。舱室内噪声的等效连续A声级范围75～110 dB(A)，频带集中分布在400～1 000 Hz，以500 Hz为中心频率的1/3 倍频程噪声能量占主导。对此，设计一种带延长管的轻薄吸声结构，其厚度小于30 mm且吸声系数在500 Hz附近达到最大值0.87，传声损失为17.7 dB。

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气动锚杆钻机的高噪声控制研究

阮学云, 王旭东, 胡坤, 邹敏敏, 刘傲, 许祥涛

2025, 45(2): 298-304.

摘要 ( )

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以巷道支护常用的气动锚杆钻机为研究对象，针对其工作过程中的高噪声状况，首先研究气动锚杆钻机的工作原理，从原理出发总结出噪声的产生机理，分析主要噪声源，再基于采集的声源辐射噪声数据分析频谱图，找出噪声的频率带分布及主要部位，提出噪声治理措施，最后进行气动马达排气口的消声器设计，并利用LMS Virtual Lab 软件进行声学仿真，表明该结构的适用性，安装加工完成的消声器实物，铺设合适的吸声材料，开展降噪后的实验验证，测试得到改进后的数据，表明达到预期的效果，对于今后气动锚杆钻机的噪声治理方面具有一定的借鉴价值和指导意义。

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