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1. 小半径曲线段钢轨打磨对轮轨动力特性影响分析
张斌, 万文超, 汪龙洋, 杨宗超, 冯青松,
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 164-169.  
摘要98)      PDF(pc) (1953KB)(651)    收藏
针对铁路小半径曲线钢轨病害实施个性化钢轨廓形打磨,定期观测打磨后线路状态,通过钢轨廓形采集及轨面状态分析,结合车辆-轨道动力学模型对钢轨打磨效果进行评价,探讨钢轨廓形保持水平及合理养护周期。研究结果表明:个性化钢轨廓形打磨后,轮轨接触关系得到显著改善,算例中车体横向加速度、垂向加速度、轮轨横向力分别降低9.58 %、8.09 %、15.81 %;轮轨磨耗指数降低22.99 %,有效降低钢轨磨耗速率,延长使用寿命。在打磨12 个月后,各项动力学指标表现仍优于打磨前,验证个性化钢轨廓形打磨是可行的。随着打磨后通过总重的增加,12 个月左右钢轨表面开始出现病害并快速发展,廓形产生较为明显的磨耗,建议将此时线路通过总重所经历的时间作为钢轨廓形的打磨周期。
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2. 基于深度学习模型的风机叶片结冰故障诊断
汤占军, 史小兵, 肖遥, 李英娜
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 96-103.  
摘要263)      PDF(pc) (1909KB)(529)    收藏
风力发电机叶片出现结冰现象时若照常工作,不仅会影响经济效益,严重时还会直接损坏叶片等设备引发安全事故。为此提出一种使用KmeansSMOTE的数据平衡方法与应用结冰相关的机理构建新特征和RFECV-DT特征筛选算法相结合的特征工程互补的数据处理方式,之后采用卷积神经网络模型进行训练与预测。实验结果表明,在卷积神经网络模型中采用KmeansSMOTE算法比SMOTE算法准确率提升2.78 %。模型采用特征工程时比不采用特征工程相比准确率高出4.77 %。与KNN、SVM、LR这些传统模型相比,所有衡量指标均有提升且不存在过拟合现象。所提出的方法,可解决应用SMOTE插值机制所带来的不足并且对特征工程进行精细化设计,也为风机叶片结冰故障诊断问题提供一种新的解决思路。
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3. 纯电动车驱动电机加速噪声分析及优化
罗德洋, 张吉健, 常光宝,
噪声与振动控制    2023, 43 (5): 203-208.  
摘要198)      PDF(pc) (1890KB)(484)    收藏
为研究纯电动车的电机电磁振动噪声问题,采用试验与仿真相结合的方法,对某款电机进行加速振动与噪声测试,通过诊断分析确定其主要噪声阶次为48 阶,主要问题转速点为4 300 r/min、6 500 r/min 和9 800 r/min,随后采用仿真手段对电机加速过程的电磁噪声进行电磁-振动-噪声的多物理场耦合分析,对比仿真与测试结果发现两者吻合较好,说明该仿真方法具有较高的精度。随后进行电磁噪声源及结构板块贡献量分析,发现转速点4 300 r/min 和6 500 r/min 的噪声主要由转矩脉动产生,而9 800 r/min 的噪声由径向电磁力产生,主要声辐射部位为出线盒和控制器盖板,进而通过优化电机转子外圆开槽尺寸和结构刚度来降低电磁噪声,仿真及试验结果验证了优化后电磁噪声已明显降低。
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4. 泵喷推进器压电复合材料导管及定子结构的振动控制
李志欣, 郑智伟, 黄修长
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 1-6.  
摘要176)      PDF(pc) (2169KB)(464)    收藏
泵喷推进器导管及定子表面的分布式脉动压力通过导管和定子传递激励艇体振动的过程中,在导管和定子结构模态处会产生动力放大效应。为对该动力放大效应进行控制,提出内嵌压电片的碳纤维-玻璃纤维复合材料导管及定子结构,通过引入串联电阻-电感(Resistance-Inductance,RL)分流电路、负电容压电分流电路对导管和定子结构模态处的振动响应进行控制,以有效降低通过导管和定子传递至艇体的传递力。建立复合材料导管及定子结构的动力学模型、结构-压电分流电路机电耦合动力学模型,获得结构的固有频率、位移频响、最优控制分流电路参数及控制效果。结果表明:导管及定子结构第一、第二、第六、第八阶模态是振动传递动力放大效应显著的主要模态;串联RL压电分流电路可对主要模态的动力放大进行有效抑制,相应模态的传递力幅值分别降低6.35 dB、1.7 dB、0.4 dB和2.68 dB;相比于串联RL压电分流电路,串联负电容压电分流电路在相应模态的振动控制效果分别增加2.93 dB、2.70 dB、0.70dB、1.37 dB;并联负电容压电分流电路的振动控制效果分别增加2.90 dB、2.40 dB、0.60 dB、1.36 dB。
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5. 铁路钢轨扣件e形弹条动态性能研究及结构改进
郁宗飞, 顾晓菡, 王灵水, 黄浩志, 刘浪, 王安斌
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 187-193.  
摘要114)      PDF(pc) (1826KB)(460)    收藏
以铁路钢轨扣件e 形弹条为研究对象,运用有限元仿真和锤击试验方法对组装状态下弹条动态性能进行研究,随后对弹条进行结构及材料优化形成空心阻尼弹条。通过对原弹条进行强度应力和动态特性分析,弹条组装工作状态下模态试验与模态仿真前3 阶固有频率误差分别为2.2 %、1.8 %、4.9 %,仿真模型的有效性得到验证;改进后的空心阻尼弹条对影响弹条共振疲劳损伤的第三阶固有频率从原来DI 弹条的747 Hz 提高到940 Hz,固有频率提高25.8 %,且避开地铁钢轨波磨段750 Hz左右的激励频率;同时对应的阻尼弹条其阻尼损耗因子相对原弹条提高92 %,大大地降低弹条共振峰值响应,能够有效地提高弹条疲劳寿命。
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6. 基于格拉姆角场与深度卷积生成对抗网络的行星齿轮箱故障诊断
古莹奎, 石昌武, 陈家芳
噪声与振动控制    2024, 44 (1): 111-118.  
摘要121)      PDF(pc) (2678KB)(458)    收藏
针对行星齿轮箱故障诊断中样本分布不均衡所引起的模型泛化能力差及诊断精度低等问题,采用格拉姆角场图像编码技术和深度卷积生成对抗网络相结合进行数据增强,融合AlexNet 卷积神经网络进行故障诊断。将采集到的一维振动信号转化为格拉姆角场图,按比例划分训练集与测试集,将训练集样本与随机向量输入到深度卷积生成对抗网络模型中,交替训练生成器与判别器,达到纳什平衡,生成与原始样本类似的生成样本,从而实现故障样本的增广。用原始样本与生成的增广样本训练卷积神经网络分类模型,完成行星齿轮箱的故障识别。实验结果表明,所提方法能够有效提升样本不均衡条件下的行星齿轮箱故障诊断精度,使之达到99.15 %,且能使收敛速度更快。
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7. 浮筏隔振系统动力学建模与软件开发
陈森, 万志威, 朱翔, 李天匀, 张威
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 14-20.  
摘要139)      PDF(pc) (1920KB)(452)    收藏
现代舰船机电设备多采用大型浮筏隔振系统进行动力设备的隔振与冲击隔离。基于多刚体动力学理论,建立复杂空间多刚体系统动力学方程,可以用于浮筏系统方案设计阶段的摇摆、振动与抗冲击计算。首先建立各子系统的动力学方程,再通过各子系统的组装得到整个系统的动力学方程。系统的刚度和阻尼矩阵均可以通过方向余弦矩阵R、迁移变换矩阵T等矩阵之间的基本运算得到,无须矩阵求导和方程线性化。理论推导得到的质量、刚度矩阵和阻尼矩阵与有限元法生成的质量、刚度、阻尼矩阵完全一致,验证本方法建模的准确性。在此基础上,在MATLAB环境下用App Designer 开发一款浮筏隔振系统静、动态分析软件,可对浮筏隔振系统的静力、摇摆、振动与抗冲击性能进行快速预报,结果与有限元法计算结果吻合良好。该软件有望解决浮筏隔振系统在初期设计阶段计算周期长且繁琐的难题。
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8. 考虑扣件失效的地铁列车-轨道动态响应分析
詹涛, 冯玉林, 宋立忠, 李金平, 陈梦成
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 170-173.  
摘要98)      PDF(pc) (1508KB)(447)    收藏
轨道交通具有运载量大、次数多等优点,而这也给其结构的服役安全性带来一定挑战。轨道结构在长期运营后可能出现扣件松动、失效等情况,造成列车通过时的响应增大,影响其抗疲劳性能,甚至危及列车的运营安全性。为研究扣件失效对于地铁列车-轨道动态性能的影响,结合有限元方法和多体动力学方法建立地铁列车-轨道结构耦合动力学模型,采用已有文献结果对其进行对比验证,进而分析不同扣件失效数量及不同地铁列车速度作用下的钢轨动态响应。结果表明:该地铁列车-轨道结构耦合动力学模型的计算结果与现有文献吻合良好,模型的准确性得到验证;不同车速下,扣件失效数量的增加在一定程度上会增大钢轨加速度;钢轨横向位移最大值并非随车速增加而增大,而是随扣件失效数量的增加而增大;钢轨垂向位移最大值均随扣件失效数量的增加而增大,为保证地铁列车运行安
全,须确保扣件失效数量不超过三个。
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9. 柔性摩天轮结构抗风性能研究
何基业, 骆艳丽, 韦茂志, 赵友, 耿雪霄
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 61-67.  
摘要127)      PDF(pc) (2335KB)(445)    收藏
以福建某摩天轮结构为研究对象,使用ANSYS对其进行抗风性能研究。首先,采用线性滤波法数值模拟脉动风速时程;然后,考虑在节点挡风面积的影响下,进行时域内风荷载的模拟;最后,分别在顺向风和横向风2 种荷载工况下进行摩天轮结构的风振响应时程分析。研究结果表明:摩天轮结构的中上部对风较敏感;横向风对结构的影响均符合规范要求,且最大加速度为160 mm/s2,顺向风的加速度值波动较大,在个别时刻超过200 mm/s2,超出乘坐舒适度的要求,可考虑在轿厢连接处安装阻尼器来减少振动,也可考虑实施振动控制;在顺向风的影响下,加速度值在摩天轮结构5.3 m处到38.4 m增加较快,从38.4 m处到85.4 m增加比较缓慢,这也表现出柔性结构的特点。
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10. 小净距双孔隧道爆破振动分析及爆孔优化措施
何曜城, 魏立恒, 倪修能, 许健, 王国波
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 34-41.  
摘要116)      PDF(pc) (2553KB)(433)    收藏
为探讨小净距隧道爆破振动影响范围和程度,依托实际工程建立小净距双隧道爆破数值分析模型,对比分析不同爆破荷载计算公式下围岩位移变形以及振动速度,研究爆破荷载计算公式的合理选择,分析爆破过程中的超挖风险,提出一种简便的布孔设计方法,并依此进行数值仿真对比分析,验证该方法的有效性。对比分析表明:建立的多孔爆破数值模型能够较好地仿真隧道多孔爆破开挖振动速度的演化规律,所提出的简便多爆孔同心圆布孔方案可确定更为精确的爆破当量。研究成果可为相关的城市隧道爆破开挖需要进行振动控制的况提供设计参考。
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11. 基于遗传算法和TOPSIS法的混合励磁电机齿槽转矩优化
庞亮, 杨清亮, 赵朝会, 申合彪, 张闻东, 秦海鸿
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 42-48.  
摘要160)      PDF(pc) (2216KB)(433)    收藏
针对切向聚磁型并联结构混合励磁电机(TMPS-HESM)随着励磁电流增加导致齿槽转矩剧增容易引发电机振动噪声的问题,根据齿槽转矩的产生原理,探讨改变转子极靴宽度、磁极偏心距和气隙长度削弱电机齿槽转矩的可行性。借助Maxwell and Workbench and Optislong 联合仿真软件建立8 极48 槽TMPS-HESM模型,运用遗传算法进行全局多目标优化,得到pareto 最优解集后使用优劣解距离法(TOPSIS)客观选取最优解。最后对比分析优化前后电机的各项其他性能,结果表明:采用遗传算法和TOPSIS 法对电机参数进行优化,能提升电机多目标优化效率,不仅可解决混合励磁电机励磁电流增加导致齿槽转矩剧增的问题,还能有效削弱电机转矩脉动,提升电机平均转矩,在减少电机的振动噪声和提高电机输出转矩方面均取得改善。
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12. 应用SDP点对称特征融合图像的行星齿轮箱故障诊断
崔宝珍, 彭智慧, 王浩楠, 任川, 高乐乐
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 82-88.  
摘要157)      PDF(pc) (2697KB)(432)    收藏
行星齿轮箱的内部结构复杂,其振动信号呈现非线性、非平稳特点,通过对比两种对原始振动信号处理的方法,应用点对称特征融合图像(Symmetrized Dot Pattern,SDP)达到故障诊断的目的。第一种方法是将采集到的振动信号进行变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)并将各阶IMF分量通过SDP转换为极坐标图像;第二种方法是将多测点采集到的原始振动信号直接通过SDP 将时频信号转换为极坐标图像;利用卷积神经网络(Convolution Neural Network,CNN)对两种不同方式的SDP图像进行识别分类。通过行星齿轮箱故障实验台验证,结果表明时频融合能够更有效地实现故障诊断且分类准确率高达98.5 %。
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13. 含复杂断齿故障的行星齿轮动力学研究
贾元植, 郑清春, 马文朋, 朱培浩,
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 89-95.  
摘要115)      PDF(pc) (2009KB)(427)    收藏
针对行星齿轮在恒速、恒负载条件下局部断齿故障难以分析的问题,以行星齿轮传动系统为研究对象,利用能量法建立正常及具有局部断齿故障的齿轮刚度激励模型,通过改变齿轮断齿的长度求得在该条件下的刚度激励并进行对比分析,从而明确故障发生的机理;考虑行星齿轮刚度激励及啮合相位的影响,利用集中参数理论(Lumped Parameter Theory,LPT)建立相应的动力学模型;将求得的刚度激励代入建立的行星齿轮动力学模型,同时在MATLAB中利用自带的ode15s 求解器进行求解。最后针对太阳轮y 向振动的时域图像及其Fourier 变换的频域图像进行分析,得出系统在出现不同程度的故障时的状态变化。该方法可较为准确地判断系统是否存在断齿故障以及断齿故障的严重程度。
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14. 浅海中振动圆柱壳激发的舰船地震波的传播规律
黄浩 吴绍维
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 49-53.  
摘要78)      PDF(pc) (2000KB)(423)    收藏
研究浸没于浅海的振动圆柱壳激发舰船地震波的传播规律,对甚低频的地震波进行仿真计算,分析水深、潜深、海面边界条件及海底介质对舰船地震波传播影响的规律。研究结果表明:频率为10 Hz时,舰船地震波的主要振动方向为垂向,且垂向加速度空间分布无指向性;浅海深度相同时,舰船地震波信号随着潜深增加单调增强;圆柱壳距离海底不变时,舰船地震波信号随着浅海深度增加而变强;海面边界条件对舰船地震波的影响随潜深增加而减小;在硬质海底中传播的舰船地震波比在软质海底中的衰减更慢,海底介质的剪切波波速对舰船地震波传播的影响比较显著,而压缩波的波速对舰船地震波的传播影响较小。
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15. 直升机主减磁流变隔振系统自适应控制研究
王运志, 周瑾, 曹晓彦, 徐园平
噪声与振动控制    2024, 44 (1): 96-103.  
摘要74)      PDF(pc) (2457KB)(387)    收藏
为了有效减小直升机旋翼通过主减速器向机身传递的多方向、宽频带振动,提出一种基于全系数自适应控制的新型直升机主减磁流变隔振系统。首先,对剪切阀式磁流变阻尼器进行力学特性测试,并采用Bouc-Wen 模型建立磁流变阻尼器动力学模型。其次,介绍主减磁流变隔振系统的结构方案及其工作原理,并采用拉格朗日能量法推导系统的动力学方程,对其动力学特性进行仿真分析。随后,针对主减磁流变隔振系统的振动特性,设计基于特征模型的全系数自适应控制器,在扫频激励下进行数值仿真。最后,搭建磁流变隔振实验台,进行垂向振动控制验证实验。结果表明,与被动隔振及天棚控制相比,基于特征模型的全系数自适应控制器具有更好的隔振性能,能有效减小直升机旋翼向机身传递的振动。
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16. 大缸径柴油机增压器BPF噪声控制研究
王鑫, 胡亮, 王明阳, 丁万荞, 张福根
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 295-300.  
摘要167)      PDF(pc) (2512KB)(379)    收藏
为降低大缸径柴油机增压器BPF噪声,通过试验验证增压器增加消声环、进气空滤包裹吸声棉对BPF噪声的控制效果,结果表明:增压器增加消声环可以有效降低中高负荷工况下的BPF噪声,消声环轴向安装间隙对降噪效果有一定影响,当安装间隙小于流量拓宽槽间隙时,尽管降噪效果最好,但会对降低柴油机进气流量,增加喘振风险,当安装间隙大于流量拓宽槽间隙时,降噪效果并不理想,当两者间隙一致时,既能保证柴油机进气正常,也能有较好的降噪效果;在不影响柴油机进气的前提下,进气空滤包裹吸声棉后,所有工况下的柴油机噪声均有不同程度的降低,主要降低增压器BPF及倍频噪声,对中低频的进气噪声和结构辐射噪声也有一定的衰减作用。研究结果可为大缸径柴油机降噪设计提供参考。
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17. 基于局域共振型声子晶体塔筒结构海上风机减振特性研究
张健, 沈伟明, 钱登辉
噪声与振动控制    2024, 44 (1): 1-6.  
摘要170)      PDF(pc) (2100KB)(369)    收藏
针对海上风机的振动控制问题,提出一种局域共振型声子晶体塔筒结构,基于周期结构的Bloch 定理,采用有限元法计算该结构的能带结构、特征模态所对应的位移场以及相应有限周期声子晶体塔筒结构的振动传输曲线,对其展现出的带隙特性进行分析。基于局域共振带隙的形成,研究声子晶体塔筒结构的振动控制问题,可将其应用于不同海洋环境中海上风机特定频率的减振。得出声子晶体塔筒结构在xy 平面内与z 方向上受激励时的振动传输曲线,选取两者在特定频率下的结构位移图分别进行分析,计算出非理想化声子晶体塔筒结构在xy 平面内与z 方向上受激励时的振动传输曲线并加以对比。研究各参数对声子晶体塔筒结构带隙衰减频段的影响规律,通过合理调整设计参数,可以实现结构特定范围内的低频隔振,证明其在复杂海洋环境中海上风机减振方面具有很好的应用前景。
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18. 电动汽车加速横向抖动分析与优化
黄应来, 张军, 沈龙
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 194-199.  
摘要193)      PDF(pc) (1928KB)(364)    收藏
电动汽车大扭矩加速时普遍存在因半轴轴向派生力引起的整车横向抖动问题。以某电动车型前驱动系统引起的整车横向抖动问题为背景,通过主观评价和客观测试识别抖动频率特征和主要传递路径,从悬置刚度、半轴派生力、半轴角度、车身前端模态等方面提出系统的解决方案,将座椅导轨抖动幅值从0.45 m/s2降低到0.1 m/s2。提出整车横向抖动传递函数概念,将整车级抖动目标分解为半轴派生力目标和整车传递函数目标,并通过优化悬置布置和模态分布以降低传递函数。抖动解决方案和目标分解方法对电动汽车驱动系统NVH开发具有参考意义。
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19. 振荡器驱动方板的有限元模型和克拉尼图形
曹磊磊, 陈海峰, 常博
噪声与振动控制    2024, 44 (1): 104-110.  
摘要93)      PDF(pc) (2576KB)(355)    收藏
振荡器驱动的方板在稳态振动时所形成的克拉尼图形(驻波节线图形)在噪声源识别和颗粒移动操控等领域得到广泛应用。现有的对方板克拉尼图形的研究多采用实验和近似的理论分析方法。基于参数分析建立振荡器驱动方板的简化有限元模型和适当的边界条件,进而通过固有频率和振型分析,根据振型有效质量的大小预测和再现多组实验中出现的共振频率和克拉尼图形。对薄板在任意驱动频率下的稳态振动,通过振型叠加法快速准确计算出其振幅节线图形,与实验中相同频率下的克拉尼图形几乎相同。振荡器驱动的方板在共振频率下的克拉尼图形可解释为固有频率对应的振型,在非共振频率下的克拉尼图形可以解释为多个振型的叠加。通过建立具有适当边界条件的有限元模型,对振荡器驱动方板的克拉尼图形给出具有明确物理意义解释。
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20. 基于VMD-SDP融合图像和CNN的往复压缩机故障诊断
王海峰, 王则林
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 116-121.  
摘要187)      PDF(pc) (2102KB)(352)    收藏
为提高往复压缩机的故障诊断精度,结合变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)、SDP变换和卷积神经网络(Convolution Neural Networ,CNN),提出基于VMD-SDP融合图像和CNN的往复压缩机故障诊断新方法。方法第一步通过VMD将信号自适应分解成6 个本征模态函数分量(Intrinsic Mode Functions,IMF),第二步通过SDP变换将6 个IMF分量变换成极坐标下的图像,从而得到VMD-SDP融合图像,第三步通过CNN对VMD-SDP融合图像进行识别,得到最终的诊断结果。往复压缩机诊断实例结果表明,所提方法在耗时更少的情况下,得到100 %的诊断精度,比其他几种方法更具优势。
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21. 基于分段合成法的水下凸体结构声散射亮点模型
刘进伟, 韩林江, 宋昊, 周富霖, 彭子龙
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 54-60.  
摘要102)      PDF(pc) (2673KB)(346)    收藏
基于亮点模型基本理论,结合变形柱方法计算细长物体散射声场时切分目标的基本思想,分割凸体结构得到微元目标,利用亮点模型近似描述微元目标的散射声场,最后将考虑相位因素在内的亮点模型组成整体并计算得到凸体结构的目标强度。将亮点模型与分层弹性介质声传播理论相结合,得到计算非刚性表面凸体结构目标强度的亮点模型方法,分析1 kHz~10 kHz频段下目标强度角度频率谱,以及在5 kHz与8 kHz频率下刚性与非刚性表面凸体结构的目标强度特性曲线。结果表明,微元目标间的相位因素是影响亮点模型计算精度的重要因素,切分段数的选取与目标外形和计算频率有关。通过与板块元计算结果对比,证明该模型具有较高的计算精度,不仅拓宽亮点模型的适用范围,使其更加符合工程实际需求,可为时域回波预报提供更大的空间。
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22. 封面、目次页、封底
封面、目次页、封底
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 0-1.  
摘要149)      PDF(pc) (9634KB)(341)    收藏
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23. 基于ICEEMDAN能量矩和HHO-KLEM的滚动轴承故障诊断
逄英, 高军伟
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 142-148.  
摘要92)      PDF(pc) (1967KB)(338)    收藏
为充分提取振动信号的特征信息并提高滚动轴承故障类型分类的准确率,提出一种基于改进的完备集成经验模态分解(Improved Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,ICEEMDAN)能量矩和哈里斯鹰算法-核极限学习机(Harris Hawk Algorithm-kernel Limit Learning Machine,HHO-KELM)的滚动轴承诊断方法。首先采用ICEEMDAN将原始振动信号分解并得到一系列本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF),利用能量矩对其进行特征提取并构造包含关键特征信息的多维特征向量;其次将故障特征向量用于KELM的模型训练,通过HHO对KELM的正则化系数和核参数进行优化;最后通过HHO-KELM模型进行滚动轴承故障诊断。实验数据分析结果表明:所提出的方法分类可有效保留不同故障类型的特征差异,能够提高轴承故障识别准确率,具有一定的可靠性和实用性。
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24. 中间支撑梁式动力吸振器的设计与实验研究
赵迪, 毛崎波, 何帆, 赖龙程, 吴志杰
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 243-247.  
摘要118)      PDF(pc) (1849KB)(337)    收藏
通过在中间支撑梁端部布置质量块设计多自由度动力吸振器,首先分析所设计的动力吸振器的理论模型。然后通过优化算法推导得到多自由度动力吸振器的最优频率比、最优阻尼比。最后以单自由度、2 自由度和四自由度动力吸振器为例,通过实验验证所设计的多自由度动力吸振器。理论分析与实验结果表明:对于相同质量的吸振器,四自由度动力吸振器的振动控制效果明显优于单自由度及2 自由度动力吸振器,并且其可控制频带更宽。
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25. 充液管道超声导波传播特性及损伤定位的研究
刘丁楠, 李富才, 苏文胜
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 135-141.  
摘要120)      PDF(pc) (2045KB)(332)    收藏
管道运输是我们国家综合运输体系的重要组成部分,其在流动介质的运输方面具有特殊的优势。在这类管道中液体介质为超声导波能量的泄漏提供途径,不利于后续的损伤定位研究。因此研究超声导波在充液管道中的传播特性非常必要,从探究充液管道超声导波频散方程出发,建立有限元模型研究不同液体填充量的管道响应信号的能量变化。提出基于径向基函数的概率成像算法,其中权重函数仅与损伤的位置有关而与传感器路径的方向无关。对管道中非通透圆孔损伤进行定位,周向与轴向定位精度相比传统算法均有所高。在此基础上提出基于L(0,2)模态的概率成像法,分别在两种尺寸的管道中进行损伤定位,结果表明定位精度得到大幅提升,该算法具有广阔的应用前景。
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26. 基于ITD-MFCC与卷积神经网络的核电电气设备异音检测技术
杨磊, 权伟, 李亮, 王镜淇, 高帆, 于轩
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 122-128.  
摘要109)      PDF(pc) (2120KB)(325)    收藏
针对核电设备小样本异音数据集无法训练出高效预测模型难题,提出一种基于ITD-MFCC和卷积神经网络的电气设备异音检测方法。首先,利用固有时间尺度分解(Intrinsic Time-scale Decomposition,ITD)强化信号特征,增强特征辨识度;然后,利用梅尔频率倒谱系数(Mel-frequency Cepstral Coefficients,MFCC)提取与人耳听觉特性关联的时频特征,进一步增强异音特征辨识度;最后,融合所提取特征指标,并利用卷积神经网络对融合特征进行训练,建立异响与数据特征映射关系,实现异音检测。试验结果表明:所设计的模型在小样本数据中准确率达到97.63 %,相比于现有的支持向量机(Support Vector Machine,SVM)和BP神经网络模型准确率分别提升10.43 %和12.86 %。
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27. 列车荷载作用下混凝土排桩主动隔振研究
刘晶磊, 刘佳凡, 夏彬, 周玮浩, 梅名彰, 尹姜鳗
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 235-242.  
摘要92)      PDF(pc) (2726KB)(322)    收藏
为了研究混凝土排桩作为地基中主动隔振屏障时,桩屏障后地基深处隔振变化规律,运用有限元软件建立轨道-路基-地基三维模型;以振幅降低比作为隔振效果评价指标,将排桩的桩长、埋深及桩间距作为影响地基深处隔振效果的研究变量,分析结果表明:通过增加桩长、减小埋深以及减小桩间距等方式是降低路基边坡处振动的有效措施;随着桩长增加,地基深度方向隔振效果变好,桩长为15 m时,地基深度方向整体隔振效果已较优;埋深变化对地基深度方向隔振效果影响较明显,埋深越大,地基深处隔振效果越差,当埋深为5 m时,深度方向隔振效果已较差,减小埋深是提升深度方向隔振效果的有效措施;随桩间距越大,地基深度方向隔振效果越差,布置桩时,适当减小桩间距有利于降低列车诱发的深度方向的振动。
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28. 声子晶体理论的钢轨吸振器设计及评估方法
蔡学军, 杨吉忠, 赵鑫, 凌亮, 温泽峰, 李伟
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 248-254.  
摘要103)      PDF(pc) (2200KB)(318)    收藏
针对地铁小半径曲线P2 共振型波磨,使用声子晶体带隙理论的钢轨吸振器设计方法,将吸振器简化为弹簧-阻尼-质量模型,并引入到车辆-轨道耦合动力学时域分析模型中,建立车辆通过波磨段时吸振器有效减振频段及效果的评估方法。结果表明:声子晶体局域共振机理设计的吸振器,可满足车辆通过P2 共振型波磨时的减振需求,且不突破吸振器安装空间限值;时域评估方法预测的吸振器有效减振频段略宽且完全涵盖声子晶体理论的带隙;与传统吸振器设计方法相比,声子晶体理论设计的吸振器的减振效果更好;吸振器有效减振频段相对较窄,一种设计很难有效应对现场不同路段P2共振频率波动导致的波磨损伤差异,这或许就是工程中吸振器效果不稳定的原因所在。
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29. 飞机飞越噪声自由场声压级测试方法研究
朱江辉,
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 280-287.  
摘要150)      PDF(pc) (3141KB)(318)    收藏
在飞机飞越噪声地面试验中,噪声测量受地面对声波散射的较大影响。为修正地面对飞越噪声测量的影响,开展飞行试验对飞越噪声自由场声压级测试技术的研究。首先,进行地面对飞机飞越噪声传播的影响分析,推导获取自由场声压级的修正方法,仿真分析影响因素。随后,设计三类可消除地面影响获得自由场声压级的飞越噪声测试方案,应用于某大型运输类民机的飞越噪声测试飞行试验,分析测试方案的适用性。试验结果表明,地面对飞越噪声测量有不可忽略的影响,提出的噪声测量方案均能在一定的宽频带内取得自由场声压级,其中采用带有声学硬反射面的传声器布置方式,在中低频段的宽频带的自由场声压级修正量约为+6 dB,采用加高布置传声器的方式在中高频段的自由场声压级修正量约为+2.8 dB,据此可简便、可靠地得到飞越噪声的自由场声压级,而针对不同的试验条件,需采用与之相适应的测量方法。
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30. 基于控制策略的牵引系统电磁噪声优化
蒋孝文, 彭宣霖, 李华, 贺冠强, 沈浪
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 181-186.  
摘要108)      PDF(pc) (1926KB)(317)    收藏
牵引系统噪声是动车组重要的噪声源,对乘客的乘坐舒适性以及环境噪声有极大的影响,而牵引电机电磁噪声又是牵引系统的主要噪声源。以某城轨动车组永磁同步牵引系统为研究对象,首先通过现场振动噪声试验解析该牵引系统永磁同步电机的振动噪声特性,锁定电机电磁噪声是造成车内噪声超标的主要原因。然后结合电磁力波理论分析,揭示电磁力谐波与电机模态共振是导致噪声超标的根本原因。进一步,基于调整输入激励达到抑制或削弱共振的思路,提出基于电机控制策略的电磁噪声抑制方法,最后通过验证实验证明优化措施的有效性,降噪量达11.9dB,车内噪声控制在标准73 dB以下。
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31. 山地城市历史街区声环境优化策略研究
何孟杭, 谢辉, 何益, 罗俊
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 208-215.  
摘要105)      PDF(pc) (2523KB)(317)    收藏
以提升山地城市历史街区声环境品质为目的,选取重庆市三个历史街区为研究对象,基于702 份有效声景评价表,采用声漫步法对研究区声环境进行评价,并开展声环境优化策略研究。从噪声控制、积极声景营造、丰富视听体验、结合山地地形的特色声景打造等方面,围绕山地历史街区声景原真性保护与声景设计提出声环境优化方案。结果表明:(1)研究区的平均噪声级比标准限值高0.4 dB(A)~5.5 dB(A),且整体声环境评价不高;(2)街区中的鸟鸣声最受大众喜爱,占声偏好评价总数43.7 %;(3)施工声、交通噪声极大地降低街区的声景舒适度,分别占不喜欢声景评价总数的39.0 %与35.8 %;(4)声景与视觉景观的自然度与声景舒适度呈显著正相关关系。研究结果可为山地城市历史街区保护更新提供参考。

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32. 地铁车辆段周期性桩基础隔振效果研究
姜博龙, 何宾, 刘冀钊, 王少林, 胡文林
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 216-221.  
摘要101)      PDF(pc) (2563KB)(311)    收藏
针对地铁车辆段及上盖建筑振动控制难题,基于周期结构带隙理论提出周期性桩基础隔振措施,通过开展行车条件下现场测试获得车辆段及上盖平台振动响应,以此为基础建立和校核动力有限元模型,并拓展建立上盖建筑振动计算模型,分析周期性桩基础对上盖建筑的隔振效果。研究发现:(1)实测振动向上盖平台传播分频衰减量约为20 dB~50 dB 之间,上盖平台及建筑振动显著频段在25 Hz~50 Hz;(2)上盖建筑部分房间预测值超过限值3 dB~6dB,采用周期性桩基础后可实现设计带隙范围内63 Hz处最大9 dB的分频插入损失以及7 dB的最大Z振级插入损失;(3)周期性桩基础可有效控制上盖建筑10 Hz以下低频振动,最大可降低16 dB。研究成果可为车辆段及上盖建筑振动控制提供一种新的方法和某种地层条件下的具体设计参数。
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33. 电梯轿厢-导轨耦合作用下诱发的振动与二次噪声研究
谢伟平, 朱铭超, 尹一哲, 汤宗恒, 彭青顺, 程玉平
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 74-81.  
摘要143)      PDF(pc) (2519KB)(311)    收藏
电梯轿厢运行时,电梯井道相邻居室内会产生明显的振动与噪声,严重影响居民舒适感,降低建筑物正常使用性能。以某高层住宅为研究对象,将电梯轿厢简化为6 自由度多体动力学模型,建立结构振动精细化模型,考虑轿厢、导靴和导轨之间的耦合效应,基于分离迭代法求解得到结构振动响应,通过对比实测数据验证所建模型的准确性。根据真实的客厅几何形状建立声学有限元模型,将振动模型计算得到的各面板振动速度作为声学有限元的边界条件,计算居室声场内关键点声压。并分析电梯轿厢载重、运行速度以及电梯运行楼层数等电梯运行系统参数的变化对居室内振动与二次噪声的影响。最后基于振源特性与建筑的结构特征对室内振动和噪声敏感点进行评价。结果表明:随着运行楼层和轿厢速度的增加,住户室内振动和噪声在主频段均有所增加;与井道共用的墙体噪声贡献值最大,可以通过减小该处的振动来有效降低室内的二次噪声声压级。
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34. 连云港大剧院的音质设计研究
熊威, 王红卫, 张光耀
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 222-227.  
摘要122)      PDF(pc) (3843KB)(309)    收藏
连云港大剧院是连云港市的地标性建筑及首个文化综合体,不仅承担着该市主要的歌舞剧、芭蕾、交响乐等大型综艺演出的需求,还兼顾举行政府会议的重要功能。为满足自然声演出条件下对声场均匀度及早期反射声分布的要求,音质方案着重考虑观众厅的体型设计及室内界面的声扩散设计,并通过反射罩来提升音乐演出时厅内的混响感和亲切感。对于举行会议所要求的语言清晰度,利用电声系统加强声源指向性进而增强直达声强度的方法取得,比采用可调混响的造价要便宜许多。研究中采用ODEON软件对观众厅各项音质指标进行计算机仿真模拟,仿真结果验证音质设计方案的合理性与有效性。本工程音质设计所表达的理念对今后类似厅堂具有重要的参考借鉴作用。
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35. 噪声特性对言语可懂度评价的影响
宋嘉炜, 祝培生, 刘曦东, 刘浩成
噪声与振动控制    2024, 44 (1): 234-241.  
摘要75)      PDF(pc) (1276KB)(308)    收藏
言语可懂度是语言声房间和厅堂音质评价的重要指标,噪声特性是影响言语可懂度评价结果的重要因素之一。基于国内外相关文献就噪声特性对言语可懂度评价的影响进行系统研究,结果表明,噪声特性对言语可懂度的评价结果有显著影响:(1)噪声在时域上的波动起伏有利于言语理解,但会导致个体间差异增大并降低评价结果的稳定性;噪声频率范围和频谱分布与语言声越接近,在低频区的噪声量越大,对言语可懂度的影响越大;言语噪声能够导致额外的信息掩蔽,影响程度与言语噪声的数量、噪声和目标语之间的相似程度以及听者的个体因素等有关。(2)将当前基于稳态噪声的言语可懂度客观评价方法用于其他噪声时,可能造成对言语可懂度的低估或高估。非稳态噪声情况下的可懂度客观评价仍存在一些不确定的地方。结合当前的研究现状,进一步提出该领域的下一步研究方向。相关内容可为噪声环境中的言语可懂度主、客观评价提供参考。
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36. 基于图卷积神经网络的滚动轴承故障诊断
谭启瑜, 马萍, 张宏立
噪声与振动控制    2023, 43 (6): 101-108.  
摘要303)      PDF(pc) (2320KB)(307)    收藏
滚动轴承在噪声环境下发生故障时其振动信号往往呈现出非平稳、特征混叠、故障特征易被噪声淹没等特点,为更有效地挖掘其在强噪声环境中的故障特征,提高诊断准确率,提出一种基于图卷积神经网络(GraphConvolutional Networks,GCN)的滚动轴承故障诊断方法。首先,通过快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)将振动信号转化为频域信号,并根据变换后的频谱定义节点和边,将故障信号构造为全连接图;然后,利用GCN提取全连接图的节点特征;最后,使用全连接层和Softmax 作为分类器对提取的节点特征进行分类识别。实验结果表明,所提方法与机器学习、深度学习和其他图神经网络诊断模型相比,准确率更高,抗噪性更好,可有效实现强噪声背景下端到端的滚动轴承智能故障诊断。
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37. 基于改进DQN燃气轮机转子故障诊断方法
崔英杰, 王红军, 张顺利, 王星河,
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 109-115.  
摘要139)      PDF(pc) (2337KB)(303)    收藏
燃气轮机转子系统作为燃气轮机关键部件,由于难以获取敏感故障特征导致故障诊断精度不高,影响设备的安全服役。针对以上问题,提出一种改进深度Q网络(DQN)深度强化学习燃气轮机转子系统故障诊断方法。首先,以采集的一维工况原始振动信号为输入,该DQN模型的环境状态采用故障样本集组成,转子故障类型为当前模型输入的动作集合;然后,DQN模型的智能体使用一维宽卷积神经网络(WDCNN)拟合得到Q网络,并使用ε-贪婪策略做出决策动作,反馈奖励和下一状态并存储到经验池内;智能体内采用时间差分误差(TD-error)优先经验回放,使得算法更加稳定和训练收敛;智能体与环境不断交互决策出最大奖励,输出最优策略故障诊断结果。将该模型应用于西储大学轴承数据集与燃气轮机试车台数据集中,分别达到99.2 %与98.7 %的准确率,可以用于快速有效地进行故障诊断。结果表明该改进DQN模型具有较高的故障诊断准确性与通用性。
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38. 移动简谐荷载下曲线整体式轨道振动特性研究
崔正阳, 黄强, 黄腾锋, 张雨萱, 郑荣跃,
噪声与振动控制    2023, 43 (4): 7-13.  
摘要150)      PDF(pc) (2196KB)(303)    收藏
随着城市轨道交通曲线段线路增多,曲线轨道的环境振动问题逐渐引发社会关注。以曲线整体式轨道为例,利用双重傅里叶变换和围道积分推导移动简谐荷载下曲线轨道的挠度响应解答,研究曲线轨道的频散特性及空间振动特性。研究表明,曲线轨道的自振频率与频散曲线的最小频率接近,约等于单自由度质量-弹簧系统的自振频率计算值。当扣件阻尼为欠阻尼时,轨道挠度随荷载频率升高先增大后减少,最大值在自振频率位置,当扣件阻尼过大时,轨道挠度随频率升高不断减少。在满足曲线轨道最小曲线半径的要求下,列车速度对曲线轨道竖向挠度的影响很小,径向挠度则随列车速度的增加先减小后增大,存在一个理想车速使得径向挠度为零。增加曲线半径对竖向挠度无影响,但会引起原理想车速范围内径向挠度增大和最大扭转角值减少,增加超高角对竖向挠度也无影响但可以有效减少径向挠度。研究对于曲线轨道的减振设计具有一定的参考价值。
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39. 声学黑洞铝型材板结构减振特性仿真研究
彭飞, 张欣超, 张洪辉, 廖杨
噪声与振动控制    2024, 44 (1): 75-79.  
摘要88)      PDF(pc) (2148KB)(301)    收藏
声学黑洞(Acoustic Black Hole,ABH)技术作为一种新型高效的能量聚焦以及振动控制技术,在减振降噪方面具有很好应用潜力。铝型材板结构作为一种夹层结构,具有高比刚度和高比强度等优异轻量化特性,广泛应用于列车外地板、船舶、航空航天等领域中。为了探究ABH和铝型材板结构相结合后是否还具有典型的ABH效应,运用有限元数值模拟方法研究嵌入式ABH铝型材板结构的振动能量聚焦特性。对于频点和频带聚焦特性分析结果表明,在铝型材板结构中嵌入ABH特征结构可以起到显著振动能量聚焦效果。此外,根据聚焦特性分析结果,在ABH铝型材板结构中的ABH特定区域内敷设阻尼材料,并通过仿真计算验证了其减振特性。结果表明,由ABH铝型材板结构附加阻尼材料所得的组合结构振动水平显著低于普通铝型材板结构,部分频率下振动衰减高达52.6 dB。这为轨道交通领域提供了一种很有应用潜力的结构减振降噪新思路。
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40. 一种基于NARX神经网络的振动主动控制方法
宋春生, , 熊学春, 陈泊远, 杜刚
噪声与振动控制    2024, 44 (2): 1-7.  
摘要110)      PDF(pc) (2521KB)(298)    收藏
针对主被动混合隔振系统中次级通道的非线性因素和时变特性,设计一种基于有源非线性自回归神经网络(Nonlinear Auto-regressive With Exogenous Inputs Neural Network,NARX-NN)的次级通道系统辨识的方法,并成功应用于振动主动控制系统中。首先,使用NARX神经网络对次级通道进行辨识得到准确的次级通道模型;其次,采用FIR滤波器重构初级通道的输出,从而获得作动器的输出信号,基于重构得到数据对辨识的网络进行在线学习,可以避免由白噪声激励在系统中带来的随机振动对控制效果的影响;最后搭建仿真模型以及实验平台,仿真结果表明,该控制算法可以克服次级通道的时变性导致的次级通道失真问题;实验结果表明,该算法对15、20 Hz的线谱分别取得30.1、40.4 dB的能量衰减效果,能够有效地实现振动主动控制。
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