噪声与振动控制

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2018-2封面、目录

2018, 38(2): 0-1.

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减速带及发动机联合激励下车辆混沌识别与智能抑制

胡启国，韩奥，王宇谦

2018, 38(2): 1-5. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.001

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针对非线性悬架车辆通过连续型减速带时，在减速带和发动机的联合激励下可能产生的混沌，以考虑发动机激励的车辆五自由度车辆模型为研究对象，通过车身Poincaré截面图和车辆系统最大Lyapunov指数对车辆在联合激励下产生的混沌进行识别，并利用基于粒子群算法搜索最优反馈增益系数的反馈控制对车辆混沌进行抑制。结果表明，车辆在各车速工况下均处于混沌状态，中低速工况下车辆进入混沌的途径是多频率激励下系统振动的耦合，高速工况下车辆由分岔途径进入混沌状态；利用粒子群算法搜索全局最优反馈增益系数的反馈控制能够有效抑制车辆混沌。揭示了非线性悬架车辆在联合激励下的混沌特性，为混沌的智能抑制提供一种新的思路。

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少片钢板弹簧片间动摩擦系数计算方法研究

李雪梅，陈综艺，刘夫云，汤长波，陈厚锦

2018, 38(2): 6-10. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.002

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为研究钢板弹簧的片间动摩擦特性，提出一种少片钢板弹簧片间动摩擦系数计算方法。首先根据少片钢板弹簧的变形运动学特性，推导出少片钢板弹簧动摩擦系数与静摩擦系数的关系；然后分别基于力学法和能量法建立少片钢板弹簧静摩擦系数计算模型，根据摩擦功相等原理，得出板簧静摩擦系数计算方法；最后根据钢板弹簧动、静摩擦系数的关系，推导出少片钢板弹簧片间动摩擦系数计算方法。计算结果表明：摩擦系数的计算值和实际工况值基本吻合。以某企业实际板簧为例，对上述计算模型进行了实验验证。

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非线性隔振系统反馈控制动力学特性研究

刘树勇，位秀雷，王基，杨庆超

2018, 38(2): 11-17. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.003

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建立含速度反馈控制的两自由度非线性隔振系统模型，推导系统的幅频特性关系式；研究反馈控制增益对幅频特性曲线的影响，得到曲线共振峰随反馈增益变化的规律。当增益增大时，共振峰左移并逐渐消失，本质上反映了该反馈对大幅值振动的抑制过程。通过计算分析反馈控制时系统的Lypunov指数谱随控制参数变化的规律，得到可用于系统混沌控制的参数范围，表明系统在一定的参数条件下可以处于混沌状态和周期状态。通过实验研究观察到系统出现的基频和超谐波响应，通过控制可以使得线谱成分得到有效降低，从而可为非线性隔振系统混沌控制和设计提供有益参考。

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用动态刚度法分析旋转变截面梁横向振动特性

韩伟，毛崎波

2018, 38(2): 18-21. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.004

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通过引入动态刚度法分析旋转变截面梁的振动特性。首先基于欧拉-伯努利梁理论给出旋转变截面梁自由振动方程，然后通过动态刚度法推导该旋转梁的动态刚度矩阵，最后运用MATLAB中的fzero函数求解特征值方程得到旋转梁横向振动的固有频率和模态振型。数值计算结果证明了动态刚度法的精度和有效性，同时分析了轮毂半径、转速以及渐变系数对固有频率的影响。

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基于ADAMS的采摘机激振机构仿真分析

李建友，刘克铭

2018, 38(2): 22-24. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.005

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为了提高林果采摘效率，节省采摘成本，实现树莓的机械化采摘，急需设计一种结构紧凑的接触式振动采摘机。研究其采摘机理、偏心块设计，建立复合式激振机构三维模型，导入ADAMS软件中进行性能分析，并与其他机构进行对比，为其物理样机研制提供依据。

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压电陶瓷片迟滞补偿建模及悬臂梁主动控制研究

方远1，刘树勇1，杨理华2，苏攀1

2018, 38(2): 25-29. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.006

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为增强压电悬臂梁振动控制效果，提出一种基于最小二乘法的逆迟滞补偿控制算法。在不同电压下对压电陶瓷片位移进行实测，应用最小二乘法对其迟滞环进行多项式拟合建模，并利用压电片逆迟滞补偿模型对控制电压进行补偿。通过悬臂梁振动主动控制试验系统研究PID控制器在有、无逆迟滞补偿时的控制效果。结果表明：经过PID逆迟滞补偿后的主动控制效果比传统PID提高10.083 %。因此，该逆迟滞补偿方法能够有效增强压电陶瓷片的主动控制效果，对于压电悬臂梁振动主动控制具有重要参考价值。

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一种基于压电堆执行器的柔性结构滞后补偿PID控制

赖俊杰，浮洁，李沛东，白俊峰，余淼

2018, 38(2): 30-35. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.007

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摘要：采用压电叠堆执行器和PID控制相结合方法解决柔性结构振动问题。提出相位补偿和分频控制相结合的方法分别解决柔性结构中存在的相位滞后和多频激励问题。首先通过有限元分析方法对柔性梁结构进行理论模态分析，并搭建实验系统进行验证，确定系统的主导模态。然后对系统延时进行理论分析，通过实验辨识出激励频率与滞后补偿的函数关系。最后设计基于滞后补偿的分频PID控制器，通过实验验证多频振动激励条件下所设计控制器的振动控制效果。结果表明所设计的滞后补偿PID控制器对相位滞后有较好补偿效果，最大振动衰减可达45 %。

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非均匀阻尼板的复模态与声辐射特性

张鑫，黎胜，王博涵

2018, 38(2): 36-41. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.008

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针对非均匀分布的附加阻尼对板结构声-振特性的影响展开研究，采用数值模拟计算不同阻尼型式及不同阻尼面积比例下矩形平板振动的复模态特性和声辐射特性，此外还探讨流体加载效应的影响。研究结果表明，在同样的高阻尼敷设面积下，非均匀阻尼板不同构型间阻尼效果的差别较大，集中分布的附加阻尼效果优于分散分布的附加阻尼；高阻尼敷设区域越接近振型的波腹处则该阶结构模态的阻尼比越大，对声辐射功率的“削峰”作用也越明显；非均匀阻尼在水中的影响比在空气中小。

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空气背衬条件下泡沫材料法向吸声系数混合计算方法研究

杨梦露，冯涛，贾玉麒，王晶

2018, 38(2): 42-44. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.009

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把空气背衬看作一层材料，通过理论计算获得空气声传递矩阵，与通过实验测量获得的材料声传递矩阵组合，构建实验与计算相结合的混合模型，从而得到空气背衬复合材料总传递矩阵，计算空气背衬条件下泡沫材料的法向吸声系数。以聚乙烯泡沫材料为例，研究不同厚度空气背衬对泡沫材料法向吸声系数的影响，并与阻抗管中对应的实测结果相比较，两种方法所得结果基本吻合。随着空气背衬厚度的增加，泡沫材料的吸声性能有所提高，并且有效吸声范围向低频区移动。混合计算方法可为空气背衬条件下泡沫材料法向吸声系数的测量研究提供便利有效的手段。

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考虑电机绕组特性的柔性机械臂动力学建模

张洪1，陈一鸣1，王通德2

2018, 38(2): 45-49. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.010

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针对柔性机械臂运动中存在的形变现象进行柔性体动力学建模，引入耗散能描述轴承间黏性阻尼，引入关节等效形变描述关节柔性，引入模态假设法描述连杆柔性，引入电机绕组特性描述电机驱动力矩并通过拉格朗日方程建立动力学方程；对模型进行仿真求解，计算出不同传动比和附加重量质心工况下连杆末端的形变，通过对比分析求得连杆末端形变与传动比和附加重量质心之间的关系，为后期机械臂设计优化提供理论基础。

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三聚氰胺芯层复合结构隔声特性研究

白聪，沈敏

2018, 38(2): 50-54. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.011

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相比传统的聚氨酯泡沫声学材料，三聚氰胺泡沫具有良好的阻燃隔热性、吸声降噪特性，是一种新型的多功能环保材料。应用关于流体饱和多孔弹性介质的声传播理论(Biot)，分析声波随机入射时结构布局不同的三聚氰胺芯层复合板结构的隔声特性。研究结果表明：在中高频率范围内，三聚氰胺泡沫复合板结构的隔声量远高于聚氨酯芯层复合板结构。可将三聚氰胺材料取代聚氨酯材料，应用在建筑、交通、航空、船舶等工程领域，特别是可广泛应用于对阻燃、隔声降噪和减重环保等具有综合性要求的环境中。

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柔性甲板模拟器设计及在冲击试验中的应用

张保刚，邵庆，于喆，王琳娜

2018, 38(2): 55-58. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.01

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舰船设备的抗冲击性能对其安全性和可靠性有着重要的影响。为了使冲击试验能准确反映设备的抗冲击性能，有必要加装柔性甲板模拟器，以便更好地模拟设备实际安装处的冲击环境。经过设计原理的阐述，确立数值分析方案，并将其结果应用到某型设备的冲击实验中，用于模拟作用在船底的水下爆炸产生的冲击能量经船体结构向上层甲板的传递。实验结果表明，根据规范设计的冲击输入满足设计要求，而柔性甲板模拟器的使用能更好地模拟设备实际安装位置的冲击环境，可以在舰载设备的冲击试验中推广使用。

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油量与倾斜角度对挤压油膜噪声的影响研究

刘旭1，陈晓阳1，王朋1，Ben Ni 2

2018, 38(2): 59-64. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.013

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针对汽车发动机主轴承油膜产生的类似机械打字声的无规律噪声，搭建平行板挤压油膜噪声试验机来模拟发动机主轴承动载挤压效应产生的油膜噪声，在实现声音、位移、振动、拉压力信号与高速CCD拍摄图像同步采集的基础上，对油膜出现的无规律异常噪声进行试验研究，通过系列油膜空穴图像观察对比并结合各测量信号的时序分析，发现当空穴的破裂侧壁与外界大气连通时会产生无规律异常噪声，据此探讨油量和平行板间倾斜角的变化对该异常噪声的影响，试验结果表明当油量与倾斜角度增加时，油膜噪声更易产生。

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基于悬置刚度法的客车方向盘怠速振动传递路径分析

林佳禾，侯亮，卜祥建，方奕凯，郑正中

2018, 38(2): 65-70. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.014

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为更加准确识别某中型客车怠速工况下的方向盘振动来源，提升传递路径分析精度，文中总结了基于悬置刚度法分析振动传递路径的基本方法，并以该车方向盘为研究对象开展方法验证。首先，通过计算该车悬置软垫预载力、对已有的悬置软垫数据进行多元回归拟合以及整车方向动刚度转化计算出该悬置软垫实际动刚度；其次，测试系统水平频响函数以及激励点与响应点的加速度信号；再次，用基于阻抗矩阵法TPA所得的结果以及实测结果作为标杆进行对比，比较结果显示悬置刚度法TPA具有较高的精度。传递路径分析结果表明排气系统X向振动对方向盘怠速振动贡献量最大。断开发动机与排气系统连接，发现方向盘怠速振动加速度明显降低，进一步验证了基于悬置刚度法的传递路径分析结果的可靠性。上述分析结果可为车内振动的传递路径分析提供借鉴。

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传动轴2阶激励下的车体低频抖动分析与控制

罗轶超1, 2, 段龙杨1, 2, 翁建生1, 2, 吴赵生1, 2, 徐宜敏1, 2

2018, 38(2): 71-76. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.015

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传动系采用普通十字轴万向节连接的双段式传动轴时，车体在低档位急加速过程出现传动轴2阶激励下的低频抖动。根据普通十字轴万向节附加弯矩理论，推导双段式传动轴附加弯矩计算公式。通过分析抖动阶次特征、传动系与车体振动频率对应关系、传动系模态，揭示急加速整车低频抖动的产生机理，表明万向节产生的附加弯矩为该抖动的激励源。通过理论分析和实车调教试验研究中间传动轴节叉相位、传动轴扭矩、万向节夹角、传动轴中间支撑刚度对低频抖动影响，为解决低频抖动问题提出有效的优化措施。某车低档位急加速低频抖动严重，选用合理的优化措施后，低频抖动在空、满载工况下都达到了目标值。

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传动系扭振对MPV车内轰鸣声影响的控制研究

王昆1，苏彬2，吉丽超2，李戍斌1，庞崇剑1，吕兆平1

2018, 38(2): 77-82. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.016

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为解决传动系扭振所导致的MPV车内轰鸣声问题，以某型国产前置后驱MPV为研究对象，建立传动系扭振AMESim仿真模型，利用飞轮端角加速度实测数据与飞轮及曲轴惯量乘积作为系统输入，激励模型，进行强迫响应分析，通过对比关键点扭振仿真结果与试验结果验证模型的有效性，利用此模型研究对象车型传动系扭振特性，分析传动系关键参数对系统的灵敏度，主要通过调整离合器的刚度及阻尼进行传动系扭振的优化。试验工况下的结果表明：低刚度、低阻尼离合器可以有效降低传动系扭振，改善提升车内声振舒适性，对车内轰鸣问题具有较好优化效果，峰值降低多达5.5 dB（A），从而解决了由于传动系扭振引发的NVH问题。

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基于模态应变能的拖拉机驾驶室振动噪声抑制

官明超，周以齐，燕同同

2018, 38(2): 83-86. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.017

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为抑制驾驶室室内板件引起的结构声，以国产某型号拖拉机为研究对象，提出利用模态应变能分析驾驶室板件的异常振动问题，结合面板声学贡献度计算问题板件对于场点声压的贡献度，确定引起噪声的主要板件并进行形貌优化，从而抑制驾驶员耳旁噪声。仿真分析与实车试验表明，将模态应变能方法与面板贡献度相结合应用于拖拉机驾驶室异常振动板件识别，较之经典模态分析，以单元固有应变能为识别标准，能够更有效识别主要振源板件，提高识别准确度，同时减少贡献度计算对象，提升计算效率。

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车端风挡类型对高速列车气动噪声影响规律的研究

刘国庆1，杜健2，刘加利2，崔振山1

2018, 38(2): 87-90. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.018

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8缩比3节车体构成的某型高速列车简化模型为研究对象，综合大涡模拟（LES）和基于FW-H方程的声类比方法，在车速为350 km/h的条件下，研究和对比某型高速列车既有全包风挡和既有半包风挡的两种不同风挡类型对各车体及车端连接处气动噪声的影响规律。分析结果表明：车端风挡处产生的噪声是宽频噪声；相对半包风挡，采用全包风挡可有效避免气流在车端间隙内剧烈扰动，降噪明显。采用全包风挡，列车运行方向(X方向)声压级最大降幅为3.1 dB(A)，横向(Y方向)声压级最大降幅为3.04 dB(A)，垂向(Z方向)声压级最大降幅为2.4 dB(A)。研究结果可为了解高速列车气动噪声分布特点、优化结构和降噪提供一定的科学依据。

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轨道交通减振扣件对列车稳定性影响对比测试

刘长卿1, 2，祝文英1, 2，夏丹1, 2，商卫纯3，孙晓明1, 2

2018, 38(2): 91-95. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.019

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为研究GH-1轨道交通新型减振扣件对列车稳定性的影响，进行轨道行车稳定性试验，测试列车通过不同轨道减振扣件区时转向架及车厢的横向和垂向振动加速度，与现行国际规范及国家标准规定的列车运行安全性和平稳性指标进行对比，并比较分析列车在不同扣件区的振动加速度响应。结果表明，列车通过GH-1新型轨道减振扣件区时，列车安全性和平稳性能够满足标准规定的限值，且车体的横向和垂向振动响应以及转向架的横向振动响应相对于列车通过国内常用的DT系列某型号扣件区时更小，列车稳定性更好。该结果对GH-1轨道交通新型减振扣件的使用安全具有参考价值。

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地铁车辆辅助变流器气动噪声优化控制研究

丁杰1, 2，张平1，尚敬2，王永胜2，曾亚平2

2018, 38(2): 96-101. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.020

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针对某地铁车辆辅助变流器噪声超标问题，提出辅助变流器气动噪声源和传播过程的数值仿真方法，分析辅助变流器气动噪声特性，在此基础上有针对性地提出增加整流网、叶片数、共振腔等优化方案。通过对比发现：增加整流网后，出口测点总声压级降低2.5 dB(A)；将原叶片数由6片增加至7片后，出口测点总声压级降低1.5 dB(A)；增加共振腔后，出口测点总声压级降低0.5 dB(A)；采用综合优化措施后，整个频段声压级均不同程度降低，出口测点总声压级降低7.1 dB(A)，降噪效果显著，所提出的优化措施可为低噪声的变流器设计与开发提供参考。

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螺旋桨非定常激励力传递特性研究

张阳阳1， 2，楼京俊2

2018, 38(2): 102-107. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.021

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螺旋桨非定常激励是引起轴系和潜艇振动的重要因素。首先建立轴系-艇体耦合结构模型，通过有限元仿真对比螺旋桨横向和纵向激励的传递特性以及螺旋桨非定常激励力引起的潜艇声振特性，并重点研究轴系对螺旋桨纵向非定常激励的传递作用，最后通过试验对仿真分析结论进行验证。结果表明，轴系对螺旋桨纵向激励的传递效率明显高于横向激励，且纵向非定常激励引起的潜艇振动和声辐射也显著高于横向非定常激励；轴系对螺旋桨纵向非定常激励具有显著的放大作用,对潜艇水下声辐射影响较大。

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城市交通沿线既有住宅室外声环境噪声特征分析

王英

2018, 38(2): 108-112. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.022

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利用专业噪声测量设备及噪声频谱分析设备，对城市交通沿线既有住宅建筑室外声环境噪声级和噪声频谱进行监测，深入分析各类城市交通沿线既有住宅建筑室外声环境噪声特征，为既有住宅隔声降噪设计提供理论支持。经分析，城市高架复合道路交通噪声、轨道交通噪声、飞机噪声、飞机与高架道路复合噪声源噪声的频谱特征基本相同。因此，适用于其中某类交通沿线既有住宅的隔声降噪改造技术在其他类交通沿线既有住宅隔声降噪改造中也将具有较好的适用性。

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现代有轨电车诱发的大地振动特性分析

罗锟，汪振国，雷晓燕，孙滨

2018, 38(2): 113-119. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.023

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为研究现代有轨电车诱发的大地振动传播规律，在总结基于SIMPACK软件实现轮轨耦合方法的基础上，提出一种实现轮轨耦合仿真的改进方法，并应用该方法建立现代有轨电车-无砟轨道-大地的3维耦合振动分析模型，对有轨电车诱发的大地振动特性进行分析。结果表明：研究由有轨电车诱发的大地振动时，应重点关注竖向振动情况；随着距振源距离的增大，较大的峰值频率减小，且主频由30.6 Hz变为6.3 Hz，这与大地振动的频散特性相关；大地表面振动在6.3 Hz时衰减最慢，且会出现“振动放大”现象；该轮轨耦合方法既可用于车辆与大地间的耦合，又可用于车辆与桥梁或者其他轨道结构间的耦合。

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站房结构在地铁激励下的振动响应研究

崔聪聪1，雷晓燕1，张凌1，张晗2

2018, 38(2): 120-126. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.024

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对大型综合交通枢纽车站—南昌西站进行模型仿真，从时域和频域的角度分析地铁列车激励下南昌西站的振动特性。研究地铁2号线在不同行驶速度、不同隧道埋深工况下的振动传播规律及频率分布特点，并结合振动控制标准对环境振动进行评价。研究结果表明，在地铁列车荷载作用下，综合枢纽车站的振动幅值随着振源距离增大而减小；在距离轨道中心线20 m～40 m的区域出现振动放大区，振动放大效应对轨道层与楼板层的响应影响较大，对商业夹层的影响小，车站不同结构层的振动频率分布特性基本一致，主要集中在10 Hz～60 Hz范围内，但是随着高度的增大,结构层的高频成分衰减较快；车站结构横向振动水平总体上比垂向振动小，但两者处于同一量级，甚至在部分频率范围内比垂向振动大。

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桩顶固定且部分桩体埋入黏弹性地基中时桩的自振特性分析

柳伟1，余云燕1， 2

2018, 38(2): 127-132. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.025

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将回传射线矩阵法推广至桩土系统的振动分析中，采用基于Timoshenko梁理论的Winkler地基模型，运用回传射线矩阵法及求根法求解桩顶固定且部分桩体埋入弹性地基中时桩的自振特性，并与基于有限元分析软件SAP2000的计算结果比较，验证利用回传射线矩阵法求解埋置结构自振特性的有效性和计算精度。同时，分析桩顶固定且部分桩体埋入黏弹性地基中时土体弹簧系数及土体阻尼系数对桩基自振频率和振型的影响。结果表明：随着土体弹簧系数的增大，埋置结构的各阶自振频率增大，土体弹簧系数对衰减系数没有影响，对埋置结构振型的影响较小；随着土体阻尼系数的减小，埋置结构的各阶自振频率增大，衰减系数相应减小，土体阻尼系数对埋置结构的低阶振型影响尤为明显，对高阶振型的影响较小。

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跳车冲击过程中的桥梁动态位移响应分析

周子骥, 高芳清, 米聪聪

2018, 38(2): 133-137. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.026

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以1/4简构车辆和含阻尼简支梁桥为对象，建立可描述跳车冲击过程的车桥耦合振动分析模型。采用Newmark-β积分法获得车桥耦合系统振动响应的数值解。在不同高度、不同跳车位置以及不同车速等工况下，重点讨论跳车冲击过程中桥梁竖向动态位移响应的表现特征。数值分析表明：在文中考虑的跳车冲击工况下，桥梁竖向动态位移存在显著差异；不同跳车高度对动态位移峰值影响很小；不同跳车位置时的竖向动态位移表现各有不同，靠近跨中处，在桥梁前半跨发生跳车冲击对桥梁竖向动态位移值的影响明显大于后半跨，远离跨中处，桥梁前半跨动态位移值与后半跨相近，且最大竖向动态位移表现出滞后特征；不同车速对桥梁竖向位移值影响不同。

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基于核极限学习机的旋转机械故障诊断方法

王普1, 2, 3, 4，温峥1, 2, 3, 4，高学金1, 2, 3, 4，温焕然1, 2, 3, 4

2018, 38(2): 138-143. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.027

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传统的旋转机械故障诊断存在需人工干预、诊断精度低等问题。为更好诊断旋转机械故障，提出基于核极限学习机的旋转机械故障诊断方法。首先在正常状态和转子不平衡、转子不对中、轴承座松动3种故障状态下采集旋转机械的振动信号，降噪后提取各频段小波能量作为故障特征，以此为基础建立基于核极限学习机的旋转机械故障诊断模型。在旋转机械故障模拟实验台上进行的应用实验表明，KELM方法比ELM有更高的稳定性，KELM的故障诊断准确率大于99 %，诊断性能优于极限学习机和支持向量机。

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CEEMDAN结合LMS算法在轴承信号降噪中的应用

朱敏，段志善，郭宝良，王苗

2018, 38(2): 144-149. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.028

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PDF(1871KB) ( )

针对在强噪声背景中提取有用信号的问题，结合完整集成经验模态分解（CEEMDAN）与自适应滤波中的最小均方算法（LMS）发展一种新的算法。先将信号进行CEEMDAN分解，分解为多个模态分量（IMF），然后再使用LMS对每一个分量进行降噪，最后将降噪后的分量重构。通过仿真实验，验证了该方法可以消除大部分的噪声和干扰信号，且易于实现。最终将其应用于振动筛轴承故障诊断中，验证了该方法的可行性。

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一种自适应提取有效信号的滚动轴承故障诊断方法

邢欣，崔亚辉，刘晓琳，王增杰，李龙龙

2018, 38(2): 150-153. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.029

摘要 ( )

PDF(1507KB) ( )

针对目前故障诊断中从大量信号中难以自适应选取有效信号的问题，提出一种将小波包分解与shannon熵相结合自适应选取有效信号的方法。对故障信号进行小波包分解，计算频带熵值以量化信号的复杂程度。以熵值大小为指标，找寻小波包最大熵所在的一段频率信号，以此信号为有效信号进行小波包信号重构。将重构后信号进行EMD分解，对得到的IMF分量进行Hilbert包络谱分析，有效分离和突出故障频率。实验研究表明采用该方法自适应选取的有效信号能够保证所提取轴承故障特征频率的有效性和直观性，使故障诊断的实时性得到增强。

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MCKD和RSSD在滚动轴承早期故障诊断中的应用

杨斌1，张家玮1，樊改荣2，王建国1，张超1

2018, 38(2): 154-161. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.030

摘要 ( )

PDF(2213KB) ( )

由于干扰噪声较强，共振稀疏分解在滚动轴承早期故障阶段并不能有效提取瞬态冲击成分。针对此问题提出基于最大相关峭度解卷积（Maxim Correlated Kurtosis Deconvolution，MCKD）和共振稀疏分解(Resonance Sparse Signal Decomposition，RSSD)相结合的故障特征提取方法。该方法首先利用MCKD对振动冲击信号进行处理，有效降噪并突出故障信号尖脉冲，然后使用共振稀疏分解将信号分解成包含谐波信号的高共振分量与包含瞬态冲击信号的低共振分量，最后利用包络功率谱根据低共振分量提取故障特征频率。通过仿真和试验验证了该方法可以准确提取故障特征频率，凸显故障特征。

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基于近似熵和LCD-KELM的滚动轴承故障诊断

刘义亚1, 2，李可1, 2，宿磊1, 2

2018, 38(2): 162-167. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.031

摘要 ( )

PDF(1776KB) ( )

由于提取滚动轴承的非平稳非线性信号特征较为困难，强噪声背景下难以诊断早期故障，故而提出一种基于局部特征尺度分解(Local Characteristic-scale Decomposition，LCD)和核极限学习机(Kernel Extreme Learning Machine，KELM)的智能诊断方法（LCD_KELM）。该方法首先对信号进行LCD分解，将其分解成多个內禀尺度函数（Intrinsic Scale Component ,ISC），选取包含有效频率成分的ISC并计算其近似熵值(Approximate Entropy，ApEn)，使用KELM对随机选取的近似熵值进行训练，保存训练参数后，利用剩余的近似熵值进行测试，实验结果表明LCD_KELM具有较高的诊断准确率，能够对滚动轴承运行状态进行高精度诊断，从而判断滚动轴承的运转状况。

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运用EMD能量比和GA-BP网络诊断旋转机械故障

石启正1，续秀忠2

2018, 38(2): 168-172. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.032

摘要 ( )

PDF(1327KB) ( )

针对旋转机械故障识别问题，提出一种基于EMD能量比和遗传算法优化（Genetic algorithm，GA）BP网络的故障识别方法，该方法综合EMD方法对非线性信号所具有良好的自适应性和GA-BP网络所具有的全局优化权值的特点，首先对振动信号进行EMD分解，获得各个IMF分量并提取振动信号的能量比特征向量；然后将特征向量输入GA-BP网络进行故障类型识别，并且与传统BP网络对比。结果表明，该方法能准确有效地识别出转子实验台的故障类型，使正确识别率明显提高。

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结合EMD与DWT-ACF的语音基音周期检测改进算法

张涛，章小兵，朱明星

2018, 38(2): 173-178. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.033

摘要 ( )

PDF(1624KB) ( )

针对传统小波-自相关算法在噪声环境下检测语音的基音周期会出现偏差和漏报的情况，提出一种经验模式分解下的小波-自相关的基音周期检测改进算法。该算法首先利用经验模式分解去除含噪语音趋势项并减噪，再利用改进的小波-自相关法突出每个基音周期的峰值点，提高了基音周期检测的精度。实验结果表明，该改进方法可有效改善加噪语音在基音提取上出现的偏差误报情况以及避免部分倍频和半频错误，提高基音周期检测速率及准确率。

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基于部分加速度测量的结构Bouc-Wen非线性恢复力及质量识别

程骄阳1，许斌2, 3，贺佳1

2018, 38(2): 179-187. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.034

摘要 ( )

PDF(2765KB) ( )

结构非线性行为识别是结构灾后损伤评估的关键。扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter，EKF)有助于解决结构动力响应测量不完备的问题，但一般要求结构质量已知。针对仅部分加速度响应已知和结构质量未知情况下结构非线性恢复力的识别问题，提出一种结合EKF和最小二乘算法的结构非线性恢复力及质量识别的迭代算法。该方法基于质量估计值和部分自由度上的加速度响应测量，通过EKF预测完整响应时程，再利用最小二乘法识别修正质量分布，循环迭代至收敛，最后基于质量收敛值实现物理参数（刚度、阻尼、非线性）的识别，进而得到非线性恢复力。以一个含Bouc-Wen磁流变阻尼器的多自由度体系的数值模型为例，考虑4种不同的质量初始误差，通过数值模拟验证该方法识别结构质量及非线性恢复力的有效性。同时考虑加速度测量噪声的影响，证明了该方法的鲁棒性。

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无人机识别的音频特征提取方法

丘恺彬，李建良

2018, 38(2): 188-192. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.035

摘要 ( )

PDF(1705KB) ( )

针对无人机飞行时噪声产生的机理，分别选取基于经验模态分解（EMD）的能量比以及梅尔频率倒谱系数（MFCC）的特征提取算法实现无人机声信号的特征提取，并引用主成分分析（PCA）方法对特征集进行降维融合处理。最后选择矢量量化方法（VQ）作为分类器对不同类型的无人机目标进行分类与识别。实验结果表明特征融合后的分类性能要好于基于单一特征的分类性能，该方法较好地体现不同类型无人机之间的差异，分类结果准确率较高，具有良好的稳定性。

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基于LCD与奇异值能量差分谱的齿轮故障诊断方法

丁伟 1，陈可弟 2

2018, 38(2): 193-197. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.036

摘要 ( )

PDF(1892KB) ( )

齿轮是机械传动中的重要组成部分，其故障的发生已经成为影响设备可靠、稳定运行的主要因素。提出一种基于改进局部特征尺度分解(Local Characteristic-scale Decomposition，LCD)与奇异值能量差分谱(Energy Difference Spectrum of Singular Value，EDSSV)的齿轮故障诊断方法。首先，利用支持向量回归(Support Vector Regression，SVR)对信号进行延拓处理，抑制LCD分解过程中产生的端点效应，分析改进后LCD算法的精确性和可靠性；然后结合奇异值能量差分谱降噪理论，有效剔除各ISC中噪声成分，重构信号频谱，提高信噪比；最后计算分解得到的内禀尺度分量(Intrinsic Scale Component，ISC)模糊熵(Fuzzy Entropy，FE)特征集，利用支持向量机(Support Vector Machine，SVM)进行分类。实验研究表明，提出的基于改进LCD与奇异值能量差分谱的齿轮故障诊断方法能有效诊断出齿轮故障类型。

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换挡加速度信号的EMD和小波阈值降噪方法

刘海江,刘世高,李敏

2018, 38(2): 198-203. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.037

摘要 ( )

PDF(1763KB) ( )

针对采集的换挡工况加速度信号中存在的噪声对换挡品质评价指标值提取的准确性和复杂性产生较大影响的问题，提出一种基于经验模态分解（EMD）和小波阈值方法结合的信号降噪方法。首先利用EMD将含噪的原始信号分解为有限个本征模态函数（imf）分量，然后对高频imf分量进行小波阈值降噪，并将降噪后高频分量和低频分量利用EMD进行重构得到降噪后的信号。最后对某一换挡工况的加速度信号进行降噪试验。试验结果表明，在换挡加速度信号降噪方面，基于EMD和小波阈值的降噪方法与传统的EMD分解降噪、小波阈值降噪相比，能够更好地保留原始信号特征形态，降噪效果更明显。该方法为换挡加速度信号的降噪处理提供了一种可行的思路，为后续整车驾驶性评价创造了条件。

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基于Udwadia-Kalaba理论的隔振平台动力学研究

黄康，刘伟炜，王卫荣，朱凌坤,葛新方

2018, 38(2): 204-207. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.038

摘要 ( )

PDF(1490KB) ( )

针对微制造平台的隔振问题，基于Udwadia-Kalaba理论建立隔振平台的动力学模型，并研究其在人行激励下的动力学特性。针对固连结构和分散结构建立Udwadia-Kalaba动力学模型，通过MATLAB仿真分别得到固连结构和分散结构的各质点响应曲线。研究结果表明：基于Udwadia-Kalaba理论的动力学模型可以在不引入拉格朗日乘数的情况下求解；通过其固连结构与分散结构响应曲线的对比，可以得知其固连结构相对于分散结构模型更能达到明显的减振效果，而且该理论方法能较好地应用于微制造隔振平台振动问题求解。

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金属丝网橡胶隔振器冲击加速度响应分析

刘泽,陈浩,王国胜,赖凌云

2018, 38(2): 208-211. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.039

摘要 ( )

PDF(1620KB) ( )

在非线性系统动力学模型基础上，结合金属丝网橡胶非线性力学特性，利用离散法推导金属丝网橡胶隔振器冲击加速度响应的递推计算公式，并将理论计算结果与试验结果进行对比分析，研究结果表明：建立的递推计算公式能够较好地反应金属丝网橡胶隔振系统受冲击载荷后的运动规律，且具有较高计算精度。

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基于阻抗失配原理的新型轨交减振扣件研制

刘中1，祝文英2，商卫纯1，夏丹2

2018, 38(2): 212-214. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.040

摘要 ( )

PDF(1498KB) ( )

传统扣件的实心橡胶垫对于结构声传递抑制具有一定局限性，基于阻抗失配可引起结构声反射同时伴随有波形转换的原理对橡胶垫进行改进，通过在橡胶垫内设置一定声学结构，使得入射纵波不断反射并转化为剪切波，从而提高橡胶垫的隔振效果。在此基础上研制一种新型的轨道交通减振扣件，并在轨交试验线上进行实验，实验结果表明：在静刚度相等的条件下，基于阻抗失配原理设计的减振扣件比传统扣件具有更好的隔振效果。

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金属橡胶组合刚度试验研究及仿真分析

邹龙庆，叶剑彬，付海龙,王玥

2018, 38(2): 215-220. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.041

摘要 ( )

PDF(1965KB) ( )

从微观上研究金属橡胶的微元刚度，从宏观上分析金属橡胶的迟滞回线特性；制备多组规格不同的金属橡胶试件并加以组合匹配获得组合型金属橡胶试件，并对其进行准静态加卸载试验，得到金属橡胶的刚度曲线及平均刚度，指出组合型金属橡胶的优势，分析金属丝直径和金属橡胶相对密度对金属橡胶组合刚度的影响。最后基于金属橡胶悬臂梁杆系接触作用模型，运用ANSYS workbench有限元分析软件对单个及组合型金属橡胶进行仿真分析，仿真结果与试验结果基本一致。

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具有隔、吸振双功能减振装置的设计与试验

熊志远，康钟绪，宋瑞祥，吴瑞，赵娜，熊靓

2018, 38(2): 221-224. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.042

摘要 ( )

PDF(1242KB) ( )

人们长期以来习惯于把隔振与吸振分割开来，把隔振器和吸振器当成两种不同的振动控制装置分开使用。尽管隔振器能够隔离大部分的振动传递，但是某些机械设备的残余振动仍旧明显。基于现有隔振台座以及橡胶动力吸振器提出一种新的具有隔、吸振双功能的减振装置。在台座内部预制空腔，在空腔底部中央位置预埋支撑杆，在支撑杆上安装橡胶动力吸振器，橡胶动力吸振器不与动力设备发生空间冲突。实验结果表明：当激振频率在吸振器固有频率附近一定范围内漂移时，安装吸振器工况与未安装吸振器工况相比，减振装置的减振效果均有所提高，而且越接近固有频率时减振效果越明显，该减振装置值得尝试。

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一类准零刚度橡胶隔振器研究

黎瑞和1，王国砚1, 吴同1, 2，朱金龙1

2018, 38(2): 225-232. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.043

摘要 ( )

PDF(1668KB) ( )

设计具有准零刚度特性的碟形橡胶隔振器，分别从模型试验和数值模拟两方面对该系统的刚度特性进行研究。试验包括：利用邵氏硬度为60的天然橡胶制作隔振器和标准拉伸试件，通过单轴试验得到橡胶材料参数；采用静压试验分析隔振器的刚度特性并进行刚度补偿，有效拓宽低刚度区域；构造一个单自由度系统并进行振动试验，比较底直径、厚度、倾角对橡胶隔振器固有频率的影响，指出单个隔振器有效隔振的工作条件。通过刚度补偿解决单个橡胶隔振器失稳的问题，提高承载力并降低系统的固有频率达50 %，有效拓宽隔振区间。数值模拟包括：模拟静刚度，即通过位移加载模拟出与实验比较接近的结果，证明有限元建模的有效性；同时验证有关文献中简化公式的有效性，可将其用于前期设计。

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建筑隔声测量不确定度及其在分级评价中的应用

蔡阳生1, 2，赵越喆2

2018, 38(2): 233-238. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.044

摘要 ( )

PDF(1479KB) ( )

我国的建筑隔声分级评价体系和绿色建筑的隔声性能评价方法都未能体现建筑构件空气声隔声单值量的测量不确定度，从而造成测量与评价的困难。根据ISO 12999-1所规定的隔声单值量不确定度评定方法计算30个构件的隔声单值量不确定度，并结合GB/T 50121规定的分级评价体系进行分析。结果表明在普通频率范围内，对于三种不同频谱修正的全正相关不确定度皆随计权隔声量的增加而加大，而在扩展低频范围时，这种斜率的差异会更明显，这是因为建筑构件在低频范围较弱的隔声性能会极大影响其不确定度；若构件在低频范围和高频范围分别受阻尼控制作用和吻合作用而产生“低谷”，则低谷越大，其隔声单值量不确定度越大；采用隔声单值量的测量不确定度后，方能较好地利用隔声单值量进行建筑隔声分级评价以及绿色建筑隔声性能评价。

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船舶振动ISO 20283-5新标准研究

付佳, 徐智言, 王铭

2018, 38(2): 239-246. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1355.2018.02.045

摘要 ( )

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目前，船舶振动标准越来越严格，而我国船舶企业对振动控制的关注程度还不够。2016年12月提出的新振动评价标准给我国船舶建造水平带来严峻挑战，对船舶企业产生重大影响。将新制定的振动标准ISO 20283-5 : 2016(E)与当前振动标准ISO 6954 : 2000(E)进行深入对比，讨论新旧标准的差异，并用新旧标准对实船试航结果进行评估，结果表明目前我国船舶建造水平还不能完全满足新标准的要求。船舶设计与建造人员需要对新标准进行仔细研究，才能提高我国的造船水平，使我国成为真正的世界一流船舶强国。

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