噪声与振动控制

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封面、目次

2023, 43(1): 0-1.

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轴向力影响下大阻尼梁高频能量流响应解析模型

江旭东, 熊志, 滕晓艳

2023, 43(1): 1-6.

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针对轴向力作用下大阻尼梁的高频振动问题，基于能量流分析方法构建高频动响应解析预报模型。推导梁结构的能量传递方程和能量损失方程，结合功率平衡方程构建轴向力影响下大阻尼梁的能量密度控制方程。以简支梁为典型算例，分析结构的能量密度响应，研究轴向力和结构阻尼损耗因子对高频能量流响应的影响。数值结果表明：提出的能量流响应解析模型渐进一致逼近基于波动分析法的经典模型解，可以准确预示轴向力作用下大阻尼梁的高频弯曲振动响应。随着梁结构轴向载荷和阻尼损耗因子的增加，能量密度自激励点向两端约束边界衰减速度提高。但是，梁结构的弯曲振动总能量随轴向载荷单调增加，而随阻尼损耗因子单调减小。

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弹性螺旋桨纵向激励力特性研究

武兴伟, 邹冬林, 董新国, 薛林, 塔娜, 饶柱石

2023, 43(1): 7-11.

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螺旋桨纵向激励力是引起舰船艉部振动噪声的重要原因之一，对其研究有利于舰船艉部的振动噪声控制。通过面元法耦合有限元法建立螺旋桨双向流固耦合动力学模型，计算P438X系列螺旋桨在不均匀流场下的纵向激励力，研究桨叶弹性、侧斜角等因素对纵向激励力的影响。结果表明：当激励频率小于螺旋桨一阶固有频率一半时，桨叶弹性效应对纵向激励力影响很小，可对其按刚性螺旋桨处理；当激励频率接近螺旋桨一阶固有频率时，桨叶弹性对纵向激励力有显著放大效应；刚性螺旋桨侧斜角越大，纵向激励力越小，然而考虑桨叶弹性后，过大的侧斜角将降低桨叶各阶固有频率，从而恶化纵向激励力。因此需要结合激励频率、桨叶固有频率设计合适的侧斜角。

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分数阶惯容悬架动态特性研究

王勇, 季明珠, 张步云

2023, 43(1): 12-18.

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采用分数阶微分理论描述液力式惯容器的力学特性，建立分数阶惯容悬架系统动力学模型。采用拉普拉斯变换方法研究分数阶惯容悬架系统在简谐激励下的动态响应，分析系统结构参数对悬架动态特性的影响规律，并结合数值解验证解析解的精确性。研究分数阶惯容悬架系统在随机路面激励下的动态特性，并与整数阶惯容悬架系统进行对比。结果表明相较整数阶惯容悬架系统，运用分数阶惯容悬架系统能进一步减小车身振动，提高系统动态特性。研究为将分数阶微分运用于惯容悬架系统提供理论指导。

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某博物馆的地铁所致振动过程及阻振控制研究

杨维国, 李昊, 宋欢

2023, 43(1): 19-24.

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以成都某博物馆新馆为背景，对地铁运行所致振动在传播路径上的控制措施进行研究。结合现场实测数据，分别对隔振沟、隔振桩、波阻板的减振效果进行量化研究及参数优化分析，得出最优减振目标。结果表明：隔振沟深度对减振效果影响显著，随着深度增大其减振效果逐渐增强，且在高频段振动衰减尤为明显；隔离桩深度介于15 m～27 m之间时，其减振量达1.4 dB～3.3 dB；增大波阻板的厚度可以显著增强减振效果，其中3 m厚波阻板可减振3.2dB左右，该研究可为地铁致结构振动的过程阻振控制提供参考依据。

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可靠度下多测点实测值的噪声源声功率反演算法

阮学云, 邵良友, 章林柯, 高艳

2023, 43(1): 25-30.

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随着城市化和工业化进程的推进，我国环境问题日益凸显，工业噪声已经成为一大焦点。在工业企业噪声预测及控制中，方便、准确获得工业设备的声功率级，提高噪声预测精度尤为重要。根据国际标准ISO9613－2 给出的户外传播计算方法中，通过多测点噪声实测数据与理论计算，利用可靠度理论及优化思想，构建基于声源声功率级反推的数学模型，实现声功率级反演计算。应用该方法对江西某水泥厂噪声预测模型进行研究，通过设置不同可靠度，识别并剔除测点数据中偏差较大的点，可最大限度减小测点噪声值不确定度，实现声源声功率级反演计算，从而减小预测值与实测值的综合误差，提高了噪声预测模型精度。

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波阻板对平面P-SV波的散射及其隔振性能分析

梁玉旺, 周凤玺, , 郝磊超

2023, 43(1): 31-36.

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在二维弹性地基的有限深度处埋设波阻板，采用复弹性理论分析波阻板对平面P-SV 波的散射及其隔振效果。首先，通过保角映射技术给出矩形波阻板的映射表达式；其次，根据复弹性理论建立问题在复数域上的动力学控制方程和应力边界条件，并结合波函数展开法得到动力响应解答；最后，引入振幅衰减系数，并通过其变化曲线分析平面P-SV波作用下埋置深度、剪切模量比、弹性波入射角度以及弹性波频率等对隔振效果的影响。结果表明：剪切模量比对波阻板隔振效果影响显著，且随着模量比增大，隔振效果增强；波阻板埋深越大，隔振效果越差；随着入射波角度和频率增大，隔振效果也随之降低。

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基于振动功率流的板-壳耦合结构振动传递特性研究

李鑫淼, 谢坤

2023, 43(1): 37-42.

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为探究板壳间的振动传递机理，建立一种L型板-圆柱壳耦合结构有限元模型，并结合有限元理论给出板壳间振动传递功率的计算方法。利用ANSYS计算板-壳耦合结构的振动传递功率，分析L型板夹角、板长、板厚及激励等因素对结构振动传递的影响。研究发现，可以通过减小L型板夹角、增大板长和板厚、合理调整激励方向及位置等方式降低结构振动传递功率，减小板壳间振动传递的能量，改善结构的振动传递特性。

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压电分流阵列板复能带结构计算的ES-FEM方法

杨兴家, 杨会松, 王刚

2023, 43(1): 43-49.

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为了提高压电分流阵列板复能带结构的计算精度，构造一种基于Mindlin 假设的边光滑有限元法(ES-FEM)数值模型。以单个原胞为研究对象，采用三角形单元对其进行离散。基于背景单元的各条边，进一步构造相应的光滑域，依托梯度光滑技术(GST)建立光滑应变场。最后通过建立离散系统方程并结合Bloch 定理对复能带结构进行求解，并进一步探究电学参量对带隙的影响规律。研究结果表明：ES-FEM方法能够有效提高压电分流阵列板复能带结构的计算精度；电阻和电感等参数分别对局域共振带隙的衰减峰值和位置有显著影响，而对布拉格带隙则影响较小。

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宇称时间对称声子晶体纳米杆波动特性分析

李超, 刘帽, 宋敉淘

2023, 43(1): 50-54.

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提出一种宇称时间对称声子晶体纳米杆结构，并构建一种非局部有限元杆的波动力学模型，研究宇称时间对称声子晶体纳米杆中一些新颖的弹性波传播机理。研究结果表明宇称时间对称性声子晶体纳米杆的能带结构出现简并点，且简并点之前频率为实数，简并点之后频率则以复共轭的形式成对出现。虚部能带结构中正、负频率的成对出现表明结构中单色波传播呈现增强和衰减的效应。进一步研究尺寸效应对一维宇称时间对称声子晶体纳米杆结构中弹性波传播的影响，研究表明尺寸效应可以改变结构带隙频率所在位置及其宽度。该研究为宇称时间对称性声子晶体纳米结构在振动与弹性波控制领域的工程应用提供一定的理论指导。

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弹性支承曲线梁在移动荷载作用下动力响应研究

刘翔宇, 孙亮明, 夏振兴

2023, 43(1): 55-61.

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为探究弹性类支座对桥梁结构振动机理的影响及进一步发展曲线梁的车致振动理论，提出一种将弹性支承曲线梁振动形式考虑为弯曲变形和刚体位移组合的方法，建立简化计算模型，利用Garlekin 法和积分变换法推导移动荷载作用下弹性支承曲线梁的动力响应解析解，并验证本文方法的正确性。通过数值算例分析弹性支承曲线梁在移动荷载作用下的振动机理，以及支座刚度、曲率半径等相关参数对弹性支承曲线梁动力响应的影响规律。研究表明：曲线梁的支座约束情况发生变化会对桥梁结构的动力特性和动力响应造成差异明显的非线性影响，其支座竖向刚度越小，桥梁动力响应越大，不可直接将其简化为刚性支承梁；小半径弹性支承曲线梁与直线梁相比，其曲率半径对桥梁动力响应的放大效应十分显著，同样不可忽略。

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基于L1范数正则化和最小二乘优化的冲击载荷识别研究#br#

陈辉, 缪炳荣, 赵浪涛, 张盈, 蒋钏应, 周凤

2023, 43(1): 62-67.

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为了改善冲击载荷识别问题的病态特性，最大限度提高识别精度，在时域内提出一种基于L1范数正则化和最小二乘优化的改进冲击载荷识别方法。采用L1范数正则化方法构建冲击载荷稀疏反卷积模型，使用截断牛顿内点法求解L1范数的最小二乘优化问题，同时根据预条件共轭梯度法确定最优搜索路径和计算方向。最后，考虑不同冲击工况、不同响应位置对识别结果的影响。通过对铝合金板进行冲击载荷识别试验进行验证，发现在铝板受单次冲击和多次冲击工况下所识别载荷与施加的实际载荷吻合良好。结果还表明，与Tikhonov 正则化方法相比，该方法能够提高冲击载荷识别的准确性和稳定性。

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微穿孔板—二次余数扩散体复合结构的吸声特性仿真分析#br#

林毅民, 李盈利,

2023, 43(1): 68-74.

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我国铁路建设规模逐渐扩大，列车运行速度不断加快，在运行过程中由于轨道不平顺、列车交汇等产生一系列噪声，而微穿孔板—二次余数扩散体复合结构可以用于解决轨道交通系统的噪声问题。首先通过Comsol 有限元仿真对微穿孔板与7 阶二次余数扩散体的复合结构进行吸声特性探究，结合已有的实验结果验证仿真方法的准确性。后续研究二次余数扩散体子背腔排列顺序对复合结构吸声特性的影响，发现只有保持二次余数扩散体腔体的对称性，才能使复合结构的吸声效果较好；探究二次余数扩散体子背腔折叠对复合结构吸声特性的影响，发现二次余数扩散体子背腔折叠对第一个吸声峰毫无影响，只对高阶谐振峰产生影响，背腔折叠的长度越大，第二个吸声峰发生频率越往高频移动；最后分析微穿孔板孔隙率、孔径及板厚对复合结构吸声特性的影响，结果表明微穿孔板的孔隙率及板厚主要影响吸声频率，随着孔隙率（板厚）变大，吸声结构的共振频率稍向高（低）频方向移动，而孔径主要对吸声性能起作用，孔径越小吸声峰越高。有关结论可为低频吸声结构设计提供参考。

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带背腔薄膜型声学超材料低频隔声特性分析

王贡献, 史蒙飞, 向磊, 朱超, 胡竟争

2023, 43(1): 75-79.

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为弥补传统材料难以有效控制低频噪声的不足，提出一种由弹性薄膜、穿孔质量环和背腔组成的薄膜型声学超材料，建立单元声固耦合有限元模型，分析其在10 Hz～700 Hz频段内的薄膜振动特性，探讨薄膜预应力、穿孔半径、背腔高度、附加质量和薄膜厚度对隔声性能的影响规律，并研究基于协同耦合隔声机理的多单元组合隔声效果。结果表明：薄膜与背腔和穿孔结构耦合能丰富薄膜在低频处的振动形式，较传统Helmholtz 共振腔和薄膜型声学超材料具有更宽的隔声频带；在考虑频段范围内存在6 个声衰减峰，背腔高度、薄膜厚度和预应力的改变可使第三和第四峰值产生明显频率偏移，多单元协同耦合可实现一定频率范围内的连续宽带隔声，分析结果可为低频噪声的轻质和宽带控制提供理论参考。

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风力发电机偏航驱动器振动优化方法

盛家益, 王旭晖, 王子琦, 李诤

2023, 43(1): 80-85.

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针对某2 MW直驱型风力发电机偏航驱动器在特定工况下运行时的振动问题，基于多体动力学理论建立偏航驱动器传动系统的多体耦合仿真模型，并计算偏航驱动器高速轴在特定工况下运行时的振动响应；根据偏航驱动器传动链在动平衡条件下的多体系统模态参数，对高速级齿轮副参数进行修正以调节激励频率范围，从而精确规避传动链在特定工况下的潜在共振风险，使传动链振动响应能够被有效控制。研究结论对优化偏航驱动器的振动特性研究有指导意义。

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高速电梯垂直方向动力学建模与计算研究

侯璋天, 张洪, 郑豪, 田中旭, 李奇彦

2023, 43(1): 86-92.

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为研究高速电梯振动问题，基于理论建模结合数值计算完成高速电梯垂直方向振动分析。基于子结构法建立适应性强的系统动力学模型，采用拉格朗日方程、牛顿定律等处理曳引轮、补偿轮、轿厢等构件的动力学模型，并建立单元数可变的钢丝绳动力学模型；在数值计算方面，采用乔里斯基分解结合雅克比迭代方法计算自然频率和振型；采用ADAMS动力学仿真与实验测试相结合的方式对模型和数值计算进行验证；探讨载重、轿厢高度、绳头弹簧刚度等参数对振动特性的影响规律。研究成果可为高速电梯设计提供一定借鉴。

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基于卷积神经网络优化的水轮机振动信号识别

贾春阳, 曹庆皎, 王利英, 刘伟

2023, 43(1): 93-99.

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提出了一种基于蝙蝠算法优化卷积神经网络的水轮机振动信号识别方法。首先对水轮机时域加速度振动信号进行测量、提取和归一化处理，采用蝙蝠算法对卷积神经网络训练过程中的超参数权值和偏置值进行优化，然后对10 种不同测点的水轮机振动信号进行实验，针对每个测点的振动信号对水轮机8 种不同工况进行区分识别，最后将信号识别过程中各参数对传统卷积神经网络识别结果的影响进行针对性分析。结果表明：所建立的基于蝙蝠算法优化卷积神经网络的识别模型具有良好的稳定性和较高的识别精度，能够准确识别振动信号，识别结果准确率均在94 %以上，与传统卷积神经网络对比，信号识别准确率显著提升，最高达到20.78 %。同时可以看出，振动数据输入长度、样本尺寸和训练次数对传统卷积神经网络训练效果影响显著。研究结论可为水轮机振动识别、工况识别和故障识别提供理论依据。

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基于VMD-SVM的三相异步电机故障诊断方法

谢锋云, 胡旺, 刘慧, 赏鉴栋, 邱英

2023, 43(1): 100-104.

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针对三相异步电机信号的不稳定性及故障特征提取困难问题，提出一种基于变分模态分解（VMD）与支持向量机（SVM）相融合的电机故障诊断方法。该方法首先将采集的信号通过VMD分解得到IMF分量；其次，计算各个IMF分量的能量，再将其构成特征向量；最后对每种状态随机选取400 组输入SVM模型训练，将剩余每种状态100 组用于测试，通过预测标签与实际标签的比较来判断电机的故障状态。采用该方法对4 种不同的电机状态进行故障诊断，结果表明与完全自适应噪声集合经验模态分解（CEEMDAN）、变分模态分解（VMD）提取各IMF 能量特征相比，基于VMD-SVM的三相异步电机故障诊断方法更具优越性。

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声学成像和深度学习的诊断与定位方法

冀科伟, 杜应军, 韦广, 郝旺身

2023, 43(1): 105-109.

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针对传统的基于振动信号的故障诊断技术无法兼顾定位与诊断的问题，提出一种基于声音信号的反卷积成像和深度学习的智能故障诊断与定位模型，该模型在传统波束形成算法的基础上，引入反卷积成像算法确定噪声源位置；同时，使用深度学习对声音信号进行训练分类从而判断故障类型，可兼顾噪声源识别定位以及故障检测的特点，拓展声像识别的应用场景，并进一步推动故障诊断技术在多领域交叉发展。实验结果表明，与传统的基于振动信号的故障诊断方法对比，该方法在设备故障诊断方面的故障识别率达到97.22 %，并能够准确识别故障所在位置。

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Transformer神经网络和轴心轨迹在燃机转子故障诊断中的应用

章明明, 蒋欢春, 茅大钧, 董渊博

2023, 43(1): 110-115.

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针对目前国内燃机电厂转子故障诊断主要依靠振动分析，无自动识别轴心轨迹设备的现状，将在自然语言处理领域大放异彩的Transformer 神经网络引入转子轴心轨迹监测与识别领域，通过独立成分分析(IndependentComponent Analysis，ICA)与Transformer 结合提升燃机转子故障诊断准确性。使用ICA代替Transformer 自身的线性变换提取图片特征信息构建输入样本，为了解决自注意力机制无法捕捉位置信息的问题，提出相对位置编码方法，区别于使用较多的绝对位置编码，通过嵌入相对位置编码子层，将相对位置信息注入自注意力机制，使得Attention 模块能够学习到序列的相对位置信息，可进一步提高图像识别模型的准确性，该模型对于轴心轨迹故障类型平均识别率达到93.8 %。实验结果表明ICA-Transformer模型对转子轴心轨迹的识别准确率较高，对电厂运维具有一定的指导意义。

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离心泵故障诊断的对称极坐标变换和图像形状特征方法

侯玉叶, 闫海涛

2023, 43(1): 116-121.

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针对基于时频变换图像特征的机械故障诊断方法耗时长、诊断精度不高等问题，提出基于对称极坐标变换和图像形状特征的离心泵故障诊断新方法。该方法以对称极坐标变换（Symmetrized Dot Pattern，SDP）为基础，通过简单的公式将一维振动信号转换为二维极坐标下的对称花瓣图像，而后进行对称花瓣图像的形状特征提取，以此作为离心泵故障特征，实现离心泵故障诊断。SDP方法计算简单，且故障辨识度高，因此可以在耗时更短的情况下得到更高的故障诊断精度。离心泵故障诊断实例表明，所提方法诊断精度更高，耗时更短。为离心泵的故障诊断提供一种新方法。

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基于信息熵和VMD的RV减速器行星轮故障分析

徐天贇, 周俊

2023, 43(1): 122-127.

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针对机器人RV减速器行星轮齿根裂纹故障在机器人作业中表征不明显、转频及故障特征提取困难等问题，提出一种信息熵和变分模态分解相结合的RV减速器行星轮故障识别方法。通过伺服电机电流信号获取RV减速器在稳定阶段的电机主轴转频，从而计算RV减速器的理论特征频率。结合电流信号的瞬时频率趋势图同步截取稳定阶段的振动信号，通过包络分析确定振动信号故障特征频段范围。最后利用信息熵与变分模态分解消除其余特征频率的干扰，提取RV减速器的故障特征。实验结果表明该方法在RV减速器出现行星轮齿根裂纹故障时，能够有效识别故障特征。

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一种随机激励下时变结构工作模态辨识方法

王豪, 蓝鲲, 夏国江, 耿胜男

2023, 43(1): 128-134.

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时变结构在随机激励下的瞬时频率辨识始终是一项充满挑战的任务。结合图像处理技术和基于能量的脊线检测方法，提出一种自适应提取时频脊线的方法，其优点在于无须先验信息（如分量个数、分量带宽）即可实现时频域内所有分量脊线的提取，同时增强脊线提取的稳定性。在已知瞬时频率的基础上，又利用多通道固有啁啾分量分解方法实现时域内各通道各频率成分的同步分离，通过计算各分量的瞬时振幅比值获得瞬时振型。白噪声激励下的三自由度时变结构仿真和色噪声激励下的充液圆筒放水实验证明了该方法的有效性、鲁棒性和实用性。

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基于全矢包络融合双层降噪处理的轴承故障特征提取

瞿红春, 周大鹏, 贾柏谊, 郑剑青

2023, 43(1): 135-140.

摘要 ( )

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针对轴承故障信号受背景噪声影响,而难以准确提取故障冲击特征的问题，提出一种噪声辅助多元经验模态分解（Noise-assisted Multivariate Empirical Mode Decomposition，NA-MEMD）与全矢包络快速独立分量分析（Fast Independent Component Analysis，FastICA）相结合的轴承故障特征提取方法。该方法将同源双通道信号进行NAMEMD分解，根据相关性系数选取包含故障特征的固有模态函数(Intrinsic Mode Function，IMF)进行重构；对重构信号进行快速独立分量分析，最后进行全矢包络融合，提取轴承故障特征。对实际轴承信号的分析验证该方法能有效提取完整高阶故障频率，同时降低包络谱特征统计参数的冗余。

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1 000 MW汽轮机组高频声振故障诊断及治理

李卫军, 何玉灵, 李国明, 应光耀, 顾正皓, 王崇如

2023, 43(1): 141-147.

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针对某型超超临界1 000 MW机组在运行过程中出现的噪声大、瓦振大的声振故障进行诊断和治理。首先在分析机组高频振动的基础上对机组的振动和噪声进行测试分析，发现振动变化量以高频分量为主，并伴随高频的机械噪声，通过对进汽阀组的封装式弹簧支座振动进行进一步测试，发现进汽阀门弹簧支座的共振频率和振动、噪声的主频分量频率接近，得出故障为汽流失稳或摩擦所诱发的自激振荡，并诱发强烈机械噪声所致；然后对几例该型故障的共振频率进行分析，发现当封装式弹簧支座的固有频率下降至310 Hz时，弹簧存在劣化甚至断裂的风险，在运行和检修中应予特别注意；最后，给出对1 000 MW机组封装式弹簧组的评估及故障治理方法及流程图。

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胶轮路轨车辆车外噪声预测研究

陈子昊, 葛剑敏, 刘姝, 张乾

2023, 43(1): 148-153.

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在城市中胶轮路轨车辆使用充气轮胎在混凝土轨道上行驶，具有噪声污染低的优点。橡胶轮车辆车外噪声的主要来源为轮胎与路面噪声、轮胎激励车体振动辐射噪声和设备噪声。参考ISO 20908 转鼓法轮胎噪声测试标准，使用声阵列在实验室中对轨道车辆单条轮胎噪声进行测试，并通过公式将其转化至7.5 m处多轮胎的通过噪声。通过仿真计算得到7.5 m处车辆的振动辐射噪声。建立胶轮路轨车辆噪声源计算模型，通过叠加计算得到7.5 m处完整编组车辆的通过噪声源强值。通过线路不同位置处车外噪声实验，得到胶轮车辆辐射噪声几何发散衰减拟合曲线和公式。根据胶轮路轨车辆车外噪声预测模式，预测出不同噪声敏感点位置的声压级，并进行试验验证和误差分析，误差小于2 dB。

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基于FW-H方程的涡扇发动机射流噪声特性数值研究#br#

孙晨洋, 王平, 祁浩天, 袁梦铖

2023, 43(1): 154-158.

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锯齿形喷嘴被认为是一种有效而实用的射流噪声被动控制方法。采用大涡模拟与FW-H 方程（Ffowcs Williams and Hawkings Equation）相结合的方法预测圆形喷口和锯齿型喷口的流场和远场噪声。分析锯齿的分布方式以及结构参数对降噪特性的影响。结果表明，尾喷管的射流核心区域温度较高，湍动能值较小，整个核心区域呈现锥形。锯齿型喷口可以有效抑制低频段喷流噪声；仅在内涵添加锯齿结构的喷口降噪效果最好，可以降低整个频段的噪声；齿数增加与切入角变化对降噪效果有一定影响。

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考虑波磨激励的城市轨道车辆轮对吸振器减振方法

游浩明, 文永蓬, 宗志祥, 李琼, 周伟浩

2023, 43(1): 159-165.

摘要 ( )

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以抑制钢轨波浪形磨耗导致的城市轨道车辆振动为目的，提出一种新颖的适用于城市轨道车辆的轮对吸振器减振方法，建立包含轮对吸振器的车辆-轨道系统耦合模型。通过对轨道不平顺和钢轨波磨综合激扰源的构建，分析钢轨波磨激励对车辆系统动态响应的影响；针对轨道车辆的轮对振动特性，讨论轮对吸振器在不同工况下的减振效果。结果表明：钢轨波浪形磨耗会引起车辆系统各部件振动加剧，对轮对振动影响最为严重。在不同波长、不同波深波磨作用下，安装轮对吸振器的轨道车辆轮对振动都被很好抑制，轮对吸振器在不同速度以及不同载重工况下均有较好减振效果。轮对吸振器能够有效降低轮对的垂向振动，特别适合用于提升城市轨道车辆舒适性。研究工作为提高城市轨道车辆运行平稳性提供参考依据。

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一种半主动悬置离散信号数值积分方法及应用

张旭, 刘夫云, 邓聚才, 陈钟, 王越, 李栋

2023, 43(1): 166-172.

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为提高离散信号数值积分方法的精度，针对主动悬置、半主动悬置等振动控制系统中速度信号与位移信号实时获取困难的问题，提出一种实时控制的离散信号数值积分方法与趋势项处理方法。并设计台架试验，进行精度验证，试验结果表明该方法一阶积分速度的精度达到85 %以上，极值误差在10 %以内，满足振动控制要求；最后将该积分方法应用于半主动悬置天棚阻尼控制策略，开展台架试验与实车试验，对其进行应用验证。试验结果表明半主动控制相比被动控制悬置相关参数有所改善，证明该积分方法及趋势项处理方法在工程应用中的可行性。

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磁悬浮列车磁轨耦合内共振分析

苏红建, 刘灿昌, 栾军超, 张鑫越, 毛正杰, 田晓

2023, 43(1): 173-178.

摘要 ( )

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磁悬浮列车磁轨耦合共振能使车身剧烈振动，导致车辆平顺性变差。为研究内共振发生条件，建立单点磁轨模型，得到电磁铁和电磁铁电路间机电耦合动力学微分方程。根据多尺度法得到耦合系统频率满足2:1 时的内共振幅频方程和内共振一次近似解。数值计算结果表明：电磁铁等效质量、电磁系数、电路总电荷量以及电磁铁线圈等效电阻等参数是影响电磁铁及电量振幅峰值的因素。通过分析磁轨之间的内共振参数特性，得出各参数对磁轨幅值的影响规律和内共振产生条件，可为磁浮列车悬浮系统稳定性设计提供理论计算方法。

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新能源电动汽车稳态工况车内声品质客观评价特征提取#br#

郝天一, 杨晋, 刘海, 李洪亮, 李维肖

2023, 43(1): 179-184.

摘要 ( )

PDF(1531KB) ( )

车内噪声是影响新能源电动汽车整体品质的重要因素。为更准确预测电动汽车车内噪声的声品质，以12辆国内典型的电动汽车车内驾驶侧噪声为输入，使用基于核函数的主成分分析方法，对比不同核函数及核函数的参数对特征提取准确性的影响，通过对控制变量取优的方式确定使用高斯径向基核函数提取电动汽车车内声品质客观评价特征，并成功将8 维特征降低至4 维，得到影响电动汽车车内声品质的4 个主要客观参量依次为语音清晰度、A计权声压级、粗糙度、音调度。

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整车传动系统参数优化的自适应蝗虫优化算法

李建兴, 崔胜民

2023, 43(1): 185-190.

摘要 ( )

PDF(1586KB) ( )

为提高优化整车传动系统参数的效果，提出一种基于自适应蝗虫优化算法（Adaptive Grasshopper Optimization Algorithm，AGOA）的整车传动系统参数优化新方法。AGOA在蝗虫优化算法（Grasshopper Optimization Algorithm，GOA）的基础上，引入余弦自适应策略，对调控系数线性递减的方式进行了调整，实现了算法全局和局部搜索能力的平衡，增强了算法的寻优能力。以机械式传动系统为例，在建立整车传动系统参数的优化模型的基础上，进行了参数的AGOA优化。结果表明，基于AGOA优化参数后，油耗和连续换挡加速时间降低，最高车速得到提升。

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摩擦片偏磨对盘式制动器摩擦振动行为影响研究

袁琼

2023, 43(1): 191-196.

摘要 ( )

PDF(2557KB) ( )

以某车型盘式制动器为研究对象，探索在不同侧摩擦片发生偏磨时，制动器可能出现的摩擦振动现象。研究结果表明，制动器存在多频振动耦合的现象，当制动器发生较大强度的摩擦振动时，由于部件之间的相互变形，导致接触界面存在局部接触或局部脱离的现象，最终导致摩擦片产生偏磨。复特征值分析结果表明，随着活塞侧摩擦片的偏磨量逐渐增大，制动器的尖叫频率逐渐向高频处聚集，且制动器的振动倾向愈发明显，振动强度明显增大。相比之下，当钳指侧的摩擦片发生偏磨时，制动器振动频率的数量明显减少，但是也集中在高频区域。另外，由于钳指侧摩擦片偏磨导致部分模态耦合现象消失，因此制动器的振动强度变化不大。进一步地，对两侧摩擦片出现偏磨的情况进行模拟，结果表明，制动器产生的振动噪声频率向较高频处移动，且随着偏磨量的增大，出现的噪声频率数量逐渐增多，且产生噪声的振动倾向愈发明显，振动强度明显增大。因此，虽然不同侧摩擦片的偏磨对制动器稳定性的影响不同，但是最终均导致制动系统严重失稳，产生更加强烈的振动噪声。显式动态分析结果进一步证明，摩擦片的两侧偏磨导致制动器的振动强度明显增大，且振动噪声的频率向高频处转移。本研究结果为摩擦片切向偏磨的研究提供全新的思路，也为后续的制动器的设计和优化提供一定依据。

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半主动悬架改进ADD控制策略研究

林长波, 王越, 许恩永, 刘夫云, 赵亮亮, 唐振天

2023, 43(1): 197-202.

摘要 ( )

PDF(1545KB) ( )

半主动悬架具有成本适中、控制效果好的优势。通过仿真分析经典的加速度阻尼控制策略。仿真结果表明，加速度阻尼控制在降低簧上质量加速度的同时会导致悬架动行程恶化，且开关型控制策略会产生“振颤”现象。在加速度阻尼控制基础上提出一种阻尼连续可变的加速度阻尼控制。在1/4 车辆模型上对控制策略进行仿真分析。结果表明，改进加速度阻尼控制策略保留了加速度阻尼控制策略对簧上质量加速度的优化效果，同时避免了动行程的恶化。

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基于阶次和传递路径分析的电驱动总成对车内噪声影响

李树华, 陈克

2023, 43(1): 203-209.

摘要 ( )

PDF(2218KB) ( )

为了探究电驱动总成对车内噪声的影响，对某纯电动汽车进行急加速工况下的试验研究。基于阶次分析确定车内噪声与电驱动总成振动噪声之间的关联，并识别电驱动总成对车内噪声影响较大的激励；基于奇异值分解改进的工况传递路径分析（Operational Transfer Path Analysis，OTPA)方法，分析对车内噪声影响最大的激励通过结构路径和空气路径对车内噪声的贡献情况。结果表明由空间0 阶径向电磁力引起的频率24 阶激励和48 阶激励对车内噪声影响较大，其中24 阶激励影响最大。在低转速区间，24 阶振动激励和24 阶声学激励通过结构路径对车内噪声贡献和通过空气路径基本一致；在中高转速区间，24 阶声学激励通过空气路径对车内噪声贡献较大；在高转速区间，24 阶振动激励通过后悬置Z方向结构路径对车内噪声贡献较大。研究结果从激励源和传递路径两个方面为降低纯电动汽车车内噪声指明方向。

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直列六缸柴油机固定停缸振动预测

陈琳, 马庆镇, 陈国强, 王慧辉, 任海锋, 黄同

2023, 43(1): 210-214.

摘要 ( )

PDF(1679KB) ( )

为预测停缸状态下柴油机振动水平，以某直列6 缸柴油机为研究对象，首先从理论角度分析不同停缸策略引发的柴油机扭矩激励差异；接着，基于Excite Power Unit 软件建立整机多体动力学仿真模型，比较不同固定停缸策略对柴油机曲轴扭振及整机振动的影响；从振动可靠性角度，量化不同固定停缸策略所引起的柴油机振动幅度，为下一步动态停缸研发工作打下坚实基础。另外，该结论可以从产品研发角度指导产品规避共振风险，从而缩短产品开发周期，降低研制成本。

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前端轮系振动引起的压缩机啸叫分析与优化

庄志勇, 余靖, 段传学, 刘国召

2023, 43(1): 215-220.

摘要 ( )

PDF(2644KB) ( )

振动噪声控制是前端轮系开发中的关键技术，对于轮系附件振动引起的噪声问题，行业内缺乏系统和实践研究。以某BSG（Belt-Driven Starter Generator）混动车型出现的空调压缩机啸叫问题为研究对象，通过压缩机台架试验、冷媒压力脉动分析和整车路径排查，确定噪声主要由压缩机激励皮带和轮系附件模态所致，并通过发动机悬置和车身传递到车内；结合模态测试和仿真手段，提出有效的工程化方案，方案实施后啸叫阶次降低15 dB以上，车内声品质得到明显改善。在解决问题的同时，为前端轮系附件的NVH设计，提供很好的工程实践经验。

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发动机进气噪声气动声源特性分析

刘军, 苏醒, 马家义, 杨志浩, 张惠威, 张宁

2023, 43(1): 221-226.

摘要 ( )

PDF(2147KB) ( )

目前主要通过进气空滤器对发动机进气系统的气动噪声进行降噪，而通过对气动声源的研究进行源头降噪具有一定实际意义。但由于进气道-气门-燃烧室等的特殊性，难以测量声源的声学状况，故以进气道-气门-燃烧室为研究对象，通过仿真研究气动声源位置分布。结果表明：进气门密封锥面处偶极子声源强度较大；两进气道的气流相遇处以及靠近壁面处四极子声源强度较大。在原有结构中改变进气门过渡圆角半径R对气动噪声源进行控制，R增大为11 mm时，偶极子和四极子声源声压级(Sound Pressure Level，SPL)峰值分别降低7 dB和8 dB，噪声主要集中在中低频区域，频率大于2 000 Hz后SPL衰减迅速。增大R可以降低噪声源处的声能量，从而降低对外表现的噪声。

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基于神经网络模型的高架轨道噪声烦恼度预测

何家敏, 周俊召, 罗雁云,

2023, 43(1): 227-231.

摘要 ( )

PDF(1514KB) ( )

为了准确高效预测高架轨道噪声居民主观烦恼度，建立BP神经网络模型并对其进行优化，并对BP神经网络模型的训练和检验结果进行相关性分析，结果表明该模型具有很好泛化能力和学习能力。相较于多元线性回归，BP神经网络模型更适合应用于高架轨道交通噪声的烦恼度预测。将建立的烦恼度预测模型与通过仿真得到的噪声数据结合，可以为高架轨道交通噪声居民主观烦恼度的评估提供新的方法。

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高层住区边际空间临街公建的降噪实效研究

谢庄秀, 王时原, 路晓东, 常胜杰

2023, 43(1): 232-238.

摘要 ( )

PDF(2613KB) ( )

我国城市建设重点转向为提升居民生活质量的“存量更新”。现有高密度高层住区受交通噪声影响严重，随着“街区制”的推行，住区交通噪声污染可能进一步加重。在住区边际空间布置临街公建既能提升社会综合效益，也能降低噪声污染。利用噪声模拟软件建立高层住区噪声传播模型，改变临街公建高度、贴线率及屋顶坡度比，进行单一变量下多场景比较。研究如何充分利用可用资源，在满足各利益方需求的同时实现最佳的降噪效果，得到以下结论：临街公建为12 m时被保护住宅立面的降噪实效性最佳；为保证被保护住宅立面的降噪效果，贴线率控制值至少为75 %；若利用坡屋顶实现住宅建筑立面的噪声控制，最佳坡比为i=1:2。此研究可从声环境优化角度为高层住区更新建设提供定量性指导。

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水下爆炸载荷下圆管型加筋缓冲防护性能研究

叶珍霞, 谌勇

2023, 43(1): 239-243.

摘要 ( )

PDF(2257KB) ( )

为提高双层圆柱壳结构在水下爆炸载荷作用下的抗冲击性能，基于双层圆柱壳结构的特殊性，提出适用于双层圆柱壳的圆管型舷间加筋结构，即采用圆管来代替传统的T型加筋。首先开展带圆管型和T型加筋的双层圆柱壳远场水下爆炸试验，同时运用数值仿真方法分析圆管型加筋的抗冲击性能，试验和数值仿真结果吻合良好。结果表明：相对于T型加筋，圆管型加筋在水下爆炸作用下表现出不同的变形模式，即圆管的逐渐扁化；带圆管型加筋的双层圆柱壳结构加速度冲击响应峰值降幅达到40 %以上；圆管型加筋能够通过自身的变形在水下爆炸过程中吸收更多冲击能，同时使轻外壳和耐压壳的内能有所降低。因此，圆管型加筋比传统T型加筋具有更优的缓冲效果，可用于双层圆柱壳结构的缓冲和防护设计。

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用于平板结构的动力吸振器参数优化设计

李哲豪, 郑辉

2023, 43(1): 244-250.

摘要 ( )

PDF(1809KB) ( )

多重动力吸振器用于连续体主振系统减振时，其参数需要经过优化设计才能获得最优的减振效果，目前，参数优化设计方法还有待完善。研究平板结构动力吸振器减振参数优化设计方法，将平板-多重动力吸振器系统运动方程化简,推导得到优化的目标函数——动力放大系数函数，采用一种基于偏导数的优化方法得到多重动力吸振器的最优设计参数。通过数值计算和仿真分析验证所设计吸振器的有效性。结果表明，吸振器对平板振动有明显抑制效果，且在振子总质量比相等的条件下，振子数越多，吸振器的减振效果越好，减振频带越宽。

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基于DIC实验的自同步振动系统研究

许佳陆, 王凯, 黄家晟, 宋汉文

2023, 43(1): 251-257.

摘要 ( )

PDF(2670KB) ( )

自同步振动机械通过简化传统的刚性连接实现同步运动，在工业上得到广泛应用。受限于测量手段，目前对自同步机械的研究主要集中在理论建模与数值仿真环节，鲜有对实验数据的分析。为了解真实自同步装置的动力学特性，通过高速相机对基于直流电机的自同步实验装置的运动过程进行记录，并使用数字图像相关方法(Digital Image Correlation，DIC)得到实验结果。通过经验模态分解(Empirical Mode Decomposition，EMD)等手段对不同工况下的实验数据进行处理。结果显示：实验装置在进入同步状态后，在不同工况下表现出的同步特征有所不同；装置同步后的运动数据依然存在波动，且波动频率与转子转速、实验装置的参数都有一定相关性。研究结果可为自同步现象的实验测量提供参考，同时也丰富了自同步现象实验分析的研究资料。

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高锰基合金阻尼性能参数的测定方法研究

熊亚军, 刘艳, , 李秋彤, , 姜秀杰, 袁贤浦,

2023, 43(1): 258-264.

摘要 ( )

PDF(1944KB) ( )

高锰基合金是一种阻尼性能优良的阻尼合金。采用振动梁法、数字图像相关(Digital Image Correlation，DIC)模态阻尼法、自由振动衰减法和动态机械分析(Dynamic Mechanical Analysis，DMA)测试法测定其损耗因子，并分析应变幅值对损耗因子的影响，最后对比分析各测量方法优缺点及适用条件。结果显示：在小变形条件下，在不同振动应变幅值测得的高锰基合金损耗因子存在较大差别，振动应变幅值改变时测得损耗因子范围为0.026～0.133，且损耗因子随振动应变幅值的增大呈明显上升趋势；同时不同测试方法均会由于试验原理及方法的适应性及原理性差异，而产生各种误差。应根据实际测试条件、测试成本等要求，选择适合的方法对其进行测定。结论可为该类材料阻尼的测量分析提供重要的工程参考。

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基于有限参考点的设备运行变形分析研究

王建强沈德明陈亚明杨建刚谭平

2023, 43(1): 265-269.

摘要 ( )

运行变形分析在设备诊断中得到广泛应用。传统运行变形分析需要大量振动测点，工程上很难满足上述需求。提出一种基于有限参考点的设备运行变形分析方法。对结构进行锤击实验，获取参考点和观测点之间的频响函数矩阵，构建识别模型，计算出参考点和观测点之间的传递率矩阵。利用有限点的振动数据和传递率矩阵，计算设备全部测点的运行变形。为验证该方法，在某台架实验台上开展了试验研究。通过有限参考点方法计算所得运行变形振型比较好地反映了台架真实运行变形，并且发现了某截面振动异常现象，验证了本方法的可行性。

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10 kV/380 kV(硅钢片铁芯)变压器振动噪声特性及隔振设计

吴文庚, 陈冰斌, 高栩, 田一, 赵海森, 樊超

2023, 43(1): 270-274.

摘要 ( )

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变压器器身振动易通过底座向油箱传递，导致设备整体噪声水平上升。为降低变压器本体噪声，设计一种三维隔振装置。首先，搭建了10 kV/380 kV变压器等效模型，并进行磁致伸缩、模态、振动与噪声测试，掌握变压器声振传递规律；随后，针对隔振器服役环境，优选丁腈橡胶、氯化丁基橡胶和聚丙烯作为主要阻尼材料组分；最后，选取常用的压剪复合式三维隔振器用于变压器器身振动控制。在变压器等效样机上安装隔振器后，开展噪声振动测试，最终发现油箱表面振动值由0.239 m/s2下降至0.131 m/s2，声压级由55.3 dB(A)下降至51.6 dB(A)。

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复杂多变地层泥水盾构排浆管路振动特性分析

干聪豫, 方应冉, 刘泓志, 夏鹏举, 李兴高

2023, 43(1): 275-280.

摘要 ( )

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泥浆环流系统是泥水盾构的重要组成部分，渣石与泥浆通过排浆管路泵送至地面泥水分离工厂实现固液分离。湍流脉动、大粒径岩渣碰撞等所致激励容易诱发排浆管路剧烈振动，导致接头频繁漏浆，严重影响施工进度。以北京市南水北调团九二期二标泥水盾构工程为背景，对泥浆环流、黏土地层、上软下硬地层和全断面硬岩地层掘进过程中排浆管路振动进行现场实测，以实测数据为基础，对不同地层条件下排浆管路3 个方向振动的时域和频域特性进行分析，论述管路振动的诱发机理和变化趋势，相关结论可为类似工程环流管路的设计提供依据。关键词：

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