噪声与振动控制

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2023-3封面、目次、封底

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2023, 43(3): 0-1.

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磁场下黏弹性基体中输流纳米管稳定性分析

李明, 邓乾, 吕刘飞

2023, 43(3): 1-5.

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：基于非局部连续介质理论，应用哈密顿原理建立轴向磁场作用下黏弹性基体中固支输流单层碳纳米管（Single-walled Carbon Nanotube，SWCNT）系统振动微分方程，应用微分变换法( Differential Transformation Method，DTM )求解该振动方程，着重研究黏弹性基体、轴向磁场、小尺度效应耦合作用时该系统的振动稳定性问题。数值计算结果表明：输流碳纳米管无论是否嵌入黏弹性基体中，磁场的作用均能提高系统的稳定性，而小尺度系数的增加则降低系统稳定性。黏弹性基体的阻尼系数加大系统的振动耗能，当阻尼系数处于较大数值时，系统振动能量迅速耗散，在管内流体流速还处于较低数值时系统即产生发散失稳现象。进一步研究表明在考虑小尺度效应、轴向磁场与基体耦合作用时，较强的轴向磁场可以降低小尺度效应、基体阻尼系数对系统的影响；即使存在小尺度效应，对于弹性系数较大的基体，其阻尼系数对振动系统的影响程度仍大大降低。

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离散支撑梁基于逐段拆分与复合的动力学建模新方法

鲍四元, 吴佳丽, 沈峰

2023, 43(3): 6-11.

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为了更高效分析轨道交通中的振动、噪声起因和传播，需合理构建轨道中离散支撑连续梁结构的动力学模型。在求解这类梁结构的自由振动问题时，常规解法以各阶单跨梁振型为基底函数利用里兹法求解固有特性，然后根据态叠加法求解不同外激励下的响应。但在轨道长度不足和非周期支撑时，该方法中振型函数不能反映其离散支座特性。通过拆分连续梁为多个含弹性约束欧拉-伯努利梁，并给出梁段连接节点处的动平衡方程，得到多段梁固有频率的解析型方程组，从而求解出更符合实际的振型函数以及固有频率。进一步对比有限元模拟结果，验证所提方法的精确性，表明其在振动优化和模态分析方面具有较好的参考价值。

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轴瓦惯性对核主泵水润滑轴承动特性的影响

张旭, 朱昶帆, 张俊杰, 张晨, 段显博, 荆建平

2023, 43(3): 12-20.

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可倾瓦轴承由于其固有稳定性获得广泛运用，而得出该结论有赖于忽略轴瓦惯性。以屏蔽式核主泵轴承为例，由于其采用水作为润滑介质，密度和黏度较低，所提供的刚度、阻尼较小，加之所受激励频率成分复杂，在轴瓦运动中惯性作用因素具主导性。因而对无惯性轴瓦轴承的稳定性讨论结论对其不适用，有必要进一步讨论轴瓦惯性的影响。以某型核主泵径向四瓦可倾瓦轴承为例，给出一种考虑轴瓦惯性的轴承动特性计算方法，计算不同轴颈涡动频率下该泵的动特性系数，并分析轴承稳定性。结果表明，考虑轴瓦惯性条件下，瓦间承载时四瓦可倾瓦轴承产生显著的负交叉刚度和负交叉阻尼；对稳定性的分析表明，该交叉刚度对总体稳定性影响较小，交叉阻尼则会削弱整体稳定性。

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含周期声学黑洞梁的板架结构振动特性

付俊勇, 朱翔, 李天匀, 李敬, 刘文乐,

2023, 43(3): 21-26.

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声学黑洞结构通过使结构厚度按幂率渐变，改变结构阻抗从而调控弯曲波在结构中的波长和波速，可实现能量在黑洞区域的聚集和耗散。目前关于声学黑洞结构的研究主要是针对嵌入式声学黑洞，基于周期声学黑洞结构在部分频带良好的减振特性，将带阻尼层的周期声学黑洞梁贴敷在薄板上，提升薄板的减振效果并起到加强板刚度的作用。采用有限元法研究带周期声学黑洞梁的板架结构的减振效果，并将其基于敷设阻尼层和黑洞梁材料进行对比分析。结果表明，含声学黑洞梁能明显削弱振动速度传递响应，较好抑制板的振动；敷设阻尼层能增强对板减振效果，且适当增加黑洞梁数量能提升结构抑振性能；钢质梁较铝质梁刚度更大，能进一步增加板架结构的抑制带宽和增强抑制效果。

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基于声辐射模态方法的层合板声辐射特性分析

叶家志, 孙瑶

2023, 43(3): 27-33.

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以复合材料层合板的声辐射为研究对象，基于分层理论建立复合材料层合板有限元模型，获得复合材料层合板的固有振动特性；进一步基于声辐射模态理论，采用振动模态与声辐射模态耦合分析方法，考察铺设角度、铺设方式、铺层数量、边界条件等因素对层合板声辐射特性的影响，分别进行层合板的振声能量转化定性、定量分析。计算分析结果表明：（1）铺层角度对层合板声辐射影响较大，特别是对于单向铺设的情况，在(1,1)模态频率处铺设角度越大辐射效率越高，而在(3,1)模态频率处铺设角度越大辐射效率越低；（2）在单向、对称、反对称3 种铺设方式中，单向铺设的声辐射能力最弱，反对称铺设的声辐射能力最强；（3）铺层数量增加、边界约束增强均能提高板的声辐射能力。

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冲击扰动下空间柔性体振动的主动抑制研究

喇启云, 周徐斌, 吕旺, 周春华, 虞自飞, 刘兴天

2023, 43(3): 34-39.

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将浮动基Stewart 平台作为振动控制作动装置，串联在卫星平台与空间大柔性体之间，并设计积分加速度反馈和积分力反馈控制器来抑制柔性体振动。对比分析采用被动阻尼、积分加速度反馈、积分力反馈振动抑制方法时柔性体与卫星本体之间的位移传递特性。通过计算系统各阶模态下Stewart 平台的模态应变能比例，明确Stewart 对柔性体低阶模态振动抑制效果好于对高阶模态振动抑制效果，并分析不同控制策略下系统稳定性，给出最佳振动控制增益。建立“卫星本体-Stewart 平台-柔性太阳阵”的Adams模型，研究太阳阵受瞬态激励和姿态机动工况下，分别采用积分加速度反馈和积分力反馈时Stewart 平台的振动抑制能力。结果表明，将Stewart 平台作为主动作动装置，对于冲击扰动引起的低频柔性振动具有显著抑制作用，且积分力反馈的振动抑制效果优于积分加速度反馈。

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分数阶非线性隔振系统幅频特性及稳定性研究

屈鸣鹤, 吴少培, 俞力洋, 李国芳, 丁旺才

2023, 43(3): 40-46.

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建立分数阶非线性Zener 模型描述橡胶隔振系统的力学特性，采用高阶谐波平衡法求解系统响应的近似解，并与数值方法所得结果进行比较，给出系统发生鞍结分岔的边界条件，分析参数对系统多态共存频带以及幅频响应的影响规律。研究表明：不同激励频率下的系统动力学响应存在周期运动多样性；分数阶的系数增大会导致系统主共振和超谐波共振的峰值降低；随着分数阶的阶数增大，系统主共振幅值先降低后升高，三次超谐波共振幅值降低，而更高次超谐波共振幅值先升高后降低；系统在超低频区也存在有效隔振的情况，考虑高次超谐波响应的隔振性能与实际情况更为接近。

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磁极偏心切向聚磁型并联结构混合励磁电机的振动噪声研究

庞亮, 杨清亮, 赵朝会, 申合彪, 张闻东, 秦海鸿

2023, 43(3): 47-52.

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以一台2.5 kW切向聚磁型并联结构混合励磁电机为研究对象，研究切向聚磁型并联结构混合励磁电机磁极偏心对电机振动噪声的影响。根据电机电磁振动噪声相关理论，建立磁极偏心切向聚磁型并联结构混合励磁电机模型，采用磁极偏心优化其气隙磁密畸变率和电磁噪声，分析该电机在优化前后径向电磁力的阶次、频率特征，并对该电机的定子进行模态分析，利用ANSYSWorkbench 仿真平台搭建电机振动噪声耦合模型，计算优化前后电机的振动响应与噪声变化。结果表明：采用磁极偏心能有效优化电机气隙磁密和电磁力密度，气隙磁密谐波畸变率显著下降，电磁力(16,4 f1)分量幅值减小74 %，从而可达到抑制电机振动噪声的目的。

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声学黑洞排列组合板结构的减振特性研究

解妙霞, 张泽珲, 魏远琪, 高锋伟

2023, 43(3): 53-59.

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声学黑洞结构是一种弹性波操控结构，利用它可以实现对弹性波的减振降噪和能量回收。为了探究按照一定方式排列组合的声学黑洞结构的减振特性，设计4 种方案的声学黑洞板结构。采用有限元法进行谐响应分析，提取不同频率下的振动速度级曲线；进行瞬态分析，提取结构上的振动功率流分布。并对比不同方案板结构的减振特性。结果表明：声学黑洞组合体结构具有良好的能量聚集效应，在一定的频率范围内，其减振效果优于其他声学黑洞结构，研究为新型声学黑洞的结构设计提供一种新思路。

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半主动式薄膜型声学超材料超低频隔声特性研究

陈传敏, 乔钏熙, 郭兆枫, 杜鹏宇, 陈炜, 刘松涛,

2023, 43(3): 60-65.

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针对变电站50 Hz的超低频噪声较难控制的特点，设计一种半主动式薄膜型声学超材料，通过仿真模拟计算其隔声特性。该材料以钕铁硼磁铁作为中心质量块负载于边界固定的橡胶薄膜上，并装配通电螺线管作为半主动控制系统。通过仿真模拟及数值分析手段对其隔声特性进行研究。通过改变电流强度准确控制中心钕铁硼磁铁质量块的受力，最终改变薄膜张力，实现隔声峰频率的控制，与一般的薄膜声学超材料相比，其具有缓解薄膜材料疲劳等优点；并对薄膜厚度以及质量块厚度、大小对薄膜型声学超材料声学特性的影响进行研究。仿真结果表明：该材料对于50 Hz的超低频噪声隔声量达到130 dB，具有优良的隔声性能。

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改进有限条法用于矩形薄板的振动分析

王明, 高芳清, 陈良杰

2023, 43(3): 66-70.

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工程应用中的薄板可视为由条状薄板组成的结构，如矩形薄板、蜂窝薄板结构等。各类解析法精度较好但应用不够灵活，有限单元法在计算较为灵活但过大的矩阵致使求解效率低下。结合有限元法和解析法的优点，建立矩形形状的有限板条。采用一维离散、一维解析的半解析函数构造薄板的位移函数，其中离散方向采用Hermite 插值构造来满足薄板的位移连续和转角连续，解析方向通过改进的傅里叶级数描述相应边界的梁函数。以矩形薄板的振动为研究内容，通过将得到的薄板固有频率与有限元软件计算结果进行对比，验证了基于有限条法所建立的计算模型的有效性，分析边界弹簧刚度和傅里叶级数截断值对计算结果收敛性的影响。

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多输入多输出薄壁结构阻尼材料布置优化设计

李智, 陈阵, 张健

2023, 43(3): 71-76.

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研究多输入多输出薄壁结构的板件声学贡献量及阻尼材料布置方案的优化问题。基于板件声学贡献法和熵权法，提出在多个噪声传递路径作用下的板件声学贡献方法。以一个受到多个动载激励且具有多个噪声目标点的封闭六面体薄壁结构为研究对象，建立其结构与声腔有限元模型，计算板件声学贡献。将声学贡献显著的板件分成3组，以这3 组板件处所粘贴阻尼材料的厚度作为设计变量，建立反映阻尼材料厚度与目标点声压响应关系的响应面函数，构造不同目标点声压的多目标优化模型。采用快速非支配遗传算法（Fast Elitist Non-dominated Sorting GeneticAlgorithm，NSGA-II）进行优化计算得到Pareto 解集，最终得到最优的阻尼材料布置方案。相较于直接在贡献显著的板件粘贴相同厚度阻尼材料的方案，优化方案中各路径目标点最大声压分别下降22.1 %、22.5 %、23.4 % 和21.4 %。仿真试验结果表明，该方法降低结构传播噪声效果明显，具有可行性和实用性。

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双层隔振系统无谐振理论分析与试验验证

余慧杰, 陈成, 王自强, 张升

2023, 43(3): 77-82.

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对含有干摩擦的双层非线性隔振器进行无谐振理论分析与试验研究。首先建立含有干摩擦的二自由度非线性动力学模型来描述非线性隔振系统，运用平均法求解二自由度模型的响应，并对其进行解锁分析，得到解锁前后系统的绝对位移传递率曲线；然后分析隔振系统中底层库仑摩擦阻尼、上层迟滞干摩擦阻尼以及上下层质量比等参数对隔振系统性能的影响；最后通过设计双层隔振系统试验，验证了理论分析的准确性。理论分析与试验结果可以被用来指导双层无谐振隔振器的设计。

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基于自适应VMD与GRNN的转子系统故障诊断方法研究

别锋锋, 张莹, 吴溢凡, 彭剑, 朱鸿飞,

2023, 43(3): 83-89.

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提出一种基于自适应变分模态分解（Variational Mode Decomposition，VMD）与广义回归神经网络（Generalized Regression Neural Network，GRNN）的故障诊断方法，有效解决转子系统振动信号特征提取与复合故障模式识别的问题。首先通过VMD将采集到的原始信号自适应分解为一系列的内涵模态分量（Intrinsic Mode Functions，IMF），然后根据相关系数-峭度准则选取IMF 分量进行信号重构。最后获取重构信号的精细复合多尺度散布熵（Refined Composite Multiscale Dispersion Entropy，RCMDE）、均方根以及重心频率构成特征向量集，输入到GRNN神经网络进行训练和故障模式识别。数值仿真与故障模拟实验结果表明：采用基于自适应VMD与GRNN神经网络的方法可有效识别转子系统中的多故障模式。

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基于局部边缘判别投影的发动机故障诊断方法

梁华, 吕丽平, 王成勇

2023, 43(3): 90-94.

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在线性判别分析（Linear Discriminant Analysis，LDA）的基础上，局部边缘判别投影（Locality MarginDiscriminant Projection，LMDP）重新定义类间散布矩阵和类内散布矩阵，使得数据样本中异类样本在低维空间中的距离更远、同类样本在低维空间中的距离更近，增强数据样本的可区分度。为更好提取发动机的故障特征，实现发动机故障有效诊断，以LMDP为核心，结合特征提取方法和模式识别方法，给出基于LMDP的发动机故障诊断流程。发动机故障诊断结果表明，LMDP可实现发动机不同故障类型的有效区分，显著提升后续的诊断精度，具有一定的优势。

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基于SEDS-CNN的嵌入式轴承故障实时诊断

王秀芳, 李月明, 刘源

2023, 43(3): 95-101.

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针对传统故障诊断模型存在尺寸大、抗噪性能不佳、检测时间长、不适用于在线实时诊断的问题，提出一种基于压缩扩张深度可分离卷积神经网络(Squeeze and Expand Depth Separable Convolutional Neural Network，SEDSCNN)的轴承故障诊断方法，利用深度可分离卷积层和全局平均池化层代替标准卷积层和全连接层，以降低模型参数数量及运算量；引入Dropout 层，以提高模型抗噪能力和避免发生过拟合。设计基于Jetson Nano 和由信号采集处理电路构成的嵌入式系统。采用模型尺寸、诊断时间、诊断精度作为评价指标对模型进行评估，试验结果表明：该模型能够快速、准确地实现电机轴承故障实时诊断，诊断精度高达99.9 %；与传统故障诊断方法相比，所提方法更轻量化，具有更好的抗噪能力和更快的诊断速度。

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基于参数自适应VMD和MCKD的滚动轴承微弱故障特征提取

刘迎松, 魏志刚, 束海星, 刘晓超, 陆强

2023, 43(3): 102-109.

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针对传输路径复杂和强噪声干扰条件下滚动轴承故障信号信噪比低、微弱故障特征难以提取的问题，提出一种将参数优化变分模态分解（Variational Mode Decomposition，VMD）与最大相关峭度解卷积（Maximum Correlated Kurtosis Deconvolution, MCKD）相结合的滚动轴承微弱故障特征提取方法。首先，利用经麻雀搜索算法（Sparrow Search Algorithm, SSA）优化的VMD对故障信号进行自适应分解，构建加权峭度指标以筛选有效模态分量；然后对有效模态分量利用经SSA优化后的MCKD进行增强；最后，对增强后的信号进行包络解调分析，提取出轴承故障特征频率。实验和工程实际案例分析表明，所提出的方法能够自适应增强轴承信号中的微弱冲击成分，有效提取出强噪声背景下的滚动轴承微弱故障特征。

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基于局部最大值2 阶同步压缩变换的变工况轴承故障诊断

李佳鑫, 孙树峰, 林天然

2023, 43(3): 110-116.

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由于工况变化，机械设备在运行过程中相应的状态监控信号也呈非平稳性。时频分析技术作为处理非平稳信号的有效工具在机械故障诊断应用中起着重要作用。针对2 阶同步压缩变换（Second-order Synchrosqueezing Transform，SST2）时频分析技术存在的时频分布能量发散问题，利用SST2 局部最大时频系数位置构建局部最大值估计算子，将短时傅里叶变换结果（Short-time Fourier Transform，STFT）的时频能量进行重排。结果表明，局部最大值估算算子能够有效增强SST2 时频分布的能量集中度，该方法不仅能更准确的捕捉非平稳信号中的时变信息，同时能获得能量更集中的时频分布，减少噪声对时频分布图谱的干扰。通过一组数值仿真信号与一组变速轴承故障实验数据分析验证了该方法的有效性，并结合阶次分析方法实现变工况滚动轴承故障诊断。

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自适应时变梳状滤波与FCM变转速齿轮故障识别

陈向民, 段萌, 张亢, 舒国强, 李录平

2023, 43(3): 117-124.

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针对在变转速下齿轮的故障特征提取与故障识别，提出一种基于自适应时变梳状滤波(Adaptive Timevarying Comb Filtering，ATVCF)与模糊C均值(Fuzzy C-means，FCM)聚类的故障识别方法。该方法先用ATVCF方法对变转速下的齿轮振动信号进行时变滤波，并计算滤波信号的均方根值和样本熵，以此构建特征向量矩阵；然后通过FCM对训练样本的特征向量矩阵进行分析，获取各状态下的聚类中心；最后通过计算测试样本与各聚类中心的欧式氏距离来识别测试样本的状态。采用风力机传动系统模拟故障试验台(Wind Turbine Drivetrain Diagnostic Simulator,WTDDS)的齿轮不同状态数据验证了该方法识别变转速下齿轮故障的有效性；同时，通过与直接FCM和经验模态分解(Empirical Mode Decomposition，EMD)-FCM方法的聚类效果对比，凸显了该方法的优越性。

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基于数据融合的风电机组主传动链典型故障分层诊断方法

程凯, 王鹏宇, 王晓东, 包涛, 吴宇航, 杨苹

2023, 43(3): 125-131.

摘要 ( )

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风电机组主传动链故障是影响风电机组年运行时间的主要故障类型，提高其诊断精度是确保风电场稳定可靠运行的关键。为提升风电机组主传动链故障诊断精度，在主传动链上增加高频振动监测系统对其振动信号进行精细化分析。由于分别根据高频振动监测信号与风电机组数据采集与监视控制系统(Supervisory Control and Data Acquisition，SCADA)实时监测信号独立进行故障诊断时，难以发现风电机组主传动链的早期故障。为此，提出一种基于3 类数据源融合的智能故障诊断方法，通过融合SCADA实时监测系统振动数据、非振动数据和振动监测系统振动数据3 类不同时间尺度数据，建立基于自编码网络的典型故障分层诊断模型。实际诊断案例表明，基于3 类数据源融合的典型故障分层诊断模型可准确定位风电机组的典型故障。

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自适应稀疏贝叶斯滤波在轴承故障提取中的应用

杨娜, 刘晔, 徐元博, 刘静超

2023, 43(3): 132-138.

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稀疏贝叶斯滤波作为一种简单、新颖的滤波器，对噪声中的步进动态具有较好鲁棒性。同时，该滤波器引入一种L1 正则化，其稀疏解可通过标准凸优化方法快速获得，因此它也具有较高的运算效率。但是在原始的稀疏贝叶斯滤波中，正则化参数必须提前设定，而该种参数的选择主要依靠人为经验，这就可能导致所选择的参数无法满足要求。针对现有不足，提出一种基于樽海鞘群优化算法的自适应稀疏贝叶斯滤波的轴承故障提取方法。该种自适应滤波方法采用轴承故障信号的包络谱峭度和负熵为目标函数选择最优的正则化参数，从而得到最优的滤波信号。最后通过包络分析得到轴承故障特征频率。通过模拟数据和真实数据证明该方法的有效性和优越性。

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基于知识蒸馏和深度可分离卷积的轴承故障轻量化诊断

王成林

2023, 43(3): 139-144.

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轴承是旋转机械的基础元件，对其状态的精准监测是确保旋转机械安全、稳定、健康运行的关键。近年来，卷积神经网络(Convolutional Neural Networks, CNN)凭借其优异的性能，在轴承故障诊断领域中倍受学者青睐。然而，受制于成本因素，许多具有较多参数的优秀诊断方法难以直接用于工业现场。因此，借助深度可分离卷积网络(Depthwise Separable Convolutional Neural Network, DSCNN)压缩模型的参数量，然后通过知识蒸馏(KnowledgeDistillation, KD)技术保障模型的精度，以实现轻量化故障诊断的目标。在不同噪声干扰和不同训练数据量的条件下分析所提出方法的有效性。结果表明，相比于传统CNN，DSCNN+KD”的策略能够在确保模型精度的条件下将参数量降低一个数据量级，且具有较好的抗噪能力。

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一种基于LSTM的汽车路噪预测方法

刘伟, 黄海波, 范大力, 王大一, 丁渭平

2023, 43(3): 145-152.

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汽车路噪的分析与治理是NVH（Noise，Vibration And Harshness）工作的重要组成部分。由于路噪的产生机理复杂，建立机理模型较困难，故引入数据驱动方法对路噪进行研究。首先，对路噪影响因素进行剖析，界定出具有显著性的影响因素。在此基础上，运用长短时记忆神经网络算法（LSTM）揭示路噪与其影响因素间的复杂非线性关系，建立路噪预测模型。进而在粗糙沥青路面分别以40 km/h、60 km/h的车速工况采集悬架相关部件振动数据和驾驶员右耳畔噪声数据，以获得样本用于路噪模型的训练和检验。并采用Mixup 数据增强策略合成新的样本，从而使样本量不足状况得到改善。进一步，对LSTM路噪预测模型进行检验与分析，测试结果均方误差为0.076 2，表明预测效果良好，证明所提方法的有效性。同时，将BPNN、SVR与LSTM预测方法进行比较，发现LSTM路噪预测模型精度更高，泛化能力更好，从而证明该方法的优越性。

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地铁车内空气声传递路径分析及板件隔声性能优化

蒋佳妗孙文静周劲松

2023, 43(3): 153-160.

摘要 ( )

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基于统计能量法建立地铁车内噪声仿真预测模型，分析车体结构在空气声传递路径上的薄弱环节。通过地铁车内噪声仿真预测及传递路径分析，指导车体结构的减振降噪设计。基于板件隔声的基本原理，研究地铁车体板件隔声量的全频段计算方法，分析板件结构参数对其隔声性能的影响规律。综合考虑车体刚度、轻量化及隔声性能，提出地铁车体结构减振降噪优化设计方案，从而降低车内噪声，提高地铁车辆乘坐舒适性。

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基于XGBoost算法的车内声品质预测及分析

张勇, 彭沸潭, 杨鄂川, 任克琳, 欧健

2023, 43(3): 161-166.

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利用极限梯度提升（XGBoost）算法建立特种车车内声品质预测模型。首先，进行车内噪声的采集试验并进行试验数据挑选，将其处理成68 个可以进行主观评价试验的有效声音样本，然后计算声音样本的客观参数，并分析各参数随工况的变化趋势。以客观参数作为声品质预测模型输入，主观评价预测值为输出，得出预测值与实际主观评价值的平均相对误差为2.43 %，相关性系数为0.943，表明根据XGBoost预测模型所得结果与主观评价一致。最后通过分析声品质客观参数的特点得到客观参数对主观分数的影响权重。

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地铁列车对数据中心精密设备的振动影响评价

黄自武, 何卫,

2023, 43(3): 167-174.

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以西安某拟建数据中心为例，开展地铁列车运行对数据中心机房设备的振动影响评价。以“振源-传播途径-受振体”为基线，采用实测与数值计算相结合的研究方法。首先，开展场地自由衰减特性测试，获取地铁列车振动沿场地的传播规律；其次，在拟建建筑物场地边界距离地铁线路最近处布置测点，获取过车时的振动响应；然后，建立拟建建筑物结构有限元模型，获取其主要动力特性；最后，以场地实测加速度作为输入，采用一致激励法进行结构的车致振动响应计算，并对建筑物内精密设备的振动影响进行预测与评价。研究表明：（1）地铁列车运行时该数据中心机房设备振动达标；（2）地铁列车振动主频集中在31.5 Hz～80 Hz；在31.5 Hz以下的中低频段，场地表现出明显的整体振动特点；在31.5 Hz以上的中高频段，地面高频振动分量随距离迅速衰减；（3）会车工况与近轨工况地面监测结果接近，说明近轨列车振动能级显著大于远轨，会车时振动能量较近轨列车增加不明显。研究思路可为此类结构的振动分析和减隔振设计提供参考。

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变高度槽型梁桥对轮轨噪声插入损失的影响

詹刚毅, 刘泓辰, 范军琳, 杨贤亮, 刘全民

2023, 43(3): 175-181.

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槽型梁在既有线改造中应用广泛，腹板可看作声屏障，对轮轨噪声能起到一定阻挡作用，在噪声传播路径中起到降噪的效果。针对不同边梁高度槽型梁的降噪效果进行研究，建立槽型梁二维边界元模型，以实测轮轨噪声为声源，计算其不同高度的边梁在考虑地面声反射和车厢壁反射时的声场和噪声插入损失，并与相同工况下U梁插入损失进行对比，分析边梁截面形式对轮轨噪声插入损失的影响规律。结果表明，边梁高度对其插入损失起主要作用，边梁高度越高，噪声向上传播时的夹角越小。车厢壁的反射效应会改变轮轨噪声在梁侧的分布，但对同一场点的插入损失影响不大。U梁与槽型梁的插入损失分布规律有所不同，槽型梁对桥梁下方噪声的遮挡效应更明显。

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交通荷载作用下不同场地微振动响应及衰减规律分析

邢云林, 孙浩诚, 张允士

2023, 43(3): 182-187.

摘要 ( )

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随着高科技电子产业的蓬勃发展，车辆行驶对高科技电子厂房产生的微振动影响逐渐引起人们的关注。为研究交通荷载作用下不同场地的振动响应及衰减规律，对上海、北京、太原3 个场地进行振动原位测试和分析。研究发现：相同振源在不同场地引起的振动响应及衰减速度不同，场地土越软，引起的振动响应越大，地面振动衰减速度越慢；频谱峰值对应频率随场地土硬度增大逐渐增大；高频信号振动衰减速度大于低频信号，低频信号传播距离较高频信号更远。在卡车以20 km/h 车速行驶工况下，中软土、中硬土场地距路中心60 m以后的测点场地振动水平低于VCD水平，适于布置电子厂房。对于软弱土场地，距路中心150 m的测点场地振动水平依然大于VC-D水平，需要考虑低频振动隔振。

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居民窗纱隔声和通风性能数值模拟及优化研究

刘济洲, 李明

2023, 43(3): 188-194.

摘要 ( )

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为了减少城市交通噪声对临街建筑内居民影响，从改进和优化窗纱结构的角度，探究利用窗纱降低交通噪声对室内声舒适性影响的可能性和效果。利用COMSOL软件的压力声学求解器和计算流体力学求解器，首先通过模拟得到面积填充比率对普通方孔窗纱隔声和通风性能的影响规律。在此基础之上，提出圆孔窗纱结构，并对比其与方孔窗纱在隔声和通风性能上的差异。通过对比发现，圆孔窗纱结构所具有的类似圆管声波导的结构，可以明显提高其对声波的消减效果，扩大消声频率范围。且圆孔构型可以减小流动摩擦阻力面积，使得圆孔窗纱在面积填充比率小于75 %时较普通方孔窗纱具有更好的隔声性能和通风效果。

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门洞对变压器声屏障声学性能影响分析

陈建华, 林旗力, 陈文杰, 王旭东, 谢紫银

2023, 43(3): 195-201.

摘要 ( )

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门洞有利于变压器声屏障的通风等，但是对屏障声学性能的影响程度却不得而知。以某500 kV变电站主变及其高压侧声屏障（设3.2 m×3.2 m门洞）为对象，开展现场试验和模型预测。试验结果表明，受声点距离屏体越近，声屏障效果越好。声屏障在门洞全开、半开、关闭状态下，可使屏体外8 m范围内的噪声LAeq平均降低3.1 dB(A)、6.9 dB(A)、10.7 dB(A)，站内道路处的噪声SIL 平均降低3.7 dB、9.1 dB、13.4 dB。门洞从全开状态转换到半开状态时，屏体外噪声频谱的变化主要集中于中高频，而从半开状态转换到关闭状态时频谱变化分布相对较广。变电站厂界噪声频谱随门洞状态调整的变化也呈现出相似规律。采用通透门洞法可以较好模拟门洞对声屏障的影响，模型预测值与实测值较接近。研究成果可为门洞在变压器声屏障中的应用提供数据支撑。

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地铁列车振动环境影响响应面预测方法

孙烨, 刘维宁, 刘卫丰, 李春阳, 刘世行

2023, 43(3): 202-207.

摘要 ( )

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现有的地铁振动环境影响预测评价方法为采用链式经验公式，预测精度低且属于定值预测，而振动影响因素和预测结果都是动态变化的，定值预测方法对于预测结果的误差分布和准确度无法给出科学的评价和保证。针对在地铁建设可行性研究阶段后期对大量敏感目标点进行快速定量预测的需求，提出一种包含主要随机参数的最大Z振级(Maximum Z-vibration level，VLZ max)响应面预测模型，在频域解析模型计算结果基础上对解析预测法的结果进行数值修正，在提高计算效率的同时保证计算精度。结合实测案例介绍该模型在定值预测与概率预测两方面的应用，发现相应测点在工况下的最大Z振级68 %置信水平的预测区间能够很好覆盖实测值。对环评导则链式公式预测方法与响应面预测方法的准确度进行计算并采取预测准确度评价指标PAI(Prediction Accuracy Indicator)进行比较，证明了该方法在计算精准度上的优势。

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城市“达标仍烦恼”开放区域声环境质量评价指标研究

洪晓丹

2023, 43(3): 208-211.

摘要 ( )

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大部分城市区域居住环境为2 类声功能区，昼间声级在60 dB以内，尽管能被2 类区中大部分人接受，但还有部分人在该类声环境中有烦恼的感觉，这被称为“达标仍烦恼”现象。为了找出该现象背后的声学原理，即人群的烦恼度与等效A声级以及其他声学特征的内在联系，从人群主观感知角度出发，针对人口、交通密集型城市开放空间“达标仍烦恼”区域声环境质量评价开展研究，拓展现有单一A声级评价指标，确定“达标仍烦恼”区域的声级区间以及影响该区域声环境质量评价的“烦恼指标”。基于对上海市整体开放空间声环境主观满意度评价结果中的烦恼度区间划分，结合前期研究得到的5 个独立声环境客观特征参量：等效连续A声级A、噪声中值与环境本底值的差值L50-L90、A声级与C声级的差值LC-LA、波动度F 以及尖锐度S 等，得到城市“达标仍烦恼”区域LA的区间，即LA∈[53.6，60]，并构建上海市2 类声环境功能区“达标仍烦恼”区域“特征参量-主观满意度”样本集。进而，采用Pearson 相关系数定量评估5 种特征量对人群声主观感知的影响，筛选出3 个“有效特征参量”：LA、L50-L90以及S，并基于其与满意度Sat 的相关系数，计算出它们影响“主观满意度”的权重系数为0.46，0.41 以及0.14。研究结果表明，城市整体声环境质量主观评价“有效特征参量”适用于“达标仍烦恼”区域，其中，LA和L50-L90是影响“达标仍烦恼”区域声环境质量的“烦恼指标”，在该烦恼声级区间[53.6，60]内，L50-L90指标对人群主观烦恼度的影响程度与LA相当。研究可为城市“达标仍烦恼”区域声环境质量的精准评估和管控提供有效的技术支持，并且可为后期在LA难以被进一步降低的情况下，通过降低区域声环境的L50-L90改善该类区域声环境质量指出研究方向。

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大跨度整体式高墩桥梁地震易损性分析

张健, 师新虎, 刘志强

2023, 43(3): 212-219.

摘要 ( )

PDF(2260KB) ( )

为探究强震作用下高墩大跨整体式桥梁的地震损伤机理，从基于性态的抗震设计理念出发并结合概率方法对其进行地震易损性研究。首先基于OpenSees 建立实例桥的弹塑性分析模型；然后综合考虑地震动与桥梁结构参数的双随机特性，生成地震动与桥梁的随机样本，并进一步采用IDA法建立桥梁概率性地震需求模型，确定桥墩各构件的地震易损性；最后基于条件概率原理，考虑桥墩的4 种构件失效模式，结合PCM法快速、有效地推导出精确的桥梁系统地震易损性。研究表明：薄壁边墩墩顶截面的曲率延性随PGA发展较快，能提前进入塑性状态并成为桥墩各构件的最易损截面；在设计地震和罕遇地震作用下，发生中等破坏的失效概率分别为0.38 和0.93，而中墩截面的抗震性能明显优于边墩截面，在罕遇地震下发生中等破坏的失效概率仅为0.15；与一阶界限法相比，PCM法能充分考虑各构件之间的相关程度，利用其导出考虑多种失效模式下复杂体系桥梁的系统易损性曲线更为合理。

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强风下百叶窗翅片风致响应的风洞试验研究

李勇萍, 黄汉杰

2023, 43(3): 220-224.

摘要 ( )

PDF(1654KB) ( )

为考察建筑工程中常见百叶窗翅片结构的抗风性能，通过1:1 实物模型的风洞试验研究典型测点处的风致响应，获得百叶窗表面的风致响应分布规律及其随风速的变化特性。试验结果表明：风速43 m/s，即14 级强风下，百叶窗抗风性能良好，翅片结构上各测点处风致响应分布不均匀，百叶窗边缘和中心加强杆附近的响应相对较小；极端强风下中心加强杆附近的响应迅速增加；风致响应随风速增加而增大，风速65 m/s 时风振出现最大值，风速76 m/s 时叶片将出现塑性变形和裂纹，最大不可恢复塑性变形量达21.6 mm；翅片阵风荷载因子变化范围为1.19～1.56。

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墙壁开关拨打声品质研究

吴玉刚, 郑志伟, 龚光辉, 彭美南, 马腾, 黄海波

2023, 43(3): 225-231.

摘要 ( )

PDF(2113KB) ( )

墙壁开关拨打声音作为消费者对开关最直接的感知体验，已经成为消费者选择开关的重要因素之一，从用户的生理与心理角度出发可知，一个好的开关应该具有优良的拨打声品质。而目前对于开关的研究主要集中在拨打手感领域，拨打声品质作为同样重要的评价因素之一相关研究却较少。为明确什么样的开关声音是人们所需要的，并进行针对性客观量化评价，通过主观评价及客观测试对墙壁开关的拨打声品质展开研究，并对主客观评价结果进行相关性分析，进一步确定开关声品质评价指标。主客观分析结果表明，声压级、响度和语音清晰度指标与主观评价结果的相关性较高，可以作为开关声品质的评价指标，对开关拨打声音进行客观评价，这对产品的设计和优化具有重要指导意义。

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城市轨道交通不同减振轨道结构振动测试与分析

黄瑞堂

2023, 43(3): 232-237.

摘要 ( )

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以地铁线路的普通整体道床、Ⅲ型减振扣件、聚氨酯减振垫和钢弹簧浮置板轨道为研究对象，通过现场行车振动测试对比分析不同减振措施下轨道结构的减振效果，同时利用锤击试验研究不同减振措施下轨道结构的频响特征和衰减特性。结果表明：4 种类型轨道的钢轨振动加速度相差不大，钢弹簧浮置板轨道的隧道壁振动加速度最小；各种轨道的高频减振效果均好于低频减振效果，Ⅲ型减振扣件、聚氨酯减振垫和钢弹簧浮置板分别使隧道壁振动降低2.9 dB、13.7 dB和22.4 dB；减振扣件刚度减小导致钢轨共振频率明显减小，对沿钢轨纵向传播的振动衰减能力降低；聚氨酯减振垫和钢弹簧浮置板轨道钢轨频响特征与振动衰减特性的变化规律具有一致性。

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地铁列车进站减速段临近高层建筑室内响应影响分析

焦旻, 陈帆, 何蕾, 王立忠, 杨斯尧, 杨正航

2023, 43(3): 238-244.

摘要 ( )

PDF(2926KB) ( )

为研究地铁列车进站减速段临近高层建筑室内振动响应规律，沿列车减速方向在隧道内盾构与明挖交界位置前后开展振动源现场测试，并基于实测钢轨振动加速度对临近框筒结构酒店建筑室内楼板振动响应开展有限元计算与分析，同时比较减速和匀速过站时室内振动响应的差异。结果显示，沿车速降低方向，隧道壁垂向振动加速度主频向低频移动，且幅值显著降低，减速段3 个断面洞壁最大Z 振级VLZmax算术平均值分别为73.6 dB、74.6 dB 和62.2dB；临近某25 层酒店建筑室内楼板垂向振动加速度峰值随楼层升高呈现波动性变化的特征，减速工况下，裙楼首层近轨侧典型楼板位置处典型频带垂向振动加速度级沿列车减速方向依次降低7.9 dB和6.4 dB，而主楼室内振动并未呈现沿列车运行方向降低的趋势；与减速运行相比，列车匀速运行时，裙楼和主楼室内振动响应有所增大，且在低楼层进站端增大较为显著，裙楼典型位置室内振动最大Z振级增加量最大为9.6 dB，主楼典型位置最大Z振级差异可达4.8 dB，说明对车站临近建筑进行地铁振动影响分析时，应尤其注意沿列车减速方向的振动变化规律。

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一种变电站消声器结构参数优化设计

胡胜, 陈炜, 吕帮通, 范彦平

2023, 43(3): 244-248.

摘要 ( )

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针对大型变电站变压器及电抗器噪声辐射特点，提出一种结构由玻璃棉、微穿孔板组合而成的吸声降噪装置。基于正交试验优化原理利用COMSOL仿真软件建立了降噪装置的降噪模型，并在此基础上对消声结构的穿孔率、穿孔孔径、穿孔板厚和玻璃棉密度等参数进行优化设计。仿真实验结果表明，当消声结构的参数设置为：穿孔板穿孔率为10 %，穿孔孔径为1.2 mm，板厚为1 mm以及内部吸声玻璃棉密度为36 kg/m3时，优化后装置在10 Hz 至1 500Hz的平均传声损失为39.19 dB。隔声降噪效果明显，能够有效减少变电装置对环境的噪声污染。

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空气阻尼式TMD在人致振动控制中的应用

张凯栋田石柱

2023, 43(3): 249-253.

摘要 ( )

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用空气阻尼取代传统调谐质量阻尼器中的油阻尼形成的空气阻尼式TMD是一种新型减振装置。以控制人致振动为目标，建立人行荷载-简支梁人行桥-空气阻尼式TMD系统运动方程。由于空气阻尼的特殊性，在计算模型中引入Maxwell 模型，分析空气阻尼TMD对人行荷载作用下简支梁桥振动控制效果。研究表明，空气阻尼式TMD具有比传统TMD更好的减振效果，当外荷载频率比偏离时，空气阻尼式TMD的减振效果降低，但仍保持在较高的水平，说明其具有较好的控制鲁棒性。

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电磁调谐惯质阻尼器参数优化及减振分析

文理, 孙洪鑫, 罗一帆, 黄朝阳, 温青

2023, 43(3): 254-259.

摘要 ( )

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利用惯质单元和电磁阻尼单元代替传统调谐质量阻尼器的质量和黏性阻尼，形成电磁调谐惯质阻尼器(Electromagnetic Tuned Inerter Damper，ETID)，以单自由结构为研究对象，对ETID 的减振性能进行理论与数值计算。首先，建立单自由度-ETID耦合结构动力学方程，以被控主结构的位移峰值为优化目标，利用H∞ 范数优化理论进行参数优化，通过蒙特卡洛模式搜索法和粒子群算法两种智能算法对ETID 的频率比、电磁阻尼比和机电耦合系数进行数值优化。其次，在不同失谐频率下开展调谐参数的频域分析，研究ETID的鲁棒性。最后，在惯质比为2 %的条件下，进行多个地震波激励下的时域仿真分析，并与经典调谐质量阻尼器（Tuned Inerter mass damper，TMD）的减振性能进行对比，仿真结果表明在特定的地震作用下ETID控制效果明显，鲁棒性能良好。

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微薄膜超材料复合隔声结构的低频宽带隔声研究

李安康, 杨坤, 彭安, 吴恒亮

2023, 43(3): 260-264.

摘要 ( )

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在治理环境噪声方面低频隔声是一个难以解决的顽疾。随着声学超材料的发展，发现由薄膜微结构周期排列构成的轻质隔声材料具有优异的低频隔声性能。研究这种低频隔声材料与传统隔声材料的组合，通过设计这样一种复合结构实现覆盖低频到中高频的高效宽带隔声。在理论上推导出薄膜微结构的隔声量计算公式及简化公式，同时结合传统均质板的隔声理论，实现对复合隔声结构整体隔声的理论预测。通过对所设计样件的测试验证了理论模型的有效性，结果表明该复合结构具有高效的宽带隔声效果。该研究对低频宽带噪声控制具有较大应用价值。

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基于本构神经网络橡胶隔振器动态特性建模

韩愈琪, 刘雪莱, 上官文斌

2023, 43(3): 265-270.

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提出一种基于本构和BP神经网络模型的橡胶隔振器动态特性的建模方法并验证模型的有效性。首先，分别建立本构模型、BP神经网络模型和基于本构和BP神经网络的联合模型，来表征橡胶隔振器的动态特性。第二，利用最小二乘法对本构模型进行参数识别；以实测的动刚度和滞后角为训练样本，对BP神经网络模型进行模型辨识。计算结果表明，基于本构和BP神经网络的联合模型能更好地表征橡胶隔振器动态特性的振幅相关性和频率相关性。最后，计算3 种模型受到随机位移激励的时域响应，并进行试验验证。试验结果表明，基于本构和BP神经网络的联合模型能更加准确地描述橡胶隔振器的动态特性。

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微粒板应用在消声器中的试验研究

张晓杰

2023, 43(3): 271-275.

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微粒板是一种颗粒类阻性吸声材料，表面坚硬光滑，板内部孔隙连通，实际应用中通常以8 mm～10 mm厚薄板加空腔构成共振吸声结构，使其兼有阻性和共振吸声特性。阻性消声器主要依赖消声器内部填充的吸声材料实现消声，是工程中应用最多的一类消声器。具有共振吸声结构的消声器消声频带窄，消声量低，应用不多。设计含微粒板的消声器，通过试验研究微粒板阻性吸声、共振吸声以及声扩散在消声器中的作用。对所设计含有共振腔以及扩散弧面的消声器进行试验，结果显示，当采用粉红噪声声源时，通过在消声器声学管道内测量得到3 m长的消声器插入损失能达到20 dB左右。增加微粒板厚度可提升中频段消声能力；增大微粒板间的空腔可提升低频段消声能力；有扩散弧面时，在扩散频率范围内消声量波动较大；优化微粒板消声器的空腔设计能使其在全频带获得较好的消声性能，3m长消声器的插入损失能达到23 dB；实际工程应用中，可以根据声源特性，有针对性设计微粒板的厚度、空腔以及需要的扩散频率。优先考虑优化空腔的设计以增加共振吸声系数，对于微粒板消声器性能的提升较为关键。

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某轿车蠕行工况后制动器颤鸣声的测试分析与改进

张军, 张翰芳, 张伦维, 胡望岳

2023, 43(3): 276-282.

摘要 ( )

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随着汽车动力性能的提升以及底盘轻量化技术的广泛应用，对整车制动效能的功能设计要求越来越高，而市场用户又高度关注行车制动过程的舒适性。因此，如何全面考虑车辆使用的工况与环境条件，如何先期控制与充分验证各项制动性能属性，是困扰目前汽车制动设计的技术难题。以某紧凑型轿车后制动器颤鸣问题为研究对象，系统介绍低频颤鸣声识别和排查分析的过程，基于简化的后制动器动力学耦合模型，提出增加卡钳与后扭梁之间连接板部件厚度的改进方案，并通过实车试验验证方案的有效性，可为解决类似的汽车制动低频噪声问题提供借鉴与参考。

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