噪声与振动控制

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2024, 44(3): 0-1.

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压电复合材料梯度分布声学特性研究

朱从云, 李保波, 石鹏, 丁国芳

2024, 44(3): 1-7.

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目前，压电复合材料在吸声降噪领域应用广泛，但其低频吸声性能并不理想。为解决此问题，以0-3 型压电复合材料为研究对象，提出使压电陶瓷体积含量呈梯度分布以提高其低频吸声系数的方法。首先，基于声电类比法和传递矩阵法，推导多梯度分布的理论公式，并通过文献构型对其进行验证；其次，将均匀分布与梯度分布的吸声系数进行比较，发现梯度分布会改变材料的声阻抗，从而改变吸声系数。最后，进行梯度分布压电复合材料数值分析，结果表明，同等条件下，当压电陶瓷体积含量呈梯度递减，且梯度差和第一梯度的厚度增加时，可明显提高低频吸声系数。

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“桥建合一”型高架车站实测分析及结构减振优化

谢伟平, 黄望炜, 叶建能, 金卫忠, 马超鹏, 花雨萌

2024, 44(3): 8-15.

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针对“桥建合一”型高架车站振动舒适度问题，以某一典型“桥建合一”型高架车站为研究对象，对列车运行引起的楼板振动进行现场实测分析，并基于车桥耦合分析理论，建立高架车站精细化有限元模型，从振源、传递路径和受振体对高架车站进行结构减振优化分析。研究表明：“桥建合一”型高架车站所受车致振动影响严重，站厅层振动敏感区为跨中楼板中心；通过提升轨道梁弹性模量、适度增加层高、在站厅层区域楼板中心布置次梁以及铺设浮筑楼板的方法均可减小楼板振动响应，但单独采取某一结构减振优化措施效果较差；同时采取以上4 种结构减振优化组合措施时减振效果良好，减振后楼板中心的最大Z振级为73.15 dB，减振量达13.54 dB，满足振动舒适度要求。

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多源数据驱动的轧机振动预测及可解释性分析

张阳, 段振杰, 王思静, 林然锰, 杜晓钟, 王威中

2024, 44(3): 16-21.

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为研究轧制过程动态工艺参数对轧机振动的影响规律，改善现有研究中机理模型精度较低且数据模型缺乏可解释性的问题，采用极端梯度提升（Extreme Gradient Boosting，XGBoost）算法建立基于多源数据的轧机振动预测模型，并使用SHapley Additive exPlanations（SHAP）框架对预测模型进行解释。通过与其他预测模型相比，XGBoost预测模型可以利用工艺参数实现对轧机运行状态的高精度预测。基于SHAP框架解释的结果表明，出入口厚度、轧制力、轧制速度对轧机振动影响较大，后张力对轧机振动影响较小。研究为提高轧机设备与工艺参数的匹配度，实现将工业数据应用于轧机振动预测和分析提供理论基础。

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基于人工神经网络的复合材料层合板隔声性能预测

董静捷, 郑辉, 李富才

2024, 44(3): 22-27.

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面向纤维增强复合材料层合板隔声设计需求，应用正交试验方法设计18 组对称铺设复合材料层合板结构，并以基于切比雪夫多项式展开的半解析法对复合材料层合板结构在10～1 500 Hz 频率范围内的传声损失进行预测。以单层厚度、纤维铺设角度作为人工神经网络的输入，复合材料层合板结构1/3 倍频程传声损失作为输出，分别建立前馈（Back Propagation，BP）神经网络、径向基函数(Radial Basis Function，RBF)神经网络和广义回归(General Regression，GR)神经网络预测模型。结果表明，RBF神经网络的预测效果最好，均方根误差仅为1.093 7，GR神经网络和BP 神经网络的预测效果逊于RBF神经网络，均方根误差分别为2.649 9 和2.969 7。最后，基于分析结果构建具有良好局部预测性能的神经网络模型以用于复合材料层合板结构的隔声性能预测。

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轴承副接触对立式转子系统动力学行为的影响研究

刘奇瑞, 唐长亮, 吴庭苇, 白宇杰

2024, 44(3): 28-34.

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考虑轴尖-宝石轴承副的接触力，建立立式转子系统非线性动力学模型，分析轴承副接触参数对转子系统固有特性的影响，讨论横向连接刚度、滑动摩擦系数对转子系统动力学行为的影响。结果表明，引入轴承力模型将导致在轴尖模态频率附近出现共振峰值，轴承副接触区变化将触发低频进动；随着连接刚度增大，轴尖磨损状态将发生从圆环接触逐渐向偏磨接触最终向大范围圆环接触的转变；当处于边界润滑时，滑动摩擦系数不会对转子系统产生影响，处于干摩擦状态时，滑动摩擦系数增加将加速系统产生偏磨；研究结果对立式转子系统动力学优化设计具有重要意义。

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含夹层流体的双板主、被动控制理论分析和试验研究

文仕天, 陈美霞, 赵应龙,

2024, 44(3): 35-42.

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为了对含夹层流体的双板结构的振动进行控制，基于改进的傅里叶级数法对此双板结构进行理论建模，采取等效方法考虑涂敷阻尼层的影响，并运用有限元方法验证理论模型的正确性。同时介绍FxLMS算法并将其运用于双板的主动控制中，以前述理论方法为基础，得到各通道的传递函数，并基于MATLAB进行算法仿真，取得较好控制效果，可为算法的控制效果验证提供参考。对双板的振动进行控制试验，对比控制前后双板振动加速度级，发现敷设阻尼层较为明显减弱中高频振动，在135 Hz频率点处主动控制单通道的控制效果良好，主、被动一体化控制前后下板的振动加速度总级（10～3 000 Hz）相比降低6.61 dB，验证了控制措施的有效性。

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基于变分模态提取的动力响应重构方法研究

余恒, 殷红, 彭珍瑞

2024, 44(3): 43-49.

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基于经验模态分解的响应重构方法依赖于参数繁多的带通滤波器，且不适用于具有密集模态的结构，因此，提出一种基于变分模态提取的动力响应重构方法。首先，在时域内使用变分模态提取将由传感器测得的动力响应分解为各阶模态响应；随后，通过根据有限元建模或模态试验导出的模态转换矩阵计算得到响应未知位置的各阶模态响应，再根据模态叠加法完成其余位置动力响应的重构；最后，对非密集模态的悬臂梁和密集模态的3 层剪切框架进行数值模拟，并通过简支梁进行试验分析，验证了所提方法的有效性和较好的鲁棒性。

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含螺旋结构的水下声学覆盖层吸声特性研究

何川, 应童, 陶猛

2024, 44(3): 50-55.

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设计一种含圆柱空腔和金属螺旋结构的水下声学覆盖层，该覆盖层在565～5 000 Hz频率范围内平均吸声系数在0.85 以上，具有带宽、吸声性能强的特点。通过有限元法分析该覆盖层的位移变化特点以及结构几何参数对吸声性能的影响，结果表明：金属螺旋结构的引入使基体橡胶产生反向运动（与入射波引起的基体橡胶位移方向相反），两个方向的运动在一定程度上可以相互抵消，从而消耗入射声波能量并有效提升吸声性能。叶片宽度、空腔半径、螺旋阶数的增加使得吸声峰向低频移动，但整体吸声性能会随之下降。

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周期约束阻尼设计板结构减振降噪特性分析

彭骞, 宋玉宝, 李桂兵, 蔡卫东

2024, 44(3): 56-61.

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为了探究更加高效的阻尼减振降噪结构设计，结合人工周期结构特性与约束阻尼减振降噪技术，通过对基体板和不同约束阻尼板结构的振动与声辐射进行有限元仿真计算和实验测试，分析周期约束阻尼设计板结构的减振降噪特性。研究结果表明，相比于传统约束阻尼设计，周期约束阻尼设计可以在附加阻尼质量相同的情况下，更加有效抑制基体板宽频振动与声辐射，尤其对350 Hz以下的低频振动与噪声状况具有一定改善作用，并有助于实现阻尼结构的轻量化。同时，周期约束阻尼设计也可能会增大约束层的振动与噪声以及改变结构的声辐射效率。总体而言，周期性设计对于改善约束阻尼减振降噪性能具有积极意义。

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基于半解析法的声学黑洞梁结构参数响应面优化

史自强, 温华兵, 黄惠文

2024, 44(3): 62-66.

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声学黑洞(Acoustic Black Hole，ABH)对弯曲波的聚集效应具有宽频、高效、实现方法简单灵活等特点，在结构减振降噪领域具有广泛的应用前景。以一维声学黑洞梁为对象，结合声学黑洞半解析建模计算方法和响应面优化方法，分析声学黑洞特征长度、截断厚度、幂律以及阻尼层特征长度和厚度这5 个参数对一维声学黑洞梁减振效果的影响规律。以一维声学黑洞梁的减振效果为优化目标，对梁和阻尼的结构参数进行优化设计，优化后的一维声学黑洞梁结构在10～8 000 Hz频率范围内的平均加速度级降低19.03 dB。研究对一维声学黑洞梁结构在减振领域的工程应用具有参考价值。

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PSO寻优VMD的衬板测厚超声回波信号噪声的压制

蔡改贫, 阮辽, 赵鑫, 郁慧

2024, 44(3): 67-74.

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针对复杂环境下破碎机衬板超声测厚的回波信号噪声难以压制的问题，提出一种基于粒子群算法（ParticleSwarm Optimization，PSO）寻优变分模态分解(Variational Mode Decomposition，VMD)的噪声压制方法。首先研究分解尺度[K]和惩罚因子[α]两个初始参数对VMD算法分解效果的影响；然后通过PSO算法对VMD算法中的最佳参数组合进行寻优；再将该组最佳参数组合代入VMD算法中进行信号分解，通过互相关系数法选取本征模态函数（Intrinsic Mode Function，IMF）进行信号重构，得到降噪后的信号。仿真与实测结果表明，PSO寻优VMD的噪声压制方法在提高信噪比、降低均方误差、提高波形相似系数等性能指标方面效果显著，能有效压制衬板超声回波信号中的噪声，提高破碎机衬板测厚超声回波信号的可靠性。

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锰铜阻尼合金的非线性力学特性特征参数确定方法

张斌, 张凌翔, 刘艳, 熊亚军

2024, 44(3): 75-81.

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锰铜阻尼合金非线性力学特性的特征变化规律已被广泛研究，但如何通过仿真准确描述其非线性力学行为，并对由其制成的结构件进行设计与优化，是对其进行工程应用研究的前提与关键。基于超弹性模型和并联流变模型(Parallel Rheological Framework，PRF)，描述一种典型孪晶型阻尼合金材料的非线性力学特性，重点讨论由单轴拉伸试验和动态机械分析(Dynamic Mechanical Analysis，DMA)试验确定PRF模型特征参数的方法：通过拟合单轴拉伸试验数据得到超弹性模型参数；基于多应变DMA三点弯曲频率扫描实验，通过实验数据拟合得到线性黏弹性Prony 级数模型，通过PRF 模型进行参数转换，将线性黏弹性模型参数转化为非线性PRF 模型初始参数；结合超弹性模型，采用Isight 软件对PRF模型参数进行优化，确定锰铜阻尼合金的非线性力学特性特征参数；最后，在Ω 型锰铜阻尼合金支座的顶部施加竖向扫频激励，通过扫频试验数据和仿真计算结果对比，验证该锰铜阻尼合金材料的非线性力学模型在实际仿真应用中的可靠性。结果表明，PRF模型可较好模拟锰铜阻尼合金非线性动态力学行为，为锰铜阻尼合金结构设计提供更高精度的仿真结果。

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变反激励力作用下齿轮箱减振降噪方法研究

代燊, 程鲲

2024, 44(3): 82-87.

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从主动振动控制原理出发，通过改变反激励力的方式研究齿轮箱减振降噪效果。建立齿轮箱系统动力学模型，分析获取轴承支反力，采用有限元方法对齿轮箱进行振动特性分析，并建立箱体振动实验平台，结合有限元分析与实验测试结果确定次级力源布放位置；基于主动振动控制方法，在次级力源上施加不同激励力抑制其振动，分析在不同激励力作用下的减振效果；将获取的箱体表面振动数据作为边界条件导入LMS Virtual. Lab 声学软件中计算齿轮箱向外声场辐射的噪声。研究结果表明：施加相位相反、振幅相同的反激励力减振效果最佳，相比于无控制状态平均位移减小0.18 mm，施加抑制主导模态的反激励力时降噪效果最佳，在1 191 Hz处最高降噪量达到50.13 dB。

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倾斜偏心对同步发电机转子力学特性的影响

何玉灵, 徐明星, 代德瑞, 郑文杰, 李勇, 唐贵基

2024, 44(3): 88-94.

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气隙偏心是一种常见的发电机机械故障。已有研究主要关注正常和轴向气隙均匀偏心对转子受载和振动特性的影响，较少关注轴向气隙非均匀偏心，即转子倾斜偏心。作为补充，全面分析转子倾斜偏心状态下故障程度差异对同步发电机转子力学特性的影响。其中，转子力学特性包括转子不平衡磁拉力激励特性和振动特性。以一台5 kVA的两极故障模拟发电机为研究对象，分别进行理论分析、有限元仿真计算和实验验证。结果表明：正常情况下转子不平衡磁拉力为零，转子振动频率以常规基频和定子传递的各偶次谐波为主。在转子发生倾斜偏心故障后，转子不平衡磁拉力/振动以二次谐波为主。随着偏心程度增加，转子不平衡磁拉力/振动的二次谐波幅值将增大。此外，转子不平衡磁拉力沿轴向非均匀分布，在气隙越小的位置不平衡磁拉力越大。

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基于MRSDAE-KPCA结合Bi-LST的滚动轴承剩余使用寿命预测

古莹奎, 陈家芳, 石昌武

2024, 44(3): 95-100.

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针对现有滚动轴承剩余使用寿命预测方法在提取数据特征时没有充分考虑数据的内部分布，且在构建健康因子时还需要专家经验进行人工提取等问题，提出一种基于流形正则化堆栈去噪自编码器、核主成分分析并结合双向长短时记忆网络的滚动轴承剩余使用寿命预测方法。首先采用无监督的堆栈去噪自编码器网络对原始振动数据进行深层特征提取，并使用核主成分分析法进一步降维，以提高健康因子的指标稳定性；然后在堆栈去噪自编码器中加入流形正则化，最大程度保留编码器隐藏层内部的数据分布结构，提高模型提取数据特征的有效性。最后使用双向长短时记忆网络预测轴承的剩余使用寿命，并采用AdaMax优化算法对网络模型的超参数进行自适应寻优。分析结果表明，提出的滚动轴承剩余使用寿命预测方法具有更高的精度。

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针对汽轮机转子故障样本不足的典型故障检测方法研究

吴董炯, 何群山

2024, 44(3): 101-108.

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目前深度学习在机械系统的故障诊断方面得到较大普及和发展，这些智能模型需要大量的训练数据确保其泛化能力。然而实际汽轮机转子故障数据缺乏或者难以获取，这给智能故障诊断带来新的挑战。提出一种基于汽轮机转子数值模拟生成故障数据并进行智能故障诊断的方法，通过建立转子有限元模型，生成能够反映其工作状态的故障信息，从而为智能模型提供数据样本。采用根据实际转子信号建立的高精度转子有限元模型，能够有效解决故障样本不足的问题，从而提高智能诊断准确率。通过将有限元技术与深度卷积神经网络相结合，所提出的方法能够在故障样本不足及部分故障信号难以测量的情况下实现汽轮机转子端到端的智能故障诊断，具有准确率高、鲁棒性强的特点。

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基于振动信号图像特征的降噪残差网络轴承故障诊断

陶俊鹏, 张玮东, 钟倩文, 彭乐乐, 郑树彬, 陈谢祺

2024, 44(3): 109-116.

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针对将一维原始轴承振动信号作为既有轴承诊断模型的输入所致训练效率、抗噪性欠佳的问题，提出一种基于振动信号图像特征的自适应降噪残差网络轴承故障诊断方法。首先将一维轴承振动信号进行截断、重叠采样后重构成信号矩阵，最后将其编码为图像得到振动信号图像；再对图像进行直方图处理，计算得到其灰度分布特征矩阵，并将振动信号图像和对应的特征矩阵作为算法模型的输入；同时，在提出的网络模型中在残差卷积映射的过程中插入基于通道注意力机制的降噪路径，通过自适应地获得阈值进行降噪，提高网络对含噪声样本的故障特征提取能力。最后通过对比实验证明：网络模型在加入灰度分布特征后有更好的性能表现，提出的自适应降噪残差网络模型在将含有噪声的振动信号作为输入的情况下仍具有较高的故障识别精度。

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基于ELDA降维与MPA-SVM的滚动轴承故障诊断方法

刘运航, 宋宇博, 朱大鹏

2024, 44(3): 117-124.

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为了提高滚动轴承故障诊断精度，提出一种基于偏心线性判别分析（Eccentric Linear Discriminant Analysis，ELDA）降维算法与经海洋捕食者算法（Marine Predators Algorithm，MPA）优化的支持向量机（Support Vector Machine，SVM）相结合的滚动轴承故障诊断方法。首先对轴承信号应用时域和频域分析方法构建高维特征集，其次应用自适应最大似然估计方法（Adaptive Maximum Likelihood Estimation，AMLE）进行固有维度估计，利用ELDA算法进行二次特征提取，充分挖掘敏感特征，降低冗余特征对故障诊断的影响；最后将低维敏感可分矩阵输入到MPA-SVM分类器中识别故障类型。实验分析表明，所提方法能有效缩短训练时长并提高诊断准确率。

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全矢融合的二元PELCD样本熵列车故障诊断

郑航, 李刚, 李德仓,

2024, 44(3): 125-131.

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长期高速运行的服役状态会造成高速列车转向架关键部件性能蜕化甚至发生故障等情况，所导致的安全事件将造成严重的经济损失甚至人员伤亡。考虑到高速列车振动信号的特性，将部分集成的局部特征尺度分解方法拓展至二元信号处理领域，同时结合全矢谱理论对同阶分量信号进行信息融合，得到更加完备的数据特征，并对融合后的数据进行样本熵特征提取，得到列车的故障特征；采用灰狼优化算法对支持向量机进行参数寻优，通过实验对比单一故障工况、复合故障工况以及部件性能退化下的故障识别率，验证所提方法的有效性、优越性。

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噪声干扰下基于PCA-SF的轴承故障诊断方法

季珊珊, 杜华东, 管伟琴, 王金瑞, , 陈新龙, 李倩

2024, 44(3): 132-137.

摘要 ( )

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机械故障诊断对降低维修成本和预防事故至关重要。振动信号监测是机械故障诊断中一种有效可行的方法。然而，所采集故障信号往往容易受到其他设备噪声的干扰。因此，从受噪声干扰的监测信号中提取与故障相关的周期脉冲是故障诊断的基础，也是难点。为解决此问题，提出一种基于主成分分析(Principal Component Analysis，PCA)和稀疏滤波(Sparse Filtering，SF)的机械故障特征提取方法。具体来说，首先利用PCA提取噪声干扰信号段的主成分，然后利用SF从主成分中提取有效特征。为减小SF模型的过拟合问题，采用L1/2 范数对其目标函数进行正则化约束。最后，将提取的特征输入到Softmax 分类器中进行故障识别。分别通过一组仿真和实验案例对所提PCA-SF方法的有效性进行验证。实验结果表明，该方法不仅能准确实现故障分类，而且优于其他传统方法。

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基于耦合模型的地铁牵引电机轴承复合缺陷振动特性分析

孙长江, 师蔚, 廖爱华, 胡定玉

2024, 44(3): 138-145.

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为探究车辆运行工况下牵引电机轴承缺陷状态的振动特性，基于轨道-车辆耦合动力学及轴承动力学理论，提出一种包含齿轮传动系统和牵引电机的轨道-车辆-轴承耦合动力学模型。模型中综合考虑轨道不平顺、时变啮合刚度、轴承表面单一和复合缺陷等复杂激励。基于该动力学模型研究在轨道不平顺激励下牵引电机轴承在单一缺陷和复合缺陷状态下的振动特性。计算结果表明：相对于单一缺陷状态，牵引电机轴承在复合缺陷状态下所受到的缺陷冲击更加强烈和复杂；受轨道不平顺激励以及自身缺陷冲击的综合影响，电机轴承振动加剧；缺陷轴承的振动加速度会随着车辆运行速度的提高和缺陷宽度的增大而增大。计算结果可为牵引电机轴承的故障诊断和状态监测提供理论依据。

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基于改进PNCC-SVM的滚动轴承故障声纹识别方法

王寅杰, 邓艾东, 范永胜, 占可, 高原,

2024, 44(3): 146-151.

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针对滚动轴承声信号分析信噪比低、易受环境噪声干扰的问题，提出一种基于改进功率归一化倒谱系数(Power-Normalized Cepstral Coefficients，PNCC）和支持向量机(Support Vector Machine，SVM)的滚动轴承故障声纹识别方法。首先对轴承声信号进行预处理；然后提取改进的PNCC并将其作为特征向量；进而根据SVM算法建立声纹识别模型对轴承故障类型进行识别，并测试所提方法在叠加噪声后的识别准确率。结果表明，改进PNCC具有识别准确率高的特点，在噪声干扰下相比原始PNCC识别准确率均值提高13.35 %，鲁棒性更强。研究结果可为滚动轴承的声信号特征提取和故障识别应用提供参考。

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现代有轨电车小半径曲线轮轨关系改善及噪声控制

朱培呈, 程樱

2024, 44(3): 152-157.

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以某市有轨电车项目为依托，研究分析典型小半径曲线的轮轨噪声特性和发生机理，通过钢轨打磨改善轮轨关系；研究弹性车轮、轮缘润滑、轨道润滑轮轨曲线对于噪声控制的影响规律。研究表明列车通过曲线半径时，弹性车轮产生的轮轨噪声明显低于传统车轮；轮缘润滑可在有轨电车小半径曲线地段广泛使用；通过测试发现在轮轨之间加入轨顶摩擦改进剂，可使摩擦系数控制在恒定合理范围内，从而降低轮轨间蠕变，有效降低噪声。

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工程车辆3-RPS座椅悬架半主动滑模控制

樊书伟, 燕碧娟, 叶伟, 张文军

2024, 44(3): 158-164.

摘要 ( )

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工程车辆处于恶劣的工作环境中，垂向单维度的被动减振无法满足实际需求。为解决该问题，依据可实现三维减振的3-RPS并联机构座椅悬架，提出一种新型三维控制策略。基于“座椅-人体”三维振动数学模型，设计一种新的三维天棚控制模型，作为滑模控制的参考对象。设计滑模控制器，并根据Lyapunov 稳定判据，对控制系统的稳定性进行分析判断。利用Simulink 软件建立座椅-人体受振模型，对处于E、F、G级3 种路面环境中，分别采用滑模控制以及被动控制模式的座椅的减振效果进行仿真对比分析。结果表明，相较于被动控制的座椅悬架，采用三维滑模控制的座椅悬架在垂直方向上的加速度下降率在38.88 %至57.06 %之间；俯仰方向上的角加速度的下降率在36.00 %至54.89 %之间；侧倾方向上的角加速度的下降率在49.58 %至59.97 %之间。且可有效降低垂直方向上的加速度峰值，对于冲击载荷减振性能良好。研究成果可为半主动多维减振座椅悬架控制策略的研究提供一定参考。

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嵌入式轨道三维滚动接触模型冲击特性研究

时潇迪, 李松, 韩健, 何远鹏, 肖新标, 梁树林

2024, 44(3): 165-169.

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嵌入式轨道在城市轨道交通领域得到广泛运用，在高速铁路方面，国内外也有少量的相关报道和理论研究。嵌入式轨道对减缓轮轨冲击有显著效果，其中焊接接头是引起轮轨冲击的重要原因之一，对于时速400 公里以及更高运行速度的列车，焊接接头冲击激励引起的轮轨力变化十分显著，目前对于高速工况下嵌入式轨道的研究尚不充分。基于显式动力学有限元方法，采用三维高速轮轨瞬态滚动接触模型对轮轨冲击过程进行数值模拟，并探究时速400 公里速度下的嵌入式轨道的冲击特性。得出以下结论：嵌入式轨道与扣件式轨道在受到不同波长冲击时均能够减小垂向轮轨力变化幅值，焊接接头波长越长，垂向轮轨冲击力越能快速趋于平缓；车轮在受到焊接接头长波冲击时，嵌入式轨道能明显降低纵向轮轨力。研究结果可为嵌入式轨道在高速铁路的运用提供参考。

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电动汽车座舱内部噪声的非线性心理声学烦恼度建模

王伟东, 缪振菁, 黄煜

2024, 44(3): 170-176.

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拟研究电动汽车座舱内部噪声特性对声学舒适性的影响。通过道路试验获取4 种典型路面工况下某型电动汽车在不同车速下的舱内噪声，计算分析其心理声学参数，开展烦恼度主观评价实验，并基于非线性Zwicker 心理声学烦恼度及其修正模型进行建模研究。结果显示，随着车速和路面粗糙程度变大，响度逐渐提高，尖锐度也随车速增大而变大；Zwicker心理声学烦恼度模型更适用于电动汽车座舱内部噪声。

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某船舶餐厅振动噪声分析及治理

高处, 詹蓉, 苏元凯, 高晓磊, 司南

2024, 44(3): 177-182.

摘要 ( )

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某船舶大餐厅与机舱公用部分钢围壁导致餐厅噪声水平超标，严重影响船员就餐舒适性。基于统计能量分析法和经验分析法，对餐厅所在舱段进行声学仿真，通过对比数值计算结果与实测数据，分析餐厅噪声来源及组成，确定在外部控制振源，在内部敷设浮筑地板、吸隔声材料的综合治理方案，最终有效控制餐厅噪声。从工程实践角度为毗邻主要声源的船舶舱室噪声治理提供一种参考方法，并提出一些建议。

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基于FE-SEA模型的整车气动噪声分析

张延杰

2024, 44(3): 183-189.

摘要 ( )

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以某款SUV 车型为研究对象，将采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）和声扰动方程（Acoustic Perturbation Equations，APE）获取的侧窗表面脉动压力作为激励，基于混合有限元-统计能量分析法（Finite Element-Statistical Energy Analysis，FE-SEA）提出一种全新的整车中频段气动噪声预测模型，通过阻抗管吸声系数试验逆推得到声学包材料参数，结合传递损失试验和基于声功率的降噪水平试验（Power Based Noise Reduction，PBNR）对整车混合模型进行调校对标，保证噪声传递路径的准确性。基于该模型，加载外流场对流和声学激励进行中频段气动噪声仿真，并将分析结果与气动噪声试验进行对比，验证该方法的可靠性。研究表明，在车型开发概念设计阶段采用基于声扰动方程与混合有限元-统计能量分析相结合的方法能有效精确预测气动噪声，为后续整车气动噪声性能的优化提升做铺垫。

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地铁扣件刚度对车致轨道-隧道振动影响分析

李秋义, 罗伟, 付易平, 左志远

2024, 44(3): 190-196.

摘要 ( )

PDF(2458KB) ( )

为揭示减振扣件动力性能参数对轨道-隧道振动特性的影响规律，对减振扣件轨道与一般非减振轨道的动力响应进行现场实测，对比分析两种类型轨道的钢轨、道床与隧道壁的振动特性，同时建立车辆-轨道耦合动力学仿真模型与轨道-隧道-大地有限元模型，进行不同扣件刚度下钢轨加速度导纳、轨道振动衰减率与隧道动力响应的影响分析。对比线上实测结果发现，减振扣件轨道中钢轨、道床与隧道壁的振动均明显减弱；减小扣件刚度对车体的振动响应无显著影响，钢轨的位移与加速度会随之增大；减小扣件刚度会增强钢轨的低频振动，但会减弱钢轨的高频振动；沿钢轨纵向1～50 Hz频段的振动耗散更为迅速，500～1 000 Hz频段的振动更容易沿着钢轨纵向传播；减振扣件对50～200 Hz频段隧道动力响应有明显影响，能有效降低隧道壁测点处振动响应6～8 dB。

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摩托车振动舒适性分析与优化

雷鹏, 黄国鹏, 王兵, 欧欣然

2024, 44(3): 197-201.

摘要 ( )

PDF(2015KB) ( )

为了解决摩托车在行驶过程中的振动舒适性问题，采用测试分析和计算机辅助技术相结合的方法，分析出车架发生剧烈振动的主要原因是车架的2 阶弯曲模态频率与发动机2 阶不平衡惯性力激励频率203 Hz相耦合，发生共振。针对此问题，依据分析结果采取去除坐垫前横梁和增加加强管的车架结构优化方案，改变车架的固有动态特性，通过振动测试进行对比分析，对优化方案的科学性进行试验验证。试验结果表明：优化后车架的共振特征消失，振幅下降达60 %～70 %，优化方案经济合理、科学有效，显著提高摩托车的振动舒适性。研究提供新的车架设计方案，可为车架的振动控制与结构优化提供工程决策依据。

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无模组动力电池包振动特性研究

吴昶, 徐晓美, 彭骏峰, 王崴崴

2024, 44(3): 202-208.

摘要 ( )

PDF(1946KB) ( )

为探讨某车用无模组动力电池包的振动特性，建立了不同电芯尺寸和电芯布置的两种电池包有限元模型；基于所构建的电池包有限元模型，在3 种极限工况下，对两种电池包进行静力学分析与模态分析；基于分析结果对电池包进行改进设计。研究表明，动力电池包中的电芯尺寸及电芯布置方式对电池包的振动特性具有显著影响；电池包1.0的上盖刚度不足，其最大应力和上盖最大变形量都较大，1 阶约束模态固有频率低于平整路面的最大激振频率，易导致动力电池包共振；动力电池包2.0 具有较好的静力学特性，且其1 阶固有频率高于平整路面的最大激振频率，可避免路面激励导致的电池包共振；上盖改进后动力电池包1.0 的静力学特性和振动特性均能满足要求；增加电池包的约束范围可以提高其1 阶固有频率。

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太原市店头村声景主观评价及影响因素研究

秦宇俏, 雷一彬, 董旭娟, 高建敏

2024, 44(3): 209-214.

摘要 ( )

PDF(1754KB) ( )

以太原市典型传统村落店头村为例，对村内游客进行随机问卷调查，探寻游客对传统村落声景的主观感受及影响因素。研究结果发现，性别因素对于店头村声景整体评价未体现出差异性，在机动车声、交通道路声和飞机轰鸣声的喜好度上存在显著性差异；年龄和学历因素在店头村声景整体评价和大部分声源的喜好度上存在显著差异性；基于因子分析法提取店头村整体声景的感知评价主要因子，店头村声景情感偏好突出，其次是空间特性、音质特性和环境知觉性，同时年龄和学历因素会影响游客对主要因子的评价。研究结论可为类似店头村传统村落保护和振兴过程中所需要的声景设计提供理论依据。

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铁路及城市轨道交通环境振动影响评价标准分析

王嘉, 李莉,

2024, 44(3): 215-222.

摘要 ( )

PDF(2043KB) ( )

铁路及城市轨道交通在便民利民的同时，也对沿线周边环境产生振动影响。轨道交通环境振动影响评价标准是确定振动评价方法、指标和限值的关键，直接关系到振动传播对周边居民的影响。总结近年来轨道交通环境振动相关标准和规范，对轨道交通环境振动范畴、振动描述与测量基本参量和振动预测与控制方法进行梳理，提出现行标准中有待修正的内容，以期为治理轨道交通环境振动影响问题提供参考。

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地铁车辆段不同区域振动传递特性分析

岳修平, 鞠龙华, 邓力, 唐宇斌, 张宝猛, 王安斌

2024, 44(3): 223-228.

摘要 ( )

PDF(2085KB) ( )

为了降低地铁车辆段上盖物业建筑的环境振动和二次噪声，很有必要研究地铁上盖物业下方车辆段不同区域的振动特性。对国内某城市地铁车辆段上盖物业振动测试结果进行分析，对比分析特征区域包括车辆段库内区线路、咽喉区线路和试车线的钢轨、轨旁结构柱及距离轨道中心7.5 m地面振动源强的垂向和横向振动频谱，同时对不同频段的衰减量进行分析，获得车辆段在不同区域的振动特性。研究表明：试车线的总振级最大，其次是咽喉区，总振级最小的是库内区，钢轨垂向的总振级分别为123.1、113.0 和94.1 dB。虽然已经对咽喉区和试车线区部分线路实施部分减振措施，相较于库内区，其仍然是车辆段产生振动噪声问题的主要区域；在关注上盖建筑振动时，尤其需要对6 至63 Hz频带的振动进行控制。根据此研究结果可对不同区域的振动进行针对性控制，更有效减小振动噪声影响。

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噪声比对测试误差值探讨

张飞, 白煜, , 郝影, 汪贇, 李宪同

2024, 44(3): 229-232.

摘要 ( )

PDF(1580KB) ( )

通过使用不同仪器对不同类型声源开展多次现场测试，研究分析不同仪器在不同工况下的误差值范围，以期为噪声现场比对测试、新仪器验收等提供参考和借鉴。研究表明，在40～80 dB声级区间内，对同一噪声源，使用不同仪器在相对接近的同一测点进行同步监测时，95 %的比对差值可控制在±1.0 dB之间；超过90 %的比对差值在±0.8dB之间；超过85 %的比对差值在±0.7 dB之间。声源强度越大、测试时间越长，比对差值相对越小。

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变截面脱硫塔风振效应及等效风荷载研究

李阳, 张庆华, 杨辉, 汪志昊, 赵金明

2024, 44(3): 233-239.

摘要 ( )

PDF(2089KB) ( )

变截面是工程设计中常见的结构类型，此类结构风效应在现行规范中受到的关注较少，规定仍较为粗糙。以某高耸脱硫塔为研究对象，综合时、频域数值仿真，详细研究圆柱形分段变截面高耸结构顺、横风向的风致动力响应特性，探讨了横风向涡激共振的判定及计算方法，对比分析变截面圆柱结构常见等效静力风荷载计算方法的差异及结果的可靠性。研究表明，结构第1 阶模态是圆柱形变截面脱硫塔风效应的控制振型；应重点关注此类结构上部涡激振动对横风向响应的贡献；鉴于脱硫塔风致振动以共振响应为主，采用惯性力法或三分量（平均、背景和共振）法计算等效风荷载更符合实际分布规律。时、频域分析结果与我国现行规范《建筑结构荷载规范》（GB 50009－2012）计算结果吻合较好，可为分段式变截面高耸结构精细化风振效应研究提供工程参考和依据。

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饱和场地中异跨地铁车站地震响应特性分析

苏健, 肖威, 许民泽, 崔春义, 赵经彤

2024, 44(3): 240-245.

摘要 ( )

PDF(2186KB) ( )

为研究饱和场地中异跨地铁车站结构体系地震动力响应特性问题，以某异跨地铁车站为研究对象，基于有限元分析软件MIDAS-GTS (Midas Geotechnical and Tunnel analysis System)建立异跨地铁地下车站结构体系三维有限元数值模型，选取弹性模量、黏聚力、泊松比、摩擦角作为敏感性影响参数，采用正交试验方法和饱和两相介质动力分析方法进行参数敏感性分析。研究结论表明：剪力墙和悬挑跨附近易发生受弯破坏，中柱易发生受剪破坏；在单一横向地震动作用下或者水平与竖向地震动共同作用下，弹性模量影响最大，泊松比和摩擦角的敏感性次之，黏聚力影响最小。此动力响应特性分析流程方法可为异跨地铁车站抗震设计提供参考。

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东日本大地震后某校舍抗震加固改造与效果评估实验研究

李亮, 大久保孝昭, 杨建江, 张大英

2024, 44(3): 246-252.

摘要 ( )

PDF(2410KB) ( )

2011 年东日本大地震后，校舍建筑的抗震加固变得极为迫切。针对日本某校舍建筑的抗震加固工程展开计算分析及实验研究。首先阐述既有校舍建筑的结构特征及抗震鉴定结果，提出纵向采用钢支撑框架提高强度，首层横向新设剪力墙以及增厚楼梯间楼板的加固方案。随后，利用无线振动测试系统在校舍建筑抗震加固前后进行常时微动测试实验，分别从整体与局部角度分析加固前后校舍建筑加速度响应、固有周期以及振型等参数变化。最后，对比分析有限元计算及测试结果，阐述抗震加固方法及位置对原有建筑的性能影响，验证抗震加固方法的有效性。结果表明:采用钢支撑框架的加固方法有效提高既有校舍建筑的强度，加固后加速度响应值约降低至加固前的1/3，加固方法起到提高整体强度、改善刚度分布及结构整体性作用；固有周期以及加速度响应放大倍率的变化与该校舍抗震加固方法较吻合，表明基于振动测试的研究方法能够有效评估抗震加固措施的效果。研究成果可为既有校舍建筑的抗震加固方案选取及性能评估提供参考。

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含减振子结构的模块化钢结构栈桥减振控制分析

李玉洋, 曹乐, 翁振江, 谭浩杰, 胡从达, 吴潮

2024, 44(3): 253-258.

摘要 ( )

PDF(1963KB) ( )

为分析模块化钢结构栈桥水平方向减振控制，提出一种新型的结构体系—含减振子结构的模块栈桥结构。通过设计，用半刚性节点将带式输送机与栈桥主体结构相连接，在带式输送机底部与栈桥主体结构之间设置黏滞阻尼器，将带式输送机转变为减振子结构，形成含减振子结构的模块栈桥结构。采用有限元分析方法，在频域内以控制栈桥主体结构和带式输送机水平方向振动响应为目标，对半刚性节点刚度、阻尼系数进行参数分析，计算结果表明存在最优参数，可使模块栈桥水平方向振动得到控制。在时域内将含减振子结构栈桥设定为最优参数，分析其在风荷载作用下的减振效果。结果表明：这种体系能够较好地控制结构风振响应；存在最优的半刚性节点刚度系数和阻尼器阻尼系数，可以明显减小栈桥主体结构和带式输送机的风振动力响应。

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基于不同桩基模拟方式的大块式基础动力数值分析

刘佳俊, 陈思佳, 宋晓冰, 张子墨

2024, 44(3): 259-266.

摘要 ( )

PDF(2879KB) ( )

为了更合理预测采用桩基的大块式基础的动力特性，建立桩基仿真模型并与桩-土动力试验相互验证，对组合桩基模型与大块式基础模型进行有限元数值分析，同时参考设计院所使用以弹簧单元模拟桩基的方式，建立数值模型并进行分析，探讨不同的桩基模拟方式对大块式基础动力特性的影响。研究结果表明：使用弹簧单元模拟桩基的方式忽略桩土质量、阻尼的影响，会造成大块式基础振型缺失、自振频率整体偏大、强迫振动响应被放大；使用桩基仿真模型更能反映大块式基础动力特性但计算成本增加。上述结论可为采用桩基的大块式基础动力特性研究提供参考。

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浮置板轨道对市域铁路桥梁段低频噪声影响研究

鲜敏, 张淑敏, 何远鹏

2024, 44(3): 267-270.

摘要 ( )

PDF(2110KB) ( )

浮置板轨道是一种减振型轨道结构，其通过隔振装置能有效降低轨道和桥梁之间的力传递率，从而保证较优的减振效果，因此在大量的工程实践中将浮置板轨道作为降低桥梁噪声的重要措施。但是浮置板轨道自身也是一个重要的低频噪声源，在以往的研究中考虑桥梁噪声时很少考虑轨道板自身的声辐射。基于此，以市域列车-浮置板轨道结构为研究对象，采用有限元-边界元法对市域铁路桥梁噪声与浮置板噪声进行分析。得到以下结论：若不考虑浮置板轨道自身噪声时，浮置板轨道结构能有效降低市域列车桥梁段的低频噪声15 dB；考虑浮置板轨道自身噪声时，浮置板轨道结构的降噪效果并不显著，表明在车外低频噪声分析中，轨道板自身声辐射不应该被忽略。

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颗粒阻尼在浮筏隔振系统中的减振特性研究

孙晓红, 杨斌, 刘昌斌, 贾睿昊, 牛军川

2024, 44(3): 271-275.

摘要 ( )

PDF(1979KB) ( )

在船载和舰载机械设备的隔振工程实践中，浮筏系统作为一种高效被动振动控制措施得到广泛应用。为进一步提高浮筏隔振系统的减振效果，以一低内阻浮筏隔振系统为研究对象，采用子结构导纳法建立其动力学方程。设计由厚壁铝壳和不同粒径钢珠构成的颗粒阻尼器，将其安装于浮筏隔振系统的上平台或下平台。使用激振器对浮筏隔振系统进行扫频激励，通过对比安装有等质量的颗粒阻尼器和配重的隔振系统振级落差，定义颗粒阻尼器的替代损失和平均替代损失，通过该指标研究颗粒阻尼安装位置、粒径、填充率、表面粗糙度等对隔振性能的影响，并对颗粒阻尼器减振效果进行评估。研究表明，在浮筏隔振系统中颗粒阻尼器在较宽频段上都能起到良好减振效果，颗粒阻尼器平均替代损失大约能够达到4 dB。

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带延长颈亥姆霍兹共振器的宽带声衬设计与验证

顾鑫, 周国成, 徐文强, 陈宏清, 祁春晖, 陈宝,

2024, 44(3): 276-281.

摘要 ( )

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针对大涵道比涡扇发动机低频风扇噪声的宽频降噪需求，开展可吸收低频宽带噪声的声衬结构研究，并加工样件进行声学性能验证。该声衬由不同尺寸的带延长颈亥姆霍兹共振器组成，通过耦合不同参数的共振器引入多个共振峰，实现共振频率的拓宽。首先，根据传递矩阵理论建立带有延长颈的亥姆霍兹共振器的表面声阻抗模型，在此基础上，建立不同共振器耦合后的非均匀声衬吸声性能预测模型。然后，以该模型为基础，将宽频噪声的平均吸声系数作为目标函数，利用粒子群算法对共振器的参数进行反演，寻找针对该频段噪声的共振器最优参数。最后，加工制作950 Hz的传统声衬和800 Hz～1 kHz 的宽带声衬样件，通过阻抗管试验对比两者的吸声性能。结果表明，宽带声衬的测试结果与预测结果在整体吸声趋势上保持一致，证实了预测模型的有效性和优化结果的准确性，比较吸声系数大于0.8 的带宽，传统声衬为100 Hz，宽带声衬为230 Hz，宽带声衬的吸声频带拓宽113 %。

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单元并排式阻性消声器消声量计算方法

吴健, 蒋浩杰, 白晓春, 耿明昕, 方迪可, 翟国庆

2024, 44(3): 282-288.

摘要 ( )

PDF(2235KB) ( )

采用Belov 公式计算单元并排式阻性消声器消声量误差较大，为提高计算精度，按以下步骤构建单元并排式消声器消声量计算模型。（1）将消声器划分为角单元、边单元和内部单元等3 种基本单元，采用Belov公式计算各基本单元传递损失(Transmission Loss，TL)；（2）假设消声器入口端声能均匀分布，根据各基本单元入口端声功率和传递损失计算公式确定其出口端声功率；（3）根据消声器入口端和出口端总声功率得到消声量理论值TLt；（4）将11 425 Pa∙s/m2作为流阻率基准值，通过有限元仿真得到采用该流阻率多孔吸声材料的消声器消声量仿真值TLs，得到仿真值和理论值的比值K1（即TLs/TLt）；（5）通过仿真进一步确定多孔吸声材料流阻率和基准流阻率不同情况下消声器消声量的比值K2，拟合获得K2与流阻率σ 的关系函数K2(σ)；（6）建立单元并排式阻性消声器消声量计算模型TL=TLt∙K1∙K2(σ)。实测结果表明，根据该模型计算得到的消声器各倍频带传递损失值与实测值绝对误差均小于2 dB，相对误差均小于10 %。模型适用于计算采用不同多孔吸声材料、具有不同结构尺寸的单元并排式阻性消声器的消声量。

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折叠特征的低频Helmholtz共振器的数值计算与实验研究

付天宇, 陈长征, 张大成, 孙鲜明

2024, 44(3): 289-294.

摘要 ( )

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Helmholtz 共振器可有效抑制共振频率处噪声。提出一种具备折叠特征的Helmholtz 共振器。基于有限元分析，计算共振器在100 至800 Hz频带内传输损失曲线，并根据传递函数法进行实验，验证数值计算的准确性。结果表明，在等体积条件下，具备折叠特征Helmholtz 共振器有效频率更低，且在共振频率处传递损失达35 dB。使用响应面法对该共振器结构参数进行相关性分析，并获取结构参数对声学特征的影响。研究表明具备折叠特征的Helmholtz共振器能够有效降低共振频率，在低频降噪控制工程领域中具有广阔应用前景。

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工况对双螺杆混输泵振动特性影响实验

孙帅辉, 武鹏波, 南海鹏

2024, 44(3): 295-300.

摘要 ( )

PDF(2187KB) ( )

为研究工况对双螺杆混输泵振动特性的影响，搭建双螺杆混输泵多通道振动测试系统，测试并分析不同含气率、转速及出口压力下混输泵振动参数。结果表明：排液开始时排液腔瞬时打开诱发射流，射流向竖直向的泵出口偏转从而产生压力脉动并诱发振动，导致泵竖直方向振动加速度有效值高于水平方向和轴向；含气率为7.5 %时振动加速度有效值为纯液工况时的1.88 倍，随着含气率进一步升高测量值降低；而含气率大于20 %时，振动有效值继续升高。在转速为1 450 r/min 时y 方向振动加速度有效值是850 r/min 时的2.95 倍；振动加速度有效值随出口压力变化较小。当转速由850 r/min 升高至1 450 r/min 时，径向垂直方向振动加速度主频由75fn移动至50fn。研究可为提高双螺杆混输泵运行稳定性提供指导。

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