噪声与振动控制

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2024年-6期封面、目次 2024全年目次

2024, 44(6): 0-1.

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电液馈能互联悬架侧倾与俯仰协调优化

寇发荣, 郭心如, 高建, 刘朋涛

2024, 44(6): 1-8.

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针对复合变工况下，侧倾与俯仰模式的电液馈能互联悬架(Electro-hydraulic Energy Regeneration InterconnectedSuspension，EERIS)协调优化问题，设计一种包含环境选择策略的高维多目标粒子群优化算法。建立EERIS 减振器阻尼力模型，通过试制样机进行模型试验验证并分析其参数变化在侧倾与俯仰模式下的影响规律；融合全局排序规则与全局密度估计方法，设计高维多目标粒子群优化算法；通过仿真对比EERIS优化前、单独优化侧倾模式后、单独优化俯仰模式后、协调优化侧倾与俯仰模式后的性能参数响应及均方根值。结果表明：复合变工况下，协调优化后的性能参数响应峰值降低；簧载质量加速度均方根值降低10.77 %，侧倾角加速度均方根值降低24.77 %，俯仰角加速度均方根值降低25.05 %，提高车辆的平顺性与抗侧倾、抗俯仰能力；悬架动挠度均方根值降低7.9 %，轮胎动载荷均方根值降低3.79 %，车辆的操纵稳定性得到改善。

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大侧斜弹性桨非空泡噪声特性研究

罗岚心, 吴绍维, 韩国文

2024, 44(6): 9-15.

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以某型七叶大侧斜螺旋桨为研究对象，视螺旋桨为弹性体，采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）耦合有限元法（Finite Element Method，FEM）的双向流固耦合方法，计算螺旋桨水动力性能。通过现有试验数据及相关文献验证该数值方法的准确性。并基于时域下桨叶表面的脉动压力作为旋转偶极子声源，通过傅里叶变换及声学有限元软件LMS Virtual. Lab 计算分析七叶大侧斜弹性桨的非空泡噪声特性。结果表明，在5～1 000 Hz 频段内，弹性桨的辐射声压级大于刚性桨。桨叶低阶弹性振动容易被激发，产生共振。针对偶极子声源，桨叶轴向平面内，远场的声压指向性主要为“∞”形分布，并且轴向的声压级远大于盘面方向，更容易被敌方声纳探测。近水面会影响螺旋桨辐射声压级的大小，越接近水面，声压幅值越小，这一现象在远场点处更显著。此外，螺旋桨轴向两端的声压指向性受近水面影响呈现不对称分布。

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平面槽道湍流壁面脉动压力的特性与机理研究

李昌龙, 黄修长, 杨咏

2024, 44(6): 16-22.

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以平面槽道湍流壁面脉动压力特性以及边界层速度源项对壁面脉动压力的贡献为研究关注点。基于约翰霍普金斯大学湍流数据库中的平面槽道流直接数值模拟数据，利用格林函数求解泊松方程构建边界层速度源项与壁面脉动压力的理论关系，通过傅里叶变换计算壁面脉动压力谱和边界层速度源项分压谱，揭示壁面脉动压力谱的波数-频率域的特性，对比分析边界层不同区域不同源项对壁面脉动压力的贡献。结果表明，壁面压力自功率谱在低频、中频和高频段的形状分别为ω2、ω-0.775和ω-5；波数-频率谱中迁移脊在波数130 rad/m、频率120 rad/s 区域，揭示湍流涡旋结构迁移速度为0.54 倍流速；壁面脉动压力主要由速度场源中平均剪切湍流作用项Pms与湍流-湍流作用项Ptt共同影响，Pms贡献占主导。

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地铁周期性轨道-隧道弯曲振动波传播特性研究

戴承欣, 冯青松, 涂勤明, 罗信伟, 杨舟, 周豪

2024, 44(6): 23-28.

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为探究地铁振源系统中弯曲振动波传播特性，将轨道-隧道模拟为Timoshenko 梁-Timoshenko 梁-Flügge 复合双层圆柱薄壳耦合系统，并基于能量法和周期结构理论对其弯曲波带隙特性和振动响应特性开展分析。研究结果表明：在0～300 Hz范围内，耦合系统仅存在一条弯曲波带隙——0～46.4 Hz，为局域共振带隙，且主要受隧道质量和土体刚度影响；钢轨、道床板和隧道的振动导纳函数峰值依次为212、188 和46 Hz，分别对应于钢轨-扣件子系统、道床板-等效支撑子系统及隧道-土体子系统的第一阶共振频率；钢轨、道床板和隧道的振动衰减区依次为0～142 Hz、0～73Hz和0～46 Hz。相关研究结论可为今后地铁结构的精细化减振设计及减振装备开发提供新的思路和理论指导。

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弹性波在双原子非线性超材料中传播特性分析

夏博潜, 刘帽

2024, 44(6): 29-34.

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提出一种非线性双原子声学超材料（Nonlinear Diatomic Acoustic Metamaterial，NDAM），运用多尺度法构建波动力学模型。首先对弹性波在频域下的传播机理进行研究。结果表明带隙宽度可以通过改变非线性的强度和双原子质量比来调整，同时发现不同弹簧类型影响弹性波在结构中的传播。接着进一步研究弹性波在一维链中时域尺度下的波空间谱图，研究表明NDAM系统声学模式下会产生和传统单原子系统类似的特征，即非线性效应和色散关系共同作用产生局域波现象，而双原子非线性系统光学模式下表现出较弱局域波的特性。该研究为设计新型的声学开关、声透镜、隔振器和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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齿廓修形在降低齿轮箱啮合噪声中的应用

王志鹏, 左言言, 孙黎明, 鲍林晓,

2024, 44(6): 35-40.

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本研究旨在解决齿轮箱在啮合过程中由负载齿轮产生的啸叫问题。为解决这个问题，利用牛顿运动定律，建立一个齿轮副啮合的一维振动模型。在不改变齿轮基本参数的前提下，分别对齿轮齿顶和齿根进行修形。通过对比多种不同齿廓修形量的方案，计算齿廓修形量对齿轮强度及性能参数的影响，并根据齿廓修形量、修形长度和齿形公差绘制齿轮齿形检测的“K”形图。通过齿轮箱台架试验评估所提出的解决方案的有效性，证明齿轮啮合噪声的显著降低，从根源上改善齿轮啸叫现象。研究结果表明，齿廓修形是降低齿轮箱中齿轮啮合噪声的有效方法。

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平面波激励下双层圆柱壳隔声性能分析

张群林, 杨国强, 阙开放, 庞辉, 赵桐, 崔亚辉

2024, 44(6): 41-48.

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结合Donnell 薄壳体理论以及声振耦合边界条件，采用模态展开方法建立平均流作用下无限长双层圆柱壳传声损失理论模型，分析算法的收敛性，并通过与已有文献中的结果比较验证模型的精度。进一步分析平面波俯仰角和方位角、壳间间隙、平均流等参数对壳体传声损失的影响，结果表明：俯仰角和方位角的变化会影响系统的声振耦合特性，低频段传声损失峰谷值位置改变明显；壳间间隙的增加有利于提升中高频段传声损失，同时低频段传声损失降低；平均流马赫数越大，壳体中高频传声损失越高。研究结果可为双层圆柱壳隔声性能控提供参考。

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不同激励下基于SVMD的结构响应重构方法

苟志豪, 彭珍瑞

2024, 44(6): 49-56.

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针对基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition，EMD)的响应重构方法需要设置繁杂的带通滤波器参数，且无法在时域中直接重构周期激励作用下的响应等问题，提出一种不同激励下基于逐次变分模态分解(SuccessiveVariational Mode Decomposition，SVMD)的响应重构方法。首先，分别考虑瞬态激励和周期激励两种工况，使用SVMD将传感器测得的动态响应信号分解为多个分量。其次，使用由模态分析推导出的模态转换矩阵和传递矩阵得到未测量位置的响应分量。最后，根据模态叠加法实现时域响应重构。对六层剪切框架和简支梁分别进行数值仿真和试验验证，结果表明，所提方法在使用单个传感器的条件下即可对不同激励下的结构响应实现有效重构，且对测量噪声具有一定的鲁棒性。

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功能梯度石墨烯增强阶梯圆柱壳的振动特性分析

菅泽, 王宇, 王鹏, 李昊, 李学辉

2024, 44(6): 57-64.

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基于Rayleigh-Ritz 法分析功能梯度石墨烯增强复合材料(Functionally Graded Graphene Platelets ReinforcedComposite，FG-GPLRC)阶梯圆柱壳的振动特性。首先，采用改进的Halpin-Tsai 微观力学模型和复合材料夹杂理论，确定FG-GPLRC的等效材料属性。其次，基于微元法思想和1 阶剪切变形理论建立每一子段的基本方程。最后，建立Lagrange 动力学能量泛函方程，通过Rayleigh-Ritz 法求解FG-GPLRC 阶梯圆柱壳的固有频率，并验证方法的有效性。研究表明，FG-GPLRC阶梯圆柱壳的固有频率随层数的增加变化趋势减小，石墨烯质量分数和分布模式会影响圆柱壳的固有频率；弹性边界条件下弹簧刚度系数越大，FG-GPLRC阶梯圆柱壳的第一阶固有频率越大。

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风浪联合作用下海上风电结构动力响应与MTMD减振控制

乐治济, 张权, 李碧波, 陈立, 田会元, 卢艺静

2024, 44(6): 65-72.

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针对海上单桩风机支撑结构在风浪荷载作用下的动力响应与减振设计开展研究。首先，建立某6.45 MW海上风电机组单桩集中质量-梁杆模型，利用Kaimal 谱计算风荷载、Jonswap 谱模拟波浪荷载，分析单桩风机结构的动力振动特性。随后，基于多重调谐质量阻尼器（Muti-Tuned Mass Damper，MTMD）,设计1 阶、2 阶TMD，以结构振动响应为目标，研究该减振方案的适用性。研究表明，支撑结构的加速度、位移响应受塔架基频影响较大，且加速度受2 阶基频主控，位移受1 阶基频主控。当外荷载较大时，MTMD的减振效果会有所提高。MTMD体系的减振效果明显，各响应的减小率达到50 %，且塔架的1 阶、2阶频谱主峰值明显降低。

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Bennett 机构构型的环形可展天线桁架热致振动分析

尹振巍, 潘文博, 周凯红, 张乐坦, 李梓仪

2024, 44(6): 73-76.

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卫星在运行过程中会频繁进出地球阴影区，天线桁架在太阳热辐射和无辐射的交替影响下，会产生热致振动响应，从而影响天线的使用精度和寿命。为提高天线的稳定性，以Bennett 机构替代构型构建环形天线桁架，并建立有限元模型，计算其在突加热载荷条件下的瞬态温度场；通过热-结构间接耦合仿真，分析桁架在突加热载荷条件下的热致振动响应，并与传统的对角线伸缩式环形桁架进行比较。结果表明，相比于传统的对角线伸缩式环形桁架，Bennett替代构型环形桁架在热载荷作用下振幅明显减小，表现出良好的稳定性。

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主动隔振系统负载特征参数动态辨识方法

杨恭领, 张争光, 陈鹏, 李小清, 曾理湛

2024, 44(6): 77-83.

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针对主动隔振系统负载特征参数难以估计以及动态变化的问题，明确特征参数辨识对象并提出辨识方法，提升主动隔振系统的解耦控制效果。在三点支撑构型的减振系统基础上，建立主动隔振系统动力学模型和控制模型，推导动力学方程中的质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵以及解耦控制模型中的转换矩阵，提出主动隔振系统重心、质量、惯量负载特征参数的辨识方法，创建基于Simulink 的主动隔振系统仿真模型并对实验平台进行搭建，通过仿真和实验使辨识方法的有效性得到验证。

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子午线轮胎横向弯曲振动模态的数值与实验研究

余旭东, 朱晨迪,

2024, 44(6): 84-90.

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为进一步研究子午线轮胎胎面在300 Hz 以上发生的横向弯曲振动特性，本研究参照被广泛使用的轮胎模态命名约定，通过建立205/55 R16 子午线轮胎有限元模型，对胎面在0～500 Hz上的面内振动、面外振动和横向弯曲振动进行计算，获得对应阶数下的固有频率及模态振型。通过锤击实验对对象轮胎进行模态分析，获得0～500 Hz胎面振动模态，有限元模型的准确性得到验证。此外还通过对有限元模型施加旋转角速度，讨论轮胎频率分裂现象，并进一步得到转速与固有频率之间的关系。工作为研究轮胎在各个频段的振动特性和诊断车辆的NVH（Noise，Vibration，and Harshness）故障提供一种可供借鉴的思路和方法。

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含几何缺陷旋转FG-CNTRC梁非线性自由振动分析

林百川, 覃健桂, 莫新娣

2024, 44(6): 91-96.

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以含有初始几何缺陷的功能梯度碳纳米管增强旋转梁的非线性自由振动行为为对象开展研究。根据Euler–Bernoulli 梁理论，引入von Kármán 几何非线性假设，利用Hamilton 原理，推导出系统的非线性偏微分控制方程。随后，采用Galerkin 法，将控制方程转化为常微分方程，并利用变分迭代法，求得系统非线性频率的解析解。最后，通过数值结果，讨论材料属性、转速、轮毂半径和几何缺陷等因素对结构非线性频率的影响。

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含磁拉力及Alford 力的磁悬浮转子动态特性分析

王小虎, 赵雅涵, 赵晶晶, 胡腾, 李本杰

2024, 44(6): 97-103.

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分析含开关磁阻电机不平衡磁拉力及压气机叶尖气流激励Alford 力，且由磁悬浮轴承支承的多电航空发动机模拟转子系统的动态特性。基于Timoshenko 梁理论及有限元方法建立模拟转子系统，在模型中引入12/8 极三相开关磁阻电机的不平衡磁拉力及气流激励Alford 力。计算结果表明，电机磁拉力会降低转子临界转速，但是存在Alford力时，电机磁拉力会提高转子稳定阈。Alford 力和电机磁拉力会引入各种谐波、次谐波激励，并随转速使得转子呈现不同动态特性。改变磁悬浮轴承控制参数能改变转子平衡位置、运动轨迹和振幅，表明可以通过调节这些控制参数改变转子运动特性从而实现对发动机转子的主动控制。

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弹性边界梁振动特性模拟与人工弹簧刚度适配性研究

赵鹏程, 曹贻鹏, 孟洪波, 张善越

2024, 44(6): 104-110.

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边界条件是梁、板、壳结构振动特性求解与分析的重要条件，基于弹性边界梁的振动方程模拟任意边界条件是目前分析的热点，对梁的动力学分析也具有更重要的意义。本文基于能量法，采用人工弹簧技术，构建任意边界条件下欧拉梁结构动力学模型。选取改进的傅里叶级数作为梁结构位移容许函数，通过瑞利里兹程序进行求解，得到欧拉梁结构的振动特性。通过与有限元（ANSYS）计算结果对比，验证方法的准确性。在此基础上，研究人工弹簧刚度值与结构刚度值的对应关系，对人工弹簧刚度取值给出建议，实现弹簧刚度与结构刚度的合理适配。

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一种齿轮故障协同诊断与预警方法

盛嘉玖, 陈果, 贺志远, 康玉祥, 王浩, 尉询楷

2024, 44(6): 111-115.

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针对齿轮故障诊断与演化监测问题，提出一种快捷、有效的协同诊断与预警方法。首先，采用小波变换与相关性准则筛选反映齿轮故障冲击特性较强的共振频带；其次，通过Hilbert 变换获取包络解调信号，使用自相关滤除噪声干扰；然后，运用倒频谱将包络信号频谱上的一系列边频谱线简化为单根谱线，获取故障特征；最后，构建预警特征量：倒频谱幅值比(Cepstral Amplitude Ratio，CAR)，用于表征故障演化趋势。两组高采样频率公开数据集的分析结果表明：相比于其他典型方法和指标，所提协同诊断法得到的故障特征频率对应的谱峰更加清晰，所提指标可更好反映故障演化趋势。

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基于高阶瞬态提取变换的滚动轴承故障诊断

韦成龙, 周以齐, 于刚, 刘朋川

2024, 44(6): 116-122.

摘要 ( )

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传统时频分析方法通过构建信号的时频模型，获得非平稳信号的瞬时频率特征，然而，由于短时瞬态信号在时域上不连续，受限于海森伯格不确定性原理，无法为短时瞬态信号提供精确时间信息。针对旋转机械中瞬态故障信号的提取问题，提出一种高阶瞬态提取变换(High-order Transient-extracting Transform, HTET)，该方法利用泰勒展开估计高阶群延迟算子，替换低阶时频方法中的关键参数，通过获得能量更集中的时频表示，对机械故障中形成的冲击特征进行精确定位，并且能够有效提取信号中的冲击成分，去除本底噪声的干扰。仿真分析验证所提出方法在时频特征刻画以及抑噪方面的性能。实验分析对提出方法能够用于人工缺陷与自然演化形成的缺陷轴承故障诊断加以验证，对于信号时频分析理论的拓展与机械故障的诊断均具有实际意义。

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ISWD-SVD联合方法的变压器振动信号降噪

尚海昆, 黄涛, 林伟, 张冉喆, 李峰, 刘力卿

2024, 44(6): 123-128.

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针对变压器有效振动信号受噪声干扰难以提取的问题，提出一种改进群分解-奇异值分解(ImprovedSwarm Decomposition-singular Value Decomposition，ISWD-SVD)的变压器振动信号降噪方法。该方法首先将功率谱熵负值作为目标函数，利用麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm，SSA)寻找群分解算法(Swarm Decomposition，SWD)最优参数；然后，采用最优参数对变压器振动信号进行SWD分解，并剔除剩余分量，得到重构信号；最后，利用SVD去除重构信号中的噪声残留，实现二次降噪。通过对仿真信号与现场信号进行降噪效果验证，并与其他降噪算法进行对比分析。结果表明：ISWD-SVD联合方法对变压器振动信号具有更好的降噪效果，可为变压器机械状态检测和故障诊断提供有力依据。

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基于广义逆波束形成谱与压缩感知的干式变压器低频缺陷定位方法

彭伟, 田昊洋, 黄玉, 金明雨, 王枭

2024, 44(6): 129-134.

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基于广义逆波束形成理论，提出一种压缩感知框架求解的低频声源识别方法，所提方法可在不增大阵列尺寸的情况下提升定位精度。在传统广义逆波束形成理论的基础上，将源强系数展开为傅里叶级数，再基于压缩感知求解框架进行优化求解。利用单极子和相干声源两个数值仿真对比常规方法与所提方法的声源识别效果，仿真结果表明：在整个分析频率下，所提方法均具有更高的识别精度，且有效抑制了噪声的干扰。模拟干式变压器铁芯松动缺陷实验进一步验证所提方法的有效性与实用性。

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基于正则化与范数归一化的概率损伤识别方法

钱树伟, 石庆贺, 林柏超, 杨颖, 胡可军

2024, 44(6): 135-142.

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提出基于正则化与范数归一化的概率损伤识别方法（Regularization and Norm Normalization Based Probabilistic Damage Identification Method，RNbPDI），对不适定性和不确定性条件下的结构损伤识别误差进行量化。以结构损伤前后的模态信息差为目标函数，引入正则化方法，建立结构损伤参数求解的目标函数。考虑到不同模态参数对损伤参数的灵敏度数值范围的差异，将不同模态参数的灵敏度矩阵和残差矩阵分别进行范数归一化处理，以提高损伤识别问题求解的数值稳定性。利用概率方法来量化损伤识别结果的不确定性，给出损伤参数的识别结果的名义值和方差求解公式。通过数值算例分析不同损伤工况、不同传感器测点方案、不同的测试噪声水平对损伤识别结果的影响，通过数值算例和一个四层剪切框架实验表明该方法具有识别精度高、鲁棒性强的特点。

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基于变采样分辨率相关分析法的铁道客车轮对动平衡测试

吕守宝, 赵世田, 崔治, 曾勇, 唐崇邦, 黄涛

2024, 44(6): 143-148.

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铁道客车轮对上的不平衡质量影响列车运行安全及速度的进一步提升，轮对安装前需要精确检测不平衡质量并进行动平衡处理。本文提出自适应小波消噪、MUSIC（Multiple Signal Classification）谱估计、相关分析法相结合的方法，实现铁道客车轮对动平衡振动信号特征的提取。通过Labview 软件与MATLAB混合编程实现软件开发，并搭建铁道客车轮对动平衡测试平台进行实验验证，实验验证结果表明，经过降噪和采样分辨率的控制，可以克服现场噪声及频率干扰问题，提取的信号幅值及相位具有较高的精度，可实现轮对上不平衡质量及位置的准确探测。

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一种融合特征与卷积神经网络的车轮缺陷识别方法

尹兆珂, 缪炳荣, 张盈, 袁哲锋, 胡天棋

2024, 44(6): 149-155.

摘要 ( )

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针对同一识别算法下不同损伤类型以及损伤程度识别准确率低的问题，提出一种多尺度融合特征与一维卷积神经网络（One-dimensional Convolution Neural Network，1D-CNN）相结合的车轮损伤诊断方法。利用完全噪声辅助聚合经验模态分解（Complete EEMD with Adaptive Noise，CEEMDAN）和魏格纳-维尔分布（Wigner-Ville Distribution，WVD）联合时频分析方法，对轴箱加速度信号进行融合特征提取，将提取到的多维度融合特征作为样本输入，构建适合车轮踏面损伤诊断的CNN模型，对样本中的不同损伤类型和损伤程度进行分类识别。经仿真分析和实验验证表明：所提出的多维度融合特征对于不同车速下的损伤类型以及损伤程度都有很好的识别能力，识别准确率可达到98%，且鲁棒性强，可为车轮踏面损伤识别和评估提供新的方法。

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基于参数优化VMD-MCKD的滚动轴承早期故障诊断

陶翰铭, 张栋良, 吴坤鹏, 吴杰,

2024, 44(6): 156-164.

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针对滚动轴承早期故障特征易受强背景噪声影响而难以提取的问题，提出一种基于阿基米德算法（Archimedes Optimization Algorithm，AOA）优化变分模态分解（Variational Mode Decomposition，VMD）和相关最大峭度解卷积（Maximum Correlated Kurtosis Deconvolution，MCKD）参数的滚动轴承故障诊断方法。首先，将不同移位数下相关峭度和现有指标进行对比，选取最优相关峭度指标作为目标函数优化VMD算法中分解层数K和惩罚因子，并基于VMD分解结果选取最优分量；其次，提出一种加权包络谱峭度作为目标函数优化MCKD算法中滤波器长度L 和冲击信号周期T，基于MCKD算法增强最优分量中的冲击成分；最后，通过包络谱分析判断滚动轴承故障类型。仿真和试验结果表明，该方法可以有效提取并增强故障中的冲击成分，实现在强背景噪声下的滚动轴承早期故障诊断。

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基于RMS子线区间拟合法的轴承剩余寿命预测

王贡献, 张腾, 胡志辉, 杨仲, 王绪光, 李帅琦

2024, 44(6): 165-171.

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轴承剩余使用寿命（Residual life，RL）预测模型的预测精度在很大程度上取决于衰退特征的趋势一致性。由于轴承个体差异性，导致同类型不同轴承的相同特征衰退趋势表现不同，从而导致训练集轴承建立的RL预测模型与测试集轴承不匹配。针对上述问题，本文提出一种基于振动信号均方根（RMS）趋势一致性的子线区间拟合法轴承寿命预测方法。依据μ±3σ 原则提出一种奇异值替换方法，有效增强RMS衰退曲线的趋势一致性，并基于RMS衰退曲线高度的趋势一致性提出子线区间拟合法，利用XJTU-SY数据集对提出方法进行测试与验证，并与常见的寿命预测方法反向传播神经网络（Back Propagation Neural Network，BPNN）与长短期记忆神经网络（Long Short-term Memory Network，LSTM）预测结果进行对比，可有效提升轴承RL预测精度。

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基于VMD-RCMFE的船用柴油机故障特征提取方法

王家兴, 向阳, 陈天佑

2024, 44(6): 172-178.

摘要 ( )

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柴油机作为船舶的核心动力来源，一旦发生故障将严重影响船舶安全，为保证船舶及船员安全，需要对船舶柴油机进行故障诊断研究。本文以WP6 型船用6 缸柴油机为研究对象，对失火、进气滤器堵塞、进气门间隙过大及排气门间隙过大多种故障进行研究。针对船舶柴油机缸盖振动信号的非线性和非平稳特性，提出一种基于变分模态分解（Variational Mode Decomposition，VMD）、精细化复合多尺度模糊熵（Refined Composite Multiscale Fuzzy Entropy，RCMFE）、支持向量机（Support Vector Machines，SVM）的柴油机故障诊断方法。该方法首先利用VMD方法对缸盖振动信号进行降噪处理，然后利用RCMFE方法提取柴油机缸盖振动信号中隐含的故障特征，最后采用SVM模型进行诊断，诊断精度高达99.2 %。

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柴油机异响噪声诊断研究

周启迪, 孙婷婷, 丁宁, 蒲博闻, 张忠伟, 许春光

2024, 44(6): 179-184.

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柴油机噪声具有非线性和非稳态特征，导致异响诊断难度较大。目前多采用阶次分析和信号处理方法进行异响诊断，但该方法对于非阶次和高频异响源适用性不足。为解决上述问题，本研究提出一种基于特征参量MAP和声阵列技术的异响诊断方法，首先基于特征响度MAP、音噪比MAP和突出比MAP确定异响的可能频段，根据特征提取结果进行噪声样本滤波设计，并结合主观评审试验确定异响噪声频谱分布，最后通过声阵列技术进行异响源诊断。将本研究提出的方法应用于柴油机异响诊断研究，发现异响噪声主要分布在11 700～12 200 Hz，异响源为涡轮增压器压气机，本研究提出的方法对于动力机械异响源诊断更具有通用性。

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基于并行特征提取的轴承故障诊断方法

郑皓文, 汪凯, 程源, 冯郑雨, 高力凯, 沈文学

2024, 44(6): 185-190.

摘要 ( )

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应对在工业噪声环境下如何提高现有轴承故障诊断方法的鲁棒性能和泛化性能，提出一种卷积自编码器-长短期记忆(Convolutional AutoEncoder-Long Short-Term Memory，CAE-LSTM)并行特征提取模型。该方法使用CAE 编码器冻结的局部空间特征融合长短期记忆-1 维卷积网络(Long Short-Term Memory-1-dimensional Convolutional Neural Network，LSTM-1DCNN)所提取的时序相关性特征完成模型训练，在特征融合过程引入有效通道注意力机制(Efficient Channel Attention，ECA)完成特征的权重分配，实现全局特征信息的充分提取，最终通过Softmax 函数输出轴承的故障诊断结果。在自测和公开的轴承数据集上进行实验验证，其对比实验结果表明：所提出的并行特征提取模型具备优良的轴承故障诊断性能，且具备较好的噪声鲁棒性和泛化能力。

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主动悬架识别路面扰动反馈最优控制策略研究

吕文博, 赵又群

2024, 44(6): 191-197.

摘要 ( )

PDF(2055KB) ( )

针对现有主动悬架在应用最优控制时缺乏路面扰动识别内容的问题，提出一种识别路面扰动反馈的最优控制器。该控制器在传统系统状态反馈最优控制的基础上引入扰动反馈项，并通过粒子群算法优化加权系数，同时采用直线电机作为作动器。考虑到路面不平度与系统状态响应获取存在先后顺序，采用开环带有外部输入的非线性自回归(Nonlinear Auto-regressive Model with Exogenous Inputs，NARX)神经网络预测与逆模型相结合的方法来识别路面不平度。神经网络离线训练在线识别，识别模块实时将结果传输给控制器。在整车模型上对控制策略进行仿真。结果表明，粒子群优化使平顺性指标显著改善；采用的路面识别方法可有效提高识别的精确性；与不识别扰动控制相比，本策略可有效降低悬架动挠度的恶化，并改善整体控制效果。

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汽车非平稳车内噪声时变综合烦躁度客观评价方法

冯天培, 惠延波, 王岩松, 马喜岭, 张博强, 孙朋

2024, 44(6): 198-205.

摘要 ( )

PDF(2934KB) ( )

与汽车非平稳车内噪声时变声品质主观评价序列的平滑性相反，传统客观评价模型输出的预测序列是较为波动的。本文在传统模型建立的基础上，利用Savitzky-Golay 滤波器对预测序列进行时域平滑后处理。检验结果表明，相比于预测序列，时序平滑评价序列对车内噪声时变综合烦躁度的评价性能更高，预测精度（误差均方根值降低11.40 %）、稳定性（误差方差降低31.50 %）与一致性（Pearson 相关系数提高9.95 %）均得到较大提高。在传统模型基础上对预测序列进行时域平滑后处理，是具有更高精度的时变综合烦躁度客观评价方法。

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无人航行器声隐身性能提升研究

魏建红, 向阳,

2024, 44(6): 206-211.

摘要 ( )

PDF(2223KB) ( )

针对小几何尺度的无人航行器（Unmanned Underwater Vehicle，UUV）中减振技术的应用问题，建立尺度较小的SUBOFF无人航行器有限元模型。分析其在典型激励下的声振特性，探讨阻振、吸振技术在UUV上的应用，并且基于声学黑洞结构设计UUV舱段，分析其减振效果。研究结果表明：无人航行器结构振动和辐射噪声的峰值频率与整体和局部结构的模态频率关系较大。在推进电机基座、推力轴承基座等结构上应用阻振质量和动力吸振器可有效减小艇体振动，吸振器质量增加可改善吸振效果。设计声学黑洞(Acoustic Black Hole，ABH)舱段并应用于艇体的中部均匀部分，可有效减小结构振动由激励源向船艏的传递，体现该方案的减振效果。

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高速列车轴箱振动特性及功率谱密度归纳研究

李世杰, 吴兴文, 梁树林, 池茂儒

2024, 44(6): 212-218.

摘要 ( )

PDF(2493KB) ( )

针对我国动车组轴箱振动特性及实测加速度功率谱密(Power Spectral Density，PSD)不明确等问题，在我国多条线路上开展轴箱振动试验，获取各个线路轴箱振动加速度数据。通过滑窗计算并拟合峭度、偏斜度两个非高斯参数的分布形式。采用约翰逊拟合对非正态分布的PSD样本进行谱归纳，获得轴箱实测功率谱密度，与IEC 61373 标准进行对比分析。结果表明：轴箱振动加速度信号有着明显的超高斯特性，其中峭度分布符合对数正态分布，且进行曲线平移后拟合效果较好；高斯混合模型对偏斜度分布有着较好的拟合。通过对5 条线路实测功率谱密度的统计结果可知，标准值与实测功率谱密度差异较大，各线路在500～1 000 Hz高频振动能量大于标准值；在5～300 Hz低频振动能量小于标准值。将统计结果作为轴箱附属部件的载荷输入，为轴箱附属部件进行考虑线路非高斯特性的疲劳可靠性设计和振动试验提供理论指导。

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某纯电动汽车蠕行工况轰鸣问题分析与控制策略优化

沈龙, 张军, 赵明斌, 秦宾, 方阵

2024, 44(6): 219-223.

摘要 ( )

PDF(2195KB) ( )

由于电驱传动系统刚性连接，使其呈现出“弱阻尼”状态，这会让纯电动汽车在某些特定工况下容易发生传动系统轰鸣问题。文章以某纯电动汽车蠕行工况轰鸣问题为例，系统地阐述电驱传动系统轰鸣问题的分析排查过程，分析转矩波动抑制失稳导致转矩波动过大是引起蠕行轰鸣的原因，提出电机转矩波动抑制失稳潜在机理及改进的主动阻尼控制策略。结合改进的主动阻尼控制逻辑，在不改变车辆传动系统结构的前提下，通过限制主动阻尼上限的方法，电机转矩波动抑制的失稳现象得到有效控制。并通过实车验证针对轰鸣问题的新主动阻尼控制方法的有效性，这对解决此类问题具有借鉴和参考价值。

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发动机活塞敲击下的整机动力学响应分析及优化

黄泽好, 罗福平, 邢志斌, 聂嘉余

2024, 44(6): 224-229.

摘要 ( )

PDF(2565KB) ( )

抑制活塞二次运动产生的敲击噪声是发动机NVH控制的重要内容。以某款两缸四冲程发动机为研究对象，考虑活塞和缸套工作变形及其接触特性，建立整机刚柔耦合动力学模型，探究活塞敲击激励下的整机振动与噪声响应；以活塞间隙、活塞销偏置及活塞质心位置为设计变量，活塞动能和摩擦损失为优化目标进行多目标优化设计。结果表明活塞敲击激励主要影响机体上侧部分，气缸盖罩振动噪声明显；优化后多个转速下的活塞敲击动能、摩擦损失以及机体振动和噪声均有所改善，其中6 000 r/min 下的活塞敲击动能比优化前降低31.1 %；气缸盖罩顶部辐射噪声减小量最大为4.8 %。

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开放式研究室键盘敲击声对中文文献阅读的影响研究

单晓霞, 史晓峰

2024, 44(6): 230-235.

摘要 ( )

PDF(1714KB) ( )

键盘敲击声是开放式研究室内典型的声源之一。本文通过实验测试来研究不同声压级的键盘敲击声对开放式研究室人员专业文献阅读的影响。键盘敲击声以45、50、55 dB(A) 3 个不同的声压级水平进行呈现，对参与者在3种声环境下阅读文献客观绩效和主观感受进行分析。结果表明，参与者的客观绩效和主观感受都受到键盘敲击声的影响并与其声压级大小相关，且在键盘敲击声为50 dB(A)的测试环境中，参与者的主观感受和客观表现都达到最佳。此外还探讨个人因素（键盘使用类型、性别和噪声敏感度）对键盘敲击声环境下文献阅读任务的影响。

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曲线钢桁桥人致振动舒适性评价现场试验研究

温青, 何泳霖, 周越, 曹张, 华旭刚, 孙洪鑫

2024, 44(6): 236-241.

摘要 ( )

PDF(2115KB) ( )

大跨曲线钢桁梁人行桥竖向、横向和扭转振型耦合强，人致振动舒适度评价和减振控制难度大。以湖南省长沙市浏阳河一主跨为120 m的曲线双层桥面三跨连续钢桁梁桥—汉桥为工程背景，通过理论分析和人群激励现场动力试验，识别桥梁固有模态参数，评价人致振动舒适性,优化设计调谐质量阻尼器（Tuned Mass Damper，TMD）并评价TMD的减振效果。研究表明：因桥梁第一阶竖弯模态和第一阶扭转模态的阻尼比仅为0.23 %和0.3 %，人致振动加速度不满足舒适性要求；采用竖向TMD进行竖弯模态和扭转模态的减振控制，减振后的桥梁满足舒适性要求。

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车辆段上盖超高层建筑室内结构噪声分析与评价

杜彦芊鞠龙华王安斌

2024, 44(6): 242-248.

摘要 ( )

国内标准多采用等效A声级来评价车致振动引起的二次结构噪声，评价范围为16 Hz~200 Hz。鉴于A声级对低频部分的大幅度衰减，本文根据国内某车辆段上盖超高层建筑的实测数据，对室内结构噪声沿建筑高度分布的规律进行分析，并通过与响度的对比，对等效A声级的适用性进行验证。结果表明：车致振动引起的上盖超高层建筑室内噪声频率分布范围随楼层变化，楼层越高，频带越窄；分析频带由标准规定的16 Hz~200 Hz变为有效噪声分布频带时，等效A声级的变化幅度难以被人耳察觉，响度级的变化却能明显被人耳感知；200 Hz以上能量占比小，但对响度评价的影响较大。若仍以16 Hz~200 Hz等效A声级来评价上盖超高层建筑室内结构噪声，会低估其响亮程度。研究结果对有效评价上盖建筑结构噪声的影响具有理论指导意义。

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地铁邻近高层住宅建筑振动分布规律及影响因素研究

曾钦娥, 何蕾, 邬玉斌, 宋瑞祥, 户文成

2024, 44(6): 249-254.

摘要 ( )

PDF(2483KB) ( )

通过有限元法建立轨道-隧道-土体-建筑大型精细化有限元模型，考虑轮轨激励的频率特性，结合源强原位测试验证模型的可靠性，在此基础上，系统研究建筑不同房间、楼板不同位置、不同楼层的振动分布规律，结合楼板的模态分析，重点研究不同房间振动水平差异的形成原因。结果表明，同一楼层不同房间振动差异受楼板一阶固有频率与输入源强卓越频率重叠关系影响，不同房间的振动水平仿真结果差异达到15.1 dB；当房间楼板一阶固有频率远低于源强卓越频率时，房间楼板振动极值点出现在房间楼板中央以外的位置，反之则出现在楼板中央；振动随楼层高度的增加表现为波动变化规律，不同房间的最大值可能出现的位置为首层、中间层或顶层。

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泡沫铝材料声学参数计算及其应用

张学勇, , , 魏定源, , 戴梦超, , 马田伟, 张学庆, , 周玉坤, ,

2024, 44(6): 254-260.

摘要 ( )

PDF(2028KB) ( )

泡沫铝材料曲折因子、热特征长度和黏性特征长度等声学参数对其吸声性能有重要影响。针对泡沫铝声学参数难以在实验室完成检测的问题，本文研究采用Johnson-Champoux-Allard 多孔介质模型，运用全局最小二乘优化方法完成对泡沫铝材料的声学参数反求，通过与熔体发泡法制备的泡沫铝吸声性能实测值比较，验证所提方法的可行性；通过数值计算，进一步分析泡沫铝流阻率、黏性特征长度、热特征长度、曲折因子和孔隙率等声学参数与其吸声系数的关系。结果表明：增大流阻率、曲折因子和孔隙率均使泡沫铝吸声性能增强；热特征长度和黏性特征长度的改变对吸声系数影响较小；增大孔隙率，泡沫铝的吸声性能提升最为明显。研究成果可为泡沫铝的研发制备和实际工程应用提供借鉴和指导。

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空调压缩机三点式橡胶隔振脚垫刚度优化与实验验证

曾小山, 陈昌垚, 陈俊杰

2024, 44(6): 261-266.

摘要 ( )

PDF(2375KB) ( )

针对某变频空调压缩机隔振系统性能不达标的问题进行优化设计，采用三点式隔振脚垫布置法搭建空调压缩机隔振系统模型，以橡胶隔振脚垫的刚度为关键优化参量，隔振系统固有频率及能量解耦率为优化目标，获取隔振脚垫刚度对隔振系统振动特性的影响规律及关键参量的最佳匹配方案，并通过隔振脚垫-压缩机系统振动特性测试验证方案的准确性。结果表明，优化后的压缩机橡胶隔振系统性能有较大提高，能够满足实际隔振需求。

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组合型亥姆霍兹通风吸声体低频宽带吸声特性研究

张崇卓, 何川, 陶猛

2024, 44(6): 267-272.

摘要 ( )

PDF(2288KB) ( )

为解决低频段通风吸声效果差的问题，提出一种亚波长厚度的颈部嵌入式亥姆霍兹通风超材料吸声体，该结构由中央通风开放区域和周围布置的多谐振器两部分组成。通过精确设计每个共振单元，使吸声体在445～678 Hz频率范围内具有优异的吸声特性，吸声系数均在0.85 以上。该结构厚度为40 mm，仅是445 Hz波长的1/20。分析嵌入颈部的吸声机制，指出结构在颈部位置处，会具有很强的黏性来耗散声波能量，且共振频率随着颈部嵌入的长度增加而向低频偏移。随后，通过实验验证通风吸声体的传递损失与计算结果符合良好，目标频段内传递损失平均提高6dB。因此，该功能结构的通风吸声体材料为在低频域实现高吸声能力的可行性得到验证。

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基于声辐射理论的声屏障插入损失研究

朱从云, 王正大, 丁国芳, 黄其柏

2024, 44(6): 273-277.

摘要 ( )

PDF(2251KB) ( )

为进一步提升公路声屏障的降噪效果，在当前存在的公路声屏障插入损失计算公式的基础上，考虑公路声屏障受到激励后产生声辐射的现象，推导出考虑声辐射时公路声屏障插入损失计算公式。对计算结果进行分析可得，声屏障的插入损失比不考虑声辐射的情况下降低0.9～3.6 dB。因此在设计公路声屏障应当考虑声屏障声辐射对降噪效果的影响。

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高架轨道箱梁C型弹簧动力吸振器减振研究

赵阳, 王鹏生

2024, 44(6): 278-284.

摘要 ( )

PDF(2467KB) ( )

为有效控制高架轨道箱梁的振动，首先设计并建立轨道-箱梁、动力吸振器物理模型，通过理论计算和数值仿真，分析动力吸振器的移频特性，对其参数、尺寸及安装位置进行优化设计；然后对轨道-箱梁结构进行模态分析，通过振型贡献率确定结构的受控模态；最后基于列车-轨道-桥梁耦合模型，探讨列车荷载作用下动力吸振器对轨道-箱梁结构的减振效果。结果表明：动力吸振器可以通过C型弹簧的变形来改变弹簧刚度，进而改变自身固有频率以对不同频率的振动进行控制；根据振型贡献率，轨道-箱梁结构以2 阶模态为控制模态进行减振设计；简谐荷载及移动荷载作用下，动力吸振器可以在宽频范围内有效抑制轨道-箱梁结构的振动，最大可减低3.2 dB。

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弹磁强化非线性能量阱的吸振性能研究

李会阳, 陈建恩, 王继康,

2024, 44(6): 285-290.

摘要 ( )

PDF(2578KB) ( )

在纯立方非线性能量阱(Nonlinear Energy Sink，NES)的基础上引入弹磁元件，构成新型的弹磁强化非线性能量阱。建立含线性主振子和该非线性能量阱组成的系统的动力学方程，运用龙格库塔法对该非线性能量阱的动力学特征进行分析，并对比弹磁强化非线性能量阱和纯立方刚度非线性能量阱的吸振性能，研究弹磁强化非线性能量阱参数对其吸振性能的影响。分析结果表明，弹磁强化非线性能量阱具有较好的减振效果；通过增大弹磁元件中永磁铁质量、半径以及线性弹簧的刚度系数，减小永磁铁初始间距，都可以优化其减振效果。但激励幅值较大时，振幅会在共振频率附近出现不稳定响应或者出现双峰现象。

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粒子阻尼悬臂管道减振特性试验研究与仿真分析

倪秋华, 张华芳, 王超, 周帅, 林磊, 陈志林,

2024, 44(6): 291-297.

摘要 ( )

PDF(1421KB) ( )

粒子阻尼技术是一种被动减振降噪技术，已成功应用于多个领域。以附加在悬臂管道上的粒子阻尼为研究对象，试验验证粒子阻尼器对悬臂管道振动的减振能力，同时仿真模拟研究不同粒子阻尼器参数对悬臂管道的减振特性影响。结果说明粒子阻尼器对悬臂管道有显著减振效果。试验结果与仿真结果相吻合，使算法的有效性得到验证；该研究可为管道减振措施提供重要参考。

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新型消声材料在某电弧试车台的降噪应用

王熙伟, 燕翔, 车建

2024, 44(6): 298-302.

摘要 ( )

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某电弧试车台运行时因其末端排气口排放噪声较大而造成厂界超标，因为电弧试车台排气成分具有很强的腐蚀性，之前安装的传统消声材料被逐渐腐蚀，导致之前安装的消声措施出现消声失效。本项目属于技术改造工程，必须解决消声材料的抗腐蚀问题，应采用非金属材料建造消声通道。常见非金属消声材料在阻燃、材料强度、防潮性、吸声性能等方面无法全面满足本项目的要求。多孔硅砂降噪板是一种新型吸隔声板材，具有吸声和隔声的双重声学功能，本项目利用多孔硅砂降噪板的优异特点，进行板拼式蜂窝通风消声装置研发，工程应用前在实验室进行消声与通风的一系列试验分析，最终设计出一种适合本项目的消声结构并进行成功应用。利用多孔硅砂降噪板开发的非金属消声装置，开创出风道消声工程应用的一种新型的产品形式。

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调节阀降噪套筒的数值分析与试验验证

张蒙, 张晓昕, 付豪, 孙文

2024, 44(6): 303-308.

摘要 ( )

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在小开度和大压差工况下，流量调节阀的节流作用导致阀体气动噪声问题突出。为降低阀体的气动噪声，找出噪声源的主要发生位置，采用在节流口位置安装降噪套筒的方法，可以达到很好的节流、降噪和稳流效果。基于此本文介绍调节阀降噪套筒的结构、主要特点、降噪方法及工作原理，引入一种适合阀门气动噪声计算的声学计算方法，并利用数值分析和试验验证对比阀门有无安装降噪套筒时声压级大小，验证阀内降噪套筒对降噪所起的作用。

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一种超高转速风机转频噪声分析与控制

冯国平, 周文建, 李东亚, 职山杰

2024, 44(6): 309-314.

摘要 ( )

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高转速风机具有体积小，效率高，可靠性高等优异特性，在家用产品、高端制造以及航空航天等领域应用前景广阔。随着转速的提高，风机的激励力和噪声将发生很大变化，高转速对噪声设计提出了更高的要求。本文对某型15 万转风机的转频噪声进行研究，首先对风机转子系统不平衡力进行分析，随着转速升高转子不平衡力对其振动噪声的影响越发显著，风机低噪设计需要转子系统偏心质量更小，同时指出对转子系统和叶轮进行整体动平衡操作，可以有效降低系统不平衡激励，转频噪声降噪效果更优。进一步地，针对风机进风口来流状态对转频噪声的影响进行讨论，发现进风口不均匀来流会激发叶轮-转子系统产生不平衡激励，从而导致风机转频噪声恶化。因此风机与整机系统匹配设计时，必须考虑风机进风口结构的影响。最后综合风机转子系统的整体动平衡方案及进风口来流均匀设计等措施，该高转速风机转频噪声下降明显，收到良好的降噪效果。

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