噪声与振动控制

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封面、目次

2025, 45(1): 0-1.

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考虑声振耦合的散射声场优化研究

李宗吉, 王旭东, 傅泽锟, 王德石

2025, 45(1): 1-6.

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针对表面铺设柔性层的声振耦合结构散射声压最小化问题，发展一种无限/半无限空间中散射声压优化算法。考虑声介质与弹性结构的耦合作用，推导耦合系统散射声压方程；随后采用直接微分法推导出散射声压对阻尼层单元的灵敏度公式；最后以指定参考点在单一频率或频率带内的散射声压幅值最小化为目标函数，考察无阻尼/有阻尼柔性层在不同激振频率下的材料分布。结果表明：优化算法可实现柔性层材料的合理分布，有效降低激励频率处的散射声压。

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多跨连续跨越式输油气管道流固耦合振动效应及动力特性

翁光远, 徐琳杰, 程凯凯, 李光玲, 王乐, 朱熹育

2025, 45(1): 7-13.

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为揭示多跨连续跨越式输油气管道随油气介质输送状态变化而产生振动的时变机理，以某跨越式输油气管道及斜拉管桥为研究对象，开展油气介质与输油气管道的流固耦合振动效应理论研究和仿真模拟。结合水弹性相似模型的流体试验，提出油气介质流体场与管道相互作用的动力学参数和流固耦合边界条件，改进湍流理论k-ε 标准模型。结果表明：油气介质流速不同、管径不同的输油气管道同一截面处流固耦合振动效应最大差别达49.5 %；在同一管径条件下，流固耦合振动效应随油气介质在管道内的流动速度增大而增大；考虑流固耦合振动效应的油气管道-斜拉管桥结构系统的动力特性变化较大。改进后模型能准确描述多跨连续跨越式输油气管道的流固耦合振动效应和动力特性，可为油气管道-斜拉管桥的抗震设计提供理论依据。

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距离相关的北极浅海冰边缘区声传播研究

吴绍维, 孙鑫, 柯磊, 黄浩, 肖程诗

2025, 45(1): 14-20.

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基于有限元理论研究不同冰层覆盖下极地声场传播特性，建立冰层覆盖环境中的声学有限元模型并提出上表面弹性冰层的边界条件，采用简正波模型验证有限元模型计算结果的准确性，计算分析倾斜冰层、冰脊以及冰水混合界面对声场传播的影响规律。结果表明，正梯度声速剖面会导致冰层覆盖下的声场波动起伏更加频繁；冰层倾斜方式影响水下声传播，其向下倾斜时声传播损失随着倾斜角度的增加而增大，向上倾斜时则相反；冰脊尺寸与水下声传播损失成正比，在冰脊顶点下方会产生声能聚集作用；对于上表面自由界面，有冰层覆盖时声场在上表面的声能损失会减小，但冰层厚度的增加会改变水下声场的上下界面反射次数和传播损失。

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燃气涡轮界面参数对模态频率影响规律研究

张晨, 温猛, 吴玉萍, 袁巍, 梅庆, 荆建平

2025, 45(1): 21-26.

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燃气涡轮是驱动船舶、车辆的核心动力机械，叶-盘结构是燃气轮机进行能量转化的关键部分，探究其界面参数对模态频率的影响规律，对提高叶-盘结构安全性具有重大意义。以燃气涡轮枞树形叶-盘结构为研究对象，建立叶-盘结构有限元仿真模型，仿真计算接触刚度、材料弹性模量、材料密度等不同界面参数下的模态频率，分析其影响规律，可为叶-盘结构耦合系统的模态频率预测及其改进提供必要的理论支撑与技术指导。

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含改进LuGre摩擦的斜楔减振器斜碰撞动力学分析

张艳龙, 张睿

2025, 45(1): 27-33.

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针对货车转向架用斜楔摩擦减振器，引入改进LuGre 动摩擦，通过简化得到一类含动摩擦及间隙的3 自由度斜碰撞振动系统，建立系统的力学模型，得到系统的运动方程，并分析系统的运动状态及其条件。通过数值仿真分析外激励频率变化时系统运动的转迁过程以及黏滞、颤振现象。结果表明：在一定参数下，随着激振频率的变化，系统发生周期倍化分岔、逆周期倍化分岔以及Neimark-Sacher 分岔，系统运动存在“周期泡”现象。当系统激振频率在4.4 至4.6之间时，系统运动中存在颤振和黏滞现象；当系统激振频率在4.6至5.9之间时，黏滞现象消失，只存在颤振现象。

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含初始变形的GPL增强多孔功能梯度梁的振动和热屈曲特性

邓鹤轩, 高芳清, 刘龙波, 张剑锋

2025, 45(1): 34-39.

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研究热环境下具有初始变形的石墨烯片(GPL)增强多孔功能梯度梁的振动和屈曲特性。考虑3 种不同的孔隙分布模式和3 种不同GPL 散布类型，在高斯随机场分布条件下，确定孔隙率和GPL 质量分数之间的关系，并根据Halpin-Tsai 细观力学模型得到梁的材料参数的表达式。利用Hamilton 原理，建立热环境下有初始变形的梁的控制方程，并利用微分求积法(DQM)进行数值求解。结果表明梁振动和屈曲特性不仅跟孔隙分布模式和GPL散布类型显著相关，还受到初始变形程度等诸多参数的影响。

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基于超声悬浮原理的非线性转子系统振动抑制研究

魏天宇, 陈建恩, 刘军, 邢恩宏,

2025, 45(1): 40-45.

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针对非线性转子系统振动抑制难问题，本文提出了基于超声驻波悬浮原理实现该系统振动抑制的方法。首先阐述超声驻波悬浮力的基本理论，根据Gor’Kov理论构造超声悬浮力的数学模型，并构建超声悬浮非线性转子系统动力学模型。其次研究谐振腔高度和声场强度对系统振动抑制的影响。基于超声悬浮非线性转子系统，引入正位置反馈（Positive Position Feedback, PPF）控制器对其振动加以抑制，提高系统的稳定性。数值仿真结果表明，基于超声驻波悬浮原理，选取适当的声场参数可有效抑制非线性转子系统的振动，PPF控制器与超声悬浮转子系统耦合可显著提高对系统的振动抑制效果和系统高转速区的稳定性。

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有色噪声下基于改进卡尔曼滤波的结构响应重构

李志娟, 彭珍瑞

2025, 45(1): 46-52.

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针对传统卡尔曼滤波(Kalman Filter，KF)算法进行结构响应重构时无法处理有色噪声，导致重构精度降低的问题，提出一种基于自适应一步相关卡尔曼滤波(Adaptive One-step Correlated Kalman Filter，AOCKF)算法的结构响应重构方法。首先使用AOCKF算法处理测量过程中的时变有色噪声，得到状态的最优估计。然后利用估计的状态向量重构出感兴趣位置处的结构响应。最后对二维桁架和外伸梁分别进行数值模拟和试验分析，验证了所提方法的有效性。结果表明，根据所提方法重构出的响应时程曲线可以较好地拟合真实响应或测量响应时程曲线，且具有较高的重构精度。

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织构化表面失电制动器的减振降噪设计研究

李自力, 杨宏, 孙万, 范小斌, 李申, 张忠强

2025, 45(1): 53-59.

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针对电梯失电制动器制动时摩擦片与夹持片和吸持片摩擦振动会产生噪声的问题，通过建立制动器三维模型，使用复特征值分析法分析在夹持片表面、吸持片表面和摩擦片表面进行不同织构设计对系统不稳定模态分布和振动特性的影响规律。并通过显式动态分析法进行进一步对比分析。结果表明，在夹持片表面设计沟槽织构时对比其他表面和织构系统相对最稳定，且夹持片表面竖槽和摩擦片表面横槽配合组成的十字形状配合织构的减振降噪效果最为显著。通过研究十字配合织构的接触应力发现，配合织构可以减少接触应力的集中程度，使应力分布更加均匀，从而提升制动器系统的稳定性，使摩擦噪声强度减弱。研究结果将为失电制动器织构化表面设计和降噪处理提供新的思路和依据。

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一类含外部摩擦力的碰撞系统动力学特性研究

朱喜锋, 郑冬, 付文斌, 马硕

2025, 45(1): 60-65.

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研究一类机械振动系统的动力学模型，该模型受到外部摩擦力和双侧非线性约束的影响。通过使用四阶变步长龙格库塔数值算法，分析该系统在p/1 周期下的动力学特性和相互转迁规律。揭示系统在p/1 周期运动中的频率迟滞特性和共存吸引子的范围，并使用胞映射法研究多态共存区内不同吸引子和吸引域的分布情况以及转迁规律。最后研究阻尼系数变化对系统多态共存区的影响，发现随着阻尼系数的增大，系统周期共存区的运动特性状态由复杂状态逐渐演化为单一状态。

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周期结构波阻板的隔振效应及其影响因素研究

高盟, 张硕, 邢晨光, 孔祥龙

2025, 45(1): 66-72.

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针对动力机器、交通荷载（地铁、高铁、轻轨等）以及建筑施工过程（爆破、打桩、强夯等）诱发的振动污染问题，基于声子晶体带隙理论，提出一种周期结构波阻板隔振结构。研究周期结构波阻板隔振效果，并与理论计算所得带隙进行对比；探讨埋置深度、结构布置等因素对周期结构波阻板隔振性能的影响。结果表明：30～50 Hz频带范围内振动加速度大幅衰减，趋近于0；与所得带隙频率范围相比，变化规律基本一致；同等条件下，布置周期结构波阻板后监测点处的竖向加速度幅值显著降低，衰减幅度为57.6 %，隔振性能优于传统波阻板；并且通过合理设计埋置深度、布置层数、每层周期数等参数，可使周期结构波阻板的振动控制性能和效果均显著提升。

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基于附加外部机构隔声超构板的弯曲振动抑制方法研究

蔡东军, 王益涛, 姜炯挺, 唐晓杰, 戴旭益

2025, 45(1): 73-79.

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基于声学超构材料的设计理论，提出一种附加外部机构的隔声超构板结构。首先，设计外部机构的构型，并建立元胞的有限元模型；其次，结合Bloch 定理与周期边界条件，通过仿真验证隔声超构板能带的可靠性；最后，基于机构谐振进行带隙扩展，对比单一机构、双机构和三机构超构板的弯曲波带隙特性，研究表明：所提隔声超构板材料能够在关注频带内产生弯曲波带隙，纵波、剪切波仍能在此带隙内传播；由于机构谐振作用，附加多机构使得超构板产生新的带隙，也导致机构数量为偶数与奇数时的振动模式不同。针对变电站低频噪声设计隔声超构板，设计带隙使之涵盖线谱噪声的主要频率，使透射谱低谷位置与弯曲波带隙位置一致，可较好抑制带隙内的弯曲振动。

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统计能量方法振声响应的损耗因子参数灵敏度分析

蔡延年, 张文春, 李忞, 王铁钧, 石巍

2025, 45(1): 80-83.

摘要 ( )

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为了量化损耗因子对统计能量方法中振声响应的影响能力，以声腔-板件-声腔三子系统统计能量分析模型为研究对象，基于能量守恒原理建立矩阵形式的功率流平衡方程，提出振声能量损耗因子参数的灵敏度计算方法，分析每个子系统能量响应受各子系统阻尼损耗因子及子系统间耦合损耗影响程度的宽频段计算结果。计算结果明确两类损耗因子的参数灵敏度排名情况，指出在设计阶段为了降低分析维度可以忽略的参数，定量分析在不同频段内改变各子系统能量的高效方式，可为此类典型的减振降噪问题提供参考。

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蜗舌尺寸结构对离心风机性能及运行噪声影响研究

李保航, 丁问司

2025, 45(1): 84-88.

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为探究蜗舌与叶轮间隙t、蜗舌圆角r 等结构尺寸对离心风机性能和运行噪声的影响，以某一叶轮出口直径D2=630 mm的后向离心风机为研究对象，通过实验验证了数值模拟的可行性、正确性，通过实验分析发现，对于t/D2在0.016～0.05，以及r/D2在0.008～0.04 的区间内的25 种组合，风机效率变化均在2 %以内，r/D2=0.024 比r/D2 = 0.008 时的噪声低1.1 dB，t/D2=0.042 比t/D2=0.016 时的噪声低3.7 dB。可以发现在实验取值变化范围内风机性能并不发生大的变化，而噪声受到的影响显著。分析发现，在t/D2=0.016 时风机噪声大幅提升，在其余参数范围内风机噪声随着蜗舌圆角和间隙的增大而降低，此可为风机降噪优化提供指导。

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脊提取联合ACMD的变转速滚动轴承故障诊断

李燕文, 马萍, 王聪, 梁城, 张浩然, 张宏立

2025, 45(1): 89-96.

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变转速工况下滚动轴承故障振动信号受转速波动影响，故障特征易受到噪声和其他无关分量干扰导致时频面模糊，故障特征提取困难。自适应调频模态分解(Adaptive Chirp Mode Decomposition，ACMD)作为新提出的非平稳信号处理算法，可有效分析时变非平稳信号。ACMD需基于希尔伯特变换确定瞬时频率( Instantaneous Frequencies，IF )，提取IF 的准确性对最终分析结果具有较大影响。因此，在ACMD的基础上，引入脊提取理论，提出基于多时频曲线提取算法( Multiple Time-Frequency Curve Extraction，MTFCE)提取IF 的多时频自适应调频模态分解( Multiple Time-Frequency ACMD，MACMD )方法。首先对原始振动信号进行包络处理，并通过MTFCE 提取其包络图中的IF 作为预设频率输入到ACMD 算法，然后对包络信号进行ACMD分解，最后根据分解得到的各个信号分量的IF 和瞬时幅值(Instantaneous Amplitude，IA )信息构建高分辨率的时频表示，以实现时变非平稳信号的分析。通过分析模拟信号和实测变转速下滚动轴承故障信号可知，该方法能有效诊断时变转速下滚动轴承故障，减少噪声干扰，且具有较强的鲁棒性。

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DOA估计的稀疏线阵双迭代傅里叶优化方法

徐希鑫, 赵化良, 刘志红, 张开业, 孙琪,

2025, 45(1): 97-104.

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针对稀疏线阵波达方向估计精度较低问题，提出一种稀疏线阵双迭代傅里叶优化方法。基于阵列孔径原理，利用阵列因子与阵元激励间的傅里叶变换关系，构建稀疏线阵构型优化目标函数；提出双迭代傅里叶变换算法，制定合理的旁瓣阈值和旁瓣约束条件，依据稀疏率和阵元数将孔径自适应分区，以阵列峰值旁瓣和孔径为约束，由双层嵌套循环迭代优化阵列麦克风数量和位置，获得更低的阵列峰值旁瓣电平。数值仿真和实验结果表明，根据该方法获得的49.5λ 孔径、23 %稀疏率的稀疏阵列峰值旁瓣电平为-21.59 dB，主瓣宽度为1.03°，角度分辨率为1°，估计误差小于0.01。与其他方法对比，峰值旁瓣低1 dB，优化效率提升50 %，由此可证明该方法的有效性和快速性。

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时序记忆增强的CNN-LSTM滚动轴承故障诊断方法

陈永展, 曲建岭, 王小飞, 王元鑫

2025, 45(1): 105-111.

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针对CNN-LSTM 网络处理小样本含噪数据时诊断误差较大的问题，提出一维卷积神经网络（One Dimensional-Convolutional Neural Network，1D-CNN）和长短时记忆网络（Long Short-Term Memory，LSTM）相融合的时序记忆增强故障诊断模型（CNN-LSTM- time Sequential Memory Enhancement，CNN-LSTM-TSME）。该模型首先通过CNN自适应提取时序数据的故障特征，其次通过对LSTM的输入数据进行递推平均滤波，增强对时序含噪数据的处理能力，再次通过耦合LSTM单元的遗忘门和输入门，将两者分别与记忆单元相连，提高时序数据的记忆能力，从而更加适合于小样本数据的学习，最后利用全连接层后的Softmax 函数实现多轴承故障状态的识别。基于凯斯西储大学滚动轴承数据集的实验表明，该模型对于标准数据和加噪数据的平均准确率均在95 %以上，明显优于CNN-LSTM和其他现有模型，具有较高的诊断精度和泛化性能。

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基于二次CEEMDAN与CCJC的滚动轴承故障冲击特征提取

张亢, 曹振华, 刘鹏飞, 陈向民, 牛晓瑞

2025, 45(1): 112-118.

摘要 ( )

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滚动轴承故障振动信号的成分复杂多样，且受噪声和传递路径的影响，导致从中提取表征故障的周期性冲击成分难度很大。对此，利用自适应噪声完全集合经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise，CEEMDAN)良好的非平稳非线性数据处理能力，首先将原始轴承振动信号中的各种成分予以分离，在此基础上，提出相关系数跳变准则(Correlation Coefficient Jump Criterion，CCJC)区别以故障周期性冲击成分为主的分量，以及以噪声和转频成分为主的分量，并通过二次分解二次重构的方式，最大限度去除噪声与转频相关成分，最终得到提纯的滚动轴承故障周期性冲击信号。通过对滚动轴承故障仿真信号和基准数据的分析，表明所提方法可以准确高效提取轴承故障周期性冲击成分；对滚动轴承实验振动信号进行分析，并与经典方法对比，验证所提方法的优势及其良好的工程应用前景。

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基于最优模态分量包络谱的滚动轴承故障诊断

钱虹, 徐军, 祁云杰

2025, 45(1): 119-125.

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针对工业领域设备例如泵和风机组中滚动轴承最优模态分量包络谱难以提取导致故障诊断精度低的问题，提出一种基于麻雀优化算法、变分模态分解算法与XGBoost 分类器（SSA-VMD-XGBoost）的滚动轴承故障诊断方法。首先，以全局最小包络熵值为目标，利用麻雀优化算法（Sparrow Search Algorithm，SSA）对变分模态分解算法（Variational Mode Decomposition,VMD）的分解层数和惩罚因子进行寻优，根据最优结果利用变分模态分解算法对原始振动信号进行处理；然后，结合包络熵理论筛选出最优模态分量，并对其进行包络解调运算，得到低频包络谱值组成故障特征集；最后，基于XGBoost（eXtreme Gradient Boosting）分类器，对获取的样本故障集进行精确分类，实现对滚动轴承的故障诊断。试验结果表明采用该方法可以有效提取滚动轴承在不同状态下的故障特征，并且可以实现滚动轴承的高精度故障诊断。

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轴承内圈故障对轴箱振动特性影响研究

邓航, 王开云, 和振兴, 刘旭麒, 石广田

2025, 45(1): 126-132.

摘要 ( )

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轴箱轴承是动车的关键部件，一旦出现内圈故障，将直接影响列车的运行安全，因此探明发生轴承内圈故障时的轴箱振动特性，具有重要的研究意义。为此开展轴承内圈故障对轴箱振动特性影响研究，基于Hertz 接触理论建立考虑内圈多故障的轴承刚柔耦合动力学模型，通过对保持架和滚子转速的误差分析验证模型的准确性；提出基于均方根值（RMS）和变分模态分解（VMD）的时频分析方法，并利用该方法对轴承故障进行识别。结果表明：内圈不同故障引起的轴箱振动响应差异较大，内圈单故障劣化和多故障夹角变化与RMS值具有关联性，多部位故障的RMS值高于单部位故障，且随转速的增大差异更加显著；基于VMD的时频域分析方法能有效反映特征频率与故障部位之间的对应关系，根据时频域分析结果能准确识别故障部位的特征频率且干扰较小。

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优化数据生成算法的往复压缩机故障诊断研究

王鹏, 李颖, 王金东, 巴鹏

2025, 45(1): 133-138.

摘要 ( )

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为解决实际生产中存在的往复压缩机故障信息样本缺失、样本不平衡等引起的长尾分布所造成故障诊断不准确的问题，提出一种基于经优化的对抗生成网络（Generative Adversarial Network，GAN）的方法，该方法在既保证样本质量又增强样本数量的情况下,应用改进的卷积神经网络（Convolutional Neural Networks，CNN）进行故障诊断分类。首先对往复压缩机一维故障数据进行整理并通过小波变换生成故障时频图；然后构建适应于样本的LS-SAGAN框架模型并利用原始故障时频图训练模型，生成满足实验数量的时频图；最后通过经天鹰算法优化CNN进行快速准确的故障诊断。将实验方法与其他方法进行效果对比验证，结果表明，所提方法在故障诊断中的平均准确率达到99.6 %，相较其他分类方法分类效果明显提高。

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基于转频脊线的滚动轴承阶次分析故障诊断

张小丽, 范攀锋, 李贤耀, 王保建, 梁旺, 王芳珍

2025, 45(1): 139-145.

摘要 ( )

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针对变转速状况下部分设备难以安装转速计而导致转速信息缺失的问题，提出基于阶次分析的无转速计滚动轴承故障诊断方法。同时针对振动信号处理中时频脊线提取精度不高、轴承转频脊线识别困难等问题，提出基于快速路径优化算法的多时频脊线提取方法和基于脊线拟合优度指标的转频脊线识别方法。首先，利用快速路径优化算法可以抑制相邻时刻频率跳变的特点，提高时频脊线提取精度；其次，通过计算脊线拟合优度值的方法从所提取的多条时频脊线中识别出转频脊线；最后利用识别的转频脊线结合阶次分析，对滚动轴承故障实验振动信号进行分析，验证所提滚动轴承故障诊断方法的可行性。

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一种IMAE和IDHT的轴承故障识别新方法应用研究

贺高锋, 冯利军

2025, 45(1): 146-151.

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为了提高故障识别精度，提出一种改进多尺度注意熵（Improved Multi-scale Attention Entropy，IMAE）和改进自组织分裂分层Voronoi 细分（Improved Self-organizing Divisive Hierarchical Voronoi Tessellation，IDHT）分类器的轴承故障诊断新方法。首先，针对注意熵（Attention Entropy，AE）的缺陷，提出改进多尺度注意熵（IMAE）；随后，采用IMAE对原始振动信号进行特征提取；其次，采用奇异值分解(Singular Value Decomposition，SVD)对特征向量进行降维操作；最后，针对自组织分裂分层Voronoi 细分（Self-organizing Divisive Hierarchical Voronoi Tessellation，DHT）分类器的缺陷，基于Pearson 相关系数对加权马氏距离（Weighted Mahalanobis Distance，WMD）进行改进，形成改进加权马氏距离（Improved Weighted Mahalanobis Distance，IWMD）；并利用IWMD的优势对DHT分类器进行改进，形成IDHT 分类器。为了测试所提新方法的准确性与有效性，采用试验台数据进行分析；通过分析发现其平均故障识别准确率高达98.533 %。同时，为了验证所提方法的优越性，将其与8 种故障模型进行对比，结果表明：采用所提新方法进行故障识别使正确率提高0.39 %～8.06 %。

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群延迟加权的非凸稀疏时频分析方法及其应用

赵文强, 王正伟, 周军, 石生超, 马海峰, 李富才

2025, 45(1): 152-157.

摘要 ( )

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时频分析方法被广泛应用于机械系统故障诊断，如何有效提高非平稳信号的时频分布可读性成为时频分析的难点。将稀疏理论与时频分析方法相结合，可实现高分辨率的时频表示。在理想脉冲信号模型的基础上，将群延迟算子引入广义极大极小凹正则稀疏时频表示模型，提出基于群延迟加权的非凸稀疏时频表示。首先，建立基于广义极大极小凹正则的非凸稀疏时频模型，并给出保证目标函数凸性的参数条件。其次，推导群延迟算子并建立加权策略，提出前向后向分裂算法以求解加权非凸稀疏时频表示模型。再次，利用仿真信号对所提方法在时频聚集性和重构性等方面的性能进行分析。最后，根据滚动轴承的模拟信号和实验信号进行故障分析，验证了所提出的方法在滚动轴承故障诊断中的有效性。

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改进稀疏注意力和Autogram的滚动轴承微弱特征提取

毛勇, 黄勇波, 侯修群, 苗碧琪, 张钊光

2025, 45(1): 158-164.

摘要 ( )

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滚动轴承故障信息在分析域中呈现稀疏分布的特点，针对复杂无关信息会严重干扰声发射信号特征提取的问题，提出一种改进稀疏注意力机制结合Autogram 的滚动轴承微弱特征提取方法。对声发射时域信号进行平方包络，利用基于改进深度稀疏注意力机制的多尺度卷积神经网络(Convolutional neural networks，CNN)，挖掘关键频段信息；将关键频段作为滤波依据进行滤波处理，获取注意力增强信号；进一步，考虑到滚动轴承缺陷引起的声发射信号具有强周期性与脉冲性，引入Autogram 方法，利用平方包络的自相关峭度作为筛选指标优选解调频带，以解决谱峭度等方法在低信噪比及非高斯噪声干扰情况下特征提取效果不佳的问题；最后，计算最优解调子信号的平方包络谱，实现滚动轴承微弱故障特征提取。基于滚动轴承内圈、外圈故障实测信号进行验证，并与Kurtogram、Autogram 方法进行对比，证明所提方法可实现滚动轴承声发射信号微弱特征增强与故障特征提取。

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重型轨道工程车换向箱故障诊断研究

李华伟, 高家栋, 张亚禹, 徐坤, 邢佳, 谭晓彪

2025, 45(1): 165-170.

摘要 ( )

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换向箱是轨道工程车的重要组成部分。由于长期处于高转速、大负荷的工作环境，其易受到损伤并发生故障。因此，对轨道工程车换向箱进行准确有效的故障诊断具有重要意义。针对实际运行中导致车辆产生异响问题的换向箱进行厂内台架最高运行速度试验，并通过振动监测及频谱分析发现齿轮啮合频率附近出现以III 轴和IV 轴转轴回转频率为特征的旁频，同时换向箱齿轮啮合频率2 倍谐频显著高于啮合基频，因此确定换向箱III 轴和IV轴齿轮故障是造成车辆振动过大的主要原因。在更换III 轴和IV轴齿轮后，换向箱振动RMS值由8.53 g 降低至3.20 g，成功消除车辆异响。该研究成果对于推动轨道工程车传动系统试验台发展及推进故障监测诊断技术应用具有重要意义。

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基于局部最大同步挤压样条Chirplet变换的结构瞬时频率识别#br#

袁平平, 赵周杰, 苏慧琳, 任伟新

2025, 45(1): 171-177.

摘要 ( )

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在Chirplet 变换的基础上，结合局部最大同步挤压和样条核函数，提出一种新颖的结构瞬时频率识别方法，即局部最大同步挤压样条Chirplet 变换（Local Maximum Synchrosqueezing Spline Chirplet Transform，LMSSSCT）。通过单自由度Duffing 非线性系统和两层时变刚度剪切框架结构的数值算例及非线性支撑梁结构试验对所提方法进行验证。研究结果表明：LMSSSCT能有效识别非线性结构和时变结构的瞬时频率，具有较好的稳定性。

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半主动控制对高速车辆运行平稳性的影响

肖海健, 曾京

2025, 45(1): 178-183.

摘要 ( )

PDF(1946KB) ( )

为了分析半主动控制对高速车辆运行平稳性的影响，首先运用SIMPACK软件建立50 自由度整车非线性动力学模型，随后基于开关型、连续型天棚阻尼控制策略以及最优控制策略设计3 种二系横向半主动控制悬挂系统；运用SIMPACK-MATLAB联合仿真分析在不同运行速度、不同等效锥度、一次蛇行失稳、不同时滞以及时滞补偿下半主动控制对高速车辆运行平稳性的影响。结果表明：在不同运行速度与不同等效锥度下，3 种半主动控制系统均能有效提高车体的横向平稳性；一次蛇行失稳条件下，连续型天棚阻尼控制与最优控制能有效提高车体的横向平稳性；时滞越大，各控制策略下的平稳性所受影响越大；该时滞补偿系统能有效提高半主动控制悬挂系统的抗时滞能力。

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Kagome点阵夹芯超材料的汽车前围板隔振特性研究

鲍瑞雪, 齐臣, 田香玉

2025, 45(1): 184-189.

摘要 ( )

PDF(2032KB) ( )

为高效控制汽车前围板振动噪声，弥补传统材料抑制低频振动性能的不足及易燃、环保性能低的缺陷，设计一种基于Kagome点阵的局域共振型夹芯超材料，建立单胞结构的有限元模型，计算并分析其能带结构、带隙产生机理和弹性波传播特性，以及关键几何参数对带隙频段的影响，利用正交实验极差分析法（Statistical Product and Service Software Automatically，SPSSAU)对关键几何参数进行优化，同时开展基于该材料的汽车前围板隔振性能的研究。研究表明，所设计的Kagome点阵夹芯超材料能够实现低频带隙；增加圆块厚度和半径会使带隙频段整体向低频方向移动，且拓宽低频带隙；减小韧带宽度会使带隙频段向低频区域移动，且使带隙宽度减小。将优化后的Kagome点阵夹芯超材料应用于汽车前围板，可明显提高其隔振性能。

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车辆雨刷系统非线性动态模型颤振控制研究

袁新建, 缪伟志, 罗佳丽, 李舜酩

2025, 45(1): 190-196.

摘要 ( )

PDF(2314KB) ( )

车辆挡风玻璃与雨刮胶条间的颤振发生时机难以预测，如需要监控，就需要进行测量并控制发生源的状态。将非线性和不连续摩擦特性相结合，并将雨刮器回程时不连续的摩擦特性分成依赖速度变化的项和不依赖速度的项，从而建立雨刮器颤振估计模型。设计扩展卡尔曼滤波器（Extended Kalman Filter，EKF）并对其性能进行评价，通过实验验证了所提出的EKF可以准确估计颤振；同时证明使用tanh 函数进行线性化是一种可以消除不连续性的有效技术。在考虑噪声叠加和控制臂尖端角速度误差条件下进行实验，结果显示：状态估计观测器中的平均误差值为16.068 deg/s，传统型卡尔曼滤波器为20.497 deg/s，而所提出的扩展卡尔曼滤波器仅为7.609 6 deg/s。结果验证了所提出的非线性动态模型满足对于雨刮器振幅和相位高精度推定的需求。

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基于工况传递路径分析的涡轮增压器激励源识别

李佳萦, 李欣, 郝晓静, 吉建波, 张浩, 甄冬

2025, 45(1): 197-203.

摘要 ( )

PDF(2655KB) ( )

为实现涡轮增压器向大流量高压比方向发展，需对增压器的主要激励源及其贡献量进行探究，从而保证其运行状态可靠稳定，这对其噪声与振动控制具有重要意义。基于工况传递路径分析(Operational Transfer Path Analysis，OTPA)，以某型柴油机涡轮增压器轴承体的加速度信号作为目标响应点，建立振动-噪声传递路径分析模型，详细分析该增压器的主要激励来源以及传递路径贡献量。结果表明：在低频范围内，发动机基础激励的贡献占主导地位。当频率达到气动载荷基频时，压气机端气动载荷激励的贡献增大，甚至高于发动机的激励。随增压器转速的升高，基频不断增大，其贡献量也逐渐增大，而涡端气动载荷激励的贡献一直较小。在相同气动载荷条件下，发动机转速越高，目标点的振动响应越大。

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柴油机激励下的机车车体振动控制研究

王志刚, 丁军君, 杨毓康, Chien Tao Van, 申孟浩, 冯大年

2025, 45(1): 204-210.

摘要 ( )

PDF(2784KB) ( )

为了对柴油机激励下的机车车体振动进行控制，利用SIMPACK建立考虑柔性车体的机车动力学模型，并对模型的可行性进行验证；利用SIMULINK建立经典地棚阻尼控制器和基于模糊控制的地棚阻尼控制器，通过联合仿真对机车车体振动进行控制及其对比分析。结果表明：相比于刚性车体，考虑柔性车体的机车模型仿真数据与现场实测数据吻合度更高；在机车静止状态下，两种控制策略都有一定的效果，但模糊地棚阻尼器振动控制效果比经典地棚阻尼器振动控制效果更佳，其车辆平稳性和舒适度指标分别改善16.67 %和46.79 %；机车在正常运行状态下，随着机车运行速度的提高，柴油机对车体振动的贡献比例逐渐减小，对于柴油机减振支座的控制效果逐渐减弱，但在实际运行速度范围内，改善效果仍较明显。

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动力传动参数辨识与整车加速车内噪声仿真

宋雨, 许京, 史继霞,

2025, 45(1): 211-216.

摘要 ( )

PDF(2373KB) ( )

针对整车加速车内噪声仿真的传动参数难以获取问题，提出一种基于实验数据的传动系参数辨识与整车噪声仿真方法。首先建立5 自由度传动系Simulink 模型，以通过整车实验获取的变速器输入轴转速波动与驱动轴扭矩波动为辨识目标，通过遗传算法辨识传动系阻尼、刚度、惯量等关键参数，满足仿真同实验误差最小的条件。将完成参数辨识的传动系模型集成至整车有限元模型，计算发动机激励通过传动系、总成悬置等路径传递至车内所引起的整车噪声，最后对比噪声的仿真与实验结果，验证模型和方法的有效性，该方法可用于整车开发过程中对车内加速噪声直接进行风险预估与性能优化。

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某舵机液压泵站异常振动分析及治理

陈林, 王洪富, 周全, 叶曦, 刘见华

2025, 45(1): 217-221.

摘要 ( )

PDF(2137KB) ( )

液压泵站作为目前船用舵机的主要动力源，其振动性能直接影响船舶的振动噪声水平。在某型船试航试验中发现其舵机液压泵站出现振动异常现象，无直接激励源的舵机液压泵站油箱基座的振动值相比舵机液压泵站油泵浮筏基座明显偏大，与设计不符，无法满足该船型的振动噪声控制要求。通过测试分析发现舵机液压泵站的油泵与油箱之间连接软管出现振动“短路”现象，经过设计与分析确定整改方案，并通过实船振动测试对其进行了验证，研究结论对其他类似机械设备的振动控制设计具有指导意义。

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惯容器元件对轨道车辆横向低频振动的影响研究

夏张辉, 陈迪来, 曾毅

2025, 45(1): 222-227.

摘要 ( )

PDF(2122KB) ( )

惯容器是新型的隔振元件，探究其低频减振效果，可为轨道车辆横向低频晃动研究提供新思路和理论借鉴。建立包含惯容器元件的车辆系统动力学模型，研究车辆横向低频晃动的机理及惯容器元件对低频减振效果，借助欧式贴近度，定义整个车辆系统所有模态之间的耦合度，该指标能有效表征转向架蛇行频率被车体固有频率俘获的程度。以降低车辆整体耦合度为目标，对惯容器参数进行优化。计算结果表明：转向架蛇行频率被车体某些固有频率俘获，此时两者的固有频率非常接近，并且振型极为相似，引起车辆横向低频晃动。对于二系横向悬挂采用“惯容-弹簧-阻尼”减振结构，能有效降低车辆系统模态间的耦合程度，该减振结构具有良好的低频隔振性能。

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地铁诱发近轨建筑楼板差异振动

陈兆玮, 唐靖, 彭淞, 曾得峰

2025, 45(1): 228-235.

摘要 ( )

PDF(2980KB) ( )

为研究地铁对近轨建筑物楼板整体及局部振动的影响，依托成都某工程，研究地铁诱发的建筑物楼板振动特性和传播规律。首先，基于列车-轨道耦合动力学理论和有限元技术，引入黏弹性人工边界，建立列车-轨道-隧道-土体-建筑物耦合动力学模型；其次，实测地铁诱发的土体振动并对数值模型进行验证；然后，研究楼板振动的衰减特性及不同位置楼板的振动差异；最后，研究楼板厚度、建筑总高度对楼板振动的影响。研究表明：楼板振动主频为40Hz；第一层楼板的振动最大；承重柱附近的楼板振动大于楼板中心处的振动；近轨侧楼板振动大于远轨侧；沿楼层高度方向，楼板Z振级先减再增；随着楼板厚度增加，楼板Z振级减小，每增加2 cm的厚度，振动最大可减小2～3 dB；当总楼层数减小时，每减少4 层，楼板振动增加1～3 dB。研究思路可为地铁环境振动测试和分析提供参考。

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吸声超构平板在煤矿瓦斯发电站噪声治理中的应用研究

方长江, 吕梦圆, 娄毅, 李楚啸, 李传明, 陈建栋

2025, 45(1): 236-241.

摘要 ( )

PDF(2160KB) ( )

针对于煤矿瓦斯发电站中低频噪声治理难题，提出一种适用于发电站发电机房的蜂窝-微穿孔吸声超构平板。该蜂窝-微穿孔吸声超构平板由微穿孔面板和无穿孔底板中间夹层的蜂窝支撑组成。首先对微穿孔面板结构参数和蜂窝支撑加工工艺参数进行数值模拟计算，总结吸声超构平板吸声性能的影响因素及其规律，确定最优结构设计参数。然后通过阻抗管法、混响室法吸声实验进行验证，证明该平板结构具有优异的低频宽带吸声能力。最终将该款吸声超构平板应用于某煤矿瓦斯发电站降噪工程中，获得良好的吸声效果反馈。研究工作对于声学超构材料结构设计在实际降噪工程中的应用具有一定的理论和工程指导意义。

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天然气输气站管道噪声特性实验研究

项行鸿, 陈磊, 徐靖鉴, 王愉, 肖和业, 周杰

2025, 45(1): 242-247.

摘要 ( )

PDF(2183KB) ( )

为厘清天然气输气站管道噪声特性，基于一维麦克风阵列测试原理，搭建天然气输气站管道噪声测试系统，设计不同输气流量、不同管道组合下的输气工艺测试工况。通过测试对比和分析可知，输气站支路管道噪声在频域上主要分布在3 个特征频段上，在沿管道输气传输方向的空间内整体呈“M”型分布；随着输气流量的增大，输气管道噪声频率特性基本保持不变，但其总声压级有所提升；不同供气支路组合下其噪声总声压最大可相差2.8 dB，因此可以通过调整输气工艺，实现相对较低的天然气输气站噪声运行环境。

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车辆段运用库上盖建筑减振措施效果分析

徐浩能, 刘庆杰, 涂勤明, 张新亚, 冯青松

2025, 45(1): 248-255.

摘要 ( )

PDF(2558KB) ( )

以某车辆段为研究对象，实测运用库行车引起的源强、盖板及上盖建筑的垂向振动，对比不同断面振动规律的变化；建立轨道-大地-车辆段-上盖建筑三维有限元模型，结合车辆轨道动力学模型计算加载所需轮轨力，将轮轨力加载至有限元模型钢轨上求解振动响应，再用实测数据加以验证，在此基础上研究不同扣件刚度及不同楼板厚度工况下上盖建筑的振动变化，研究结果表明：加减速状态下，源强各处振动主频带较匀速状态下更宽；盖板上各测点主频为31.5 Hz，上盖建筑主频为63 Hz；减振扣件在20～125 Hz内有较好的减振效果；同一楼层板厚每增加20 mm，上盖建筑Z振级对应衰减0.84～1.46 dB。

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三维有限长倾斜式声屏障的优化设计

李慧奇, 王佳辉

2025, 45(1): 256-261.

摘要 ( )

PDF(1898KB) ( )

变电站的噪声污染问题日益严重，声屏障具有经济、实用、降噪效果好的优点，因此设置声屏障成为变电站噪声治理的主要措施。但在实际应用中，声屏障的种类、位置、高度、长度等通常根据以往经验用试凑法确定，可能因结构参数选取不当造成经济损失。以三维空间中倾斜式声屏障的衰减算法为基础，以建筑界限和接收点声压要求等为约束，建立声屏障结构参数的优化模型。将工程中声屏障的最小建造成本作为目标函数，使用MATLAB软件求其最优解。使用该方法对江苏某变电站内变压器的声屏障进行优化设计，并使用Noise System 噪声预测软件进行对比验证。结果表明，优化后的声屏障不仅能满足接收点的声压级要求，而且可降低声屏障的安装成本，由此证明了该优化方法的准确性和可行性。

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振动能量采集型磁流变阻尼器优化设计及性能分析

席兴盛, 胡国良, 喻理梵, 李刚

2025, 45(1): 262-268.

摘要 ( )

PDF(2403KB) ( )

自供电状态下振动能量采集型磁流变阻尼器阻尼性能较差，需要对其进行优化设计与性能分析。通过对峰值感应电压、功率密度以及自供电电流的分析计算得出比较系数，以此为指标选取发电装置各关键尺寸；然后在自供电状态下，采用多目标优化算法对减振装置活塞头尺寸及阻尼间隙宽度进行寻优；最后对优化前后的装置进行仿真分析与对比。结果表明，优化后装置的发电性能及其在自供电状态下的阻尼性能均有明显提升；在频率为4 Hz、幅值为10 mm的振动激励下，优化后峰值感应电压提高30 %，输出阻尼力提高8.7 %，自供电电流强度提高20 %，对应的阻尼力提高17 %。

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一种确定吸振器最优阻尼的新型方法

田戚可人

2025, 45(1): 269-275.

摘要 ( )

PDF(1962KB) ( )

采用独立完备振动变量，推导正弦谐波扰动力作用下2 自由度系统主质量的四参数通用位移振幅放大倍数。为使最大的位移振幅放大倍数取得最小值，运用洛必达第一法则，统一求解3 种阻尼动力吸振器的最优阻尼比。最大的位移振幅放大倍数与阻尼比构成V字型关系。以固定点的有解析式的极大值近似代替无解析式的最大值，相对误差为0.266 8 %至1.806 8 %。

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双层隔振系统的隔振器刚度适配研究

江小州, 刘帅, 黄旋, 张文正, 王碧浩, 袁志豪

2025, 45(1): 276-280.

摘要 ( )

PDF(1928KB) ( )

以双层隔振系统为研究对象，建立双层隔振系统的三维有限元模型。在给定的刚度范围内，单独改变设备隔振器刚度值或者底座隔振器刚度值时发现，任意一层隔振器刚度的变化对各级隔振均产生一定的影响。从底座隔振器与设备隔振器刚度比的角度出发，对两层隔振器的刚度进行适配，研究结果表明：在刚度适配时，可能出现振动传递过程中振动放大的情况；当刚度比相同时，在刚度值较小的工况下传递到底座上的振动加速度级比刚度值较大的工况小，同时其整体隔振效果也更好；在所计算的工况中，最优刚度适配工况下的整体隔振效果比最差刚度适配工况提高9.8 dB，传递到底座的振动加速度级降低12.3 dB，辐射声功率级总值降低12.8 dB。

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铰链结构颗粒阻尼防振锤及输电线振动控制研究

冯砚厅, 李文彬, 吕亚东, 刘志骁, 陈天宁, 朱建

2025, 45(1): 281-286.

摘要 ( )

PDF(1750KB) ( )

为解决微风振动所造成的输电线疲劳破坏、低频振动吸收不明显问题，提出一种新型柔性约束颗粒阻尼防振锤结构，并研究其对输电线振动控制效果。设计一种铰链结构，将导线的振动传导至防振锤并起到将防振锤横向位移放大的效果，为通过颗粒阻尼充分耗能提供有利条件；通过柔性约束颗粒和防振锤腔体灵活设计，增强防振锤中颗粒间的摩擦耗能，进而实现对输电线振动的抑制。在实验室中搭建防振锤-输电线实验平台，分析防振锤对输电线振动控制特性。研究结果表明：带有铰链结构防振锤在保持线夹处动弯应变不变的情况下，具有更好的低频振动抑制效果；所设计的新型柔性颗粒铰链防振锤对于输电线的振动控制效果明显，且具有抑制宽频振动特性。研究结果可为输电线的微风振动控制以及新型防振锤的设计提供新的思路和技术途径。

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内凹型负泊松比结构的静载与隔振分析

杨延新, 宋玉超, 池常宽, 李国宾, 董文雨, 邢鹏飞

2025, 45(1): 287-293.

摘要 ( )

PDF(2055KB) ( )

为进一步实现船舶绿色化和结构轻量化，根据泊松比力学关系式，在内六角型负泊松比结构基础上，在SolidWorks 中通过中间内角的倒角操作，建立内凹型负泊松比结构。采用有限元法和压缩实验对泊松比和静载刚度进行分析，采用振动实验对内凹型和内六角结构进行隔振性能对比分析。分析结果表明，相比于内六角结构，内凹型结构的静载刚度提升5.52 %，在低于50 Hz 的频域中内凹型结构具有更高的加速度振级落差和更低的力传递系数。同时，通过模态分析阐明内凹型结构由于共振而发生的隔振弱化原因。

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基于局部线性嵌入的船舶艉部振动测点优化方法

张智鹏, 王子鑫, 于福祥

2025, 45(1): 294-298.

摘要 ( )

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为以较小的成本获取全面的艉部振动信息，以某自航模型为研究对象，采用局部线性嵌入（Locally LinearEmbedding，LLE）对其艉部振动测点进行优化设计，获取了不同工况下振动测点重要度排序，并通过与传统的频谱分析方法对比，验证了优化结果的合理性。结果表明，轴承部位作为桨轴激励传递的主要通道，具有较高的优先级，可对船体测点按照测点重要程度排序，选取合适的测点，进而为后续试验提供基础。

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