噪声与振动控制

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2025年-4期封面、目次页

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2025, 45(4): 0-1.

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钢轨波磨对高速列车制动盘振动影响分析

朱海燕, 汪怡, 杨世俊, 金铭泽, 连盛荣, 肖乾,

2025, 45(4): 1-6.

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为探究钢轨波磨对高速列车制动盘振动特性的影响，构建车辆-轨道刚柔耦合动力学模型，同时添加轨道不平顺和钢轨波磨激励，对不同工况进行仿真，研究高速列车以不同速度级通过钢轨波磨区段时制动盘的振动特性及车轴-制动盘的振动传递关系。结果表明：制动盘通过波磨区段时在垂向上发生剧烈振动的频率范围更广，在横向上频率集中，钢轨波磨更易引起制动盘的垂向振动；制动盘的振动加速度均方根值随波长增大先减小后增大，随波深增大不断增大，从车轴到制动盘的振动均被放大，由波磨引起列车振动频率与制动盘或轮对的固有频率接近，共振使振动加剧，会影响此变化规律。列车变速通过钢轨波磨区段或改变制动盘的结构可避免发生共振，此研究成果可为制动盘结构设计提供参考。

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嵌入式冰箱辐射噪声数值模拟与降噪研究

王仰超, 徐玉峰, 万彦斌, 杜华东, 韩宝坤, 王金瑞

2025, 45(4): 7-13.

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以某款嵌入式冰箱为研究对象，通过简化结构，获得冰箱三维模型。采用LMS Virtual. Lab对冰箱两侧与橱柜不同距离时的辐射噪声及前场声指向性进行数值模拟，并通过实验对模拟结果进行验证，依据噪声指向性，在冰箱底部添加消声器。结果表明：嵌入状态下冰箱的噪声均高于自由状态，且冰箱底部传出的声音较大；通过实验结果可知，在两侧嵌入距离为6 mm时，噪声增加6.1 dB(A)；数值模拟结果与实验结果吻合良好，方法的可行性得到验证；由数值模拟结果可知，底部加入消声器后，两侧嵌入距离为12 mm时，噪声降低6.56 dB(A)。通过在嵌入式冰箱底部添加消声器，可有效控制冰箱的辐射噪声，研究结果可为后续嵌入式冰箱降噪提供一定的参考。

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分段光滑碰撞振动系统中颤振发生的间隙区间研究

马国峰, 张惠, 李险峰, 梁以德, 张柏林

2025, 45(4): 14-20.

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以单自由度含间隙和预紧分段光滑系统为研究对象，通过数值仿真以间隙为主要控制参数分析系统周期运动及其分岔区域。通过建立不连续映射分析黏滞运动和推导颤振完成点及颤振发生条件，揭示系统的颤振运动特性。数值仿真得到在不同刚度系数比和频率条件下，单自由度含间隙和预紧弹簧发生颤振现象的间隙区间。此外还对周期运动的转迁规律开展研究，揭示颤振发生时随参数变化连续碰撞数改变的现象。结果表明：当间隙b 小于0.95，激励频率ω∈(0.03)时碰撞系统出现明显的颤振现象；当刚度比小于60，激励频率小于0.3 时随着刚度比增大，颤振发生的间隙区间扩大；随着频率的增大，颤振发生的间隙区间缩小。

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移动荷载下悬浮隧道管体-张力腿非线性时滞减振研究

程晓文, 彭剑, 孙洪鑫, 颜世军

2025, 45(4): 21-25.

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水下悬浮隧道是面向未来交通设计的一种新型跨海结构，在运营过程中受移动车载和海洋洋流等作用，其管体和张力腿结构会产生大幅振动，易造成疲劳破坏，因此悬浮隧道的振动控制问题亟须解决。基于Euler-Bernoulli梁理论和时滞减振策略开展研究，首先考虑流体阻尼力以及海流作用对水下悬浮隧道的涡激升力的影响，建立移动荷载作用下隧道管体-张力腿耦合非线性振动模型，通过Galerkin 法得到移动荷载作用下的悬浮隧道耦合系统振动微分方程，接着采用龙格-库塔法进行数值求解，研究时滞和控制增益、荷载质量和速度对悬浮隧道耦合系统振动抑制效果的影响。结果表明：在移动荷载作用下，选取合适的时滞、控制增益和控制位置，可大幅降低悬浮隧道耦合系统的振动响应；移动荷载质量和速度对时滞减振效果影响较大，在工程实际中，应限定荷载质量和速度。

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基于深度强化学习的定日镜振动抑制算法研究

粘晨辉, 金福宝, 马山刚, 冷雪健, 李若冰

2025, 45(4): 26-31.

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针对定日镜风致振动会降低光热电站发电效率的问题，开发一款基于深度强化学习的控制算法抑制定日镜振动。首先构建吸振器-定日镜动力学模型的OpenAI Gym训练环境，完成模拟状态下深度强化学习模型的训练并验证随机振动控制效果。其次搭建实验系统，通过构建包含定日镜振动特征、控制信号、奖励值与终止状态的数据集，训练智能体学习吸振器的电-磁-刚度机理。最后编写模型调用脚本，在LabVIEW主系统调用函数节点完成混合编程。结果显示在12.3 Hz的外界激励下，该算法可在1 s 内计算出最优的控制信号，将±0.42 m/ s²的振幅降低到±0.29 m/ s²。该算法利用神经网络实现定日镜振动的跟踪控制，对强化学习算法落地及定日镜结构保护有一定参考意义。

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单级齿轮系统混沌运动及其径向基函数神经网络控制

王瑞邦, 田亚平, 张峰, 卢杭, 王建勤, 杨江辉

2025, 45(4): 32-38.

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为实现3 自由度单级直齿轮系统的混沌运动有效控制，用集中质量法建立系统的动力学模型，并用4～5 阶Runge-Kutta 法求解得到参数区间内的周期运动向混沌运动转迁的规律。针对特定参数区域的混沌运动，以控制参数的扰动量为输出，Poincaré 截面上点的欧式距离为输入，构建径向基函数神经网络控制器，使用改进局部搜索能力和寻优速度的引力搜索算法优化径向基函数神经网络控制器的参数，实现系统混沌运动向周期运动的有效控制。结果表明径向基函数神经网络控制方法不受系统的Jacobian矩阵和流形的限制更具有工程普适性。

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动态气隙偏心下同步调相机转子振动研究

王广超, 韩清鹏, 朱瑞, 吴宝生, 白文星, 王帅

2025, 45(4): 39-44.

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针对调相机动态气隙偏心导致的不平衡磁拉力引起调相机转子剧烈振动的问题，对不平衡磁拉力进行理论计算和仿真分析，得到不平衡磁拉力是绕旋转轴转动的基频为主要成分的力，且力的大小与偏心率正相关。通过模态分析发现转子临界转速随着轴承刚度的增大而增大，且在轴承刚度1×106～1×1010 N/m区间内变化明显，在此区间内可以通过改变轴承刚度改变转子临界转速。通过振型图可以看出当轴承刚度在1×106 N/m以下时，转子是刚性模态。轴承刚度在1×1010 N/m以上时，转子是弯曲模态。轴承刚度在1×106～1×1010 N/m区间时，转子是刚性模态为主到弯曲模态为主的混合模态。在谐响应分析中将不平衡磁拉力加载到转子表面，发现调相机转子在固有频率附近有明显振幅峰值，并且振幅峰值随着轴承刚度的增大而减小。偏心程度越大振幅峰值受轴承刚度变化影响越大，振幅峰值随着偏心程度的增大而增大。结果表明，通过改变轴承刚度和减小转子偏心可以抑制调相机转子振动。

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浅海信道中水下航行体散射声场传播机理研究

彭绍康, 彭子龙, 周富霖, 王重凯

2025, 45(4): 45-51.

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水下航行器回声特征受浅海信道混响干扰严重，回波脉冲经海面海底多次反射传播模式复杂多样，严重制约水下航行器声散射特征识别。针对典型浅海信道条件下刚性球目标声散射问题，提出点声源入射下刚性球声散射理论解析解与虚源法相结合的计算方法，通过与有限元仿真结果相对比，验证所提出方法的有效性。海面与海底反射系数分别采用经验公式和三参数模型，分析得到由于海面海底反射吸收导致的回声脉冲幅值衰减规律。计算包含指挥台和艉舵在内的Benchmark潜艇模型的声散射回波特性，同时给出考虑海面海底两次反射模式叠加后的回声脉冲序列形成机理。所的研究方法及结论有助于浅海信道条件下复杂目标声散射特征提取与识别。

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放气远场辐射噪声数值模拟研究

秦泽杉, 常道庆, 康鲁迪, 刘碧龙

2025, 45(4): 52-58.

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本文对燃气轮机模拟放气喷口远场辐射噪声进行实验测量与仿真计算，分析网格精度与下游封闭端面对远场辐射噪声的影响。数值方法采用大涡模拟结合（Ffowcs Williams-Hawkings，FW-H）远场声学模型计算喷管射流噪声。结果表明，数值计算的模拟放气喷口远场辐射噪声与实验测量结果具有良好的一致性；射流下游的大尺度涡结构是放气噪声的主要来源，对于亚声速射流，封闭端面设置在20 倍喷口直径之外可以减小数值计算误差，得到与平均封闭端面处理技术相近的计算结果。

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跨尺度振子链跳跃现象激发规律研究

孔娜, , 伊利峰, 陈建恩, , 孙敏

2025, 45(4): 59-64.

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对承受简谐激励的跨尺度非线性振子链在冲击载荷作用下的跳跃现象开展研究。首先建立由线性振子与N个纯立方振子构成的串联系统的动力学方程，运用复变量平均法与最小二乘法得到系统的半解析解，并对响应分支进行分析。接着运用龙格库塔法进一步研究组合激励下系统跳跃现象的激发阈值和响应特征。结果表明，激励频率越大，激发同一振子跳跃所需的冲击力越大；振子位置越靠近振子链尾部，激发该振子跳跃所需冲击力越大。此外，通过小波分析方法研究系统响应在跳跃现象激发前后的频率特征，结果显示激发跳跃后能量由受激励频带扩散至其他频带。

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弹性波在电梯曳引系统中的传播特性分析

王晓龙, 魏义敏

2025, 45(4): 65-71.

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现有的电梯曳引系统振动研究，在对电梯的纵向以及横向振动位移进行研究时，大多通过对电梯系统的振动动力学模型分析，来获得电梯的振动响应。提出从振动传递路径角度，即从弹性波传播特性出发，开展电梯曳引系统的振动传播规律研究。首先，结合曳引系统的主要故障以及振源分析，确定弹性波的主要传播路径；随后，通过建立电梯曳引系统的动力学模型，推导传播路径上部件的波运动方程，接着利用传递矩阵法，推导得出振动传递路径上弹性波的传递矩阵；最后，以某电梯曳引系统为例，对弹性波传播特性开展试验研究。研究发现：弹性波在曳引系统中进行传播时，其频率成分在高频段会存在阻带，并且随着电梯速度增加，阻带的带宽和数量会有所增加。研究成果可为电梯曳引系统的故障诊断、振动控制提供一种潜在方法。

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平面对抗式介电弹性体振动驱动装置建模与特性分析

王箫剑李鸿光

2025, 45(4): 72-77.

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振动驱动装置为一种复杂环境中的操作载体，其驱动方式目前以电机、压电等刚性元件驱动为主，而装置采用介电弹性体等软质驱动材料的研究较少。本文旨在研究介电弹性体激励下振动驱动装置的特性。结果表明，该装置能够通过输入简单的正弦波形并控制输入波形的频率，在各向同性摩擦环境中实现正向和反向运动。相比于刚性元件驱动方式，介电弹性体驱动方式提高了系统的轻量性和柔顺度；并利用了周期形式变刚度激励原理，使装置产生高次谐波，从而无需外界提供非对称性。使装置适应性更强，更适用于对外界干扰响应敏感的环境中工作。

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轴承不对中对轴系声学特性影响的仿真研究

刘建昊, 郝洪涛

2025, 45(4): 78-83.

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针对某带式输送机托辊转轴系统支撑轴承的不对中问题，首先建立轴系五自由度有限元模型，用于进行瞬态动力学分析，从而计算转轴系统结构的振动响应。随后，以结构振动响应为激励，通过声学非耦合计算方法对转轴系统进行声学仿真，并搭建轴系噪声试验平台对正常工况下轴系声学有限元模型进行验证；最后，提取不同轴承不对中工况下的声压数据对比，讨论轴承平行不对中、偏角不对中和组合不对中工况下不同不对中量对轴系噪声特性的影响。结果表明，不同不对中类型和不对中量下，各分频幅值与特征频率的变化具有明显差异和一定规律，这些发现不仅有助于理解不对中对轴系声学特性的影响，也可为相关工程实践中的故障诊断与性能改进提供重要依据。

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导叶叶片数对液力透平流动噪声影响的研究

史凤霞, 唐玉财, 赵广彪, 徐成山

2025, 45(4): 84-90.

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导叶叶片数对液力透平内部流动的稳定性和噪声有着重要的影响，为研究不同工况下流动特性以及流致噪声机理，采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）和计算声学（Computational Acoustics，CA）声振耦合的方法，针对不同导叶数对液力透平壳体偶极子源影响进行数值模拟。研究表明：随着导叶叶片数Z0的增加，蜗壳隔舌处的压力脉动峰值逐渐减小。外声场中声压级的辐射云图呈现出偶极子形态；在不同工况下，当导叶数为Z0=7、Z0=9、Z0=11 相比于导叶数Z0=0 时的声压级分别降低30 %、32 %、25 %。内声场中蜗壳隔舌处的高声压级区域逐渐减小，并且对进口声压影响最大，在小流量工况下对出口声压影响较大。中当导叶数Z0=9 时，具有良好的声学性能。研究结果可为导叶式液力透平的低噪声设计和运行提供一定的理论基础。

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基于机器学习的超材料性能表征和逆向设计研究

徐顾鑫, 范伟, 吕慕沄, 秦佳贺, 夏兆旺

2025, 45(4): 91-96.

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具有独特结构的超材料，可以拥有天然材料无法比拟的性能，已在诸多领域得到应用。针对传统采用实验和有限元仿真等方法构建性能优异的超材料结构需要消耗大量时间的问题，提出一种基于机器学习的方法来表征超材料的有效性能，并在此基础上设计其微观结构，使其在力学、减振降噪领域具有良好性能。研究结果表明：采用随机森林回归模型的超材料性能表征的确定系数大于0.98，误差小于0.88 %，均方根误差小于0.03，基于机器学习的方法能够准确表征超材料的性能。此外，优化算法逆设计出的结构不仅拥有较高热导率和杨氏模量，还能使带隙宽度增加。

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嵌入管式亥姆霍兹共振器的末端修正

刘艳, , 谢文韬, 李炜融, 李秋彤, , 李义新, 周国建,

2025, 45(4): 97-102.

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当嵌入管式亥姆霍兹共振器(Helmholtz Resonator with Embedded Aperture，HREA)的嵌入管底靠近共振腔底时，以管底为界划分的底部共振腔腔高（管底至腔底的距离）非常小，且与管径相近。此时，底部共振腔腔高对末端修正的影响不可忽略。为此，基于多种传统末端修正公式，考虑底部共振腔腔高的影响，提出广泛适用于HREA的管口末端修正；随后，制备高精度样件并完成阻抗管实验，获取真实长嵌入管HREA的吸声系数曲线，确定适用于HREA的末端修正；通过与传统末端修正公式对比，确定所提出的管口末端修正公式的应用范围。结果表明：当管底至腔底的距离非常小时，HREA的共振频率及共振幅值随管长增加而下降的速度突然增大，出现明显的非线性下降现象；且共振器内腔腔高越短，非线性变化趋势越强。当嵌入管底至共振腔底的距离小于1 mm，或虽大于1 mm但与管径相当且腔高较小（小于40 mm）时，仅能采用本次所提出的非线性管口末端修正，可有效预测HREA吸声性能。

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考虑元件非理想性的负电容压电分流电路稳定性分析

郝虎, 郑智伟, 黄修长,

2025, 45(4): 103-109.

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考虑实际电路元件中压电元件的寄生电阻和运算放大器偏置电流的非理想性对抑制结构振动的影响，建立负电容压电分流理想电路模型与非理想性电路模型的机电耦合系统时域状态方程。利用数值模拟获得耦合系统的位移响应，利用特征值分析获得耦合系统状态矩阵的特征值，对比分析验证寄生电阻导致非理想性压电分流电路的不稳定性，以及运算放大器偏置电流补偿电路对非理想性电路模型稳定性的影响。结果表明，偏置电流补偿电路能更好地控制考虑压电元件寄生电阻的非理想性电路模型的稳定性边界，研究成果可指导负电容压电分流非理想电路模型中偏置电流补偿电路的稳定性设计，提高负电容压电分流电路实际应用中减振能力。

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科考船布放回收系统动力相似分析与验证

刘超, 孙嘉徽, 高智敏, 陈换过, 陈荣

2025, 45(4): 110-115.

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针对我国“向阳红”号科考船布放回收系统在振动、摇摆等环境应力下动态特性不明确的问题，开展布放回收系统相似模型分析验证工作。首先基于动力相似理论，推导布放回收系统缩比模型与原型结构的相似比例因子，然后利用有限元软件对不同工况下缩比模型进行动态特性分析，最后利用锤击模态法进行试验验证。结果表明，缩比模型能够较为准确地预测出原模型动态特性及变化规律，可解决在布放回收系统上无法直接进行环境试验的难点问题。

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基于GWO-VMD与相关系数阈值的桥梁监测数据降噪方法

祝宇瑶, 李双江, 辛景舟, 冉冰川, 吴波, 张森华,

2025, 45(4): 116-122.

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针对桥梁监测数据存在噪声干扰且难以有效滤除，而传统降噪方法效果有限，导致桥梁真实变化难以提取等问题，提出一种基于灰狼优化算法（Grey Wolf Optimizer，GWO）优化变分模态分解（Variational Mode Decomposition，VMD）和相关系数阈值的桥梁监测数据降噪方法。仿真算例和工程实例结果表明：GWO-VMD相比VMD而言，关键参数K和α 难以准确确定的难题得以解决；另一方面，GWO-VMD结合相关系数阈值方法相比于既有方法更能有效抑制多重噪声影响，降噪效果和抗噪性能也更佳。所提方法可为桥梁监测数据降噪提供一种新方法。

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基于动力学和有限元法的扫石器疲劳寿命评估

关正, 吴兴文, 刘阳, 黄金宝, 赵明花, 池茂儒

2025, 45(4): 123-129.

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针对地铁车辆扫石器及其安装座的振动疲劳问题，提出一种基于有限元法和动力学仿真的疲劳寿命评估方法。通过建立扫石器及其安装座有限元模型和多轴随机振动动力学模型，将安装座处的实测振动加速度作为激励信号进行仿真，得到关键位置的应力响应，并结合实测应力信号以验证模型的准确性，再采用并行计算处理方法进行全程动力学仿真，最后基于材料S-N曲线和Miner 损伤理论进行疲劳寿命评估。结果显示，扫石器安装座圆弧过渡区为薄弱位置，疲劳寿命不满足设计要求；仿真得到的加速度和动应力响应结果与实测信号较为一致，体现该动力学模型可以较好地再现扫石器真实服役环境。在今后的部件优化设计阶段可结合实际的激励信号使用此方法对结构进行疲劳寿命评估与迭代优化，直至满足设计要求，具有良好的经济性与高效性。

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基于多特征提取与蜣螂算法优化的轴承故障诊断

谢锋云, 樊秋阳, 孙恩广, 王阳, 宋成杰, 朱海燕

2025, 45(4): 130-135.

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针对轴承振动信号易受噪声干扰，单一特征量准确率低的问题，提出一种基于小波包分解(Wavelet Packet Decomposition，WPD)、有效时域特征（绝对平均值、波形指标）、频域特征（均方根频率）以及多尺度符号动力学熵（Multi-scale Symbolic Dynamic Entropy，MSDE）的轴承故障诊断方法。首先，对轴承振动信号进行小波包分解，提取多频带特征，并根据相关系数筛选最佳分量进行信号重构；其次，提取时域和频域敏感特征，同时计算重构信号的MSDE值，组成多特征向量；最后，将提取的多特征向量输入到蜣螂算法(Dung Beetle Optimizer，DBO)优化的支持向量机(Support Vector Machine，SVM)中识别不同轴承故障类型。结果显示，该方法能够从多方位提取故障特征，相较于单一特征量准确率更高，识别速度更快。

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基于COA-CNN的滚动轴承故障诊断方法研究

别锋锋, , 周兆龙, , 李倩倩, , 丁学平, , 袁为栋, 张瀚阳,

2025, 45(4): 136-142.

摘要 ( )

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滚动轴承大多处于高速、高负载的复杂工况，通常存在较强的非平稳非线性特征，使得对其振动信号分析、故障识别困难。对此，提出一种基于浣熊算法（Coati Optimization Algorithm，COA）优化卷积神经网络(Convolutional Neural Network，CNN)的故障诊断方法。首先利用差分连续小波变换(Difference Continuous Wavelet Transform，DCWT)对原始振动信号进行预处理，获取包含完整原始特征信息的小波时频图，通过构建COA-CNN模型优化神经网络的核心参数，对所获取的时频特征信息进行识别，由此完成滚动轴承的非平稳信息的提取和模式识别。实验仿真和工程应用研究表明，在复杂工况下该方法可以有效实现滚动轴承典型故障模式的识别。

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基于复合多尺度二维时频排列熵的滚动轴承故障诊断

包金龙, 郑近德, 潘海洋, 童靳于, 刘庆运

2025, 45(4): 143-149.

摘要 ( )

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多尺度排列熵(Multiscale Permutation Entropy，MPE)是一种有效的衡量时间序列复杂性的非线性动力学指标，但其只能反映时间序列的时域信息，而频域信息却被忽略。为此，基于二维排列熵(Two-dimensional Permutation Entropy，PE2D)，提出基于时间序列时频域复杂性量度的二维时频排列熵(Two-dimensional Time-frequency Permutation Entropy，TFPE2D)方法。为反映振动信号在不同尺度下的复杂程度、避免传统多尺度粗粒化导致信息丢失的缺陷，进一步提出复合多尺度二维时频排列熵(Composite Multi-scale Two-dimensional Time-frequency Permutation Entropy，CMTFPE2D)，并采用仿真信号验证CMTFPE2D的有效性。同时，将CMTFPE2D与萤火虫优化支持向量机(Firefly Algorithmsupport Vector Machine，FA-SVM)相结合应用于滚动轴承故障诊断，并采用实测数据进行分析，结果表明：所提故障特征提取与诊断方法能够有效识别滚动轴承不同故障程度和故障位置，且识别精度更高。

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SVMD-SVD联合的转子故障特征提取方法研究

李鑫延, 赵俊生, 王慧云, 安鑫凯, 郭少杰, 王淋

2025, 45(4): 150-156.

摘要 ( )

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针对转子系统采集的振动信号中存在较多噪声使得轴心轨迹混乱、故障特征难以提取的问题，提出一种逐次变分模态分解算法(Sequential Variational Mode Decomposition，SVMD)与奇异值分解(Singular Value Decomposition，SVD)相结合的转子轴心轨迹提纯方法。首先，使用SVMD算法将采集的原始振动信号分解为一系列本征模态分量(Intrinsic Mode Functions，IMFs)；其次，根据峭度、能量熵与皮尔逊相关系数挑选有效分量并重构信号；然后，对重构信号进行奇异值降噪处理；最后，合成提纯后轴心轨迹。通过LabVIEW轴心轨迹仿真数据与转子实验台实测数据，并和基于差分谱SVD方法、带自适应噪声的完全集合经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition of Adaptive Noise，CEEMDAN)结合小波阈值方法对比分析，结果显示：采用SVMD-SVD方法提纯得到的轴心轨迹更加清晰，验证了该方法的有效性与可行性。

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Levy噪声下的二维三稳随机共振系统的微弱噪声检测

侯帅楠, 殷利平, 李涛,

2025, 45(4): 157-163.

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在Levy 噪声的驱动下，提出一种参数可调的二维三维随机共振(Two-dimensional Tristable Stochastic Resonance，TDTSR)系统，以平均信噪比增益(Mean Signal-to-noise Ratio Gain，MSNRG)为衡量指标，对系统参数进行寻优，采用ChamberMallows-Stuck(CMS)算法和耦合4 阶龙格-库塔(Runge-kutta)算法相结合求解系统输出。首先，通过研究系统等效势函数，分析粒子跃迁路径和随机共振能量转换现象。然后，分析Levy 噪声对各个参数的影响，确定其参数数值。此外，以MSNRG 为系统衡量指标，将一维三稳随机共振(One-dimensional Tristable Stochastic Resonance，ODTSR)系统进行对比，结果表明TDTSR系统的MSNRG大于ODTSR系统。最后，将两种系统应用于微弱信号检测，并采用自适应算法对系统参数进行优化，实验结果表明，TDTSR系统优于ODTSR系统。此系统对微弱信号的检测具有重要的理论意义和实用价值。

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基于应变响应和D-S证据理论的复合材料结构损伤识别

刘凌峻, 单一男, 赵兴, 周亮亮, 曾旭,

2025, 45(4): 164-169.

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针对基于单一损伤指标的复合材料结构损伤识别容易受到干扰信息影响的问题，提出基于模态指标和数据融合的损伤识别方法。以正交各向异性碳纤维复合材料板为研究对象，使用其模态参数构建单一损伤指标，并基于D-S证据理论的数据融合方法构建融合指标。分别使用有限元方法和试验方法，对基于单一损伤指标和融合指标的结构损伤识别与定位结果进行对比。结果表明：基于融合指标的损伤识别方法在单损伤及多损伤工况下，均能得到较高的损伤识别与定位精度。

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改进EEMD的冲击试验机冲击响应谱修正方法

郑帅朋, 王鹏, 张春辉, 闫明

2025, 45(4): 170-175.

摘要 ( )

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由冲击加速度信号计算得到的冲击响应谱是表征冲击环境的重要指标，但加速度传感器受强载荷作用会产生趋势项误差，双波冲击试验机的低频谱线会发生严重漂移。为还原真实冲击环境，使用集合经验模态分解法(EEMD)对加速度信号进行分解，并提取各本征模态函数(IMF)出现峰值的时刻；在此基础上，基于K-均值聚类对各峰值时刻进行分类，确定重构信号所需的有效IMF分量，并结合峰度系数进一步判断所选有效IMF分量的合理性；最后使用重构加速度信号计算冲击响应谱，并通过低频段谱线斜率验证修正效果。研究结果表明：修正后的低频冲击响应谱平均斜率由-9.359 dB/oct 提升到5.658 dB/oct，与标准斜率的误差为5.7 %。EEMD修正方法能够有效还原冲击试验机真实冲击环境，可为舰载设备抗冲击评估提供重要参考。

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转速往复变化下基于SESF的机械故障智能诊断方法

李博, 陈录平, 韩瑞, 王金瑞

2025, 45(4): 176-182.

摘要 ( )

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转速往复变化易导致故障模式与信号征兆间的映射关系异常复杂，对于设备故障诊断具有重要挑战。提出一种基于SE注意力机制引导的稀疏滤波(SE Attention Guided Sparse Filtering，SESF)方法，用于转速往复变化下机械设备的故障智能诊断。首先通过SE注意力机制改进稀疏滤波算法，随后对转速往复变化信号样本进行无监督特征提取，对训练的权值矩阵进行自适应筛选和加权，引导模型聚焦于最具类别区分度的区域，从而提高模型获取有用信息的能力。最后采用两组特殊设计的转速往复变化工况下的齿轮和轴承试验来验证提出方法的性能。实验结果表明，提出方法可克服转速往复变化的影响从而实现不同机械故障的准确识别，并获得比其他方法更高的准确率。

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山地城市地铁弓网系统摩擦自激振动特性对比研究

邓洪, 彭双千, 崔晓璐

2025, 45(4): 183-189.

摘要 ( )

PDF(2550KB) ( )

为探究山地城市As地铁车辆采用双弓受流相较于单弓具有明显优越性的内在机理，对长大坡道弓网燃弧高发区段处单/双弓系统的摩擦自激振动特性开展研究。首先，分别建立As地铁单/双弓网系统的有限元模型。然后，采用复特征值分析法对比研究单/双弓网系统的摩擦自激振动特性，并探究弓网摩擦系数、碳滑板及接触线材料密度和弹性模量对其振动特性的影响。研究结果表明：山地城市地铁长大坡道区段因弓网滑动容易导致系统发生摩擦自激振动，其振动频率约为80 Hz，且单弓系统的趋势更为明显。在双弓系统中，将弓网摩擦系数控制在0.25 以下能较好地抑制其摩擦自激振动；碳滑板的材料特性对弓网系统的摩擦自激振动影响较小，而接触线材料则对弓网系统的摩擦自激振动具有明显影响，减小接触线的材料密度和弹性模量均能降低弓网系统的摩擦自激振动趋势。

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考虑作动器性能限制的车辆主动悬架系统控制研究

刘志恩, 李立峰, 陈弯, 王永亮

2025, 45(4): 190-196.

摘要 ( )

PDF(2449KB) ( )

针对车辆主动悬架系统难以准确获取路面激励信号的问题，提出一种只考虑作动器性能限制，而不考虑路面激励信号的线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator，LQR)控制策略。建立1/4 车辆悬架模型，选取系统状态向量时不考虑路面激励信号。设立考虑作动器最大出力限制的适应度函数，利用多元宇宙优化(Multi-verse Optimizer，MVO)算法得到LQR控制器权重系数，以解决传统优化算法易陷入局部最优解的问题。仿真分析考虑作动器性能限制的主动悬架系统的动态特性，并与传统LQR控制和模糊控制对比，搭建主动悬架系统1/4 车辆台架进行验证。结果表明，MVO-LQR控制效果最佳；在不测量路面激励且考虑作动器性能限制的主动悬架系统MVO-LQR控制下，车身加速度均方根值降低37.1 %，轮胎动位移均方根值降低7.89 %，悬架动行程满足限制，可显著提高车辆的乘坐舒适性。

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芯层材料铺装间隙对高速列车地板隔声的影响研究

张安聪, 王瑞乾, 张学飞, 许子研, 丁海洋

2025, 45(4): 197-202.

摘要 ( )

PDF(2519KB) ( )

在高速列车地板芯层材料的铺装过程中,会不可避免地产生间隙，有必要研究材料的铺装间隙对高速列车地板结构隔声特性的影响。首先，以简单三明治板结构为例，从机理上对内部存在的间隙对其整体隔声特性的影响开展仿真计算分析；接着，通过空气声隔声试验对试制样品开展试验验证；最后，将上述研究结果应用于高速列车地板结构中，探究芯层材料与木骨结构之间的铺装间隙对地板隔声性能的影响。研究结果表明：随着材料间隙的增加，三明治板在315～800 Hz的中频隔声效果呈现先增加后减小的规律，当材料间隙为11 mm时，整体计权隔声量达到最大；同样的规律也适用于高速列车地板结构，当芯层材料与木骨之间的铺装间隙为5 mm时，其在400 Hz附近的中频隔声有1～2 dB的提升，同时地板整体计权隔声量达到最大；相较于原地板结构，其计权隔声量可提高0.5 dB，面密度反而降低0.6 kg/m2。相关研究可为高速列车车体材料铺装工艺和声学轻量化设计提供数据参考。

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应用偏相干方法的车内路噪噪声源识别

刘志恩, 胡宇航, 卢炽华, 程灿, 李晓龙, 陈弯

2025, 45(4): 203-209.

摘要 ( )

PDF(2143KB) ( )

为准确、高效地识别车辆在行驶时对于结构路噪贡献量较大的传递路径，引入偏相干分析方法。该方法无须测试路径的传递函数，只需给定工况下的响应结果即可，可大大提高测试效率。针对某款汽车在40 km/h 工况低频路噪凸显的问题，分别采用部件传递路径分析法和偏相干分析法进行结构路噪传递路径贡献量分析，以部件传递路径分析法分析结果为基准验证偏相干分析法的可靠性，最终两种方法得到的结果吻合良好。基于分析结果确定车内结构路噪传递的主要路径并进行改进，通过对左右后悬架衬套结构进行优化设计，使204 Hz 频率点处噪声峰值显著降低，车内驾驶员右耳处的噪声总声压级降低3.09 dB(A)。

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半主动悬架智能优化滑模控制研究

于学天, 刘善辉, 庄晔, 张振伟, 杨柳楠

2025, 45(4): 210-217.

摘要 ( )

PDF(2805KB) ( )

为提升车辆行驶平顺性，提出一种半主动悬架智能优化的滑模控制策略。对电磁阀式减振器进行力学特性测试，利用试验数据搭建神经网络模型作为减振器正模型并验证。建立1/4 车辆悬架模型，参考混合天地棚系统模型，将实际被控制系统动态误差引入到滑模控制中，采用指数趋近律并使用饱和函数作切换函数，来抑制抖振现象。采用遗传算法和均匀粒子群优化组合的智能优化算法（Genetic Algorithm Uniform Particle Swarm Optimization，GAUPSO）优化滑模控制器中的趋近律参数和混合天地棚权重系数。仿真和试验结果表明，与被动悬架控制、滑模控制和粒子群优化的滑模控制相比较，GA-UPSO优化的滑模控制使簧载质量加速度和轮胎动位移的均方根值明显下降，可以改善半主动悬架的减振效果。

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惯容非线性能量汇-车-座椅系统无模型自适应控制

张袁元, 任春玲, 王勇, 孟浩东

2025, 45(4): 218-224.

摘要 ( )

PDF(2258KB) ( )

为了减小车辆振动，提高车辆乘坐舒适性和操纵稳定性，将惯容器与非线性能量汇相结合，构建惯容非线性能量汇（Nonlinear Energy Sink Inerter，NESI），并将其运用于车辆悬架和座椅悬架，进一步提出一种基于遗传算法的无模型自适应控制方法（Model-free Adaptive Control，MFAC）。研究了采用MFAC方法的耦合NESI的车-座椅系统在路面随机激励下的动态特性，并与被动系统和比例积分微分（Proportional Integral Derivative，PID）控制系统进行对比。结果表明，与车-座椅被动系统相比，采用MFAC方法的车-座椅系统的车身垂直加速度与座椅垂直加速度均方根值在低中高车速下都显著减小；与PID 控制相比，车身垂直加速度、座椅垂直加速度、悬架动行程和轮胎动载荷均方根值在低、中、高车速下都有所降低。

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振源分级在海洋平台总体振动响应分析中的应用

韩华伟, 徐芹亮, 徐郎君, 李昌飞

2025, 45(4): 225-230.

摘要 ( )

PDF(2470KB) ( )

半潜式平台振动严重影响平台的安全性和船员的舒适性，其搭载的设备繁多、规格不一，设备信息的完整性直接影响多激励源输入下的半潜式平台的振动响应评估。工程项目在不同设计阶段需要的振动预报精度也不相同，且不同设备对平台的总体和局部振动贡献也不同，因此，从振动的输入信息开始，梳理半潜式平台主要设备激励源，研究设备振动激励载荷产生的机理和激励源特性，提出一种激励设备分级原则，通过对比不同级别设备激励下的振动响应，并结合实船测试数据进行验证，结果表明振源分级策略可靠，基于激励设备分级的振动预报精度满足不同设计阶段的需要，符合工程项目设计要求。

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不同隧道型式的地铁振动源强实测影响研究

张凌, 万宇婷, 成功, 冯青松, 罗伟, 李秋义

2025, 45(4): 231-236.

摘要 ( )

PDF(1951KB) ( )

为研究圆形、马蹄形和矩形3 种隧道断面和不同曲线半径隧道型式的地铁振动源强特性，以某城市地铁线路为研究对象，开展隧道内振动的系统测试。实测结果表明：不同隧道断面型式振动源强由大到小排序为圆形隧道、矩形隧道和马蹄形隧道，马蹄形和矩形隧道的振动源强要显著小于圆形隧道的结果。其原因在于马蹄形隧道和矩形隧道的断面衬砌厚度大于盾构的圆形隧道断面，更厚的衬砌令隧道的质量增大（减小8 Hz以下的低频振动），同时会抑制隧道本身的柔性模态振动（减小8 Hz以上的更高频振动），矩形隧道虽然质量更大，但折形的断面形状会令其源强振动更大；随着曲线半径的减小，振动源强会有加速增大的趋势，可以采用幂指数函数进行预测，曲线半径对振动源强的影响主要来自50～80 Hz频段内轨道不平顺（粗糙度）的差异，3 种隧道断面型式受曲线半径影响程度由大到小排序为圆形隧道、矩形隧道和马蹄形隧道。

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地下叠落站台车站列车引发环境振动实测分析

生安香, 李立云, 冯军和, 王维凝

2025, 45(4): 237-243.

摘要 ( )

PDF(2529KB) ( )

为揭示地下叠落站台车站中列车进出站诱发的环境振动特征，现场实测列车进出某地下叠落站台车站时站台层、站厅层和上方地面的竖向振动，对实测结果进行时域分析、频域分析、1/3 倍频程分析以及最大Z振级分析，得出如下结论：负三层列车进出站引发的振动大于负四层列车，列车出站诱发的振动大于同层列车进站，轨道上方的地面振动略大于站厅层；加速度时程具有明显的进、出站差异；列车进出站诱发的竖向振动主要集中于50～75 Hz频段，中心频率为63 Hz的频段是其振动主频段；上行线列车进站引发的地面振动在轨道外侧25 m左右处存在振动放大现象，而下行线列车出站引起的振动放大区距离轨道中心线更远。实测结果可为地铁列车进出站诱发环境振动问题研究提供数据支撑。

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大型地铁车辆段上盖建筑振动特性研究

陈兆玮, 万方爽, 彭淞, 朱胜阳, 何庆烈, 李松松

2025, 45(4): 244-251.

摘要 ( )

PDF(3164KB) ( )

为评估地铁运行诱发的低频振动对上盖综合体的影响，依托重庆某大型地铁车辆段上盖物业项目，首先，开展地铁车辆段车致振动现场测试；然后，基于车辆-轨道耦合动力学理论，考虑轮对与道岔撞击、土体分层特性、人工黏弹性边界等非线性因素，建立列车-轨道-土体-上盖建筑预测模型，通过实测数据与计算数据对比验证数值模型可靠性；最后，评估地铁运行对拟建上盖建筑的影响。结果表明：针对本文关注的上盖建筑，办公楼的振动主频在10～20Hz区段，近轨处楼板振动最为剧烈，垂向加速度峰值可达0.009 m/s2，最大Z 振级为59.35 dB；停车库承重柱连接刚性较大，在12.5～20 Hz 低频段承重柱节点存在局部共振，振动强度超过跨中点位置；住宅楼振动沿垂向呈波动衰减趋势，振动主频与办公楼相似，振级最大值出现在12.5 Hz，楼板振动能量叠加致使跨中点的振动强度大于边墙点和角点的振动强度，边墙点和角点的振动强度相近；研究结果可为地铁车辆段上盖物业设计和振动控制提供参考。

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地铁激励下筏板基础建筑振动响应实测与预测模型研究

刘天正, 陈嘉梁, 邹超, 陈俊杰, 李栩铭, 郑博凯

2025, 45(4): 252-258.

摘要 ( )

PDF(2470KB) ( )

城市轨道交通发展过程中面临着与日俱增的环境振动问题。针对筏板基础建筑的振动影响和预测问题，通过现场实测，探究土体-筏板基础-建筑结构整体系统的振动传播特性。在此基础上，通过将筏板基础模型简化为通过弹簧和阻尼连接的基础-土系统考虑土与筏板基础的相互作用，将建筑筏板基础和上部结构考虑为筏板整体质量和上部建筑所有承重结构的等效质量的比值考虑建筑-筏板基础相互作用，将建筑结构简化为考虑轴向振动波的传播模型，以实测地面振动作为输入，构建建筑振动预测模型。结果表明，预测的建筑结构响应与现场实测建筑振动在频域内具有较高的吻合度，所建立的预测模型能够快速地预测地铁列车运行时筏板基础建筑的振动响应。

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平板与尖劈消声室声场差异研究

刘聪, 陈思行, 罗文, 罗昊

2025, 45(4): 259-263.

摘要 ( )

PDF(1915KB) ( )

消声室是一个人为制造的低环境噪声且在一定的空间范围内有着自由声场特性的实验室，影响消声室空间范围内自由声场特性的重要影响因素之一是消声室室内墙面吸声体的声学性能，现阶段消声室按墙面吸声体类型主要有尖劈型吸声结构消声室与平板型吸声结构消声室，通过对纯尖劈型消声室、纯平板型消声室以及尖劈平板混合型消声室的声学特性测量，分析尖劈型吸声结构与平板型吸声结构两者的差异性、优劣性以及适用性。

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声学超材料型通风隔声屏障设计与分析

羊帆, 陈长征, 张大成, 宋洋, 吴秀鹏, 孙鲜明

2025, 45(4): 264-269.

摘要 ( )

PDF(2337KB) ( )

针对传统声学材料对低频段噪声降噪不佳的问题，将变截面管道和卷曲型声学失谐迷宫谐振器（Detuned Labyrinth Resonators，DLR）组成具有复合结构的通风隔声屏障（Ventilated Sound Barriers，VSB）声学超材料，以期具有良好的隔声频带和隔声效果。通过有限元法建立多物理场耦合模型，分析VSB的隔声特性和不同空气流速下VSB的隔声能力。调整DLR的几何参数进行拓扑，并将多个在不同频率具有隔声峰值的VSB单元并联在一起，设计出具有中低频宽带隔声性能的多单元耦合结构。试验与有限元分析结果表明：多单元耦合VSB在350～755 Hz的频带内能隔声5 dB以上，具有更低的峰值频率和更宽的带宽。

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双层微穿孔板折叠腔结构的低频吸声特性研究

王孟婷, 孔德义, 徐贺, 卫玉梁

2025, 45(4): 270-274.

摘要 ( )

PDF(2046KB) ( )

狭窄空间中，传统微穿孔板吸声结构的背腔深度会受到限制，这也会影响对低频噪声的吸收效果。针对这一问题，对双层微穿孔板与折叠背腔复合的吸声结构进行研究。该吸声结构的每个单元由双层微穿孔板和折叠背腔组成，建立单个单元的理论、仿真模型，并通过实验进行验证。为进一步分析该结构实际应用效果，在同等背腔深度下，实验测量工程中常用到的单、双层微穿孔板结构的吸声系数，并与该结构进行比较。结果表明，同等背腔深度下，该复合结构在频率范围250～800 Hz的吸声系数大于0.5，在450 Hz的吸声系数达到0.92，对比传统微穿孔板结构的低频吸声更具优势。研究旨在为有限空间范围内的被动式低频降噪提供思路和方法。

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仿生结构对离心风机振动噪声影响的试验研究

马振来, 陈长盛, 张博, 陈二云, 王强

2025, 45(4): 275-278.

摘要 ( )

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针对船用离心风机减振降噪需求，以某型离心风机为对象，将叶片改进为波形前缘和锯齿尾缘2 种仿生结构，搭建风机性能及振动噪声试验台，通过试验对比分析离心风机的叶频噪声和叶频振动加速度幅值变化情况，获得仿生结构对离心风机气动性能和振动噪声的影响。试验结果表明：采用波形前缘仿生结构的风机全压有小幅度提升，而锯齿尾缘由于减小了叶片做功面积，风机全压下降较大；波形前缘仿生结构对叶频振动的抑制效果略优于锯齿尾缘，但2 种仿生结构对不同测点总振级影响较弱；仿生结构对离心风机的叶频和2 倍叶频噪声有较显著抑制效果，其中锯齿尾缘仿生结构的降噪效果更优，额定工况下叶频噪声幅值降低了约8.7 dB(A)，大流量工况下2 倍叶频噪声幅值降低了约7.9 dB(A)。

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油浸式变压器器身隔振技术研究

常富, 师永强, 王誉蓉, 关庆罡, 陈星, 曹珩

2025, 45(4): 279-284.

摘要 ( )

PDF(2242KB) ( )

电力变压器振动主要受内部铁芯硅钢片的磁致伸缩效应影响，从变压器内部对铁芯进行隔振，会对变压器箱体外的振动噪声产生重要影响。针对某35 kV油浸式变压器建立变压器器身-油-箱体磁流固耦合模型，分析在磁致伸缩效应作用下铁芯以及流固耦合后变压器箱体各个表面的振动分布特征，以此为基础并根据使用环境取氟橡胶作为器身与箱体连接处的隔振垫片，进一步分析隔振垫片对变压器箱体振动的影响，表明器身与箱体主要在加载电流工频及其倍频处振动，隔振垫片可阻隔器身振动向箱体的传递，使箱体振动幅值降低，沿两个旁柱离散布置两块阻尼垫片的隔振效果较好，中柱下增设阻尼垫片会放大箱体振动。

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基于轴向准零刚度的机器人末端隔振技术研究

王杨杰, 俞哲, 俞建峰, 钱陈豪, 蒋毅, 化春键,

2025, 45(4): 285-291.

摘要 ( )

PDF(2254KB) ( )

针对工业机器人末端作业时轴向低频隔振难的问题，设计一种由等边六边形拉簧装置和正刚度弹簧组构成的轴向准零刚度（Quasi Zero Stiffness，QZS）隔振器。首先，通过静力学分析初始高度对等边六边形拉簧装置负刚度性能和隔振器刚度特性的影响；其次，建立非线性动力学方程，应用谐波平衡法推导力传递率，通过数值仿真分析振动幅值、阻尼比、初始高度和负载对力传递率的影响。最后，在不同外部激励下对轴向QZS隔振器和线性隔振器进行实验研究，并将实验结果与四阶龙格库塔法求解的加速度响应进行对比。结果表明：轴向QZS隔振器在载荷为20～80 N时能隔离3.2～20 Hz 的振动；相较于其对应的线性隔振器，该隔振器的固有频率降低到1.8 Hz，起始隔振频率降低76.6 %，隔振频带增宽166.7 %。

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砂石颗粒阻尼器的纵振抑制研究

郭伟强, 金勇, 岳志恒

2025, 45(4): 292-298.

摘要 ( )

PDF(2500KB) ( )

尝试将砂石颗粒阻尼器应用到船舶推进轴系纵振抑制中，采用PFC3D颗粒流计算软件构建砂石颗粒阻尼器仿真模型，探究不同影响因素下砂石颗粒阻尼器能量消耗的变化规律。仿真结果表明：转速和填充比的变化对砂石颗粒阻尼器能量消耗均产生较大影响，激励振幅的影响较小。最后通过基于离散元仿真结果进行纵向振动抑制试验，发现砂石颗粒阻尼器在不同影响因素下对推进轴系纵向振动抑制的影响规律。试验结果表明：试验与仿真结果趋势比较吻合，即转速和质量填充比的变化对纵向振动抑制的影响较为显著，激振振幅变化的影响较小。

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π 形横向蜂窝夹层板隔声性能实验研究

沈超明, 孙岩松, 蔡昌文, 孙剑锋

2025, 45(4): 299-303.

摘要 ( )

PDF(2426KB) ( )

针对横向蜂窝夹层板复合结构，研究其隔声性能及其影响因素。设计并制备不同芯层结构形式、不同层数、不同填充材料的夹层板试样，采用混响室-半消声室法进行实验研究，并利用COMSOL Multiphysics 仿真软件进行声学有限元分析比对。结果表明：实验与有限元分析的结果随频率变化的趋势基本一致，实心板在低频段隔声效果更优，但在中高频段，横向蜂窝夹层板结构的隔声性能提升约8.97 %；单层结构在低频段隔声性能更好，在中高频段双层结构的隔声性能提升约22.4 %；填充多孔材料结构在高频阶段的隔声性能可提升约13.8 %；研究结果可为夹芯板隔声结构的设计提供借鉴。

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基于惯质比的调谐惯质阻尼器试验分析

李筱乐, 石文龙, 虞文桂, 马立光

2025, 45(4): 304-310.

摘要 ( )

PDF(2453KB) ( )

普通调谐质量阻尼器为使阻尼器减振效果达到最佳范围，通常质量块质量须达到结构总质量的数十到数百分之一，对大型结构和建筑来说，阻尼器质量可达数百乃至上千吨。将惯容阻尼器与调谐质量阻尼器（Tuned Mass Damper，TMD）相结合，设计一款调谐惯质阻尼器试件，通过调整质量块质量、质量飞轮质量、弹簧刚度等参数进行试验研究。在确保阻尼器能够正常运作的前提下，结合试验数据分析研究该类试件惯质比范围，并采用谐波合成法对其在脉动风荷载下超高层结构的振动控制效果进行数值模拟，从而验证附加惯容系统实现TMD质量块轻量化的作用。

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