《振动、测试与诊断》是由国家工业和信息化部主管，南京航空航天大学和全国高校机械工程测试技术研究会联合主办，是反映振动、动态测试及故障诊断学科领域的科研成果及其应用情况的技术性刊物。主要介绍国内外以振动测试与故障诊断为中心的动态测试理论、方法和手段的研究及应用方面的技术文献、专题报告和学术动态，包括实验测试技术、测试仪器的研制、方法和系统组成、信号分析、数据处理、参数识别与故障诊断以及有关装置的设计、使用、控制、标定和校准等。

本刊创刊于1980年。被美国Ei Compendex （核心）、荷兰Scopus数据库、JST日本科学技术振兴机构数据库、中国科学引文数据库(CSCD)核心库、北京大学《中文核心期刊要目总览》（（第5版）机械、仪表工业类核心期刊）等国内外多家重要数据库收录，为WJCI科技期刊世界影响力指数报告来源期刊，入选《机械工程领域高质量科技期刊分级目录》和《振动工程领域高质量科技期刊分级目录》T2级、《航空航天类高质量科技期刊分级目录》T3级，并连续4届（2016,2018,2020,2022）被评为“中国高校百佳科技期刊”。

 

  

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    无线无源力/热传感器与测试技术研究现状
    谭秋林，刘佳佳，王宁，樊磊，张磊，冯瑞
    2024,44(3):419-430, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2024.03.001
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 5.09 M] (0)
    摘要：
    针对力热传感器多数采用有线有源的技术方案，难以适用于高温、高压、强振以及机械动力旋转部件等环境下的力热参数原位测试问题，阐述了进行无线无源传感器件研究的重要意义，并对声表面波（surface acoustic wave ，简称SAW）传感器、LC谐振互感耦合传感器以及超材料传感器等3类无线无源力热传感器进行了总结及现状分析。首先，描述了无线无源力热传感器的需求情况；其次，介绍了3类传感器的工作原理、传感性能及其在独特场景下的具体应用；最后，讨论了无线无源传感器发展过程中的瓶颈问题，指出了未来可能改善和提升的发展方向。
    论文
    惯质黏性阻尼器对悬索桥隧道锚减振的影响
    杨国俊，张树涛，吕明航，杜永峰，唐光武
    2024,44(3):431-438, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2024.03.002
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 2.93 M] (0)
    摘要：
    为研究隧道锚（tunnel-type anchor，简称TTA）锚岩接触面对动荷载影响的敏感性，寻求一种适用于散索鞍至锚碇缆索处的减振装置。首先，利用有限差分软件建立隧道锚数值模型，监测并分析锚岩接触面共9个测点的速度位移响应；其次，利用滚珠丝杠构件的位移转换放大原理，提出一种适用于前锚室处的惯质黏性阻尼器；最后，利用能量耗散守恒方法，模拟并检验安装该阻尼器后隧道锚的减振效果。结果表明：在动荷载作用下，锚塞体两底角部位测点响应明显大于顶部测点，中部锚岩接触面位移增长较前部与后部更为迅速；隧道锚受低幅值动荷载影响更为明显，动力系数约为1.3，随着荷载幅值的增加，动荷载对于隧道锚的影响会减弱；振动前期较为剧烈，加载0~1 s内剪应变增量增幅明显，后期增量基本不变；设置阻尼器后，锚岩接触面速度位移响应减小，位移减小幅度接近20%，速度响应在1 s内基本衰减至0；阻尼器的减振效果与荷载幅值有关，锚塞体处于中低载荷时，设置阻尼器所带来的减振效果最好，减小效果可以达到24%。
    变长度柔性提升系统动力学特性与减振研究
    郭瑜，黄家海，郝惠敏，李晓东
    2024,44(3):439-449, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2024.03.003
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    摘要：
    针对矿井提升机这类变长度柔性提升系统在外界激励和运动冲击作用下的异常振动问题，基于Hamilton原理建立提升系统纵向-横向-侧向非线性动力学模型对耦合振动开展研究。首先，在建模过程中将提升机摩擦轮纵向-横向-侧向变幅值波动视为钢丝绳上端的边界激励；其次，通过Galerkin法将边界激励作用下的偏微分方程离散为常微分方程组进行数值求解；最后，分析了加速度、加加速度和运动轨迹对系统动力学特性的影响，并基于标准逻辑函数对运动轨迹进行优化，以抑制系统运行过程中的冲击与振动。仿真与现场测试结果表明：耦合振动以纵向振动为主，且钢丝绳长度增加时系统对运动状态突变冲击更加敏感，更易激发剧烈的纵向振动；相较于传统4阶多项式轨迹，系统在提升工况下的纵向振动减小了10.85%，最大动张力减小了9.06%。
    防风网对大跨度煤棚风荷载特性的影响
    付赛飞，贾娅娅，周一航，陈娟，郑云飞，刘庆宽
    2024,44(3):450-455, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2024.03.004
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    摘要：
    为了研究防风网对大跨煤棚风荷载的影响，通过风洞刚性模型测压试验，对3种透孔率的防风网下煤棚表面风荷载进行研究，分析了风向角、有无防风网和防风网透孔率对典型测点和分区的体型系数以及测点的脉动风荷载的功率谱特性的影响。结果表明：不同风向角下，结构体型系数极值出现的位置和范围差别较大；防风网对减小煤棚风荷载有较好效果，放置防风网后煤棚表面呈现为绝对值较小的负压；大部分风向角下，20%的透孔率防风网对减小风荷载效果更好；不同位置测点受来流脉动影响情况不同，煤棚迎风侧角部测点脉动风荷载无量纲功率谱数值较大，且功率谱成分复杂，放置防风网后其峰值明显减小。
    电液振动台加速度时域波形自适应控制策略
    汤裕，朱真才，沈刚，刘韩，凌疆语
    2024,44(3):456-465, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2024.03.005
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    摘要：
    针对电液振动台加速度时域波形复现精度低的问题，提出了一种基于内环前馈逆补偿和外环非线性滤波的在线自适应控制策略。首先，构建了电液振动台伺服驱动机构模型，采用三状态控制策略获得了初步加速度控制性能；其次，基于多新息遗忘梯度算法辨识了三状态控制下系统参数化模型，利用零幅值跟踪技术构建了内环前馈逆补偿策略，拓展了系统频宽，降低了相位滞后误差；然后，引入了外环非线性Volterra自适应滤波算法，抑制了电液振动台模型参数偏差、非线性动态特性和不确定性扰动的影响；最后，在搭建的水平单轴电液振动台上开展了时域波形复现对比实验。结果表明，提出的自适应控制策略与传统策略相比具有更优越的加速度时域波形复现精度。
    高速铁路接触网整体吊弦力学性能的改善
    项载毓，李苏杰，高睿恒，董鹏，李贞，莫继良
    2024,44(3):466-473, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2024.03.006
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    摘要：
    针对高速铁路整体吊弦普遍存在的瞬时拉力冲击振动问题，提出一种添加了阻尼橡胶的接触网整体吊弦结构，并采用有限元分析方法和力学性能测试试验手段，探究阻尼橡胶对整体吊弦力学性能的改善作用。结果表明：在交变位移载荷作用下，普通型整体吊弦零部件存在明显的塑性变形和较大的等效应力，以及强度较大、频率成分复杂的振动特性；安装有阻尼橡胶的整体吊弦零部件塑性变形和等效应力均显著降低，振动强度明显减弱且频率成分简单；当整体吊弦处于受拉状态时，阻尼橡胶能够产生与位移载荷幅值接近的变形量，从而有效耗散整体吊弦的振动能量，减小整体吊弦各零部件的塑性变形及等效应力，实现接触网整体吊弦的力学性能提升。
    某平推式桥梁展开工况下模态分析与试验研究
    时运来，吴文博，邵飞，段应昌，高磊，申玫
    2024,44(3):474-479, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2024.03.007
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    摘要：
    为了研究桥梁架设中的振动问题，以一种平推式桥为研究对象，针对桥架设过程中最危险的展开桥工况，建立了展开桥的柔性多体动力学模型，并进行了模态计算和试验研究。结果表明：1阶振动的计算值为0.544 7 Hz，实测值为0.507 2 Hz，振型为横向弯曲，试验结果与模态计算值接近，最大误差为6.8%，验证了有限元模型的准确性；在展开桥工况下，结构自振频率梯度明显，识别度高。
    基于最大平均峭度盲解卷积的直升机故障诊断
    张新，赵艺珂，王家序，王景霖
    2024,44(3):480-485, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2024.03.008
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    摘要：
    针对最小熵解卷积（minimum entropy deconvolution， 简称MED）应用于故障诊断时倾向于恢复少量主导冲击而非周期性故障冲击的问题，定义一种滤波器系数求解指标——平均峭度，提出了最大平均峭度盲解卷积方法。首先，通过对故障信号进行均等分割，取各分割段信号峭度的均值，得到信号的平均峭度；其次，将平均峭度作为信号盲解卷积指标，求解滤波器系数；最后，完成信号滤波，提取周期性故障冲击。仿真信号与直升机故障诊断案例分析结果表明：所提最大平均峭度盲解卷积方法能从含复杂干扰成分的故障信号中恢复故障冲击序列，为故障诊断提供可靠信息；相比于MED等传统盲解卷积方法，所提方法具有较强的普适性。
    单一模态稀疏字典的压缩感知故障诊断方法
    张建宇，王国峰，张随征
    2024,44(3):486-493, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2024.03.009
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    摘要：
    针对压缩感知的算法流程中，传统的稀疏表示字典存在体量庞大、占用内存严重、构造效率低等问题，提出了一种基于单一模态Laplace小波字典的压缩感知故障诊断方法。首先，截取长信号中的特征片段，采用滑动频谱有效值识别信号的共振频带及中心频率，确定Laplace小波的模态频率；其次，根据滑动峭度指标的分布曲线，提取包含单一冲击的片段信号，通过相关滤波法提取Laplace小波的模态阻尼；然后，通过补零插值建立特定长度的冲击原子，并基于循环移位策略，扩张成单一模态的Laplace小波稀疏字典；最后，结合高斯随机测量矩阵和正交匹配追踪算法，实现原始信号的压缩重构。仿真和实验结果表明，单一模态的小波字典具有更高的构造效率，占用内存更低，能够实现数据的有效压缩和特征重构，确保了噪声环境下的故障特征辨识。
    二级柔性减振系统设计及力学性能分析
    石先杰，郭卓涛，黄舟，周春辉，任志英
    2024,44(3):494-501, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2024.03.010
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    摘要：
    为解决二级减振引起个别仪器振动的局部放大、使得力学环境不能满足运行要求的问题，首先，针对金属橡胶双层减振系统，充分考虑安装板的柔性刚度，建立了刚柔复合的二级减振系统模型；其次，基于目标频率对二级减振的频率响应函数进行系统的刚度解耦，实现了减振器刚度的求解，并应用有限元进行随机振动分析，验证了刚柔复合二级减振系统理论模型的可行性；最后，利用振动台进行了试验验证。结果表明，当二级减振系统满足工程刚度需求，其一阶固有频率低于40 Hz时，减振效率可达到70%以上，试验与仿真结果基本一致。
    结肠镜弯曲部运动学和静力学仿真及实验研究
    潘旭东，陈翔宇，李跃峰，霍红，齐天飞
    2024,44(3):502-507, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2024.03.011
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    摘要：
    建立结肠镜弯曲部的仿真模型可为实现镜体弯曲部形态的精准控制打下理论基础，改进结肠镜镜体的操控性。首先，针对结肠镜弯曲部基于常曲率假设建立了弯曲部的位置运动学模型；其次，考虑到位置运动学模型对于结肠镜弯曲部在人体肠道内受力复杂的情况下假设不成立，将弯曲部等效为末端受点距的细长梁，基于欧拉伯努利梁理论推导了弯曲部二维平面下受力的静力学模型，给出大变形情况下弯曲部的弯曲形态；最后，搭建了基于双目视觉的测量装置进行实验，验证了仿真模型的可靠性。研究结果为提升内窥镜应用性能及内镜弯曲部结构的参数化设计提供帮助，为手术提供指导，并为相关工程训练医工结合项目建设提供技术支持。
    空间结构用微振动控制阻尼器动态特性测试
    朱琛，刘兴天，周晓东，赵枝凯，赵发刚，周徐斌
    2024,44(3):508-513, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2024.03.012
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    摘要：
    空间桁架是有效载荷的常用支撑结构，由于有效载荷的振动敏感性，为保证有效载荷的在轨性能，保持桁架结构的稳定性，需要对桁架结构的低频振动进行抑制。液体阻尼器具有良好的阻尼性能，常用于卫星结构的振动抑制。对液体阻尼器的动态特性进行了理论分析和试验研究，使用激振器进行激励加载，获取了输入加速度和输出动态力的关系，求解了阻尼器的动刚度及阻尼系数。测试结果表明，该阻尼器可实现较大范围的阻尼系数，阻尼系数较未充液增加10倍以上，具有低频大阻尼、高频小阻尼的特性，可满足空间桁架结构减振需求，对空间结构的振动控制具有较强的工程意义。
    频域特征驱动的车辆旋转部件灰色故障诊断
    苏舟，石娟娟，关云辉，张晶，黄伟国，沈长青，朱忠奎
    2024,44(3):514-522, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2024.03.013
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    摘要：
    根据不同故障引起的振动信号频域特征各异的特点，首先，运用调Q小波变换（tunable Q-factor wavelet transform， 简称TQWT）的频率响应对车辆旋转部件振动信号或其包络信号进行分析，构建以信号在不同频段各子带能量占比为元素的特征向量；其次，针对灰色接近关联度在处理2组相交的序列时存在的两序列变化趋势不同、原始累差小而导致关联度过大的问题，提出了灰色绝对接近关联度模型；最后，在所构建的频域特征向量驱动下，计算其与标准模式的灰色绝对接近关联度，对车辆关键旋转部件故障状态进行识别。利用所提方法对列车轮对轴承和汽车变速器齿轮箱不同运行状态的振动信号进行分析，结果表明，所提方法能够准确识别车辆旋转部件的运行状态和故障类型，通过对比分析验证了该方法的优越性。
    宽频非线性超声法在混凝土扩展微裂纹的应用
    许颖，曹宇萌，刘欢
    2024,44(3):523-529, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2024.03.014
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    摘要：
    混凝土微裂纹的扩展对于重要混凝土结构或者疲劳荷载下的建筑或桥梁的安全性和耐久性具有较大影响，传统的无损检测方法对微裂纹不敏感，针对此问题，提出一种利用宽频非线性超声调制原理检测混凝土扩展微裂纹的方法。借助扩展有限元仿真法，模拟超声激励含微裂纹混凝土模型产生应力波，对混凝土模型接收点的位移信号进行频谱分析，建立了微裂纹扩展长度与非线性调制法中所定义的损伤指标峰值之间的关系。通过仿真模拟和试验检测，研究了宽频激励下非线性超声检测荷载下扩展微裂纹的可测性，从而实现对混凝土微裂纹扩展趋势的实时动态监测。
    团聚物与凸起结构柔性振动筛板碰撞解聚特性
    牛雪梅，唐建，张志宏，熊晓燕
    2024,44(3):530-537, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2024.03.015
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 3.00 M] (0)
    摘要：
    为了促进潮湿细粒煤团聚物的解聚，提出将凸起结构筛板用于物料的筛分。首先，采用挤压壁面法构建了潮湿细粒团聚物模型，仿真分析了团聚物在不同筛板上的碰撞解聚过程及解聚程度；其次，通过单因素和响应面分析法研究了凸起结构参数对团聚物碰撞解聚程度的影响性能，对凸起结构参数进行了优化；最后，通过筛分试验对比了物料在普通筛板和凸起结构筛板的解聚性能。结果表明：凸起结构能提高潮湿细粒团聚物的解聚程度，其参数对团聚物的解聚性能有显著影响；平均垂直应力σyy、液桥断裂百分比DR、平均偏心距离Ad和膨胀速度Ue随凸起结构下底a、上底b的增加呈非单调变化，与高h的变化呈正比；响应面分析得到凸起结构各参数对解聚程度的影响显著性依次为h > b/a > a；通过对凸起结构参数优化，团聚物的解聚程度最高可提升13.4%。
    卫星运输T型钢丝绳隔振器刚度及阻尼研究
    陈骐，李世响，郑京良，贾奥男，熊克，尹永康
    2024,44(3):538-543, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2024.03.016
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 1.94 M] (0)
    摘要：
    钢丝绳隔振器可以缓解卫星运输过程中振动产生的危害，但其缺少试验基础研究，无法提供仿真输入，难以准确实现卫星损伤仿真。针对此问题，对T型钢丝绳隔振器刚度及阻尼特性进行了理论分析和试验研究。首先，对钢丝绳隔振器系统的力学特性进行了理论分析，建立了理想的迟滞回环曲线；其次，建立了钢丝绳隔振器静刚度和动刚度力学测试系统；最后，通过准静态加载以构建静刚度条件下压缩、横滚、剪切状态力和位移的关系。在预承载力为5 kN、振幅为1 mm条件下，分别测试了激振频率5~8 Hz条件下的动刚度性能。结果表明：准静态加载条件下，钢丝绳隔振器的力和位移关系较为稳定；动刚度条件下，在5~8 Hz频率之间，动刚度变化较为稳定；等效阻尼随着激振频率的增加而增加。
    考虑粗糙度的复合微织构轴承动力特性分析
    王丽丽，张伟，段敬东，李国清，葛雪
    2024,44(3):544-550, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2024.03.017
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 2.77 M] (0)
    摘要：
    为了提高滑动轴承旋转摩擦副的动力学性能和优化轴承结构，综合考虑表面粗糙度和复合微织构等因素，建立轴承转子系统的动力学特性计算模型，从理论上研究了考虑表面粗糙度时的复合微织构轴承的稳定性。针对圆形复合矩形微织构轴承，计算了不同粗糙度下轴承的油膜压力和临界速度，分析了不同复合微织构深度下的轴承刚度系数、阻尼系数及临界速度。研究结果表明：复合微织构轴承可以获得更大的临界速度，提高轴承的稳定性；复合微织构轴承的稳定性随织构深度的增大先增大后减小，在圆形和矩形织构无量纲深度分别为0.2和0.3附近稳定性最佳；相较于不考虑粗糙度时，采用均方根偏差为0.209 μm时的考虑粗糙度的复合微织构轴承稳定性更佳，但最佳织构深度有所减小。
    电驱系统瞬态NVH特性分析与实验研究
    黄修鹏，郑光泽，李晓峰，唐元斌
    2024,44(3):551-559, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2024.03.018
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 3.87 M] (0)
    摘要：
    为了研究新能源汽车电驱系统的振动噪声特性，构建了电驱系统结构有限元模型，并施加相应的电磁力和轴承力，分析了电驱系统加速工况的振动噪声。首先，通过永磁同步电机的二维瞬态场分析，得到稳速工况点作用于定子齿的电磁力；其次，应用多体动力学分析得到电驱系统各稳速工况的轴承力；然后，提取稳速工况下电磁力和轴承力的主阶次激励，并用三次样条插值得到各阶次的瞬态激励力，进行电驱系统加速工况的振动噪声分析；最后，对比分析了半消声室台架实验结果与仿真结果。研究表明，综合考虑电磁激励和机械激励，并通过插值拟合成瞬态激励的方法能有效地预测电驱系统瞬态噪声-振动-声品质（noise vibration and harshness，简称NVH）特性。
    尾鳍式压电泵尾鳍形状优化、模拟及实验
    胡笑奇，李垚，纪晶，胡彩旗，赵伟
    2024,44(3):560-565, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2024.03.019
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 1.48 M] (0)
    摘要：
    尾鳍仿生结构是形成尾鳍式压电泵泵送效应的关键部件，受到多种生物鱼尾结构的启发，提出了内三角形、弯月形、扇形和梯形等形状的尾鳍，并对其进行研究和对比。首先，在ANSYS Workbench软件平台对振子进行了振动分析，并基于响应面法优化了尾鳍形状参数；其次，基于COMSOL软件进行了振子在泵腔内的流固耦合分析，模拟了泵出口端的泵流量；最后，进行了流量测试实验，绘制了泵的流量-频率曲线。结果表明：优化后的上述4种形状尾鳍振子的振幅依次提高了233%，100%，78%和138%；4种尾鳍振子的泵流量比优化前分别提高了43%，20%，-27%和87%；实测流量分别提高了48.7%，20.6%，-21.2%和101.5%，变化趋势和模拟值趋同。
    简谐激励下碰弹强化吸振器的特性试验研究
    陈建恩，董博康，闫旭，李双宝
    2024,44(3):566-572, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2024.03.020
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 2.87 M] (0)
    摘要：
    为了提升传统纯立方吸振器的吸振效果并避免由高分支响应造成的失效，在纯立方吸振器的质量块两侧安装由碰撞板和弹簧组成的小型装置，构造出一种新型的碰弹强化吸振器。首先，设计并加工了由单自由度线性主振子和该吸振器构成的试验平台；其次，对比研究了在简谐激励下连接碰弹强化吸振器与连接纯立方吸振器的主振子加速度响应的差异；最后，试验分析了吸振器的弹簧刚度和碰弹间隙两个参数对主振子加速度响应的影响。结果表明：碰弹强化吸振器具有优越的减振性能，可以改变整个系统的稳定性，并且能够抑制分岔的发生，消除系统在较大激励下的高分支响应；通过合理控制两个参数，碰弹强化吸振器可以得到更好的振动抑制效果。
    采用改进等价极值法的钢网架动力可靠性分析
    刘国光，杨跃敏，李盈辉，裴磊洋，陈杭滨
    2024,44(3):573-579, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004?6801.2024.03.021
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 2.41 M] (0)
    摘要：
    为比较动力作用下航站楼钢网架结构可靠性的空间分布差异，基于等价极值原理中的极值（P），推导并改进 了以逼近极值（ΔPi ）为特征变量的结构失效概率计算方程。结合某机场航站楼钢网架优化案例，数值模拟分析了指 廊钢屋盖在不同有效峰值加速度（effective peak acceleration， 简称 EPA）作用下的结构可靠性变化规律，总结了改 进等价极值法在预测结构失效时的优越性。结果表明：利用改进等价极值法得到的结构失效概率上下界曲线能准 确表征不同 EPA 作用下结构失效的“三阶段”变化趋势，且计算阈值区间随 EPA 增加而收敛，并在 EPA 大于 0.22 g 时趋于 0；在结构设计优化指标满足规范要求时，改进等价极值法既能有效预测其可靠性变化趋势又具有较高预测 精度；指廊结构区段内的支座节点失效概率与整体失效概率接近，EPA 小于 0.295 g 时误差不超过 4%，可通过监测 代表节点实现结构整体可靠度监测。
    二级减速器故障系统建模及SVD-MMSE劣化评估
    解开泰，章翔峰，周建星，余满华，王胜男，姚俊，张旭龙
    2024,44(3):580-588, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2024.03.022
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 3.45 M] (0)
    摘要：
    为检测故障齿轮劣化程度并进行有效的程度评估，通过有限元法建立含有正常、裂纹和断齿等3种齿轮状态的二级直齿轮减速器系统模型。首先，分别计算3种状态的齿轮时变啮合刚度，并综合考虑轴承支撑刚度，得到了3种不同状态下的轴承振动响应；其次，引入多元多尺度样本熵（multivariate multiscale sample entropy，简称MMSE）对故障齿轮的劣化程度进行分析；最后，引进奇异值分解（singular value decomposition，简称SVD）算法进行预处理，以达到更好的诊断效果来综合评定故障齿轮生命周期的劣化程度。结果表明：齿轮发生故障时，主要导致时频域信号发生转频调制，时域存在有规律的冲击，频域出现边频带，且分布在输入轴的转频及其倍频和啮频及其倍频处；随着故障程度的增加，劣化越发明显，频率成分也发生改变，致使MMSE值也随之变化，且整体呈单调递减趋势；SVD-MMSE算法能有效地对齿轮故障程度进行判别，降低了噪声对于劣化程度检测准确性的影响。
    基于遗传算法的炮击振动环境谱编制方法
    张飞，李凯翔，白春玉，刘继军，李益萱
    2024,44(3):589-593, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2024.03.023
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 1.17 M] (0)
    摘要：
    为了提高炮击振动环境谱编制精度，提出了基于遗传算法（genetic algorithm，简称GA）的炮击振动环境谱特征点确定方法。首先，介绍了现有标准的预估炮击振动谱的编制方法；其次，以炮舱结构模拟件为对象，开展了炮击振动试验并获取了实测谱，基于飞机飞行振动环境测量数据的归纳方法对实测谱进行了归纳处理；然后，以特征点构成的环境谱与实测数据归纳谱的能量最接近为目标建立目标函数，采用遗传算法对目标函数进行优化以确定炮击振动谱特征点坐标，在对数坐标下通过折线将特征点连接以实现炮击振动环境谱的编制；最后，将基于遗传算法得到的环境谱与基于标准得到的预估谱进行对比，分析验证了所提方法的有效性。结果表明，所采用的方法获得的炮击振动环境谱在均方根值（root mean square，简称RMS）和谱形特征上都更接近实测数据归纳谱。
    CMG框架超低速无电流环矢量控制研究
    陈雷，潘松，徐张凡，李华峰，申友涛
    2024,44(3):594-601, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2024.03.024
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 2.29 M] (0)
    摘要：
    针对控制力矩陀螺框架在超低速工况下存在转速测量精度低、多源扰动力矩及非线性摩擦等问题，提出了基于无电流环矢量控制的超低速驱动控制方法。首先，建立超低速工况下的框架电机的机电模型，设计了无电流环磁场矢量控制器（field-oriented control， 简称FOC）；其次，针对转速测量精度的问题，设计了转速观测器作为反馈环节。结果表明，与方波驱动法相比，该方法无换相转矩，提高了转速测量精度，且在面对多源扰动、非线性摩擦时具有鲁棒性。仿真和实验结果验证了该方法的可行性和有效性。
    锥形阶梯流管无阀压电泵仿真及实验
    孙业明，李驹，苏天一，王俊尧，李瑞鹏
    2024,44(3):602-607, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2024.03.025
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 1.56 M] (0)
    摘要：
    针对锥形流管无阀压电泵输出流量小、回流流量多等问题，结合锥形流管和溢流坝阶梯式结构的阻流作用，研制了一种锥形阶梯流管无阀压电泵。对锥形阶梯流管的流阻特性进行了理论分析，利用有限元软件对锥形阶梯流管无阀压电泵和锥形无阶梯无阀压电泵进行了流场仿真对比，制作了锥形阶梯流管无阀压电泵实验样机，测量不同频率和驱动电压下两种泵的流量。实验结果表明：当驱动电压峰峰值为180 V、驱动频率为18 Hz时，锥形无阶梯流管无阀压电泵流量最大为6.20 ml/min，锥形阶梯流管无阀压电泵输出流量最大为8.04 ml/min，与锥形无阶梯流管无阀压电泵相比泵最大输出流量提升了29%，验证了锥形阶梯流管无阀压电泵能有效抑制锥形流管中的回流现象，且相比于无阶梯流管无阀压电泵具有更好的输出流量。
    基于声发射技术的混凝土受压损伤特征
    吴琛，杨金沙，李巧
    2024,44(3):608-613, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2024.03.026
    [摘要] (0) [HTML] (0) [PDF 2.47 M] (0)
    摘要：
    为研究混凝土在受压过程中的损伤演化特征，开展多种强度混凝土试块受压全过程声发射动态检测。根据声发射撞击数“两峰值、三阶段”的演化特性和波形信号频谱特征，分别对应混凝土在初始压密阶段、裂缝开展阶段、裂缝贯穿阶段的损伤特征，并基于声发射速率过程理论和损伤力学建立以声发射累积撞击数表征的混凝土损伤因子。研究结果表明：各强度等级的混凝土在受压全过程中低频能量稳定在区间30 kHz~50 kHz内；当能量密集出现在高频区间时代表混凝土进入裂缝开展阶段，受载后期高频信号能量的明显衰减是混凝土破坏的前兆信息；基于累积撞击数所建立的损伤指标能较好地反映混凝土在不同应力水平下的损伤程度。
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    索梁耦合振动对拉索阻尼器的影响机理
    梁栋，陈培，李岩峰
    2014,34(1):113-118, DOI:
    [摘要] (4042) [HTML] (0) [PDF 1007.42 K] (20785)
    摘要：
    为了解斜拉桥索梁耦合振动对拉索阻尼器减振效果的影响，建立了由拉索、主梁和线性粘滞阻尼器组成的理论模型，采用无量纲和复模态分析方法详细研究了索梁耦合振动对拉索附加阻尼器减振效果的影响，并与通用设计曲线法得到的结果进行了对比。结果表明，索梁的同相位耦合振动会大幅降低拉索阻尼器的减振效果且耦合程度越高，拉索阻尼器的效果就越差。通过分析阻尼器活塞的绝对位移发现，阻尼器减振效果的降低主要是由于主梁与拉索同步振动、阻尼器活塞相对速度降低、出力减小造成的。
    双缸型直线压缩机非线性动力学特性分析
    秦朝举1, 2, 高玉国1, 原彦鹏2, 宋立业2
    2015,35(3):525-529, DOI:
    [摘要] (2974) [HTML] (0) [PDF 545.26 K] (14323)
    摘要：
    为获得双气缸式直线压缩机工作过程中的活塞运动特性，耦合压缩机气体作用力方程和直线电机推力方程，建立了工作过程活塞非线性动力学模型。运用能量平衡原理对非线性振动方程进行了求解，获得了动力学模型的近似解析解，分析了活塞运动的稳定性特点和工作过程幅频关系。研究结果发现：双缸型直线压缩机工作过程具有明显的自激振动特点，初始时刻压缩机运动状况不影响最终的运行结果，经过一定时间后，活塞运动会趋于稳定的极限环，最终达到恒频恒幅运动；活塞运动频率不具有“固定频率”属性，它不仅受到压缩机物理结构参数的限制，同时也受到电机推力和进气压力的影响；随着进气压力的增加，活塞运动频率增大，且在高负荷状态下，压缩机活塞运动频率主要受进气压力决定。
    光纤动态检测技术的研究与进展
    张小栋1，2，谢思莹2，牛杭2，张平3，贾丙辉4
    2015,35(3):409-416, DOI:
    [摘要] (3091) [HTML] (0) [PDF 3.98 M] (13729)
    摘要：
    首先，在论述光纤传感器基本理论和技术的基础上，重点以两类典型的传光型光纤传感器——反射式光纤位移传感器及透射式光纤传感带为对象，讨论了其检测原理和关键技术，以及在大型旋转机械支承——滑动轴承的润滑膜状态信息和转子振动信息、航空发动机涡轮叶尖间隙、燃油流量及人体位姿信息等重要工程参数检测中的应用；其次，分析了两种典型的传感型光纤传感器——光强调制型光纤曲率传感器和Bragg光纤光栅传感器的检测原理和关键技术，并介绍了它们分别在机匣变形动态测量和齿轮应力应变动态测量中的应用；最后，基于这两类典型光纤传感器的特点及工程应用，对光纤动态检测技术进行了总结和展望。
    空间站通用停靠机构设计及动力学分析
    陈金宝1，成玫2，聂宏3，杨铭波2
    2015,35(3):417-422, DOI:
    [摘要] (2729) [HTML] (0) [PDF 2.41 M] (12521)
    摘要：
    结合我国现有异体同构周边式对接机构的研究基础，对大通过范围通用停靠机构开展研究。首先,从空间站的基本任务需求出发，对国内外现有常用对接/停靠机构功能及适用范围进行了详细对比总结；其次，对雄/雌式停靠机构进行了详细设计，重点对导向组件、捕获锁组件等机构进行设计及原理分析；然后，建立了停靠机构接触过程数学模型，重点对停靠机构接触过程作用点的确定开展了研究，同时对停靠机构进行了多工况虚拟样机仿真[JP2]分析；最后，对该停靠机构进行了模态分析，分析了停靠机构的固有频率和振型。通过上述分析验证了所设计机构模型的准确性，寻找了机构设计的薄弱点，并给出了解决方案，所研究成果为我国发展空间站停靠机构提供技术参考。
    飞机健康监测与预测系统的发展及展望
    莫固良, 汪慧云, 李兴旺等
    2013,33(6):925-930, DOI:
    [摘要] (3058) [HTML] (0) [PDF 2.19 M] (9254)
    摘要：
    作为新一代飞机所采用的先进维护管理系统，健康监测与预测系统是一种全面的故障检测、预测与状态管理系统。阐述了健康监测与预测系统的含义，介绍了健康监测与预测系统的发展过程，对当前飞机健康监测与预测系统的应用状态进行了全面的概述，分析了健康监测与预测系统涉及的主要关键技术，包括先进传感器技术、故障诊断与健康评估技术、故障预测技术、数据融合技术和系统验证与评价技术，并对未来的发展方向进行了展望。
    基于IVMD与改进KELM的发动机故障诊断
    刘敏，张英堂，李志宁，范红波
    2019,39(4):875-883, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2019.04.028
    [摘要] (1811) [HTML] (0) [PDF 4.99 M] (8460)
    摘要：
    为从含有较强噪声的缸盖振动信号中提取有效的故障特征并进行故障分类，提出了采用独立变分模态分解（independent variational mode decomposition，简称IVMD）与改进核极限学习机（improved kernel extreme learning machine，简称IKELM）的发动机故障诊断方法。首先，根据频谱循环相干系数选取匹配波形对信号进行端点延拓，并利用变分模态分解（variational mode decomposition，简称VMD）将延拓后信号分解为一系列固有模态分量，有效抑制了VMD中的端点效应；其次，选取有效分量作为输入观测信号，进行核独立成分分析，进一步分离干扰噪声与有效信号，并消除模态混叠，得到相互独立的有效故障特征频带，进而提取各频带的自回归模型参数、多尺度模糊熵和标准化能量矩构建故障特征向量集；最后，建立基于社会情感优化算法的IKELM分类模型，对故障特征进行分类，实现发动机故障诊断。仿真和实验结果表明，所提出的方法可有效抑制VMD的端点效应，提高信号分解精度，消除噪声干扰并分离出相互独立的有效故障特征频带，增强特征参数辨识度，最终提高发动机故障诊断速度与精度，发动机故障诊断平均准确率达到99.85%。
    路面功率谱密度换算及不平度建模理论研究
    杜 峰，葛晓成，陈 翔，丁金全
    2015,35(5):981-986, DOI:
    [摘要] (2926) [HTML] (0) [PDF 919.72 K] (6883)
    摘要：
    为了明晰路面不平度空间域统计量的计算，以及几种重要功率谱密度(power spectral density,简称PSD)之间的关系，以帕塞瓦尔定理和维纳 辛钦定理为依据，在推导空间域自相关函数和PSD计算公式的基础上，导出了不平度空间域位移、速度与加速度PSD以空间频率与角频率PSD之间的换算关系。另外，为了完善傅里叶逆变换法路面建模中PSD离散化的理论基础，以傅里叶级数与变换、离散傅里叶变换和频域卷积定理为依据，从离散化的原因、目的和结果验证出发论证了PSD离散化的正确性。就模拟路面验证问题，指出直接法谱估计的不合理之处，论证了平均周期图法谱估计时，空间与时间采样频率分别对应着空间域和时间域PSD输出。结果表明，上述换算关系和论证是正确的，可应用于路面不平度建模和汽车平顺性分析。
    高频超声换能器技术研究进展与展望
    吴大伟
    2017,37(1):1-12, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2017.01.001
    [摘要] (2377) [HTML] (0) [PDF 4.63 M] (6686)
    摘要：
    高频超声是超声技术前沿研究领域，可以提供更高的空间分辨率、更精准的检测诊断信息，在生物医学临床与基础研究、先进装备制造无损检测等领域具有重要的应用价值,但其核心器件高频超声换能器的研制一直是高频超声技术发展的瓶颈。首先，介绍了超声换能器基本理论；然后，论述了高频超声换能器技术发展现状、面临技术难题及解决途径，并结合高频超声换能器研制实例予以说明；最后，对高频超声换能器技术进行了讨论与展望。
    基于Lyapunov指数的非线性Lamb波的微裂纹检测
    柏林, 唐滔, 刘小峰, 韦代平
    2019,39(1):9-14, DOI: doi:10.16450/j.cnki.issn.1004 6801.2019.01.002
    [摘要] (2050) [HTML] (0) [PDF 534.65 K] (6475)
    摘要：
    为了提高在背景噪声干扰下非线性Lamb对于结构微裂纹的检测精度，提出了利用Duffing振子和Lyapunov指数对噪声干扰下的非线性Lamb波特征进行增强与量化分析的方法。首先，采用了庞加莱图确定Duffing系统外策动力参数；其次，将周期延拓滤波后的非线性Lamb波输入调整好的Duffing系统中，对系统输出时间序列进行相空间重构，计算出相应的最大Lyapunov指数。通过多个模型数据的仿真分析结果表明，即使在噪声干扰情况下，Lyapunov指数与裂纹大小也存在着良好的线性关系。该方法对噪声干扰下的微裂纹缺陷识别具有明显的优势，对提高非线性Lamb波的检测灵敏度具有重要意义。
    柔性超声传感结构健康监测技术现状与展望
    郭师峰1, 2, 3，李叶海1, 2, 3，李振1, 2, 3，冯伟1, 2, 3
    2020,40(3):427-436, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2020.03.001
    [摘要] (1849) [HTML] (0) [PDF 3.00 M] (6154)
    摘要：
    现有硬质传感器因黏接耦合到待测结构所带来的检测结果可靠性差、附加质量重及体积大等局限，难以在实际工程结构中全面应用。针对此问题，新型柔性传感技术利用聚合物等柔性材料，结合新型制备工艺，可将整个传感网络直接制备于待测结构，灵活布置于复杂形廓位置，具有检测灵敏度高、重量轻、柔性好和可设计等优点。针对主流的基于超声技术的结构健康监测方法，柔性传感单元可形成大面积、高密度的完备传感网络，并且具备信号调制能力，能够完成多种形式的主被动监测任务，为结构健康监测技术在航空航天、轨道交通和石油管道等工程结构的应用提供关键的技术保障。
    基于频域法的随机振动疲劳加速试验设计
    张方，周凌波，姜金辉，王轲
    2016,36(4):659-664, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2016.04.008
    [摘要] (2074) [HTML] (0) [PDF 1.38 M] (5928)
    摘要：
    基于结构疲劳寿命频域分析法中的Bendat法和Dirlik法，通过理论推导分析证明并建立了随机振动疲劳试验中激励谱量级、响应应力水平和疲劳寿命之间的线性关系式。基于有限元仿真的分析结果，提出了一种利用此等效关系进行加速试验激励谱量级确定的方法。算例表明，该加速方法可缩短试验时间，为改进设计和提高质量等工作提供参考依据。
    脑控技术的研究与展望
    张小栋，李睿，李耀楠
    2014,34(2):205-211, DOI:
    [摘要] (2961) [HTML] (0) [PDF 2.76 M] (5457)
    摘要：
    脑机接口作为一种特殊的人机交互方式，为机电设备的脑意念控制提供了新思路，是智能机器人领域的研究热点。随着生物传感和信号处理等技术的进步及脑 机接口技术的不断突破，脑 机接口技术逐渐地由原有的大脑 计算机接口技术发展为大脑机电设备接口技术，从而形成了一个新的技术理论体系——脑控技术。笔者在论述了国内外脑机接口技术发展现状的基础上，系统地提出了脑控技术的概念及其所涉及的关键技术，讨论了典型的脑控假肢和脑控残疾轮椅的现有研究成果以及脑控技术在外骨骼机器人中的应用前景，并对这项新技术的发展进行了总结和展望。
    机械设备状态监测无线传感器网络研究进展
    汤宝平，黄庆卿，邓蕾，刘自然
    2014,34(1):1-7, DOI:
    [摘要] (3268) [HTML] (0) [PDF 5.75 M] (5408)
    摘要：
    通过分析无线传感器网络（wireless sensors network，简称WSN）的优势和潜能，提出将无线传感器网络应用于机械设备状态监测中，以弥补目前有线连接的机械设备状态监测系统的局限性。针对目前机械设备状态监测中所用的无线传感器网络节点硬件性能偏低、采样频率也低、缺乏信号同步采集研究、对大量数据快速可靠传输研究偏少、对于反映机械设备状态最关键的机械振动的监测还难以实现等问题，提出要实现基于无线传感器网络的机械设备状态监测，必须解决高速同步采集、实时可靠传输和能量供应等难题。指出了低成本、低功耗、微型化、网络化、多功能化将是无线传感器网络在机械设备状态监测应用中的发展方向。
    基于支持向量回归的多参数设备故障预测方法
    武兵，林健，熊晓燕
    2012,32(5):791-795, DOI:
    [摘要] (2778) [HTML] (0) [PDF 1.16 M] (5388)
    摘要：
    针对热连扎生产线的大型、复杂生产装备,构建了一个基于支持向量回归的无量纲参数智能故障预测系统。通过对已有的热连轧生产线在线监测信息进行无量纲统计分析, 提出了利用支持向量回归技术对多个特征量进行并行预测,并对各类特征及其各预测步骤的剩余使用寿命预测结果进行趋势分析,通过置信区间估计确定最终预测结果,为管理者制定维修决策提供可靠依据。
    基于CS-BBO优化SVM的汽轮机转子故障诊断
    石志标，葛春雪
    2018,38(3):619-626, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2018.03.029
    [摘要] (1915) [HTML] (0) [PDF 1.95 M] (5175)
    摘要：
    为了提高汽轮机转子故障诊断的准确率和识别效率，提出了一种基于混沌的生物地理学优化算法（biogeography based optimization with chaos, 简称CS-BBO）和支持向量机（support vector machine, 简称SVM）相结合的故障诊断方法。首先，将混沌理论引入到生物地理学优化算法（biogeography based optimization, 简称BBO）中，得到CS-BBO算法；其次，通过CS-BBO算法优化SVM得到诊断模型的最优参数，增强SVM的学习能力和泛化能力；最后，通过ZT-3转子试验台模拟汽轮机转子故障，利用得到的4种状态下的试验数据验证优化模型的有效性。结果表明：CS-BBO算法优化SVM的模型可以准确、高效地对汽轮机转子进行故障诊断；与BBO算法优化SVM模型相比，该方法的故障诊断准确率和识别效率更高。
    相似理论和模型试验的结构动响应分析运用
    陈喆，陈国平
    2014,34(6):995-1000, DOI:
    [摘要] (2940) [HTML] (0) [PDF 2.74 M] (5091)
    摘要：
    主要讨论了相似理论在结构动力学模型试验中的实际应用问题，目的在于研究如何通过相似理论和缩比模型试验的结果准确预估实际结构的动力学特性。首先，在考虑实际工程试验条件前提下，给定几何参数和物理参数的相似比数，根据相似理论和有限元法推导出非等比缩放的缩比模型和实际模型之间固有振动、频域响应和时域响应之间的相似性关系；然后，通过薄板结构的振动试验来验证这种相似关系的准确性和工程应用价值。通过理论推导和试验证明，根据缩比模型动力学试验结果，运用所推导的动力学相似关系可以准确预估实际结构的动力学特性。
    桥梁工作模态分析中阻尼比识别的离散性研究
    秦世强， 康俊涛， 孔凡
    2016,36(1):42-48, DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2016.01.007
    [摘要] (2145) [HTML] (0) [PDF 1.70 M] (5054)
    摘要：
    准确识别阻尼比一直是桥梁结构模态参数识别的难题。为研究工作模态分析中识别的阻尼比离散性问题，总结了现有的代表性的频域、时域和时频分析的阻尼比识别方法，指出了各种方法导致识别结果不准确的原因。以一个预应力混凝土连续梁桥的工作模态分析为例，分析了阻尼比识别的结果，研究了减小识别的阻尼比离散性的方法。结果表明：相对频率而言，阻尼比识别结果离散程度较高；在混合自由振动响应的情况下，通过增加采样时间，能改善阻尼比识别离散较大的问题，提高识别精度；利用振动水平较低的随机振动响应识别的阻尼比离散性较小。
    环形压电双晶片驱动式振动送料器
    苏江，沈燕虎，杨志刚，乔忠智
    2014,34(1):52-56, DOI:
    [摘要] (2842) [HTML] (0) [PDF 913.00 K] (4944)
    摘要：
    为了满足现代工业领域中对轻、薄、小产品平稳输送的要求，提出了一种采用环形压电双晶片作为驱动源的新型振动送料器。设计了振动送料器结构，分析了振动送料器的工作原理，测试了压电双晶片振子的性能，利用有限元软件ANSYS确定了压电双晶片振子的工作模态，研制了送料器样机并进行试验测试。试验结果表明：当振动频率为86.5～91.5Hz时，送料器具备输送物料的能力；当系统共振时，输送速度最快，随着电压的增加，送料速度呈线性关系增加；与同型号的电磁振动送料器相比，研制的环形压电双晶片驱动式振动送料器消耗电流仅为其16%,工作噪声下降22dB,输送稳定性好。
    一种旋转机械振动信号的盲源分离消噪方法
    周晓峰，杨世锡，甘春标
    2012,32(5):714-717, DOI:
    [摘要] (3351) [HTML] (0) [PDF 556.16 K] (4916)
    摘要：
    为了消除旋转机械振动信号中不同类型的噪声,提出了一种基于虚拟信号(virtual signal,简称VS)的多级独立分量分析(independent component analysis,简称ICA)的消噪方法。通过引入与测量噪声匹配的虚拟噪声通道,将单通道观测信号扩展为多通道观测信号,用独立分量分析方法消除与数据采集系统相关的测量噪声。将振源信号的组合(有用信号)视为一个虚拟源,对消除了测量噪声的两通道观测信号再次用独立分量分析方法实现有用信号和背景噪声的分离,从而达到消除背景噪声的目的。试验表明,该方法可以得到很好的消噪结果,有效提高信号的信噪比。
    飞机随机振动环境实测试验数据的归纳方法
    田永卫1, 闫楚良1, 张书明1, 闫光2
    2014,34(6):1129-1133, DOI:
    [摘要] (2255) [HTML] (0) [PDF 2.35 M] (4915)
    摘要：
    介绍了某机型振动环境实测概况，结合实测数据导出后验分布类型，以该型飞机实测数据为基础，基于现有国军标和相关标准，提出了以分测试区域不同状态下的振动规范谱编制归纳方法，依据该数据归纳方法编制了该实测飞机的振动环境谱。将处理结果用于实际工程试验，表明该方法正确合理。

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