摘要:阐述了触觉感知、触觉传感及触觉显示等方面的国内外技术现状。在分析综合的基础上，指出触觉传感和显示技术已经逐渐脱离了最初紧密关联的临场感应用环境，两者分离并独立发展成为全新的学科方向已经成为一个趋势。触觉传感主要围绕智能机器人领域和康复医疗领域，而触觉显示除传统的机器人临场感及视觉功能替代应用外，还包括虚拟现实、电影电视、游戏娱乐、工业设计、制图绘画、教育培训以及工业触控屏等领域。最后给出了触觉领域的未来发展趋势。

摘要:针对复杂恶劣环境下机组热力参数的数据监测及传感器故障诊断问题，建立了融合机理分析、核主元分析（kernel principle component analysis，简称KPCA）与径向基神经网络(radial basis function，简称RBF)的发电机组热力参数预测及传感器故障检测模型。首先，根据机理分析得到完备的辅助变量集，并利用核主元分析提取辅助变量的特征信息以有效处理发电机组中高维、强耦合的非线性数据；其次，将主元变量集输入径向基神经网络进行学习，实现热力参数的重构；最后，基于预测模型与窗口移动法实现传感器的故障诊断，并对故障数据进行及时修复和准确替换。以燃气轮机排气温度为例进行验证的结果表明，该预测模型具有更高的精度和泛化能力，能在传感器故障发生初期及时发现并识别故障类型，检测效果优良。

摘要:传统钢结构节点设计通常不能充分达到预期抗震要求，而以梁端削弱型梁柱节点虽然能够初步实现“强柱弱梁”，但可能在削弱区产生局部屈曲和整体侧移，在强震下安全储备不足。针对此问题，基于可恢复功能减震结构的理念，提出采用低屈服点金属的梁端削弱更换式梁柱节点。该节点利用低屈服点材料对翼缘和腹板的削弱处进行填补，在地震中低屈服点金属率先屈服并充分耗能，可降低节点主体的损伤，并可在震后对低屈服点金属进行更换。选取低屈服点钢材作为置换材料，通过材料性能试验获得相应的材料本构。在此基础上，对比分析低周往复加载下不同的抗震减震性能和损伤特征。采用多尺度有限元建模方式对采用不同类型节点的钢框架进行弹塑性时程分析。结果表明，可置换式节点能够将主要损伤控制在置换材料内，并具有更强的耗能能力、可恢复能力和安全储备。

摘要:针对一种典型复合材料蜂窝夹芯结构，构建了光纤Bragg光栅传感系统，实时监测材料冲击响应信号，对信号进行了小波包分解获得其能量谱。结果表明，第16阶小波包能量对冲击敏感。利用能量幅值比进行冲击定位，平均误差为1.87cm。该方法能够有效判定冲击位置，为卫星结构健康监测提供了一定的依据。

摘要:针对经验模态分解存在模态混叠现象，提出基于Hilbert-Huang变换与理想带通滤波器的系统识别方法。该方法利用傅里叶变换得到结构加速度响应频响函数，粗略估计固有频率范围，通过半功率带宽法设计理想带通滤波器，定量化确定通带带宽，使信号在经过滤波器后频域内零相移，同时不改变其幅值谱。结构响应通过指定频带的理想带通滤波器产生若干窄带信号，利用经验模态分解获取结构模态响应，经Hilbert变换构造模态响应解析信号，并通过线性最小二乘拟合提取结构模态参数与物理参数。结果表明：半功率带宽法可实现带通滤波器频带的定量化设计,理想带通滤波器的零相移特点较好契合Hilbert-Huang变换用于系统识别的要求，两者结合可有效地解决模态混叠现象，减少虚假模态，大大提高结构系统识别精度。

摘要:通过对分数阶微积分原理的研究，提出了任意阶偏微分方程(partial differential equations, 简称PDE)降噪的统一模型，实现了基于任意阶PDE降噪的数值化方法，并分析了任意阶PDE降噪特性。该数值化方法能够快速实现信号降噪，耗时少。通过仿真实验，分析了PDE降噪性能的影响因素，与其他去噪方法进行了对比分析，并对现场实测信号进行了降噪分析。结果表明，PDE数值求解降噪方法性能优良，算法简单。

摘要:为了研究水泥材料在胀裂破坏过程中的微震信号特征，利用无声破碎剂实现不同强度等级的水泥试件胀裂破坏，采用ZDKT-1型煤岩动力灾害实验模拟系统采集试件静爆过程中的微震信号，通过希尔伯特-黄变换变换(Hilbert-Huang transform，简称HHT)对信号进行降噪及频谱分析。研究结果表明：a. 水泥试件的胀裂过程可分为前、中、后3个阶段，微震信号振幅及能量的变化并不呈现单调性，而是弱强相间的分布；b. 不同强度的水泥试件胀裂过程中微震信号规律相似，但强度大的试件微震信号出现时间更晚，持续时间更长，且幅值和频率较高；c. 试件的静爆破裂过程持续时间较长，但其微震信号是阵发性的，持续时间一般在2s以下，且微震信号幅值较小。破裂中期频域分布较前、后期宽，但三者优势频率均在50Hz以下。

摘要:秦世强，康俊涛，周旺保

摘要:随机子空间识别是一种可靠的时域模态参数识别算法，通常是利用结构在零初始状态作用下的动力响应来识别结构模态参数，而并没有考虑大幅值输入对识别结果的影响。针对此问题，研究了大幅值输入对随机子空间识别的影响并探讨了方法的适用性。首先，介绍了考虑大幅值输入的随机子空间识别理论基础；然后，通过一个两自由度系统进一步考虑了不同阶次模态、模态振型的相对精度随采样数和大幅值输入的变化情况；最后，以菜园坝长桥大桥拱肋脉动试验为算例，研究了考虑大幅值输入识别方法的适用性。结果表明：考虑大幅值输入能够提高识别的模态参数精度；相比频率，模态振型精度随采样数的变化具有一定的随机性；考虑大幅值的随机子空间识别对模态试验的完备性要求较高。

摘要:针对实测滚动轴承早期故障信号中故障特征频率成分微弱、难以识别及提取的问题，设计了一种结合相空间重构（phase-space reconstruction，简称PSR）和参考独立分量分析（independent component analysis with reference，简称ICA-R）的故障特征增强方法。利用相空间重构将一维时域信号拓展到高维，再进行参考独立分量分析，将所感兴趣的轴承故障特征频率成分进行增强。该方法相比传统频率提取方法具有效果好、对干扰频率抑制明显的特点。仿真结果和工程实测信号表明，该方法对滚动轴承早期故障特征提取有效可行，具有一定工程应用价值。

摘要:在车辆垂向振动的研究中往往把路面不平度直接作为路面对车辆的位移激励，未考虑车轮与路面间的几何关系对位移激励的影响。针对这种情况,分析了履带式车辆负重轮的轮径对车辆垂向振动的影响机理，推导了考虑履带滤波效应和负重轮轮径的车辆等效路面位移激励的计算方法，建立了描述车辆竖向振动的状态方程及其仿真模型，并针对正弦路面波形、周期性矩阵脉冲波形、单位冲击波形以及实际路面波形下车辆的振动进行了仿真分析。结果表明，路面位移激励只有考虑轮径的影响才能反映出车辆冲击、振荡、“平滑”等在行驶过程中与路面的真实相互作用情况。试验结果证明了所述等效路面位移激励算法和正弦路面下车辆的振动特性的正确性。

摘要:针对低频超声透皮给药过程中声场和流场的促渗机理问题，基于压电方程、声压方程以及湍流k-ε模型，利用COMSOL有限元软件建立了其声-压电-流耦合仿真计算模型。通过理论分析和Franz体外透皮实验分别获得了给药系统中的声场与流场的大小及分布，以及体外实验的超声促渗后的渗透量。仿真计算与实验结果表明：离体皮肤在超声作用下渗透量更大，皮肤上产生更多褶皱与空化穴，这说明存在空化效应与交变载荷，而后者可能是流场流动或涡流引起的；药液中流场沿超声换能器的辐射面下方流动到辐射面侧面，形成搅拌作用，且辐射面正下方的流速最大，当输入电功率为5.5 W时，可达0.55 m/s，皮肤上方伴有较强涡流；流场在超声促渗中起搅拌与扩张皮肤通道的作用，对促渗起辅助作用。

摘要:首先，根据某电力变压器的缩尺比例模型在不同激振频率下箱壁振动相位和振幅的测试结果，得出当激振频率超过7阶模态频率时，其相位和振幅呈随机分布的结论，确定了电力变压器简化为点声源的划分形式；其次，建立了户外半开空间内电力变压器相干虚源模型，该模型考虑了声线多次反射形成的无限个虚源之间的干涉效应；最后，应用该相干虚源模型对存在相位关系的电力变压器组辐射声场进行计算，通过与边界元模型、ISO9613模型计算结果与实测值进行对比。结果表明，该相干虚源预测模型因考虑了相位信息，能反映出声波在不同位置处的传播趋势，比原有的ISO9613模型更为准确，验证了所提理论模型的可行性。

摘要:设计了一种被动式流体滤波器，它由薄膜及微通道组成，旨在消除由压电泵引起的流体脉动。对流体滤波器进行了理论分析，利用Comsol软件建立滤波器的有限元模型，分别对薄膜变形以及微通道流阻进行数值计算，并分析了影响滤波效果的参数。仿真结果表明，当微通道内的流体阻力较大时，泵的驱动频率越高，薄膜半径越大，滤波效果更佳。通过实验验证，表明所设计的流体滤波器可以有效减小脉动，压电泵能够提供稳定的流量。

摘要:为研究变速器齿轮传动系统的敲击振动特性，专门设计了一台只包含两个档位的试验变速器。以该试验变速器为研究对象，综合考虑各零部件连接关系、齿轮内部动态激励、发动机转速波动和负载激励、轴承刚度阻尼特性以及箱体的柔性化特性，运用LMS virtual lab软件建立变速器的刚柔耦合多体动力学模型，分析了变速器齿轮系统敲击的产生条件并给出敲击时间历程与各影响因素的理论表达式，最后基于刚柔耦合模型对敲击各影响因素进行系统的分析研究。研究结果表明,通过合理地设计齿轮系统参数可以把敲击控制在理想范围内。

摘要:颤振稳定域分析的叶瓣图构建为铣削过程中参数优化的基础，但对于实际加工来说，铣削力不易通过测试获取。针对此问题，展开了基于铣削力仿真的叶瓣图构建方法研究。首先，通过有限元仿真模拟实际铣削过程，得到铣削力大小以及铣削力系数；其次，通过模态试验获取主轴-刀具系统的模态参数，再以铣削系数和模态参数为基础，构建铣削稳定性叶瓣图；最后，结合实际铣削加工的试验测试验证了叶瓣图的正确性。本研究可为优化切削参数、抑制实际铣削过程中颤振的产生提供参考，不仅可以提高工件的加工效率，也增强了系统的稳定性。

摘要:针对国内汽车减振器行业生产、检测和研究的迫切需求，为测试减振器在复杂多变的载荷谱作用下的响应性能，搭建了电液伺服式减振器测试平台，研究了测试台伺服控制策略。基于Matlab/Simulink软件，建立测试系统的仿真模型，并对其进行仿真。采用三状态控制策略提高系统响应和跟踪精度。仿真结果和试验结果对比表明，采用该控制策略能保证系统稳定性，提高系统带宽，使测试平台精确测试减振器阻尼力和加速度的衰减。

摘要:针对基于二阶盲辨识（second order blind identification，简称SOBI）的模态参数识别方法存在的不足，提出了一种基于Hankel矩阵联合近似对角化（Hankel matrix joint approximate diagonalization，简称HJAD）技术的结构运行模态分析（operational modal analysis，简称OMA）的新方法。该方法通过对随机子空间类模态识别方法常用的Hankel矩阵进行联合近似对角化，以分离各阶模态响应，进行模态识别。与基于SOBI的模态识别方法相比，在具体实施过程中，仅需要在分析数据中添加与实测振动响应对应的时间延迟的数据，实现难度较小。数值算例和物理模型试验的分析结果表明，所提出的基于HJAD技术的结构运行模态分析方法，不仅具有鲁棒性强和计算效率高的优点，还可以克服传统的基于SOBI的模态识别方法的模态识别能力受测点数目限制的问题。

摘要:为指导叶尖间隙的动态测量和主动控制，建立了航空发动起涡轮转子缩减模型，在考虑转子部件所受热应力、离心力基础上，重点考虑了不同深度的裂纹发生在叶片和转子盘不同位置时对叶尖间隙的影响。结果表明:叶尖间隙变化范围随裂纹深度变大而变大；保持裂纹深度与叶片宽度比为0.5，分别取裂纹距离叶尖0.005，0.025和0.04　m时，叶尖间隙变化范围较正常工况下最大偏移量分别为0.11，0.38和0.9mm；裂纹位于叶根时叶尖间隙的变化范围较均匀应力作用下叶尖间隙变化范围明显增大，且在发动机加、减速过程中的叶尖轨迹呈现明显不对称现象。

摘要:首先，在论述频谱自相关方法(spectrum auto-correlation，简称SAC)的特点、经验模态分解(empirical mode decomposition，简称EMD)分析过程和轴承故障机理的基础上，指出了在故障信号不占主导作用时频谱自相关方法在轴承故障诊断中的局限性，并得到仿真算例验证；然后，提出了基于经验模态分解和频谱自相关的轴承故障特征提取方法，将经验模态分解得到的各分量进行分析比较，再对适合的分量进行频谱自相关分析，可有效提出轴承故障频率；最后，分别在轴承故障试验台实测了深沟球轴承和圆柱滚子轴承内外圈故障振动数据，结果表明,EMD频谱自相关分析方法可以很好地提取轴承故障信号，较单一EMD分解、频谱自相关和峭度等方法效果更好，为轴承故障诊断提供了新思路。

摘要:针对双稳态随机共振模型无法有效处理调制信号的缺点，提出了一种以包络信号为输入信号的自适应多稳态级联随机共振（adaptive multi-stable cascaded stochastic resonance，简称AMCSR）信号强化方法。首先，对振动信号进行包络解调，依据包络信号分布特点，选用与信号分布相匹配的多稳态随机共振模型；然后，以故障特征频率的频谱幅值为指标，采用蚁群算法自适应地优化随机共振模型参数；最后，以噪声为强化源和驱动信号，通过级联随机共振方法对包络信号中的故障特征频率进行逐级强化，获得故障特征成分的强化信号。对实测轴承振动信号的验证结果表明，该方法能够增强故障特征频率成分，有效地提取被其他频率成分淹没的微弱故障信号。

摘要:借鉴被动调谐质量阻尼器(tuned mass damper,简称TMD)和调谐液体柱形阻尼器(tuned liquid column damper, 简称TLCD)各自的优缺点，结合土木工程结构减震装置的经济性和适用性，提出了一种双调谐液体柱形阻尼器（doubly tuned liquid column damper,简称DTLCD），建立了简谐激励作用下单自由度DTLCD控制体系（DTLCD-SDOF）的运动方程，推导了其动力反应放大系数。提出了针对DTLCD的调优策略及优化评价函数，通过相关算法获得DTLCD-SDOF系统的参数优化程序，并利用该程序得到了DTLCD的最优参数。具体分析了不同参数对DTLCD共振峰值和调频宽度的影响，并对阻尼器阻尼参数或受控结构频率发生变化后DTLCD的鲁棒性进行了评价。对DTLCD, TMD, TLCD及DTMD的有效性和鲁棒性进行了对比分析。理论与数值研究结果表明，DTLCD的控制效果明显优于TMD和TLCD，与DTMD效果相同，并且在主结构频率的摄动方面拥有更佳的鲁棒性。事实证明，DTMD比TMD和TLCD更具工程适用性。

摘要:为探讨不同库水模型对拱坝结构动力特性的影响，结合拉西瓦工程实例，分别建立附加质量模型与流固耦合(fluid solid interaction, 简称FSI)系统耦合模型进行动力特性分析，并将仿真结果与依据小波阈值经验模态分解联合滤波的随机子空间(stochastic subspace identification,简称SSI)法辨识结果进行对比。结果表明：两种模型均可反映结构的振动特性，附加质量模型计算结果与辨识结果的频率误差为0.41%~7.55%；FSI系统耦合模型计算结果误差为0.09%~3.19%，且同阶次频率误差均比附加质量模型小，相邻阶次的频率间隔相对稳定，弥补了附加质量模型的模态缺失现象。FSI系统耦合模型在模拟阶数和精度方面都优于附加质量模型，能更全面、准确地反映坝体振动信息，可在拱坝结构动力特性分析中推广应用，亦可作为后续拱坝结构损伤诊断研究的基准有限元模型。

摘要:采用周期动态加载试验方法,分别获得了O型钢丝绳隔振器在剪切、横滚和拉压方向上随激励振幅和频率变化的动态迟滞特性。在剪切和横滚方向，试验迟滞环呈现对称特性；在拉压方向上，试验迟滞环呈现非对称迟滞特性，并随着激励幅值的增加，迟滞环面积增大而且非对称迟滞特性表现的更加明显；在拉伸方向上拥有硬化刚度；压缩方向上刚度明显软化。在测试频率段，隔振器3个承载方向的滞回性能与频率无关。针对隔振器的三向动态特性，提出一种改进的归一化BoUc-Wen模型和一种简单有效的参数识别方法，并基于试验数据验证该模型和参数识别方法的有效性。结果表明，试验曲线和理论模型预测曲线吻合较好，该模型和方法能够分别有效描述隔振器的三向动态特性。

摘要:为解决复杂结构损伤识别中的传感器优化布置问题，以某发射台为研究对象，提出了一种多目标传感器优化布置方法(multiobjective optimum sensor placement,简称MO-OSP)。从结构运动方程出发，推导了同时具有各自由度模态独立性信息、损伤灵敏度信息以及运动能量信息的综合信息矩阵。根据信息熵原理，以协调灵敏度矩阵条件数最小和信息矩阵最大为目标，构造了能够兼顾算法敏感性和鲁棒性的目标函数，进而实现测点优选。采用多个评价准则和损伤识别实例，将所提方法与已有的3种典型传感器优化布置方法进行了对比分析。结果表明，提出的MO-OSP方法能充分满足模态线性独立和损伤敏感性，还具有较强的抗噪声性能，是解决复杂结构损伤识别中传感器优化布置问题的有效方法。

摘要:针对一种典型复合材料蜂窝夹芯结构，构建了光纤Bragg光栅传感系统，实时监测材料冲击响应信号，对信号进行了小波包分解获得其能量谱。结果表明，第16阶小波包能量对冲击敏感。利用能量幅值比进行冲击定位，平均误差为1.87cm。该方法能够有效判定冲击位置，为卫星结构健康监测提供了一定的依据。

摘要:针对流形学习算法中近邻构造问题，提出一种自适应邻域构造方法，该方法基于马氏距离计算样本间相似系数，由相似系数均值确定初始近邻数，根据样本高斯核概率密度估计调整近邻数，并将自适应邻域构造方法用于改进的主成分分析联合局部保持投景（principal component analysis-locality preserving projections,简称PCA-LPP）流形学习算法中。通过齿轮箱故障类型识别对其特征降维性能进行验证，结果表明，自适应邻域PCA-LPP方法比传统的k近邻方法及原始无处理的特征识别率都高，可以达到94.67%。

摘要:以透平叶片振动分析理论为基础,对实验室的等截面直叶片分别通过理论法和有限元法求解其前7阶的切向弯曲自振频率并加以比较。利用有限元法对叶片及顶部围带相互连接的叶片组在不同转速下进行模态分析,得到叶片及叶片组动力刚化效应振动模态数值分析结果，并对结果进行了分析比较。对于顶部围带不连接的叶片组，利用有限元法通过构造弹簧模型来处理顶部围带的接触问题，所得结果真实反映了汽轮机运行过程中围带的碰撞和叶片的振动情况。

摘要:大型设备传动系统的扭转振动影响系统的正常工作，严重时会导致系统损坏，避免共振是缓解扭转振动的有效手段，针对此问题，以某大型磨机设备为研究对象，建立以响应面法的有限元模型修正理论为基础的方法。通过扭转振动分析，经显著参数筛选，以显式的响应面模型逼近特征量与设计参数间复杂的隐式函数，对传动系统有限元模型可能存在的误差进行修正。在获得较精确模型的基础上，对其传动系统进行了基于响应面的优化设计，调整系统的模态频率，使其有效避开了系统的工作频率，实现了传动系统的优化，表明以响应面法的有限元模型修正方法对传动系统设计具有参考价值。

摘要:总结了雾滴捕获细颗粒物的理论，利用超声雾化除尘技术和负离子技术设计了一种区别于传统空气净化器的非过滤式空气净化装置。在容积为8 m3的模拟实验舱内进行了验证实验，结果表明，该空气净化装置在20 min内就可以使模拟实验舱内的PM2.5浓度降低44.2%，在50 min内使模拟实验舱内的PM2.5浓度从382.7μg/m3降到低于初始值的水平，即72.3μg/m3，证实其对空气中的PM2.5浓度抑制具有较好的效果。该空气净化装置不需要定期更换滤网，无须担心因滤网更换不及时而引起室内空气二次污染的问题，还具有调节室内湿度的功能。