摘要:现代战争对诸如多管火箭、火炮、坦克、装甲车辆等常规武器的射击密集度的要求不断提高。射击密集度差、试验用弹量大、发射不安全成为制约现代常规武器发展的难题。武器射击密集度和发射安全性取决于武器系统动力学规律，发射动力学作为研究武器系统发射过程中受力和运动规律的一门新兴学科分支，在国际上已成为提高武器射击密集度和发射安全性的新技术突破口。针对上述情况，介绍了多体系统发射动力学理论与技术进展及其在武器射击密集度和安全性设计与试验中的应用，为武器射击密集度和安全性设计与试验提供新理论与技术。

摘要:基于小长径比建模理论，建立了盘轴耦合转子的有限元模型，并对采用工程实际的斜切方式和轮盘单元等不同建模方法下船用汽轮机转子的振动特性进行了分析,给出了较为系统的、适用于小长径比、短粗转子等结构的建模方法对转子系统振动特性的影响规律。不同的建模方法会对转子盘轴耦合振动特性计算结果有显著影响。轮盘单元会使得转子轴承系统出现附加的振型，表现为轮盘与转轴的耦合模态振型，轮盘单元建模的计算方法能准确描述盘轴耦合转子的振动特性。研究结果表明，对于厚度较大的轮盘，轮盘对转子耦合振动的影响较小，工程常用的斜切建模会引入附加刚度，引起较大求解误差，且这种误差随着轮盘厚度的减小而逐渐降低。

摘要:压电驱动器被广泛应用于扫描隧道显微镜（scanning tunneling microscope,简称STM）的扫描器，但压电材料本身的迟滞非线性特性影响了STM的扫描精度。为了补偿由于迟滞非线性带来的扫描器控制误差，提高STM的扫描精度，基于迟滞非线性模型，设计了前馈控制器，并与PID反馈控制相结合。利用所设计的控制器进行了扫描实验，并与位移反馈控制扫描进行对比。实验结果表明，采用位移反馈控制时光栅周期相对测量误差和光栅线宽相对测量误差分别为4.41%和2.65%，采用迟滞逆模型与PID反馈的复合控制后，光栅周期相对测量误差和光栅线宽相对测量误差分别减小到1.26%和0.27%，迟滞引起的非线性误差得到了补偿，减小了扫描器控制误差，提高了扫描精度。

摘要:针对旋转机械振动信号受强噪声干扰导致传统FFT频域稀疏性差，难以进行正交匹配重构的问题，提出了相空间稀疏化结合正交匹配追踪（orthogonal matching pursuit, 简称OMP）的信号压缩感知(compressed sensing, 简称CS)方法。首先,对信号进行相空间重构（phase space reconstruction, 简称PSR），并采用主分量分析(principal component analysis, 简称PCA)提取主要分量和重构信号，以提高信号的频域稀疏性；然后,采用随机高斯矩阵测量及压缩频域稀疏性得到优化的信号;最后,采用正交匹配追踪算法重构信号。仿真信号和转子典型不对中信号的分析结果表明，该方法可以提高受强噪声干扰的振动信号在频域内的稀疏性，实现转子振动信号的有效压缩和准确重构。

摘要:频率辨识是消除或抑制KDP晶体超精密金刚石飞切轨迹波纹误差的重要前提。针对该问题，提出了一种基于空间频率变换的飞切轨迹波纹误差辨识方法。该方法通过提取表面飞切轨迹上的轮廓幅值，计算其波纹误差的空间频率，然后采用飞切线速度进行转换，获得时间域上的频率值，实现波纹误差特征频率的准确分离。将误差特征频率与切削振动频率、机床气浮主轴系统的固有频率进行对比分析，明确了气浮主轴在断续切削力作用下产生的自激振动和来自电机的受迫振动是导致KDP晶体金刚石飞切波纹误差的根本原因。在此基础上，通过对主轴驱动及结构的优化，工艺实验结果表明,大口径KDP晶体飞切后的PSD1（2.5～33 mm）频段内波纹误差RMS值由53 nm降低至12 nm。

摘要:为深入研究光纤光栅传感技术在海洋立管涡激振动测试中的适用性，在风-浪-流联合水槽中进行均匀来流下立管涡激振动试验。数据测试采用光纤光栅传感器，同时采用动态电阻传感器作为对比。通过改变多级外流流速，对比分析基于两种传感技术的立管涡激振动过程差异。同时基于光纤光栅传感技术采集应变数据并结合频谱分析及模态理论，研究立管振动的主导频率、幅值及模态响应等振动特性。研究结果表明，光纤光栅传感技术对海洋立管的涡激振动测试性能优越，能够准确体现立管的应变时程、振幅以及主导频率等振动特性，清晰反映伴随流速进程的立管模态特征及涡激振动过程，同时由模态响应和涡激振动过程分析发现立管锁频区间的产生具有瞬时性及自激性规律，这对海洋立管的模型试验与工程设计具有较大的参考价值。

摘要:为提高在非平稳工况下对滚动轴承故障的直观辨识能力，笔者提出基于LMD-CM-PCA的故障诊断方法。首先，对滚动轴承振动信号进行局部均值分解（local mean decomposition，简称LMD），提取乘积函数（product function，简称PF）矩阵；然后，计算PF矩阵与原振动信号的皮氏相关系数（pearson productmoment correlation coefficient，简称PPCC），将PFs对应的PPCC代入相关熵模型得到PF的相关熵矩阵（correntropy matrix，简称CM），CM经主成分分析（principal component analysis，简称PCA）进行特征变换得到融合相关熵矩阵（integrated correntropy matrix,简称ICM）。分别在轻微和严重故障时，对滚动轴承不同工况下的振动样本进行交叉混合，并计算其ICM。结果证明，ICM在可视维度比传统特征（如：能量矩和谱峭度）的融合特征更能隔离工况对故障可分性的干扰。LMD-CM-PCA方法为滚动轴承故障的直观辨识提供了技术支持，在故障诊断方面具有良好的应用前景。

摘要:提出了一种针对工程单通道信号的子带分解独立分量分析(subband decomposition independent component analysis,简称SDICA)故障分类方法。利用经验模态分解方法（empirical mode decomposition,简称EMD）得到的多个基本模式分量作为子带信号，对子带信号进行独立分量分析(independent component analysis,简称ICA)，在ICA方法过程中提取了分离过程特征中产生的残余互信息值，在估计子带信号中计算各自的近似熵值，并把残余互信息和近似熵值作为特征参数，输入广义回归神经网络实现故信号3种故障高精度的识别，验证了具有良好表征故障能力的残余互信息值和估计子带近似熵能够成为故障分类的重要参数。

摘要:为改善线性单频谐振式压电振动能量采集器的输出性能，研制了双自由度宽频压电振动能量采集器样机模型，搭建了样机实验测试平台，研究了系统刚度比和负载电阻等参数对能量采集器输出性能的影响。通过调节系统刚度比，不仅可以拓宽压电振动能量采集器的工作率带，还提高了压电振动能量采集器的输出电压和输出功率。结果表明：在基础振动加速度为40 m/s2和负载电阻为471 kΩ条件下，双自由度宽频压电能量采集器的工作频带是单频系统的7倍，最大输出功率是单频系统的4.5倍。

摘要:利用有限元分析和试验测试方法对新型机械弹性车轮的包容特性进行了力学研究。通过平面及障碍物作用下车轮垂向力学特性的分析，揭示了障碍物截面形状对车轮垂向力学响应的影响规律，并验证了所建模型的可靠性。基于车轮非线性有限元模型和台架试验，分析了车轮在三种不同截面障碍物作用下的低速稳态包容特性，并研究了车轮通过障碍物后的垂向和纵向动态力学响应的变化规律，及负荷和障碍物截面形状对包容特性的影响。结果表明：车轮垂向力响应随负荷的增加由抛物线形过渡到马鞍形，车轮纵向力响应随负荷的增加而增大，其变化曲线类似为正弦形状；且车轮垂向力和纵向力响应随障碍物高度的增加而增大；其响应峰值相对较低、变化较平缓，在一定载荷条件下，车轮表现出典型的包容特性。

摘要:针对高端制造装备对大行程、高精度直线运动机构的广泛需求，研究集宏微运动于一体的新型直线压电电机，提出交流宏驱动和直流微驱动两种工作模式，建立集宏微两种驱动方式于一体的驱动系统。驱动系统输出两相交流电压，相位-90~90°、频率10~60 kHz、电压幅值0~400V之间连续可调，输出直流电压在0~400 V动态可调，实现了交直流电压无缝转换。系统以TI公司提供的DSP28335为主控芯片进行驱动控制，运放芯片PA85搭建线性直流式放大电路。同时，考虑受被控制对非线性、时变性和耦合性等因素的影响，通过采样电路对输出信号进行实时采样，采用模糊自适应增量式比例-积分-微分对控制系统修正调节。结果表明，经过模糊自适应修正后的驱动电路输出量得到明显改善，驱动系统输出信号的相位、频率控制精度分别为5°和0.5 kHz，能够稳定地驱动直线和旋转压电电机，具有较好的通用性。

摘要:螺栓松动将导致结构完整性的破坏，螺栓连接状态的实时有效监测和评估具有重大意义。提出了一种基于亚谐波共振分析的螺栓松动识别方法。针对螺栓连接结构简化的单自由度非线性模型，采用多尺度方法分析了亚谐波共振现象，定性模拟了螺栓松动损伤亚谐波激励条件。以铝梁螺栓搭接结构为实验对象，利用粘贴在铝梁表面的压电作动/传感单元，采用不同频率的激励信号作用在作动片上，传感片接收响应信号，对其进行频谱分析，通过提取响应频谱中的亚谐波成分进行螺栓松动损伤识别。仿真与实验结果表明，亚谐波产生所需激励频率在两倍固有频率附近，使用亚谐波检测方法能有效识别螺栓松动。

摘要:根据发动机配气机构传动系统的固有频率与凸轮激振频率的差绝对值不超过规定槛值的关系准则，定义了配气机构传动系统共振的准失效状态，同时根据摄动理论和可靠性技术推导出参数为正态随机变量时的准失效概率表达式，提出了减小振动的可靠性分析方法。在此基础上，以发动机配气机构振动简化模型为例，分别以所提方法和可靠性分析的Monte Carlo法计算该系统的共振可靠度，数值结果进一步证明了所提方法的可实用性。该方法可用于分析振动影响程度，以避免配气机构的共振失效。

摘要:针对泵车液压泵早期故障特征信号微弱、故障特征难以提取的问题，提出了一种基于符号动力学信息熵与支持向量机（support vector machine，简称SVM）的泵车液压泵故障诊断方法。分别模拟了液压泵9种故障状态，测取了各状态下多测点的振动信号样本值。利用时间序列的符号动力学信息熵，计算各振动信号的符号动力学信息熵Hk，确定了各状态下相应的信息熵特征向量。建立了不同状态特征向量训练集，再结合支持向量机对液压泵故障模式进行诊断与识别，测试结果准确率为98.71%。将该方法与改进的BP（back propagation，简称BP）神经网络诊断结果进行了对比，结果表明该方法的识别率更高，诊断时间更短，适用于现场液压泵故障的在线诊断。

摘要:提出了适用于剪切型框架结构的损伤定位和损伤定量识别方法。首先,用剪切型框架结构的运动方程和中心差分法确定子结构的划分方式；然后，根据子结构的输入输出关系和已知输入自回归移动平均(autoregressive movingaverage with exogenous inputs,简称ARMAX)模型的对应关系，提出了利用子结构输入输出数据建立ARMAX模型的定阶方法；最后，利用子结构ARMAX模型系数向量的马氏距离来构造损伤识别指标，并选用受试者工作特征曲线下面积和Bhattacharyya距离进行损伤部位和损伤程度的识别。模拟算例和试验表明，提出方法能准确识别剪切型框架结构的损伤部位和损伤程度的相对大小，且具有较好的抗噪性能。

摘要:针对实际多维结构的偏心距难以直接获得的情况，提出基于扩展卡尔曼滤波算法实现偏心结构整体质量、水平刚度和偏心距的同步识别方法，并由此指导调谐质量阻尼器(tuned mass damper, 简称TMD)的实际最优布置位置。以一非对称钢筋混凝土框架结构为例，基于自由振动及参数识别算法实现结构整体偏心距等参数的准确识别，分析了不同位置布置TMD对结构减震效果的影响。结果表明：扩展卡尔曼滤波对结构多参数识别具有较高的精度，在此基础上选取合理位置布置TMD对双向偏心结构具有更好的减震效果，且具备较强的工程可行性。

摘要:基于Paris公式，提出了一种含多条裂纹梁疲劳寿命预估的方法。在模态分析中，基于传递矩阵方法，利用无质量的弯曲弹簧等效裂纹，提出一种求解含有多条裂纹梁固有振型的方法,分析裂纹数目、裂纹位置、裂纹深度对裂纹梁固有频率的影响。在振动疲劳分析中，研究了在简谐激励作用下裂纹数目对裂纹尖端应力强度因子的影响。通过Paris疲劳裂纹扩展方程和同步分析法，考虑裂纹梁振动与裂纹扩展的相互作用，分析了裂纹数目和裂纹位置对裂纹梁疲劳寿命的影响。结果表明,裂纹数量、裂纹位置和深度对梁的模态参数和疲劳寿命有重要影响。

摘要:对软式非线性同步振动沉桩系统进行动力学特性研究。首先，建立同步振动沉桩系统的软式非线性振动模型，采用一次近似解的幅频特性方程判定系统周期解稳定性问题；然后，利用选取的参数分析系统幅频特性关系，并且根据幅频特性曲线确定系统多解处的稳定解问题，以及讨论沉桩系统参数(激振频率、土的刚度和阻尼、激振器的偏心距等)对系统动力学特性的影响；最后，基于Matlab/Simulink采用四阶龙格库塔法运算程序进行数值仿真确定系统周期解稳定性。通过理论和仿真系统地分析了系统周期解的稳定性特性，以及系统各参数对系统周期解的影响。

摘要:首先，采用离散刚度法，设计制作了典型窄基输电塔气动弹性模型；然后，通过大气边界层风洞试验，对窄基输电塔不同高度及风向下的位移、加速度响应特性进行了测试分析；最后，基于风洞试验结果计算了窄基输电塔风振系数并与规范结果进行了比较。结果表明，窄基输电塔位移均值响应主要为顺风向；顺、横风向脉动位移、加速度响应值都较大，随风向变化不明显，呈上下波动趋势；高度变化对脉动位移和加速度的响应影响略有不同。此外，根据中国荷载规范给出的输电塔横担处的风振系数值大于本次试验结果。

摘要:为了提高再制造发动机质量，将总体平均经验模态分解方法分解方法(ensemble empirical mode decomposition，简称EEMD）及敏感IMF选择算法引入再制造发动机性能研究中。在对再制造发动机非稳态振动信号进行EEMD分解的基础上，首先,将相关系数引入到IMF研究中，分析各IMF分量与原始信号的相关性，并计算原始信号各IMF分量的敏感因子;然后,利用敏感IMF进行Hilbert变换，并对再制造发动机的振动状态进行分析。研究结果表明，采用EEMD分解算法及敏感IMF的边际谱能反映再制造发动机不同部位的振动状态，缸壁、缸盖、曲轴三处对振动的敏感频率是存在差异的，通过对发动机各主要部位振动情况的研究，可以有针对性地采用再制造工艺，从而为提高发动机再制造水平提供技术支持。

摘要:针对传统双谱分析从理论上仅能抑制高斯噪声，但对非高斯噪声无能为力的不足，提出了一种利用经验模式分解（empirical mode decomposition, 简称EMD）和双谱分析的故障特征提取方法，并应用于滚动轴承故障诊断中。首先，对信号进行EMD分解；其次，利用能量相关法去除EMD分解过程中出现的伪本征模态分量（intrinsic mode function, 简称IMF）；最后，对得到的真实IMF进行双谱分析提取故障特征。仿真和实验结果表明，所提出的方法优于功率谱分析和传统双谱分析，能够更有效地提取强噪声背景下的机械故障特征信息，为滚动轴承的故障特征提取提供了一种新的方法。

摘要:针对中空轴系的纵向振动，在轴系内部安置阻尼动力吸振器对其进行了减振设计。结合子结构综合法和传递矩阵法建立了附加阻尼动力吸振器复杂轴系的动力学模型，分析了阻尼动力吸振器与轴系的耦合系统在简谐激励下的动力学响应，并采用了有限元仿真，表明阻尼动力吸振器的加入使得轴系的纵向共振峰得到抑制，轴系共振频率附近的频响曲线趋于平缓。试验结果表明，附加阻尼动力吸振器后的轴系一阶纵向共振峰值下降显著，阻尼动力吸振器对轴系的纵向减振具有显著的效果。在中空轴系内部空间安装吸振器，既不占用多余的空间，又能获得较好的减振效果，可以作为船舶推进轴系纵向减振的一种新选择。

摘要:目前对带子系统的动力包双层隔振系统子系统参数设计的研究甚少。针对这一现状，笔者采用试验的方法，分别研究了某型内燃动车动力包双层隔振系统子系统各隔振参数（隔振器总刚度、阻尼、隔振器刚度比）对其隔振性能及动态特性的影响。研究结果表明，将子系统设计成双层隔振主系统的动力吸振器，能使动力包双层隔振系统在发动机常规工况和停机或启动工况皆具备优良的隔振性能，并且隔振系统在子系统隔振器参数取较小的刚度，适当大的阻尼和合适的刚度比时能取得较好的隔振效果。

摘要:针对变截面涡旋盘形状复杂程度高、传统检具检验难度大、检测精度低的特点，提出一种基于逆向工程的涡旋盘加工精度快速诊断方法。首先，建立基于Pro/E的变截面涡旋盘三维实体模型并将其作为参考模型；然后，利用ROMER六轴75系列绝对关节臂测量机测得加工涡旋盘的表面点云数据，精简后作为数字化模型，并将上述两个模型进行对比分析以获取涡旋盘的加工精度信息；最后，提出了基于图形制导的模匹配原则以提高数字化模型与参考模型的对齐精度，采用3种方法降低数据处理误差。结果表明，变截面涡旋盘的加工精度和形位公差符合要求，为复杂型面机械产品加工精度诊断提供了准确、快捷和直观的方法。

摘要:研究了转速波动对叶尖定时测量精度的影响及解决方法，以非接触式叶尖定时测振法为基础，引入键相插值法解决如升(降)速、转速波动等情况下的单键相涡轮机叶片振动测量误差较大的问题，同时对恒速运转下也可自适应测量。首先通过建立仿真模型比较在不同波动频率下键相插值法与单键相法的结果，结果表明在波动周期较大或波动的转速幅值较大等情况下，使用键相插值法计算的结果，其精确度明显提高。最后分别通过模拟叶轮实验台和真实叶轮实验台进行了实验验证。结果表明，笔者所提出的键相插值法可以有效地提高转速波动过程中的叶片振动位移测量，对解决工程实际问题具有较大的参考价值。

摘要:研究考虑模型形式误差的轴承转子系统工作转速下的动力学模型修正和确认方法。首先，介绍了模型形式误差以及基于复模态特征值灵敏度的模型修正理论；然后，在此基础上以轴承-柔性转子系统为仿真算例，考虑模型形式误差，使用系统在恒定工作转速下的涡动频率和阻尼参数，同时对轴承的支承刚度、支承阻尼和转盘的直径转动惯量参数进行修正；最后，通过不平衡响应结果对修正模型进行了确认。仿真结果显示，考虑模型形式误差时的修正参数最大误差仍有-10.1%，而修正后特征值实部最大误差为0.95%，特征值虚部最大误差为-1.15%，修正后不平衡响应与目标模型基本重合。研究表明，考虑模型形式误差时轴承-转子系统的修正方法是稳健的，也是有效可行的。

摘要:结合自由活塞斯特林发动机的结构特点，提出了采用应变片响应板弹簧变形来动态测量活塞位移的方法。根据应变片的电阻应变效应与应变仪的电桥原理，建立了一套应变片测量位移的动态标定试验系统，将动态标定数据与静态标定数据进行了比较分析。试验结果表明，应变片测量位移的方法存在一定的正反向、动静态差异，应变片的粘贴位置也会直接影响测量准确性。基于应变片传感器体积小，与板弹簧结合粘贴无需占用专门的空间，通过标定校准和合理的安装位置，仍然是一种较好的位移测量传感器。

摘要:基于目前行波型旋转超声电机定转子非线性接触动力学理论研究的复杂性，提出一种简易求解的界面离散化动力学分析方法。首先，着眼于定子齿的离散分布特性，化定转子齿面接触为离散点接触，在定子齿与转子的不同接触状态下，通过引入等效刚度的概念，对定子齿与转子间的轴向作用力进行求解，从而获得定转子的离散等效作用力，确立定转子的相对运动关系；然后，从离散接触点的三维运动特性出发，分析接触过程中的径向和周向摩擦力，从而研究输出机械特性和界面能耗；最后，通过仿真和实验，验证了该方法对接触界面动力学的准确描述。

摘要:轨道交通引起的环境振动测试数据中混杂着暗振动的成分。提出了一种去除暗振动的自适应神经模糊推理系统（adaptive neuro-fuzzy inference system,简称ANFIS）法，阐述了其基本原理，给出了该法的具体实现步骤。通过一条列车引起的地面振动加速度时程与一条暗振动加速度时程叠加得到现场实测振动加速度时程，采用提出的ANFIS法及其他几种已有方法对该算例进行了去除暗振动的计算，并进行了对比分析。几种方法计算的时程均方根误差分别为：谱幅值修正法0.414 mm/s2，自功率谱法0.363 mm/s2，自互功率谱法0.261 mm/s2，ANFIS法0.074 mm/s2，可见，ANFIS法均方根误差最小；几种方法计算的加权振级VLz分别为：振动级修正法63.842 dB，谱幅值修正法62.894 dB，自功率谱法63.859 dB，自互功率谱法63.802 dB，ANFIS法63.805 dB，ANFIS法计算结果与真实交通振动值63.815 dB最接近。结果表明，在时程、傅里叶谱、功率谱密度及振动级的计算上，ANFIS法计算结果都与真实交通振动值非常接近，产生的误差比其他已有方法更小。

摘要:对某型地铁车辆转向架构架在运行使用过程中局部区域出现裂纹的问题，首先，基于固定界面模态综合法，通过构架主自由度缩减得到了该型构架柔性体模型，从而建立该型地铁车辆刚柔耦合多体动力学模型；然后，结合一种基于柔性体计算结构动应力的方法，探讨该型构架的动应力响应，得到该型构架的振动特性；最后，采用准静态应力叠加法对构架电机吊座结构进行了疲劳寿命预测。仿真结果与该型构架实际出现疲劳破坏的位置吻合，从而验证了基于刚柔耦合模型对构架进行疲劳分析方法的正确性。结果表明，利用这种方法可以在构架前期开发阶段为其疲劳寿命预测提供理论依据。