实际工程中混凝土结构往往遭遇多次动态荷载作用或在承受一定初始损伤荷载基础上再承受不同应变率的动态荷载。建立了哑铃型混凝土三维细观数值模型，模拟不同名义应变率单独作用下混凝土材料的单轴动态拉伸破坏行为，又分别对混凝土单轴拉伸应力应变曲线上升段和软化段的应变率突增行为开展了细观模拟，初步分析了应变率突增行为对动态拉伸破坏强度特性及宏观应力应变曲线的影响。研究结果表明：在低应变率下混凝土拉伸应变率硬化效应相对较弱，而在高应变率下应变率硬化效应显著增强；在加载上升段应变率突增后加载获得的动态拉伸强度和峰值应变均得到了明显提高；在软化段应变率突增时，混凝土试件的“软化行为”转变为“硬化行为”，宏观应力-应变曲线会出现二次峰值；以初始应变率与突变应变率组合加载得到的动态拉伸强度均低于以突变应变率单独加载得到的拉伸强度，并且强度下降的百分比均随着应变率的增大而增大。

介绍一种滑动型三维隔震装置，提出考虑参数影响性的滞回模型，并给出装置承载变形相关性公式。对滑动型三维隔震模型装置进行双向加载试验，得到不同加载工况下装置的滞回性能，并与单向加载试验结果进行对比分析。试验结果表明：滑动型三维隔震装置实现了竖向与水平向性能的解耦，双向加载结果与单向加载结果接近，可实现良好的耗能效果。进一步探究装置摩擦因数及倾斜角度对竖向力学性能的影响，采用ABAQUS建立滑动型三维隔震装置有限元模型，分析不同角度及摩擦因数组合条件下装置的竖向力学性能变化趋势，并给出装置合理倾斜角度的设计范围公式，以期为滑动型三维隔震装置在实际工程中的设计及应用提供参考。

为探索闭孔泡沫铝加入短纤维后的力学性能和吸能特性变化规律。利用熔体发泡法在铝熔体中加入短碳纤维后制作得到纤维增强泡沫铝，通过万能材料试验机和高速液压伺服材料试验机在常温下分别对泡沫铝、纤维增强泡沫铝进行准静态和中应变率下(0.001~100 s-1)的动态力学性能测试，分析了纤维长度、纤维含量对泡沫铝力学性能和吸能特性变化规律。研究结果表明，纤维在泡沫铝内部主要呈现三种不同的形态模式：穿透模式、贯穿模式和嵌入模式；在平均孔径为2 mm的泡沫铝中加入长度为1 mm的纤维后，大多数纤维呈现穿透模式，泡沫铝整体性能下降，加入等含量长度为3 mm的纤维后，大多数纤维呈现贯穿和嵌入模式，平台应力和吸能效率有所提升；加入纤维后，泡沫铝整体呈现更为明显的应变率效应。

针对轴承的性能退化评估中常规时域统计参数如均方根值(RMS)对早期故障不敏感，而基于概率估计和空间距离的评估方法存在计算量大、模型较为复杂等问题。将能检测时间序列细微突变且计算效率高的排列熵(PE)引入滚动轴承性能退化评估； 同时考虑到PE对振动信号幅值不敏感，从而无法准确地反映振动信号不同频带能量分布情况，在PE的基础上提出一种新的性能退化评估指标——熵能比(EER)； 通过计算离散实验数据和全寿命疲劳实验数据的RMS，PE和EER，对比各指标与故障程度的一致性以及对早期故障和故障程度变化的敏感性，结果显示EER相较于RMS和PE具有对早期故障更敏感且与轴承故障发展趋势一致性更好等优点。通过工程实际数据分析进一步验证了EER指标的有效性，该研究结果有望为性能退化程度量化评估提供一种性能优异的指标。

随着非线性科学理论的飞速发展，信息熵方法已广泛应用于工程机械的故障诊断中。提出了层次分析和离散熵结合的层次离散熵(HDE)，研究其参数变化对熵值计算精度和计算效率的影响，并与多尺度熵(MSE)、多尺度模糊熵(MFE)、多尺度离散熵(MDE)、层次样本熵(HSE)和层次模糊熵(HFE)进行对比研究，研究结果表明，HDE在鲁棒性和计算效率方面有一定的优势。基于HDE和成对邻近特征选择方法(PWFP)的优点，提出了基于HDE和PWFP的高压共轨喷油器故障诊断方法，通过对共轨柴油机燃油压力波数据进行分析，并将该方法与MSE, MFE, MDE, HSE, HFE和PWFP结合方法作了对比。结果表明，相对于现有信息熵的故障诊断方法来说，基于层次离散熵和PWFP的喷油器故障诊断方法有更高的故障识别率和计算效率。

经验小波变换是一种小波框架下的自适应信号分解方法，对旋转机械的非线性、非平稳振动信号有很好的分解作用。针对传统经验小波变换过程中频谱划分过多的问题，提出根据互信息值对频谱进行重新划分与合并的方法，能有效减少频带数量；选择峭度值最大的分量进行信号重构，再使用最小熵解卷积对重构信号进行降噪；对降噪后的信号进行包络分析，能够有效地诊断出滚动轴承的微弱故障。通过仿真信号与铁路货车轮对轴承实验信号验证了该方法的有效性，为下一步工程应用奠定了基础。

为明确板式橡胶支座力学模型参数的时变特性。以收集到的服役时间分别为3年、7年、10年、25年的公路桥梁板式橡胶支座为研究对象，开展压剪试验，分析支座使用时间对刚度、摩擦因数等力学模型参数的影响规律。试验结果表明：随着使用时间的增加，板式橡胶支座剪切刚度出现不同程度的退化，剪切刚度与使用时间呈非线性关系；临界滑移位移与使用时间未有明显的关系；摩擦因数随使用时间的增加而增大，并与使用时间呈非线性关系；基于剪切刚度及摩擦因数与使用时间的函数关系，提出了考虑板式橡胶支座力学参数时变特性的力学分析模型。

针对航空板结构健康监测需求，提出一种基于分形计盒维数的板结构分布式光纤冲击载荷定位方法。使用分形维数能够定量描述与刻画非线性系统行为的复杂性以及度量信号的不规则度。研究发现，光纤布拉格光栅(FBG)传感器冲击响应信号频谱的分形计盒维数与冲击距离以及冲击位置与光纤轴向角度存在关联，以此为特征参数可以实现对冲击位置定位。由于冲击响应信号频谱的分形计盒维数与冲击位置之间存在重复性、非线性等问题，采用偏最小二乘回归法，对多个传感器数据进行数据融合，提高了冲击点位置预测提高定位精度。该方法与时差冲击定位方法相比，无需高速FBG解调设备。

优选载荷谱提取方法是提高汽车悬架零部件疲劳性能分析精度的关键。基于此，以某紧凑型SUV和某中级轿车为测试车型，通过实车试验场强化路面和室内振动台架试验采集得到轮心六分力和悬架多个监测部位的加速度、位移响应信号；实测整车参数并在ADAMS软件中建立整车刚柔耦合动力学模型；采用虚拟迭代法和约束加载法对多种振动台工况进行仿真，获取整车模型中监测点响应数据；在时域和均方根值两方面对比分析车身和悬架监测点的仿真与实测曲线。研究表明：约束加载法更适用于高频率、低幅值振动工况；虚拟迭代法相比约束加载法适用范围更广、仿真精度更高，但更耗时；同时，通过试验场搓板路和长波路工况验证了上述结论，分别使用虚拟迭代和约束加载两种方法提取了转向节载荷谱，基于伪损伤值分析了结果差异，并且发现约束加载法提取的载荷谱分析转向节疲劳寿命较虚拟迭代法保守。

为研究结构参数变异性对消能伸臂体系减震性能的影响，推导了该体系的有限元振动方程，同时提出地震响应简化分析的“Maxwell型阻尼器计算法”，并结合Gauss-Hermite降维算法分析了确定性激励、随机地震激励作用的参数变异影响情况。结果表明：Gauss-Hermite降维算法既能保证精度又能提高计算效率；确定性激励时，传统伸臂体系与消能伸臂体系的楼层响应标准差随变异系数的增大而增大，但后者的标准差更小；随机激励时，消能伸臂体系仍具有良好的减震性能，且对参数变异敏感性弱，鲁棒性更好。

为探究石膏和石灰改良水泥-粉煤灰在冲击动载下的力学特性，采用了分离式霍普金森压杆(SHPB)对不同养护龄期和不同配合比下的改良水泥-粉煤灰试样进行冲击试验。研究了相同冲击荷载作用下试样的破坏特征和动态力学特性，并重点分析了动态抗压强度(DCS)与养护龄期和石膏、石灰掺量之间的关系。试验结果表明：随着试样龄期的增加，石膏改良水泥-粉煤灰的脆性逐渐增强，而石灰改良水泥-粉煤灰的试样总体偏延性；随着固化剂掺量的增加，石膏改良试样强度呈现出先增长后降低的趋势，掺量为6%时，DCS达到峰值，早期石灰改良试样强度表现为先上升后降低，而后期呈现出持续上升的趋势并在掺量为12%时，90 d DCS达到最大值14.36 MPa。

为研究矮塔斜拉桥的纵桥向地震损伤发展过程，以一座典型的塔梁墩固结体系三塔矮塔斜拉桥为原型桥梁，设计、制作了缩尺比为1∶20的全桥振动台试验模型，并采用El Centro波和场地人工波作为地震动输入对试验模型进行纵桥向振动台试验，观测各试验工况下的试验模型地震损伤情况。结果表明，塔梁墩固结体系矮塔斜拉桥的地震损伤主要出现在主墩的墩底、墩顶部位，而主塔基本保持弹性。随着地震损伤发展，结构自振周期和阻尼比逐渐增大，损伤情况逐步加剧；最终，主墩墩底部位发生严重损伤，核心混凝土压溃。

针对复杂工作环境下井架钢结构损伤识别问题，提出了一种基于希尔伯特振动分解(HVD)包络谱瞬态能量曲率的井架钢结构损伤识别方法。已知非平稳、非线性的复杂信号，利用结构低阶信息，利用HVD法将其分解为拥有缓慢变化多个信号分量之和，选取主分量提取信号特征；对于井架钢结构损伤识别，利用HVD法提取振动信号的损伤特征，将HVD包络谱瞬态能量曲率作为损伤敏感指标；计算井架钢结构振动信号包络谱瞬态能量曲率完成损伤识别，以ZJ70井架钢结构为例，通过损伤识别仿真计算，得出该指标对井架钢结构损伤敏感，能够准确识别单损伤和多损伤位置；将该方法应用于ZJ70井架钢结构实验模型，成功地识别了单损伤和两损伤，验证了该方法的可行性和准确性。

为了研究海底地震动与陆地地震动反应谱统计特性的差异，选取日本相模湾地区K-net的922组海底地震动记录和KiK-net的4 599组陆地地震动记录，通过对海底与陆地地震动标准化弹性加速度反应谱以及弹塑性反应谱的对比分析表明：弹性反应谱的海陆谱比变异较小，平均值可作为定量对比关系；当周期小于0.5 s时海域与陆地地震动的差异较小，当周期0.5 s以上时海域与陆地地震动反应谱的差异明显，海域地震动的竖向分量显著较小；对于等强度延性谱，当震级或震中距较小时，有必要考虑1.5 s及以上周期的水平方向海底与陆地地震动的差别；而对于竖向地震动，则需更加关注0.5 s以下短周期地震动的海底与陆地地震动的差异。

为了实现桥梁结构模态参数的智能化在线跟踪识别，提出了一种基于滑窗技术、模糊C均值聚类算法与确定-随机子空间算法的时域识别（SC-CDSI）算法。对桥梁结构的输入信号和输出信号进行加窗划分处理，分析了窗函数、窗口大小及窗口步长的确定标准；将频率、阻尼比及模态振型作为模糊C均值聚类算法的聚类元素完成对稳定图中有效模态的智能化辨识；以某振动台试验桥为参数识别对象，并将所得结果与MIDAS有限元结果作对比分析。结果表明，所提SC-CDSI识别算法可以精确实现桥梁结构频率的在线跟踪智能化识别，且识别的结果具有可靠性。

为研究对合碟簧的摩擦对隔振单元振动特性的影响，设计了一种存在预紧的对合碟簧隔振单元，建立了考虑边界摩擦条件下对合碟簧组的刚度模型。通过准静态加载试验验证了该刚度模型的正确性；并提出了该碟簧隔振单元的非线性动力学模型，应用平均法对对合碟簧隔振单元的自由振动进行分析，得出影响系统自由振动频率的各项因素；对基础激励下对合碟簧隔振单元的受迫振动进行分析计算。结果表明：在小位移振动条件下，该碟簧隔振单元可近似等效成非线性黏性阻尼系统，且附加支持力系数仅影响系统脱离频率，刚度三次项系数值的选取越大越不利于系统隔振；在大位移振动条件下，计算得到了系统存在异常跳跃状态与全频域内传递率系数T′d≤0状态，并说明这两种状态与黏性阻尼系数以及附加支持力系数间的联系。

 

为了研究高强钢丝绳网片-聚合物砂浆对钢筋混凝土（RC）板的抗爆加固效果，对5块加固RC板和1块未加固RC板进行了野外现场爆炸试验，研究了砂浆强度、钢丝绳间距、钢丝绳预应力和界面增设销钉等因素对试件的破坏形态、裂缝分布及发展、跨中位移、钢筋应变等影响规律，并对爆炸试验后的试件进行了剩余承载力试验和爆炸损伤评估。研究表明：高强钢丝绳网片-聚合物砂浆加固能显著提高RC板的抗爆性能，相比于未加固板，加固板的裂缝宽度，板底跨中的峰值位移、残余位移和钢筋应变均大幅减小；加固后，构件剩余承载力大幅增加，其损伤程度大为降低。

为研究沥青混凝土在不同温度环境中的动态力学特性，该研究在-20~30 ℃和10-5~10-2 s-1条件下对其进行了动态抗压试验研究。试验结果表明：温度和应变速率对沥青混凝土的力学性能有显著影响，降低温度或增加应变速率导致抗压强度和弹性模量增加，峰值应变减小；当温度大于20 ℃或小于-10 ℃时，应变速率由10-5 s-1增加到10-2 s-1，温度对抗压强度和弹性模量的影响逐渐减小，该研究提出的温度影响因子经验公式较好地反映了抗压强度和弹性模量随温度变化的规律。在-20~ 0 ℃温度区间，抗压强度和弹性模量的动态增强因子随应变速率呈线性增长；在0~30 ℃温度区间，抗压强度和弹性模量的动态增强因子随应变速率呈非线性增长。在此基础之上，基于时温等效原理，建立了沥青混凝土抗压强度和弹性模量的计算模型。该模型考虑了温度和应变速率对沥青混凝土的共同作用，与试验结果吻合较好。

为了解决混凝土构件现有振动成型技术中密实度不高、成型周期长的问题。基于混沌理论对现有振动台结构进行改进，考虑碟形弹簧非线性建立振动系统的物理模型和动力学模型。通过分岔图确定系统产生混沌时的参数范围，利用Matlab/Simulink搭建混沌响应数值仿真平台，采用Runge-Kutta法求解并绘制系统的相轨迹图、Poincaré映射图、时间历程曲线、频谱图和最大Lyapunov指数对振动台的混沌特征进行识别，证明了改进后的系统具有混沌振动特性。

在一维冲击辅助破岩技术基础上发展出了更加高效的多维冲击破岩技术，但相应的破岩机理研究却不够深入。为揭示多维冲击提高PDC钻头破岩效率的机理，建立了冲击-切削破岩分析模型，模型将一维和多维冲击作用视为不同角度的单齿冲击问题，通过有限单元法探讨了轴向、扭向和多维冲击作用下岩石的损伤演化和岩屑形成过程，并进一步计算和分析了冲击角度范围为0°~ 90°的破岩比功，通过现场试验对模拟结果进行了验证。结果表明：一维与多维冲击的岩石破碎机理不同，多维冲击破岩过程同时受到挤压和剪切裂纹的影响；不同冲击速度矢量存在不同的最优冲击角度使破岩比功最低；多维冲击器提速幅度高于一维冲击钻井工具；研究结果有助于传统冲击钻井工具与结构优化的技术升级。

针对含有人体模型的五自由度半主动座椅悬架系统，设计一种基于趋近率的滑模控制器。通过引入自适应控制算法，对系统模型简化过程中产生的扰动及外界干扰进行估计，并在简化模型的基础上采用模糊算法，对滑模控制中趋近速率参数进行优化，在保证趋近速率的同时，提高系统的鲁棒性；采用双曲正切函数替代切换项中的符号函数使得系统在切换过程中更加连续，有效降低滑模控制中的抖振问题；根据Lyapunov稳定判据证明了系统的鲁棒稳定性。数值仿真表明，采用该控制器的座椅悬架较采用PID控制及被动控制的座椅悬架减振效果得到了明显改善，C级路面上时座椅悬架振动加速度值相较于PID控制与被动控制的座椅悬架分别下降25.1%与57.2%，冲击工况下分别下降16.9%与63.7%，并具有较好的跟踪性能。

基于基板和吸声层的一阶微分控制方程，考虑阻尼层的自重，并借助黏弹性理论和层间连续性条件将阻尼层的剪应力及偏心力矩写为基板和吸声层状态向量的形式，该研究建立了含吸声层和阻尼层叠层板的整合动力学控制方程。结合边界条件和齐次扩容精细积分方法提出了一种求解此类叠层板力学特性的半数值半解析方法。为了验证该方法的正确性，采用有限元软件对层合板的动力学特性进行了数值仿真，结果表明该研究的模型具有较高的精度，研究中还采用该方法分析了孔隙率等材料参数对叠层板动力学特性的影响。

为了探讨基于有限的本地数据建立区域性地震动预测模型的可行性，面向建设西部地震科学实验场的需求，基于中强震数据较丰富的四川西昌附近21次地震的1 250条地震动，分析了区域性预测模型中距离项、震源项以及场地项的特征，标定了模型系数，建立了符合西昌地区地震动特征的预测模型。结果表明：西昌地区的地震动加速度反应谱在近场短周期的衰减速度快，而在中远场加速度反应谱衰减速率差别不大；随着震级增大，峰值加速度以及加速度反应谱随距离增加衰减速率变慢；加速度反应谱在短周期衰减速率明显快于长周期的衰减速率。与NGA模型比较表明，西昌地区的加速度反应谱在短周期与之相当，而在长周期NGA模型的预测值偏高，表明NGA模型在中长周期对四川西昌地区并不适用。与国内相关模型比较表明，西昌地区中强震在中近场会产生较大的峰值加速度以及短周期反应谱。该研究表明地震动具有显著的区域性差异，宜采用当地有限的地震动数据建立地震动预测模型。

针对滚动轴承振动信号非平稳、非线性特点以及特征提取困难问题，提出一种基于变分模态分解（VMD）与深度卷积神经网络相结合的特征提取方法并应用于滚动轴承故障诊断。利用VMD将原始振动信号分解得到若干不同频率的限带本征模态分量，通过卷积网络中的多组卷积核自动学习各模态数据的不同特征，保证了特征提取的自适应性、全面性和多样性。在特征提取的基础上，使用全连接神经网络进行故障分类与诊断。将所提方法应用于滚动轴承故障诊断，结果表明，该方法在变工况情况下能够实现滚动轴承故障类别以及损伤程度的精确判定。