针对基于Rosenblatt变换极限状态曲线构造困难的现状，引入Copula函数提出了二维随机环境变量极限状态曲线构造的改进方法。该方法将随机环境变量的条件分布函数及其逆函数的求解转化为条件Copula函数及其逆函数的求解，提高了极限状态曲线构造的可行性。结合风浪同步观测数据研究了风浪多方向极限状态曲线，并在此基础上估计了某导管架平台的基底剪力极限荷载效应及对应的平均风速和有效波高取值。结果表明：各方向的风浪极限状态曲线呈现较大的差异，而全方向的极限状态曲线处于各条曲线的中间位置；各方向导管架平台的基底剪力极限荷载效应及对应的平均风速和有效波高取值差异较大，根据实测数据分方向进行风浪极限状态曲线的构造和结构极限荷载效应的估计可得到更加精确的结果。

以直管和90°弯管为对象，研究管道不可压缩流动的水动力压力脉动(伪声)特性。分析了不可压缩流动中压力脉动的Poisson方程，并与波动方程进行了比较；在管道进口处设置随时间正弦变化的压力脉动，使用SST k-ω湍流模型，通过数值求解不可压缩流动的Navier-Stokes方程得到直管和弯管内的脉动流动；比较分析了直管和弯管内的时均流场及脉动流动。结果表明：沿管道流动方向流场压力脉动线性衰减，压力脉动传播整体上呈一维形式，而速度脉动形式紊乱；90°弯头对局部流动影响明显，导致压力和速度脉动均有提高；流场脉动以基频及低次谐波为主，90°弯头导致宽频脉动分量有所提高；归因于压力脉动的椭圆型Poisson方程，扰动的传播速度为无穷大，管道各处压力脉动信号无相位差。

轮毂电机驱动电动汽车的簧下质量增大，导致轮胎动载荷增加，同时电机电磁力和转矩波动对车轮造成电机激励，车轮振动进一步加剧汽车振动。鉴于此，考虑电机的电磁激励，建立了5自由度电动汽车-路面系统机电耦合非线性动力学模型，推导了路面振动引起的二次激励，分析了电动汽车的振动响应受路面不平顺、电机激励、路面二次激励综合作用的影响规律，以及车速和非线性参数对汽车响应的影响。结果表明：电机激励对非线性汽车模型的轮胎动载荷和车体加速度影响最大，悬架动挠度和俯仰角加速度的影响次之，座椅加速度的影响较小；在考虑电机激励的综合作用下，非线性模型对汽车响应的性能指标明显优于线性模型，尤其以轮胎动载荷最为显著；汽车系统的非线性参数中，悬架刚度平方非线性系数对汽车响应的影响最大，悬架阻尼不对称系数和轮胎非线性刚度系数的影响次之，悬架刚度立方非线性系数的影响最小。所建电动汽车-路面系统机电耦合模型及研究思路可为电动汽车动力学分析提供参考与理论支持。

针对风力机叶片在颤振风速下的临界颤振现象，创新性地结合几何圆周割线和传统粒子群优化算法，首次设计了一种圆周割线改进型粒子群优化算法，应用于叶片临界颤振系统的参数辨识。该方法利用圆周上移动点的割线距离来动态调节全局学习因子和局部学习因子，针对优化辨识提高全局搜索和局部搜索的动态平衡性，避免陷入局部最优，提高算法的整体寻优性能和优化效率。仿真试验中，将该方法与多种先进粒子群优化算法(如改进型粒子群优化(MPSO)算法、基于线性递减惯性权重的粒子群优化(LDIW-PSO)算法、基于动态学习因子的免疫粒子群优化(IPSODCLF)算法)的辨识结果相比较，结果表明该辨识方法在辨识精度、计算时间和鲁棒性方面均具有显著的优越性。

冲击载荷高效破岩的技术优势已得到广泛认可，同时也是目前油气钻井提速的主要途径，自激振荡冲击钻井提速技术便是联合动静载荷，发挥其高效破岩特点，实现油气钻井提速的成功应用。基于自激振荡工具本身特性及前期现场试验研究，建立了自激振荡冲击凿入数学模型，定量分析了自激冲击力幅频特性、钻压及凿入系数对系统输出凿入力的影响，研究结论与实际认识相符，并进行了现场应用。研究表明：自激冲击力频率及幅值不会影响系统输出凿入力的振动平衡值，但其凿入力波动幅度与输入自激冲击力的幅值成正比，与输入振动的频率成反比；钻压不会影响冲击凿入力的频率和波动幅值，但相同冲击参数下，钻压越大，凿入力平衡值相对于初始值的增加幅度越大，大钻压可有效提高凿入力冲击效果；凿入系数虽不会影响凿入力的最终平衡值，但凿入系数增加导致凿入力波动更加强烈，且凿入力达到最终平衡值的时间越短。

为了研究地震动的多维性和结构响应的空间耦合性对结构残余位移需求的影响，建立了恢复力特性符合二维屈服面模型的单质点双自由度体系(SMDDOF)，提出双向地震激励下的等强度残余位移谱模型，对比分析了单向和双向地震激励下单自由度(SDOF)体系的残余位移谱。以不同场地类别的140组地震动记录为双向激励，建立统计平均的等强度残余位移谱，分析场地条件和两主轴方向刚度比对双向地震激励下单自由度体系残余位移谱的影响。结果表明：通过单自由度体系单向地震动输入建立的残余位移谱可能会低估结构残余位移需求；中长周期范围内，双向地震激励下的残余位移比谱值随刚度比的增大而增大；恢复力耦合效应对结构残余位移响应的影响取决于两主轴方向损伤的相互制约，其中一个主轴方向刚度的削弱会增大该主轴方向的残余位移需求，而另一主轴方向的残余位移需求则会有所减小。

针对齿轮箱在交变工况下运行时导致的故障模式难以识别、分类精度降低的问题，提出融合注意力机制的改进深度置信网络(DBN)变工况齿轮箱故障诊断方法。为解决齿轮箱单一时、频域特征反应故障信息不全面、异常不敏感问题，提取时域、频域、小波包时频域特征形成高维特征集。利用深度置信网络具有的贪心学习优势分别对其进行挖掘，同时结合注意力机制自适应对描述齿轮箱状态有效的特征给予更多“注意”，从而提高齿轮箱故障诊断精度。引进余弦损失函数降低深度置信网络对不同工况振动强度的敏感性，从而减轻网络拟合负担、提高泛化能力。齿轮箱变工况故障诊断试验 结果表明，所提方法有效提高了变工况下齿轮箱故障诊断精度，同时具有很好的泛化能力。

针对全陶瓷球轴承热变形小，在宽温域下轴承外圈与轴承座之间配合间隙变化较大的特点，建立了考虑温变配合间隙的全陶瓷球轴承-轴承座动力学模型。将轴承座与轴承外圈受热变形分别计算，并将不同温度下配合间隙作为边界条件对全陶瓷球轴承动态特性进行求解。以轴承工作温度、工作转速、初始配合间隙为变量对全陶瓷球轴承外圈振动情况展开参数化研究，并结合试验手段对模型精度加以验证。结果表明，考虑温变配合间隙的动力学模型能够准确模拟全陶瓷角接触球轴承在不同工作温度下的动态特性。随着工作温度的升高，全陶瓷球轴承振动整体呈现增大趋势，且振动幅度呈现非线性变化趋势。在全陶瓷球轴承外圈与轴承座配合处适当采用紧配合有助于减小高温下轴承外圈与轴承座之间配合间隙，提升变温工况下全陶瓷球轴承回转精度。研究工作可为全陶瓷球轴承状态分析提供参考，并为全陶瓷球轴承-转子系统优化设计提供理论依据。

该研究提出了一种建立旋转径向悬臂梁动力学模型的分析方法。基于这种方法，建立了考虑弯曲变形，轴向变形和扭转变形之间耦合效应的矩形截面旋转悬臂梁的动力学模型。该动力学模型可以考虑由于旋转所引起的科里奥利效应，旋转软化效应，应力刚化效应，同时可以考虑梁的剪切变形、转动惯量以及截面翘曲。采用瑞利-里兹法对动力学方程进行了求解，计算得到了不同参数下旋转径向悬臂梁的固有频率及模态振型，将计算得到的固有频率与三维有限元方法和文献中的方法所获得的固有频率进行了对比。结果表明，采用该分析模型计算所得到的结果与三维有限元方法所获得的结果吻合较好，并且比文献中方法所得到结果具有更高的准确性。此外，还详细研究了旋转径向悬臂梁不同模态振型中模态组分的耦合形式，提出了一种改进的表格型模态振型的表示方法，并且深入研究了转速以及安装角对于模态组分的影响规律。

为研究不同强度组合、不同层数高强钢组合K形偏心支撑框架结构(K-HSS-EBFs)的抗震性能，设计了10层、15层和20层三组不同强度组合的K形偏心支撑框架结构算例，选取10条地震记录对其进行动力时程分析，得到各算例在不同水准地震作用下的层间位移角，耗能梁段转角和塑性应变。研究表明：K-HSS-EBFs的层间侧移角沿结构高度分布与普通钢偏心支撑框架结构一致；罕遇地震作用下，K-HSS-EBFs的层间位移角满足抗震规范的限值要求，K-HSS-EBFs具有良好的耗能能力和足够的承载能力； Q690-X承受的地震作用和耗能梁段转角更大，用规范规定的弹塑性层间位移角限值作为控制指标进行设计偏保守；基于性能的抗震设计方法能够保证EBFs在罕遇地震作用下仅耗能梁段进入塑性，其他构件保持弹性，突出耗能梁段在偏心支撑结构中的耗能作用。

以两级行星齿轮传动系统为研究对象，基于集总参数法，引入时变啮合刚度、齿侧间隙、综合啮合误差等非线性因素，考虑了级间相对浮动，建立了系统“平移-扭转”耦合强非线性动力学方程组(EOM)。通过对系统微分方程组进行数值积分求解，分别分析了有无级间相对浮动时多误差耦合以及相对浮动间隙的大小对系统均载特性的影响。结果表明：多误差的耦合作用会使系统均载性能变差，且构件误差对所在一级的均载特性影响程度更大；级间相对浮动能够有效改善系统的均载性能，减弱构件误差的级间耦合作用，且随着相对浮动间隙的增大系统第一级均载性能得到改善。

双参数地基系统中，在含自由边界或弹性边界处，其上板结构弯曲位移不为零，将导致基底压力向地基板外域传递和扩散，从而使板外域地基产生沉降。然而，现有的研究因边界条件的局限性忽略了板外域地基沉降，使得该类边界的计算结果产生较大的误差。针对双参数地基上矩形薄板的弯曲振动问题，基于改进Fourier级数法和Vlazov假定，提出了一种能在任意边界条件下考虑板外域地基沉降的振动分析方法。通过参数化分析，并与文献和有限元计算结果进行对比，验证了该方法具有较快的收敛速度和较高的计算精度；在此基础上，研究了不同自由边界数组合和弹性边界下地基沉降对振动特性的影响。

为增强现役桥墩的抗震能力，研究基于聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)的桥墩抗震加固性能，完成了5个剪跨比为4.2的圆形桥墩试件拟静力试验。通过试件的破坏形态与抗震性能指标，分析了PVA-ECC加固桥墩抗震性能，讨论了轴压比与PVA纤维体积掺量对桥墩抗震性能的影响。试验结果表明：采用PVA-ECC材料可以明显改善桥墩的破坏形态，控制裂缝的宽度和发展，提高桥墩的损伤容限与承载能力，表现出良好的延性和耗能能力；随轴压比增大，PVA-ECC加固桥墩的承载力提高，位移延性系数与耗能能力明显降低；随PVA纤维体积掺量增大，PVA-ECC加固桥墩的滞回曲线更加饱满，有效提升了桥墩的延性与耗能能力。

为提高内齿轮成形磨齿机砂轮架结构的稳定性，应用有限元对砂轮架进行了模态分析和谐响应分析，得到了磨削头的前6阶振型和固有频率，研究了砂轮架的应力和位移对频率的响应特性。基于响应曲面优化分析法对砂轮架结构参数进行多目标优化，确定最优的结构参数，提高振动特性。在多种磨削工况下对优化前后的磨削头进行振动试验，结构优化后的砂轮架在相同磨削工况下振动加速度比优化前小，磨削头工作稳定性得到明显提高，从而验证了有限元仿真建模和结构参数多目标优化的有效性和工程适用性。

针对防屈曲支撑(BRB)在结构设计中的参数匹配问题展开研究，通过参数匹配系数Qm建立BRB等效参数与实际参数间的关系，分析BRB屈服荷载与等效刚度间的合理匹配以及屈服位移与支撑长度间的合理匹配，并基于分析结果给出合理匹配参数取值范围，推导BRB参数与主体结构参数关系式，建立BRB先于主体框架屈服条件，讨论BRB在特定水准地震作用下屈服耗能及罕遇地震作用下变形控制问题，给出不同结构体系中BRB耗能及大震安全保证条件，并建立BRB产品参数设计流程，通过算例分析验证所提出参数控制建议的有效性。分析结果表明，按该研究的参数设计流程设计得到的BRB实现了既定的性能目标，并能顺利完成产品设计。研究结论为BRB产品参数的合理控制及在结构中的合理应用提供理论参考。

电力系统作为复杂的非线性系统，其混沌振荡会表现为随机的、突发性的或情节严重的机电振荡，会伴随着非周期现象出现，将导致电力系统大区域和大面积的停电事故，严重威胁电网的安全稳定运行。为了有效地抑制电力系统的混沌行为，并充分考虑控制方法在实际工程中的应用价值，基于有限时间理论和函数投影同步理论，提出了一种有限时间函数投影同步控制的电力系统混沌控制方法。该方法借鉴混沌同步思想，通过将混沌电力系统与理想状态电力系统在有限时间内实现完全同步，间接地实现电力系统的混沌控制。推导了稳定性定理的数学证明，并进行了相应的数值模拟来验证该方法在电力系统混沌控制中的有效性。理论及仿真结果表明，该方法可以有效地使混沌电力系统在有限时间内实现稳定控制，且对外部干扰具有强鲁棒性。

基于一系列方形截面超高层建筑气动弹性模型测振风洞试验和刚性模型高频天平测力风洞试验，分析了不同折减风速下外形相同的另一个邻近超高层建筑对目标建筑的横风向风致响应的干扰效应，探讨了气动弹性效应对不同折减风速下的干扰因子和一定风速范围内包络干扰因子的影响。结合典型工况下气动阻尼比和加速度响应均方根值随折减风速的变化曲线讨论了气动弹性效应对干扰效应的影响机理。结果表明：在近距离斜上游以及正下游干扰位置附近工况下，气动弹性效应放大了受扰建筑在高折减风速下的干扰因子和包络干扰因子；在来流风速小于涡激共振临界风速时，忽略气动弹性效应一般会使包络干扰因子计算值偏于保守。

为抑制多频信号中非待估计频率分量频谱泄漏对频率估计的影响，提出一种新的频率估计算法。利用快速傅里叶变换(FFT)算法对采样信号进行预处理，得到每个频率分量的频谱索引，从而得到各频率分量粗略的幅值和初相位估计值；采用频率搬移策略滤除多频信号中的非待估计频率分量，得到降频信号；对降频信号进行频谱分析，并经迭代计算得到各频率分量信号精确的频率、幅值和初相位估计值。在无噪声、不同信噪比等条件下进行了仿真实验，结果表明，所提算法具有良好的频率估计性能，有效抑制了多频信号中频谱泄漏的影响，提高了频率估计精度，优于现有优秀算法。

滑坡泥石流等地质灾害发生前夕，灾害体内的岩石土块发生爆裂、摩擦和断裂等破坏会产生低频次声波信号向外传播。在次声波声场中，声压是标量场，质点运动振速为矢量场，可以利用振速矢量场提前准确预测出灾害发生地点的三维坐标位置。采用数值模拟计算土体中发生小当量炸药爆炸，通过信号频谱分析得到爆炸冲击波衰减为次声波的主要能量频率为2~8 Hz，模拟出土体中岩石破坏发出同范围次声信号现象。基于此提出一种三维多测点振速矢量直线汇聚次声声源定位方法，在地质灾害体范围内不同位置部署N个监测点传感器阵列收集质点振速矢量信号，待地质体内岩石破坏发出次声信号，计算经过测点且其法线为振速方向矢量的N条直线指向并汇聚于声源发生处位置，通过求两两直线间最短距离线段方程，获得N-1个中点坐标，最后求各中点坐标的质心，预测为即将发生地质灾害的源头位置处。通过仿真模拟实体土质滑坡模型和分层介质模型中发出次声信号，布置3个测点位于模型中不同位置收集次声信号，采用该方法准确获得灾害体内部三维声源位置。该方法为提升滑坡泥石流等预警技术水平提供了新的思路。

结构中接缝的存在会降低接缝区域结构的整体刚度和强度，对结构的抗爆性能也有不同程度的影响。为研究试块间接缝条件对试块破坏程度的影响规律，完成了多个拼接混凝土试块的表面接触爆炸试验，初步探讨了炸药在接缝处爆炸时试块破坏的特征。进一步分析试验结果，利用有限元软件对试验结果进行对比，数值模拟结果与试验取得了比较好的一致性。在所选的三个位置中角部接缝位置是混凝土接缝结构发生接触爆炸最不利部位，研究结果表明接缝位置对爆炸的破坏作用有很大影响，且接缝宽度是影响其接缝条件的重要因素，对于盾构衬砌结构，当接缝宽度为2 mm时破坏深度达到最大，约为试件中心接触爆炸破坏深度的1.5倍。

行星齿轮箱中行星轮轴承运动复杂，振动信号成分多样且呈非线性，时变工况下特征频率随时间变化，人工识别故障特征更为困难。针对该问题，提出基于对抗变分自编码的智能故障诊断模型。获取样本时频图来揭示样本中包含的时变特征；利用模型中的变分自编码器自适应提取时频图特征，为赋予特征显式意义，引入多维独立高斯分布并进行采样，根据类别信息对样本点进行变换，使其服从新的多维独立高斯分布，确保样本点中的每个元素都有自己的专属分布；通过对抗机制，使特征逼近变换后的对应类别的分布样本，且服从新的多维独立高斯分布，从而实现用已知的分布拟合未知的特征分布，同时通过控制分布强化不同类别特征间的差异性，改善特征的模式识别性能；利用优化后的特征对分类器进行训练并识别测试样本特征。模型经行星齿轮箱实验台数据进行了验证。研究表明，该模型能够使提取的特征服从给定的先验分布，通过控制分布强化了不同类别特征间的差异性，提高了特征的聚合性能，有效诊断了行星轮轴承故障，与自编码和变分自编码器相比，表现出一定的优越性。

该研究提出了基于移动荷载谱的桥梁自由振动最大响应的频域分析法。该方法在频域内，采用傅里叶变换得到移动荷载作用在桥梁上的移动荷载谱及桥梁振动位移响应谱；并以理论推导与数值分析相结合的方法建立了移动荷载幅值谱最大值对应的无量纲速度与轴跨比（荷载轴距与桥梁跨径的比值）之间的关系；根据该关系提出了移动荷载作用下桥梁自由振动最大位移响应时的速度公式，该速度明显不同于共振速度。以两座不同跨径的简支梁桥为例，在时域内通过改变不同的轴跨比与移动荷载速度，计算桥梁自由振动最大位移响应，以此验证了频域分析结果的正确性。研究结果表明：基于移动荷载谱能够有效反映移动荷载作用下桥梁自由振动最大响应；当轴跨比为0.72时，引起的桥梁自由振动最大位移响应最小；当轴跨比为0与1.47时，引起的桥梁自由振动最大位移响应最大；移动荷载以速度公式获得的速度行驶，将会使得桥梁自由振动产生最大位移响应。

桥梁箱梁结构在土石混合体滑坡或者崩塌灾害冲击下受损破坏现象较为普遍，而含石量和坡度是影响箱梁结构冲击和破坏的重要因素。因此，采用离散元素法（DEM）模拟不同含石量和坡度作用下刚性结构的动力响应。结果表明：含石量越大,坡度越大，颗粒流的动能耗散率耗时越短，冲击力越大；含石量对冲击力的影响程度比坡度小；土石耦合作用要比细颗粒土或块石颗粒单独作用对法向力影响大；基于模拟结果构建土石混合体冲击刚性结构的力学模型，推导出冲击力及其作用距离方程。为验证构建的力学模型的可靠性，将模型冲击力计算结果与Jiang模型、Adel模型及模拟结果进行对比发现模型的冲击力计算结果与模拟结果基本吻合。研究结果可为该类灾害的防治提供参考。

针对某前置前驱(FF)的乘用车的怠速抖动问题，提出了基于传递路径分析(TPA)和遗传算法的动力总成悬置系统优化设计方法。利用TPA技术，将悬置系统固有特性和车内目标点振动响应相联系，并综合利用悬置系统6自由度模型，考虑其解耦率和固有频率分布，建立了悬置系统优化数学模型，进而利用NSGA-II遗传算法对其进行多目标优化，获取最优的刚度参数，通过悬置试制，进行整车匹配测试。实验结果表明，优化后的悬置系统隔振性能大幅提升，车内目标的振动响应量表现较优，有效解决了乘用车的怠速抖动问题，验证了所提出的优化方法的有效性。

远程无线开关控制面板的应用大大改善了人们的生活质量。研究了一种电磁式冲击能量收集器，实现了无线开关面板的无电池、自供能工作。提出了E型和U型两种铁芯的冲击式能量收集器结构，分析了工作原理。采用ANSYS Maxwell软件分析了收集器的磁力线分布、输出电压、输出功率等性能，完成了样机尺寸的优化设计。加工组装了E型铁芯的样机，完成了测试。结果表明，样机输出电压为12 V，转换的电能为0.66 mJ。以该收集器供电，无线开关面板发送了时长18 ms,1.1 kHz的方波，在接收端实现了LED的开关控制。

为研究地震下摩擦摆隔震支座在连续梁桥中的减隔震效果及动力行为，以某(24+32+24)m箱型等截面铁路连续梁桥为原型，进行了1/10缩尺模型的连续梁桥振动台试验。采用3组实测近场地震波进行纵竖向联合输入，观测桥梁试验中及震后损伤情况，并对桥梁位移、加速度及应变响应进行了分析。结果表明：不同近场地震下结构响应具有显著差异；随着地震波地面峰值加速度（PGA）增大，中墩纵向位移平均幅值小于边墩，且其增幅率远小于边墩盖梁；当PGA增大时，摩擦摆支座的隔震率更高，隔震效果更好；在0.5g地震作用下中墩仅出现少量细微裂缝，纵筋最大应变为786 με远小于其屈服应变，说明桥墩未屈服，摩擦摆支座可以有效降低桥墩内力响应。

为分析考虑随机路面不平顺情况下的车辆过桥动力响应，建立了随机汽车-桥梁耦合振动模型，路面不平顺采用路面谱进行模拟转换，引入概率密度演化方法对系统的随机响应进行计算，通过2个算例进行了验证：与经典算例进行对比验证模型的可靠性；与蒙特卡洛法对比验证了概率密度演化方法计算随机车-桥系统动力响应的精度及效率。2个算例证明了该随机振动系统模型计算结果可靠，同时概率密度演化方法能够在保证精度的前提下有效提高计算效率。对不同道路不平度、不同车速情况下的车辆、桥梁随机响应进行分析，结果表明：车速对桥梁响应均值的影响不敏感，对车辆响应均值影响较大；桥梁与车辆响应标准差均随车速增大而增大。不同道路等级工况下，桥梁位移与车辆加速度概率最大值总体上都随车速增大而增大；在不同速度工况下，桥梁位移与车辆加速度概率最大值随着道路等级变差而明显增大。