针对漂浮体系斜拉桥，考虑桥塔、主梁和拉索振动，提出了双索-梁-塔动力学模型。将拉索视为张紧弦，主梁和桥塔视为考虑轴力影响的欧拉伯努利梁，建立相应的轴向和横向控制微分方程，并基于传递矩阵法对模型自由振动问题进行求解。以湖南某漂浮体系铁路斜拉桥为工程算例，给出了采用该理论计算出的频率和振型，并与ANSYS软件有限元结果进行对比以验证该方法的正确性。在此基础上，针对弹性模量、索梁夹角以及索的初始轴力等关键参数进行了详细的参数分析，以研究系统自振频率的变化规律，为实际工程提供简便的计算方法和理论依据。结果表明，自振频率随着参数变化呈现出丰富的Veering现象。

疲劳损伤分析对于承受各类随机荷载的工程结构是必不可少的，非高斯随机荷载以及动静荷载叠加导致的平均应力，都使疲劳损伤预测变得更为复杂。雨流计数法在非高斯随机过程中考虑每个应力循环的平均应力时需要大量的计算时间和成本；而频域法虽然能快速估计疲劳损伤率，但难以有效考虑每个雨流均值的影响。因此，基于Dirlik提出的频域方法以及Nieslony和Bohm提出的功率谱密度修正法，建立了极端梯度提升(extreme gradient boosting，XG-Boost)模型预测考虑平均应力效应的宽带非高斯疲劳损伤，并使用麻雀搜索算法寻优。基于不同的功率谱，对疲劳强度指数k值、平均应力、极限抗拉强度以及偏度和峰度进行了大量的数值模拟。得到的数据库用于增强XG-Boost模型的泛化性，采用雨流计数法计算的疲劳损伤率为精准参照。最终结果表明，所开发的XG-Boost模型可以精准预测非高斯疲劳损伤。

主旋翼是直升机的主要振源，其产生的交变载荷通过主减速器传递至机身，引起结构振动。为实现主旋翼叶频处
激励力的有效抑制，提出采用负刚度动力吸振撑杆的聚焦式隔振平台进行旋翼-机身振动传递吸振控制。首先，建立了主减-负刚度动力吸振单杆-机身系统的动力学模型，针对主旋翼叶频处激振力消减进行参数优化，验证了负刚度动力吸振机理和针对传递
振动的主旋翼是直升机的主要振源，其产生的交变载荷通过主减速器传递至机身，引起结构振动。为实现主旋翼叶频处
激励力的有效抑制，提出采用负刚度动力吸振撑杆的聚焦式隔振平台进行旋翼-机身振动传递吸振控制。首先，建立了主减-负刚度动力吸振单杆-机身系统的动力学模型，针对主旋翼叶频处激振力消减进行参数优化，验证了负刚度动力吸振机理和针对传递振动的

由织物膜等高强度膜材构成的膜结构在建筑结构、航空航天和海洋工程等领域皆有重要应用，其振动特性的改变将直接影响结构的安全性与可靠性。为了研究拉剪耦合与环境空气对织物膜结构振动模态的影响规律，完善了前期研究的低真空模态试验系统，开展了织物膜材平面张拉膜结构的模态试验，考虑了环境气压、预张力、应力比、纱线偏轴角度等因素，分析了织物膜振动的空气敏感性以及拉剪耦合效应等对结构振动特性的影响。试验与分析结果表明：织物膜振动的空气敏感性与均质膜对比相对较低，低真空环境下模态频率增幅为34.73%；其振动频率与预张力水平正相关，增幅最大为69.77%；拉剪耦合效应也会影响振动频率，其中偏轴角度还会改变模态振型。研究成果将为薄膜结构的模态分析提供重要理论依据与试验保障。

为研究地基性能劣化对机场刚性道面损伤的影响，本文基于可靠度理论，采用能力–需求比拟合方法建立了易损性分析框架，以评估地基支撑刚度退化下的道面失效概率。借助通用有限元软件ABAQUS，建立了机场刚性道面简化分析模型，以道面板底最大拉应变为损伤指标，对刚性道面的损伤等级进行了量化。然后，分别考虑地基支撑刚度的均匀退化和不均匀退化两种情况，构建道面易损性函数，分析了不同地基支撑刚度退化程度下的道面失效概率。最后，结合我国民航客机主起落架轮迹分布模型，分析了实际运行条件下道面的综合失效概率。结果表明：地基支撑刚度对道面失效概率具有显著影响，各损伤等级对应的失效概率随地基支撑刚度退化程度的增加而显著提升，且纵向接缝区域道面的失效概率随支撑刚度退化的增幅最大；增大面层厚度可有效增强道面抗损能力；与支撑刚度均匀分布情形相比，考虑地基支撑刚度的不均匀分布显著增加道面失效概率；考虑轮迹分布的道面综合失效概率位于各特定轮迹分布的道面失效概率之间，更为合理地表征实际飞机轮载作用下的道面失效概率。所构建的飞机轮载作用下道面易损性分析方法可为机场刚性道面的性能评估与运行维护提供支撑。

线性马达（linear resonant actuator，LRA）在智能手机及其他电子设备中广泛应用，其振感的一致性是评估马达性能优劣的关键参数，因此开展LRA的动力学分析与振动控制具有重要的意义。为克服传统线性模型难以精准描述智能手机用x轴线性振动马达强非线性特性的局限性，本文开展了其非线性动力学建模、参数分析及振动控制研究。将线性马达简化为非线性两自由度质量-弹簧-阻尼系统，考虑了系统的刚度非线性与电磁力非线性特性。通过仿真获取了非线性刚度以及电磁力，并进一步利用实测数据采用半功率带宽法求解了系统的阻尼参数。针对该两自由度非线性动力学方程，采用龙格-库塔法对方程进行了求解。试验结果表明，理论预测结果与马达的实测结果对比，其拟合优度指标Rnl均大于 0.95，表明模型可精准预测LRA振动响应，有效克服了传统线性模型的不足。最后，基于本文建立的模型提出了LRA电流控制优化策略，实现了全频段振动响应一致性调控。实验结果表明，提出的电流控制优化策略能够使共振峰左侧偏差至少降至原来的50%，为LRA的一致性控制提供了新的思路和途径。

本研究基于计算流体力学-离散元耦合方法（computational fluid dynamics–discrete element method,CFD-DEM），运用STAR-CCM+软件，对船舶在浮冰区航行过程中的冰阻力特性与破冰机理开展了系统的数值模拟分析。为保证模拟结果的数值可靠性，首先完成了网格收敛性验证，并通过多尺度网格加密及敏感性分析，确定了兼顾计算效率与模拟精度的最优数值模型。研究重点考察了船舶航速与浮冰厚度两个关键参数对冰阻力的非线性影响规律，揭示了船‑冰相互作用中冰阻力变化与破碎能量耗散的内在机制。进一步从应力波传播、断裂模式、动能转化等角度，对不同工况下浮冰的破碎程度、裂纹扩展路径及碎冰堆积形态进行了定量评估与定性分析。本研究结果深化了对船‑冰‑水多相耦合动力学行为的理解，并为极地船舶冰区航行性能优化与抗冰结构设计提供了可靠的数值分析方法与工程参考。

塔式起重机作为一种典型的欠驱动、多自由度耦合非线性系统，在变幅与回转运动过程中极易诱发负载摆动，严重影响定位速度与安全性能。针对塔机控制中动态响应速度和摆角抑制的矛盾问题，提出了一种复合非线性反馈（Composite Nonlinear Feedback, CNF）与能量控制相结合的定位防摆控制策略。首先建立塔机系统动力学模型并划分为变幅与回转两个子系统；然后分别针对两个子系统设计了CNF控制器，通过线性部分实现快速动态响应，非线性部分降低系统输出的超调量，同时引入基于系统动能与势能的能量控制律，以增强系统对负载摆角的抑制能力和抗干扰能力；通过Lyapunov稳定性理论证明了系统的渐近稳定性，并基于Simulink平台开展了仿真对比研究。仿真结果表明，所提出的CNF与能量控制复合方法显著提升了塔机系统的定位精度、响应速度与抗干扰性能，具备良好的鲁棒性。

针对传统间接模拟方法中传递率矩阵测量误差导致的线角复合振动环境复现精度不足问题，提出了一种基于响应点直接控制的试验方法。通过设计双振动台激励系统，结合球形解耦装置与弹性绳吊挂结构，实现了飞行器角振动与线振动的复合加载；应用三次样条插值加密角速度数据的采样率，解决了低采样率角速度数据导数计算失真问题；应用增量式传递函数迭代校正策略，逐级抑制系统非线性偏差，最终在时域和频域上实现了比传统方法更为准确的复现。试验结果表明，响应点直接控制方法有效避免了传递率矩阵误差累积，嵌边函数处理消除了启停冲击效应，最终实现了试验波形与遥测数据的较好吻合，验证了天地一致性，为飞行器复杂振动环境的地面模拟考核提供了参考。

为解决高速公路改扩建设计中桥头路基沉降引发的桥头跳车问题，本文开展高程渐变段设计方法研究。采用加权加速度均方根值作为高程渐变段行车舒适性的评价指标，通过均匀试验设计研究行驶速度、纵坡差、纵坡对加权加速度均方根值的影响程度，结合回归分析与显著性检验，结果表明纵坡差是影响高程渐变段设计的关键指标。当设计速度为120km/h，ω=0.3%；当设计速度为100km/h，ω=0.35%；当设计速度为80km/h，ω=0.45%。构建分段几何模型进行停车视距检验，推导不同工况下的容许沉降量计算公式，提出高程渐变段设计需结合对应模型完成停车视距安全验算的要求。本文研究给出了高速公路改扩建桥头路基沉降的高程渐变段设计的量化指标与工程验算方法，有效提升行车舒适性与道路通行安全性。

高速化和轻量化趋势使电驱动齿轮传动系统的稳定运转面临新的挑战，振动问题凸显。为此，开展电动汽车电驱齿轮传动系统的非线性动力学特性研究，考虑时变啮合刚度、综合误差、齿侧间隙等因素，建立含电机外特性曲线的电驱齿轮传动系统的“弯-扭-轴”耦合非线性动力学模型。采用Lyapunov指数、时域图、相图、庞加莱截面等方法深入探究啮合频率、阻尼比以及齿侧间隙对系统分岔特性的影响，并通过振动试验对所建动力学模型的准确性进行验证。研究结果表明：随啮合频率增大，系统呈现出丰富的非线性动力学特性，在高频部分非线性行为更加复杂，整体表现为周期-拟周期-混沌交替的运动状态。适当增大阻尼比或减小齿侧间隙可弱化混沌运动，对提升系统稳定性具有积极作用。

本文提出了一种融合磁流变阻尼器、螺旋弹簧、橡胶垫的新型脚感模拟装置。首先根据踏板力目标特性曲线，完成脚感模拟装置、磁流变阻尼器的结构设计；其次对踏板机构、磁流变阻尼器的工作原理进行系统分析，并构建控制系统；最后通过阻尼器台架实验、多模式踏板力测试平台验证系统性能。实验结果表明，该装置能够实现多模式非线性踏板力的高精度模拟，具备良好的动态响应与跟踪精度，能够满足不同驾驶者的个性化需求。

针对人工软骨仿生泡沫材料（Artificial Cartilage Foam，ACF）在宽温度区间内的服役需求，本文在−40°C～70°C条件下，对密度为380kg•m⁻³的ACF进行了拉伸、撕裂以及低温、常温、高温（10°C、23°C、40°C）三温点100 – 800J落锤多次冲击试验，系统揭示温度对其静、动态力学性能与吸能机制的影响。结果表明：ACF材料具有显著的温度敏感性，随温度升高，拉伸强度和撕裂强度逐渐降低，表现出由“刚脆”向“黏弹柔性”转变的典型热响应行为；杨氏模量随温度呈非线性变化并出现拐点，在−10°C ~ 10°C出现显著转折，揭示材料在该温度范围内的宏观力学响应特性发生显著转变；落锤冲击过程中ACF均呈典型“三阶段”压缩响应。低温及常温下，低能级100J工况三次冲击后吸能率均高于85%；高温40°C 时100J能级材料吸能率降至约60%，但随着能级的提高吸能率逐渐增大，在800J高能级下可升至96%。各温组多次冲击后峰值荷载与最大位移波动不足10 %，验证了材料的自回复与抗冲击稳定性。ACF材料的力学性能及吸能机制明显受到温度与冲击能量的协同影响。在实际工程应用中，应根据具体的环境温度和载荷水平，选择合适的材料结构与使用条件，以充分发挥ACF在航空航天、交通运输、运动防护等领域的高效缓冲与防护潜力。

为探究附加简谐激励振幅、频率对刚柔耦合波浪锥柱涡激振动、流场结构的影响机制，基于重叠网格和动网格技术，建立三维刚柔耦合波浪锥柱流固耦合计算模型，对刚柔耦合波浪锥柱位移时程曲线进行频谱分析。研究发现：当附加激励频率等于结构固有频率时，有效增大了波浪锥柱振幅，且拓展了锁频区间；当附加激励频率等于结构模态频率时，波浪锥柱振幅最大；当附加激励是结构固有频率的倍频时，附加激励可以与流场中的倍频模态耦合，使得在附加激励频率远离结构模态频率时，依然可诱导波浪锥柱较大的振幅。表明适当的附加激励控制参数下实现了波浪锥柱流致振动增强，将有望提升无叶片风力机俘能效率。

为揭示富水地层隧道爆破开挖中注浆加固体在循环荷载下的损伤演化机理，以不同初始含水率（ω₀，16%~32%）的花岗岩残积土及三类注浆材料（普通水泥C、超细水泥MC、超细水玻璃复合水泥MCS）为对象，采用带围压的SHPB系统进行循环冲击试验，并结合能量耗散与扫描电子显微电镜微观分析。结果表明：注浆加固体的动态力学行为高度依赖于ω0与材料类型。应力-应变曲线由弹性型向塑性流动型转变，伴随强度与刚度劣化及应变增长。高ω0加剧性能劣化，C浆在ω0=32%时的动态强度保留率低至47%。MC浆具有最高的初始动态强度；而MCS浆则展现出最优的抗损伤能力，表现为更低的初始损伤变量D（ω0=32%时为0.715）、稳定的损伤增长率G2及更高的损伤容限。微观分析表明，高ω0通过增加孔隙率和弱化界面预设了材料的脆弱性；MCS浆的致密凝胶网络与一体化界面是其损伤控制能力的微观根源。本研究阐明了ω0预设损伤初始状态、注浆材料主导损伤演化路径的耦合失效机制，为富水地层隧道工程中的注浆材料选择提供了理论依据。

为探究冲击载荷作用下类煤岩组合体交界面的破坏特征，根据朱集东煤矿1331（1）工作面为工程背景，采用相似材料制备类煤岩组合体试样，开展单轴压缩试验测试组合体试样低加载率范围下的力学破碎特征，利用分离式霍普金斯压杆（SHPB）试验系统和超高速摄像系统，设计开展了0.3 MPa和0.4 MPa两个冲击气压下对类煤岩组合体进行冲击试验，基于DIC数字图像技术对比分析了应力波由岩体入煤体情况下，类煤岩组合体动态应力应变特征、位移变化规律及破坏特征。研究结果表明：① 针对煤岩体强度接近且波阻抗差距较大的类煤岩组合体在冲击载荷下应力-应变曲线会呈现等值双峰值现象，且xx方向的冲击气压下更为明显。② 当类煤岩组合体受到冲击载荷时，轴向应变场在交界面附近的煤体中出现第一高应变区，随时间推移第二高应变场出现在远离交界面的煤体，并向交界面扩展；横向应变场中，第一、二高应变区分别位于远离交界面的煤体和主裂纹位置；且不同冲击气压下，煤岩交界面附近均出现低应变区；高冲击气压各时刻的应变峰值分别为低冲击气压下岩体应变峰值的1.260倍、1.094倍和0.382倍，高冲击气压对界面效应具有削弱作用。③ 竖直方向上，交界面附近位移逐渐出现阶梯式变化区，且在高冲击气压下出现得更早。水平方向上，交界面附近出现位移突变区，在高冲击气压下，位移突变区更大。④ 冲击气压从0.3 MPa增至0.4 MPa时，碎块分形维数由0.658提升到2.071，块体平均粒径从27.194 mm 降至12.297 mm，降幅达54.8%。研究结果对通过采用类煤岩材料研究动压巷道围岩变形失稳问题提供了研究基础。

隧道爆破工程中振动速度的准确预测对施工安全控制和环境影响评估具有重要意义。为进一步提高隧道爆破振动预测精度，本研究针对传统吸血水蛭优化算法（Blood-Sucking Leech Optimizer, BSLO）在多模态和高维优化问题中易陷入局部最优、收敛速度缓慢等不足，提出了一种基于改进的吸血水蛭优化算法（Improved Blood-Sucking Leech Optimizer, IBSLO）。该算法在原始BSLO数学模型基础上引入宿主资源平衡管理机制，实现了搜索个体的自适应迁移与资源动态更新，从而有效增强了种群多样性与全局寻优能力。通过12个基准测试函数的对比验证表明，IBSLO在收敛精度、稳定性及全局搜索性能方面均显著优于BSLO与传统优化算法。在此基础上，本研究将IBSLO用于最小二乘支持向量机（Least Squares Support Vector Machine, LSSVM）超参数寻优，构建了IBSLO-LSSVM隧道爆破振动速度预测模型。研究结果表明，相较于BSLO-LSSVM、LSSVM、BP算法，IBSLO-LSSVM的预测值和实际值吻合度更高，最大误差分别降低了11.23%、30.98%、40.83%。研究成果可为隧道工程爆破安全控制和爆破参数设计优化提供借鉴。

常用的缓冲器无法在高速重载冲击下实现有限短程距离内的平稳缓冲，是目前跌落冲击试验难以解决的技术难点。因此，研制出一种新型多级水力缓冲系统，阐明了水力缓冲系统的工作原理；基于赫兹接触理论，考虑迟滞阻尼因子对材料能量耗散的影响，建立缓冲系统的连续碰撞接触力方程；分析了多级缓冲节流孔结构在不同缓冲阶段的力学行为，构建了集合接触碰撞-缓冲耦合水力缓冲系统动力学模型。搭建水力缓冲系统的高速重载冲击试验平台，完成了水力缓冲系统在不同冲击速度、不同缓冲接触材料下的冲击试验，通过对比分析试验与仿真结果，验证了所提出的建模方法对系统缓冲过程描述的准确性；详细研究了不同工况、不同材料下水力缓冲系统的动力学特性，探明了接触碰撞行为对缓冲系统缓冲性能的影响规律。研究结果表明：集合接触碰撞-缓冲耦合的建模方法可以准确模拟缓冲系统的动力学行为特性，并且所研制的新型多级水力缓冲系统能够实现有限距离内的平稳缓冲，为高速重载跌落冲击防护领域的缓冲问题提供了有效解决方案。

基于圆弧曲线内凹蜂窝阵列多胞结构的冲击变形规律，提出优化抗冲击及吸能性能的目标变形模式假设。结合曲杆变形理论，设计出4种参数梯度化分布设计方案，系统研究了各方案下目标变形模式的触发机制，以及对峰值碰撞力、比吸能量的影响规律。研究表明：X-GS结构更易在冲击压缩初期触发“X”型变形，负泊松比效应及冲击吸能效果优于N-GS结构；Y-GS结构更易触发“I”型变形，可缓冲峰值碰撞力；XY~GS结构在冲击压缩初期可同时触发“X”和“I”型变形，而且所有胞元在压缩后期实现了稳定且理想的压缩内聚，因此其抗冲击及吸能性能最为突出。通过合理规划蜂窝多胞结构中胞元参数的空间梯度分布，可有效调控冲击变形模式，强化负泊松比效应，实现抗冲击及吸能性能的较大提升。

隧道钻爆法开挖穿越硬岩地层时，围岩夹制作用与高断裂韧性显著制约爆破效果，导致循环进尺短、炮孔利用率偏低的问题普遍存在。为改善隧道钻爆开挖效率，借鉴聚能效应在军事与工业领域的应用，提出一种适用于硬岩隧道钻爆开挖的孔底纵向聚能装药结构，采用数值模拟和现场试验相结合的方法研究了孔底纵向聚能爆破机理。研究结果表明：聚能射流对岩石的侵彻破坏作用主要集中在准定常阶段，在侵彻近区入射冲击波作用下以压应力失效形成冲击粉碎区为主，而在侵彻远区应力波综合作用下以剪应变失效形成裂纹区为主。孔底纵向聚能装药条件下炮孔孔底压力与有效应力相比常规柱状装药均显著增大，而衰减速率均小于常规柱状装药；药型罩对炸药爆轰能量具有一定的约束作用，表现为孔底纵向聚能装药位置处的孔壁压力大于常规柱状装药。相较于常规柱状装药，孔底纵向聚能装药条件下围岩破碎与裂纹扩展发育范围更大；当掏槽孔采用孔底纵向聚能装药时，其深部所夹岩体率先出现贯通状破碎，同时孔底岩体导向裂纹发生贯通。与试验段常规爆破相比，上台阶孔底纵向聚能爆破局部试验掏槽孔平均炮孔利用率提高了12.6%，平均循环进尺增加了0.17 m，全断面爆破系统性试验周边孔平均炮孔利用率提高了6%，平均循环进尺增加了0.32 m。研究成果表明了隧道孔底纵向聚能爆破的可行性，为提升硬岩隧道钻爆开挖效率提供了一种新型技术方法。

大跨并行双箱梁桥在高交通量基础设施中的应用日益广泛，其气动特性因两主梁间的气动干扰效应而与单箱梁存在显著差异。为此，提出一种基于可调多频谐波谱合成法的气动导纳（aerodynamic admittance function, AAF）数值识别新方法，考虑了风场顺风向（u-）与竖向（w-）脉动分量的差异性，研究了气动干扰条件下公-轨并行箱梁的气动导纳特征。首先，分析了湍流风特性对两桥AAF的影响，发现上游公路桥AAF对湍流参数变化不敏感，而下游轨道桥AAF在低频区（k1≤0.15）随湍流强度的增大而下降。其次，分析了下游轨道桥AAF受上游公路桥的气动干扰效应，发现其气动导纳顺风向分量（u-AAF）受气动干扰效应较小，而竖向分量（w-AAF）受干扰效应影响较大，特别是在高频区（k1＞0.15）显著升高。然后，对比了两桥气动导纳顺风向分量和竖向分量的差异性，发现二者的u-AAF始终大于w-AAF。最后，分别针对u-AAF和w-AAF，对比了上游公路桥和下游轨道桥的差异，发现两桥在u-AAF和w-AAF方面的大小关系呈现不同的变化规律，且这种差异与风攻角和频率有关。本文研究成果可为大跨并行双箱梁桥的抖振响应精细分析提供重要依据。

为综合改善泵喷推进器的水力性能和声学性能，采用Bezier曲线对泵喷轮毂型线进行参数化描述，选取轮毂进口半径r1，转子中心对应半径r2，定子中心对应半径r3与轮毂轴向长度d四个关键参数作为优化变量，基于数值模拟与正交试验相结合的方法，进行泵喷水力性能与声学性能的协同优化研究。结果表明：在推力没有衰减的前提下，优化模型在额定工况下的敞水效率提升3.9%，声压级降低3.2dB，验证了通过轮毂型线优化协同提升泵喷水力性能与声学性能的可行性和有效性；定子中心对应半径对泵喷敞水效率影响最为显著，而转子中心对应半径对转子噪声影响最为显著，较大的轮毂进口半径与适中的轴向长度能改善泵喷推进器的综合性能；轮毂型线通过连续平滑的曲率分布设计及其与叶片型线的匹配性改善，能够有效抑制流道内的边界层分离及分离涡生成，提升了流场的稳定性和均匀性，在降低噪声幅值的同时使空间分布更合理。

以管壳式换热器为研究对象，基于平面波-模态匹配结合的方法求解其管程声传递特性。根据换热器内部声场分布不同将其划分成不同的声学区域，管径较小的换热管束部分采用平面波理论计算声传递矩阵，具有较大管径的进出口封头部分采用三维模态匹配方法计算其声传递矩阵，利用轴向交界面处的声压与质点振速连续条件求解管壳式换热器管程声传递特性。利用本文方法和三维有限元仿真方法计算管壳式换热器在10Hz-2000Hz频率范围内的管程声传递特性，与三维有限元仿真结果相比，本文方法计算效率较高，且计算精度一致。进而利用本计算方法分析了不同参数对换热器管程声传递特性的影响。

复杂非线性系统中周期解之间的随机跃迁动力学对于系统的稳定性和可靠性具有重要意义。针对周期性外激励下的多稳态随机系统，本文基于Onsager-Machlup作用泛函理论，利用变分原理构建了最可能跃迁路径满足的欧拉-拉格朗日方程，融合改进的物理信息神经网络，求解出系统的最可能跃迁路径。进一步将该方法框架运用于随机薄膜声学超材料模型中，得到了该模型双稳态周期解跃迁路径的高精度数值解。在此基础上，讨论了周期激励、噪声对系统随机跃迁路径的影响。研究表明，周期激励和噪声可以改变跃迁位置、跃迁时刻和跃迁路径，为薄膜声学超材料模型的有效设计提供理论指导。

为研究新型小半径曲线铁路槽-箱混合连续梁桥自振频率、振型及整体动力效应的影响，本文首先基于欧拉-伯努利梁理论，结合弹性力学相似律与量纲分析，推导出适用于任意变截面梁在任意边界条件下的实桥与缩尺模型自振频率相似比理论公式。然后基于揭惠铁路（揭阳至惠来铁路）双等跨（72+72）m连续曲线槽-箱混合梁，采用1/8几何缩尺比例，制作了曲线半径为800 m、双等跨布置（9+9）m的缩尺模型，并分别进行实桥和缩尺模型有限元模拟分析。采用锤击法进行单点激励试验获得模型在悬臂和连续梁工况下的自振特性，然后对梁体进行冲击试验实测其冲击系数。结果表明：所提出的直线变截面连续梁自振频率相似比理论模型适用于直线及曲线变截面连续梁的缩尺模型设计。顺桥向冲击系数实测值为1.31~1.36，在合理范围内。参数分析表明，横桥向约束布置对曲线梁自振频率和振型影响最为显著，曲率半径及预应力水平对整体动力特性的影响有限。

以西安市地铁五号线典型小半径曲线段为研究对象，开展了地表及邻近建筑振动加速度实测，分析列车运行引起的环境与结构振动特征。基于加速度时程和频谱，采用1/3倍频程、Z振级等指标，研究了地表不同距离及建筑内部水平与竖向振动特性，并结合四次方振动剂量值（vibration dose value，VDV）指标评估短时振动与长时暴露下对人体振动舒适度的影响。结果表明：地表振动加速度总体随距轨道水平距离的增大而衰减，但在约10～15 m范围内出现明显放大区，且水平向振动显著大于竖向。主要振动频率集中在40～80 Hz，峰值约为63 Hz。地表最大Z振级达98 dB，水平分频最大振级可达102 dB，超过限值15%～36%。建筑内部振动随楼层高度总体减弱，表现为低频传递与局部高频增强并存特征；板中振动高于墙角，水平顺轨方向振级呈先减后增趋势，Z振级超限比例约为3%～25%。VDV分析表明，列车单次通过的振动计量值基本处于0.4m/s1.75规范参考值以下，人体轻微感知；但考虑运营频次下的日累积暴露振动影响，多数测点均超过该限值，已达“不舒适”甚至“非常不舒适”等级。

为提升地震作用下城市桥梁网络韧性评估的全面性与精度，提出一种基于地理信息系统（GIS）的区域化抗震韧性评估方法。该方法以城市道路网密度特征为基础，利用 ArcGIS Pro 平台开展核密度分析。结合基于密度栅格的 DBSCAN 聚类算法和城市居民用地边界，实现城市空间区域划分，识别多个交通热点区域。在此基础上，依托 ArcGIS 属性表提取区域道路网信息，构建区域桥梁网络拓扑模型，并采用增量动力分析（IDA）评估桥梁地震易损性。通过蒙特卡罗随机抽样计算不同峰值地震加速度下各桥梁的损伤分布，进而获得区域桥梁系统在不同地震强度下的性能退化特征。随后，基于交通分析区内兴趣点的出行与吸引强度及重力模型，生成区域间交通需求，并利用 Frank-Wolfe 算法实现网络流量均衡，计算地震前后交通系统的整体出行时间变化。计算各热点区域桥梁网络的功能韧性指标并进行标准化处理，以兴趣点数量为权重加权汇总，得到城市整体桥梁网络的抗震韧性水平。结果表明，随着 PGA 的增大，桥梁网络交通功能显著退化：总行程时间增加约 20 倍，行驶里程增长约 143%，平均速度虽具有一定恢复潜力但总体下降。当地震动峰值加速度每增加 0.1 g，交通系统功能退化约 10%～15%，整体韧性水平显著降低。研究结果表明，该方法能够有效刻画城市桥梁网络在地震扰动下的功能退化与恢复特征，为地震风险评估与城市交通系统抗震规划提供科学依据。

近场脉冲型地震动的长周期速度脉冲易与基础隔震结构产生共振，导致传统阻尼器难以协同控制位移与加速度响应，且减震效能有限。为此，本文在基础隔震层设置负刚度放大系统(Negative Stiffness Amplification System (NSAS)，通过调节结构等效刚度以抑制共振响应，实现减震效能提升。采用理想速度脉冲激励，研究脉冲参数对附加NSAS的基础隔震结构减震增效特性的影响规律，并分析NSAS在实际近场脉冲型地震动激励下的控制效果。通过基础隔震结构时程响应验证NSAS的工程适用性。分析表明：NSAS的减震性能受脉冲周期Tp的影响更为显著，在共振区(Tp≈Ts)内，其位移与加速度减震优化率分别可达15.73%、31.73%，其减震性能显著优于传统粘滞阻尼器（Viscoelastic damper, VED）。此外，基于94条实际近场脉冲型地震动的时程分析显示，NSAS可实现基础隔震结构层间位移和层加速度的协同控制，平均层间位移和平均层加速度降低率最高达到18.79%和10.52%，验证了NSAS在近场脉冲型地震动激励下的减震增效优势和工程适用性。

传统时频分析方法难以同时为快时变特征与慢时变特征提供高分辨率的时频分布，从而影响机械设备运行状态的准确识别。针对此问题，研究提出一种用于机械故障诊断的形态学增强多重同步瞬态压缩变换时频分析方法。首先，方法通过短时傅里叶变换进行瞬时频率与群延迟估计。然后,利用形态学运算构建形态学增强多重压缩算子，改善多重压缩算子中重分配点问题。最后，利用所构建的形态学增强多重压缩算子执行同步瞬态压缩变换，同时提升快时变特征与慢时变特征的时频分辨率。仿真研究与工程案例分析结果表明，所提出方法在分析快时变特征与慢时变特征时优于传统时频压缩方法。

针对矿用渣浆泵滚动轴承振动信号噪声干扰强、故障冲击特征弱及诊断精度受限等问题，提出一种基于自适应聚类分段正交匹配追踪（adaptive clustering stagewise orthogonal matching pursuit，AcStOMP）降噪与灰狼优化支持向量机（grey wolf optimizer -support vector machine，GWO-SVM）的故障诊断方法。首先，采用与轴承故障冲击衰减振荡特征匹配的Laplace小波构建过完备字典，基于AcStOMP在字典中自适应搜索匹配原子并求解稀疏系数，实现强噪声背景下故障冲击成分的高精度重构。其次，从重构信号中提取5个时域及3个频域无量纲指标构建初始特征集，并引入沙普利可加性解释方法特征贡献度分析剔除冗余特征，在保证诊断性能的同时降低模型复杂度。最后，利用GWO优化SVM关键参数，实现轴承故障状态的准确识别。基于现场采集的SKF22324C轴承振动数据实验表明，该方法对正常、内圈故障、滚动体故障及内圈-滚动体复合故障4种状态的诊断平均准确率达98.26% ± 0.78%，验证了其有效性。