为改善传统板型结构的低频抑振性能并同时实现振动能量回收，该研究设计了一类由Kresling折纸构型启发的压扭型超结构板，结合局域共振机理与拓扑超结构理论，实现了250 Hz下的低频多带隙振动抑制与弹性波能量局域收集。采用有限元法分析单层与双层压扭型超结构板的能带特性及模态特征，揭示压扭耦合效应下的带隙形成机理。类比量子谷霍尔效应，通过破缺结构对称性构建拓扑界面态，将弹性波能量局域于特定界面处，设计了一种基于拓扑态的振动能量收集方法。开展振动传递实验，对所提超结构的低频振动控制与能量收集性能进行系统验证。结果表明：低频带隙主要由谐振块的平移-扭转耦合模态主导，带隙对振动传递具有显著抑制效果；拓扑界面态能够实现弹性波能量的高度局域化，并具有良好的缺陷免疫特性；基于拓扑界面态设计的压电能量收集系统，可在界面区域获得峰值电压0.9 V，输出功率64 μW的电能输出，验证了拓扑态在振动能量收集中的应用潜力。研究可为开发集成低频减振及能量收集功能的轻质多功能超结构提供新的设计思路。

串列双方形结构的风致振动问题极其复杂，存在显著的气动干扰效应。为了探究前柱风攻角对串列双方柱风致振动特性的影响，开展了前柱0°~45°风攻角、四种间距比条件下的串列双方柱节段模型弹性悬挂风洞试验，研究了前柱风攻角和间距比对串列双方柱风致振动的影响。研究结果表明：前柱风攻角和间距比对串列双方柱的风致振动特性影响显著；当前柱风攻角为0°~10°时，串列双方柱易发生大幅风致振动，而当前柱风攻角为15°~45°时，仅后柱发生小幅的尾流致振；当间距比为1.25D且前柱风攻角为0°~10°时，双方柱在较宽的风速区间内出现大幅风致振动，当间距比大于4D时，气动干扰效应减弱，在10°风攻角下，前柱出现与单方柱相同的驰振现象。

单一拓扑及尺寸胞元所序构的弹性波超结构，其带隙呈现窄带特征。为实现带隙拓宽，该研究由不同尺寸参数或拓扑构型胞元形成的复合胞元所序构超材料的带隙特性。提出“阴”胞元及“阳”胞元的概念，设计了由“阴”胞元及“阳”胞元形成的多种复合胞元，并给出评价复合胞元带隙拓宽机制的指标。应用Bloch-Floquet周期条件和有限元法计算了多种复合胞元对应的带隙，并分析其带隙变化规律及拓展机制。最后，通过计算复合胞元所序构弹性波超结构的振级落差，验证了带隙拓宽效果。研究表明，由“阴”胞元形成的复合胞元可显著提升方向带隙覆盖率，并打开新的低频带隙，其方向带隙重叠度较高，带隙叠加效应总体上是线性的。对于不同拓扑“阳”胞元形成的复合胞元，其带隙覆盖率和带隙重叠度均较低，带隙叠加效应总体上是非线性的。相同拓扑不同尺寸胞元形成的复合胞元，其带隙具有线性叠加效应，是各尺寸胞元对应带隙的线性叠加。

针对岩溶地区柔性护筒桩的成桩形态检测问题，本文提出了利用低应变法来实现对岩溶地区柔性护筒桩完桩形态检测的理念，并建立了考虑桩-土系统耦合三维波动效应的应变波分析数学模型，证明了低应变法检测柔性护筒桩形态的可行性。通过理论推导和现场试验，发现高频横波干扰是影响检测信号可读性的主要因素，提出采用相邻平均法可有效抑制干扰并揭示溶洞位置。最后通过参数分析发现溶洞高度、张开角和埋深均会影响反射信号时域特征，而柔性护筒的模量和厚度则决定了扩径程度和反射信号的幅值大小。

基于弹性动力学理论，采用半解析的方法研究了下卧基岩各向异性地基上刚性圆形基础的竖向振动特性。通过引入新型傅里叶-贝塞尔级数向量函数系统和双变量位置法，得到了层状各向异性弹性地基在表面竖向圆形荷载作用下的格林函数。利用叠加法，得到了竖向环形荷载的影响函数。采用积分最小二乘法，确定了基础与地基接触区域各个离散环形荷载的密度，并结合竖向力平衡条件求得了刚性基础的竖向动力柔度系数。通过参数分析，系统研究了土体各向异性模量比、厚度、成层性及非均质性对基础与地基动力相互作用特性的影响。结果表明，引入的离散Love数显著提升了整体计算效率，土体各向异性对基础竖向动力柔度系数和地基竖向位移分布具有显著影响。

近海梁桥在极端波浪作用下易发生落梁破坏。横、竖双向限位剪力键能有效提高桥梁抗灾能力，但相关设计参数对其限位性能的影响仍不清晰。本文采用数值模拟方法，分析剪力键预应力水平、剪力键与梁体间的初始间隙、波高共3个参数对桥梁在模拟波浪荷载下的动力响应作用，揭示其对剪力键限位性能的影响规律。结果表明：预应力水平对限位作用影响较大，预应力为0时限位效果最差且存在残余变形，施加预应力钢筋屈服强度s为70%的预应力可增强横向限位能力并显著抑制残余变形，施加90%s的预应力仅有限提升限位能力；剪力键初始间隙对冲击能量调控作用明显，0 mm间隙会产生较大的初始冲击，5 mm间隙则使梁体在接触前积累过多动能，不利于结构安全，而2 mm间隙能够兼顾缓冲与限位需求；不同波高对桥梁上部结构的冲击作用机制存在显著差异：随着波高增大，波浪由未破碎的孤立波向破碎涌潮演变，桥下滞留空气压缩效应增强，结构响应在临界波高（约1.32 m）附近达到峰值，随后因能量耗散加剧，结构响应趋于平缓甚至略有减小。

针对传统密集传感器网络在结构健康监测中成本高、部署难、传感器失效的难题，本研究提出一种融合结构动力学与压缩感知理论的全场动态应变响应稀疏重构方法。首先，基于模态叠加原理建立结构响应的稀疏表示模型；然后，利用响应在时域的连续性提出自适应正则化子空间追踪（ARSP）算法，采用互易性准则等优化传感器布置以提升重构精度。最后，通过数值算例和车-桥振动试验验证方法的有效性。结果表明：ARSP的平均相对百分比误差为3.86%，低于子空间追踪（SP）算法的5.65%和迭代硬阈值（IHT）算法的23.15%。本研究可为少量传感器条件下的结构动态监测提供有益参考。

本文研究变长度框架驱动的折叠式薄板展开机构的高效建模方法。首先利用任意拉格朗日-欧拉描述下的绝对节点坐标法(ALE-ANCF)建立时变长度梯度缩减空间梁单元，能准确描述大范围运动和弯曲变形。用增删节点的方法处理ALE节点所在单元存在的矩阵奇异和计算精度问题。针对薄板结构，建立基于绝对节点坐标法(ANCF)的薄板单元模型，通过变长度柔性单摆和重力板算例验证上述模型的有效性。在此基础上，建立变长度框架驱动的折叠式薄板展开机构多体系统动力学模型，考虑折叠薄板间的接触碰撞，用面-面接触单元和罚函数法计算板间接触力，用隐式变步长算法实现系统展开过程的数值求解，并探究了框架的驱动速度、连接弹簧刚度和材料弹性模量等对系统动力学特性的影响，为工程中折叠式展开机构的设计提供参考。

为了研究曲线浮置板轨道上两条钢轨的相互影响特性以及浮置板在移动谐振荷载作用下的位移变化规律，基于欧拉梁和Kirchhoff薄板理论，建立了三维曲线浮置板轨道模型。采用无限周期理论和模态叠加法推导了浮置板轨道在移动谐振荷载下的动力响应解。研究了不同曲线半径对浮置板轨道动力响应的影响，探究了内、外轨之间的相互作用影响，获得了移动荷载分别作用在单轨和双轨上时浮置板纵向和横向上的位移传播范围和规律。结果表明：在本文参数范围内，当轨道曲线半径分别小于 400 m 和 800 m 时，曲率变化对钢轨和浮置板的动力响应会产生显著影响；内、外轨之间的振动通过浮置板传播，当荷载作用在单轨上，位移在板的5m纵向范围内减小了65%，在板的横向上，位移呈线性变化趋势，平均每米减小54%，当荷载作用在双轨上，在板的5m纵向范围内减小了64.6%，在板的横向上，内、外轨对板中心位置造成了位移叠加影响。建立的三维曲线浮置板轨道动力学模型可有效揭示曲线轨道-浮置板系统的振动传递机制，为曲线地铁线路浮置板轨道结构设计及减振措施优化提供理论依据。

连接结构广泛存在于机械装备中，而连接部位的摩擦、接触等非线性行为使系统动力学响应呈现显著的幅值相关特征。针对连接结构模型复杂、非线性模态求解困难的问题，本文基于谱子流形(SSM)理论，结合数据驱动建模方法，提出一种无需显式系统方程的非线性动力学模型降阶方法，通过仿真或实验数据可识别系统的低维谱子流形并构建参数化降阶模型。以典型多自由度非线性系统为例，通过与数值结果的比较验证了上述方法的准确性。然后以含螺栓连接的L型搭接金属板为研究对象，开展了动力学模型降阶和非线性模态分析。结果表明所构建的降阶模型能够准确重现系统的非线性衰减轨迹，并高精度预测不同测点的动力学响应，非线性模态分析揭示了连接结构在不同振动能量水平下阻尼与频率的非线性演化规律。本文的方法可为复杂连接结构的非线性模态分析与动力学建模提供了一种高效且具有物理可解释性的降阶建模途径。

针对高铁隧道附属设施气动疲劳损伤及设计依据不足的问题，基于CFD动网格与有限元技术构建了350km/h列车过隧的三维计算模型，系统研究了流场的演化规律以及接触网、配电箱和线缆三类典型附属设施的气动荷载特性，并对接触网开展了风致振动响应分析与疲劳评估。研究发现，压缩波和车尾经过时造成压力下降；顺车向压缩波、逆车向膨胀波和车尾经过时造成风速上升。列车风是附属设施气动荷载的主要来源，接触网和配电箱以气动阻力为主，峰值分别达60.20N/m（隧道出口）和69.54N（中部近车侧）；而线缆以竖向力为主，峰值达2.26N/m（入口近车侧）。动力学分析表明，受力最不利的隧道出口接触网在气动力作用下以纵向摆动为主（基频6.13Hz），最大等效交变应力(35.66MPa)低于材料疲劳极限，在现有运营速度下不会引发疲劳破坏。本研究明确了不同类型附属设施的气动荷载分布规律，可为相关设施的抗风设计、运维检测及规范修订提供理论依据。

为获得具有更高综合传热性能的弹性管束换热设备，以平面弹性管束（plane elastic tube bundle，PETB）换热器为研究对象，基于公开文献得到的入口流速（uin）与折流板高度系数的四种最优匹配方案（案例Ⅰ：0.1 m/s-0.70；案例IⅠ：0.4 m/s-0.82；案例ⅠII：0.7 m/s-0.87；案例ⅠV：1.0 m/s-0.73），采用双向流固耦合计算方法，研究了四种案例换热器在不同折流板弧度（θ）下壳侧的强化传热性能；基于多目标遗传算法优化流动参数及折流板结构参数，分析其与换热器性能的内在关联。结果表明：uin较低时管束振幅分布均匀，随着uin升高，管束振幅普遍增大；不同θ下四个案例PETB 1的传热系数均明显高于其他几排管束，除PETB 1外，案例Ⅱ换热器内剩余六排管束的振动传热系数的均匀性最优；在θ的变化区间内，案例Ⅰ-Ⅳ的换热器在振动条件下的传热能力均大于非振动条件下的传热能力，均实现了振动强化传热的效果；综合考虑换热器的振动强化传热能力和综合传热能力，确定了案例Ⅰ-Ⅳ在θ范围（0°-20°）内的最佳θ分别为0°、20°、5°、0°；基于多目标遗传算法优化流动参数及折流板结构参数，并通过多维偏好分析的线性规划方法确定最优方案，对在最优方案下的优化模型预测和数值仿真的相关参数进行了对比，表明建立的优化模型具有很好的可靠性。

自行式模块运输车（self-propelled modular transporters，SPMT）结合船舶T型系泊进行滚装作业，已成为大型工业模块海上运输的主要方式。然而，在复杂海况下T型系泊系统面临的单缆断裂及缆-锚链复合失效风险，威胁SPMT运行的稳定性及船舶安全。为揭示此类失效对船舶动力特性与泊稳性的影响，本文基于ANSYS AQWA软件建立船舶T型系泊水动力模型，采用时域仿真分析了单缆失效及缆-锚链复合失效条件下船舶运动响应与系泊张力演化规律。在此基础上，构建T型系泊系统的泊稳性评价指标体系，对不同作业条件下的泊稳性能开展定量评估。研究结果表明：相较于完整工况，单缆失效工况下船舶运动响应总体增幅有限，但响应变化程度与断缆位置及系泊缆单元类型密切相关，艉缆或锚链断裂易诱发船舶运动响应加剧；断裂缆绳原承担的载荷则向同侧邻近系泊缆发生非均匀转移，张力增量随邻缆间距增加呈递减，系泊系统整体仍有一定的安全冗余。相比之下，缆-锚链复合失效则导致横向与艏向约束能力大幅下降，剩余系泊缆张力高度集中并超过安全阈值，在港极端工况下存在船舶失控风险。本研究可为开敞式码头船舶T型系泊的优化配置与断缆风险防控提供理论依据和技术支撑。

作为机械系统中的关键核心部件，滚动轴承的健康状态至关重要。现有深度学习方法虽能从高维数据中提取特征，但往往难以同时捕捉其退化过程中的全局健康趋势与局部损伤细节，导致对真实退化状态刻画不充分，从而使剩余寿命预测与实际存在偏差。针对以上问题，本文提出了一种面向退化演化一致性的多尺度特征驱动跨域自适应剩余寿命预测方法。不同于现有方法仅对静态特征分布进行对齐，所提方法以轴承退化过程的时序演化特性为核心，将多尺度卷积特征与注意力机制统一嵌入一个退化感知特征建模框架中，从而同时刻画局部损伤模式与全局退化趋势。在此基础上，引入一种由寿命标签引导的联合分布对齐策略，通过将源域真实剩余寿命标签与目标域伪标签映射到离散退化阶段空间，使跨域对齐不再仅依赖特征相似性，而是受到退化状态一致性的约束，从而避免负迁移问题。该机制实现了特征表示与退化语义的协同对齐，显著提升了跨工况剩余寿命预测的鲁棒性与泛化能力。最后，在PHM2012滚动轴承数据集上的实验结果验证了所提方法在跨域剩余寿命预测任务中的优越性能。

非线性能量阱作为一种典型的被动控制技术，通过引入非线性恢复力实现靶能量传递，从而有效抑制主结构振动。基于非线性力定制实现方法，设计了一种双稳态轨道非线性能量阱，建立了主系统与非线性能量阱耦合的动力学模型。运用复变量平均法，仿真分析了保守系统在1:1内共振条件下的能量传递特性及实现最优靶能量传递的初始条件，并探讨了在非保守系统中参数对能量耗散性能的影响。推导了简谐激励下系统的慢不变流形，明确了系统参数对受迫振动响应的调控规律。通过水平激励金属板实验对所设计装置进行了验证，结果表明理论分析与实验结果相吻合，所设计的非线性能量阱具有良好的振动抑制效果，为可定制非线性力非线性能量阱的工程应用提供了理论依据与实验支持。

为探究含积气管道的管内压强脉动与振动响应特性，本文以T型输流管道为研究对象，设计了实验平台，试验研究了不同积气量、入口压强和阀门开启时间等条件下的阀门开启瞬间对管道系统管内压强脉动与振动响应的影响规律。结果表明，管内压强的脉动特性主要由阀门开启瞬间诱发的水锤效应导致，该效应源于封闭端气柱在受到压力作用时产生的压缩振荡行为。阀门开启时间越短，管内压力脉动的频率和幅值越大；积气量越大，管内压力的脉动频率越小，振动响应从零增加到最大值时所用时间越长，但振动幅值没有明显变化。此外，压力脉动幅值随入口压强的大小呈现不同的变化规律，随着入口压强的增大，管道振动响应越大，管道系统振动加剧，压力脉动频率略有上升，但压力脉动幅值会因阻尼效应而减小。

机器人铣削加工过程中，由于切削力的动态变化和机器人本体弱刚性特点，导致机器人铣削系统极易发生不同类型的颤振。针对机器人铣削状态难以准确识别的问题，提出了一种能够区分不同颤振类型的识别方法。依据机器人不同铣削状态振动信号的时频特性，建立了原始信号频率变异系数比、降频信号频率变异系数比、周期性频率能量占比与均方根四个特征指标，从时域与频域等维度构建了能够反映机器人不同铣削状态的特征矩阵。将特征矩阵输入机器学习算法中进行模型训练与测试，对比分析了不同算法的识别准确率。结果表明，采用随机森林算法构建的状态识别模型识别准确率最高，对空载、稳定、剧烈再生颤振、剧烈低频颤振、早期再生颤振、早期低频颤振六种机器人铣削状态的平均识别准确率可达99.02%，优于现有的颤振识别方法。

为研究超高性能混凝土（UHPC）防护层对钢筋混凝土（RC）墩柱的保护能力，首先依据试验工况建立了RC墩柱与UHPC板的接触爆炸和RC墩柱轴向承载力试验的三维有限元精细化模型，通过对比墩柱的破坏形态和轴力-位移曲线，充分验证了有限元模型及算法的可靠性；进而根据美国联邦应急管理署（FEMA）对于恐怖爆炸威胁的分类，选取腰包、背心和箱包三种接触爆炸工况下的典型爆炸威胁，对RC墩柱与有UHPC防护设计墩柱的抗爆性能开展对比分析。结果表明：腰包炸弹接触爆炸作用下，墩柱轴向承载力损失较小，10mm与20mmUHPC防护层厚度可以提供足够的防护性能，轴向承载力损失百分比分别为3.7%与2.5%，且分别降低了48.1%和61.9%的损伤面积，有效降低小当量炸药接触爆炸墩柱损坏的修补难度；背心炸弹接触爆炸作用下，墩柱残余承载力略低于设计值，10mm与20mmUHPC防护层厚度有效降低了墩柱的损伤面积，墩柱轴向承载力分别降低9.5%与4.8%；箱包炸弹接触爆炸作用下，无防护墩柱完全失去承载能力，加有50mm与100mmUHPC防护层厚度墩柱轴向承载力分别降低15.3%和4.6%。

随着现代武器打击能力的持续提升，遮弹层在材料性能与结构设计上面临着日益严苛的要求，尽管现有遮弹层已具备一定的抗侵彻能力，但在材料匹配、层间协同以及结构整体优化等方面仍存在不足。为此，本文通过理论分析、试验与数值仿真相结合的方法，对新型陶瓷-铝合金-装甲钢复合遮弹层结构的材料排列方式进行探究，建立了该新型复合遮弹层的弹道极限速度与陶瓷厚度、铝合金厚度之间的响应面方程，并讨论了材料厚度分布对遮弹层结构抗侵彻性能的影响。结果表明：陶瓷面板层、铝合金中间层、装甲钢背板层的排列方式具有优异的抗侵彻性能；在高速弹体侵彻作用下，遮弹层呈现陶瓷完全破裂、铝合金发生花瓣型与冲塞型的混合破坏、装甲钢发生花瓣型破坏的破坏模式；总厚度不变时，材料强度与密度比值较大的材料占比越高，结构弹道极限速度越大、抗侵彻性能越优。

本文提出了一种装配式“上木下钢”的组合框架结构。该结构上部为木结构，下部为钢结构，为研究该结构的抗冲击性能，以冲击物质量、冲击位置为变量，选取缩尺模型进行10组工况的连续冲击试验，分析了测点的应变时程曲线、位移时程曲线以及加速度时程曲线，揭示了结构的变形模式，基于试验结果对比分析，总结了不同变量对钢木组合框架抗冲击性能的影响规律。结果表明：该钢木组合框架结构在冲击荷载下展现出良好的整体稳定性与抗倒塌能力。其中，下部钢结构有效提升了结构的整体刚度与强度，而上部木结构的轻质特性则有效降低了冲击过程中的能量传递和损伤累积。这一研究成果为装配式组合结构的设计与优化提供了重要的理论依据。

为解决冲击响应多域特征提取难题，降低因翼型结构冲击波非线性衰减引起的定位误差，提出了基于卷积块注意力移动端瓶颈结构的卷积增强图像Transformer网络(Convolution-enhanced Image Transformer-Convolutional Block Attention Mobile Bottleneck, CeiT-CMB)。该方法利用离散小波变换对冲击信号进行噪声分离和基频消除，采用短时傅里叶变换对恢复的有效信号建立时频谱图像特征解析模型；在卷积神经网络和Transformer的基础上，融合注意力机制，建立时频谱图像特征与绝对坐标的网络架构以实现定位。为了验证方法的有效性，对1200mm×200mm×1mm的翼型结构搭建冲击定位实验系统。结果表明，CeiT-CMB的平均绝对误差为8.02mm，均方根误差为9.02mm。与CeiT、ResNet18、DenseNet121及MobileNetV3基准模型相比，CeiT-CMB的平均相对误差分别降低了29.78%、23.68%、21.73%和29.36%；相比融合其他注意力，CeiT-CMB的平均相对误差分别降低了28.65%、28.41%和16.61%。因此，可以看出所提出方法具有更高的定位精度。

磨料水射流应用于弹药安全拆解时，冲蚀过程中的压力控制尤为关键。本研究聚焦于前混合磨料水射流冲击屏蔽装药过程中的压力响应特性，分析泵压与壳体厚度对屏蔽装药内部压力的影响。选取Q235钢为壳体、B炸药为装药，建立前混合磨料水射流冲蚀屏蔽装药的压力解析模型；采用SPH-FEM耦合方法，对20～40 MPa泵压及5～10 mm壳体厚度工况进行数值模拟；并通过冲击实验验证压力变化趋势。研究结果表明：冲蚀过程可分为动态水锤加载、准静态滞止加载及非定常贯穿三个阶段。壳体贯穿前，炸药表面压力受“应力波衰减”与“流体约束”竞争机制主导，低泵压下几何衰减效应占优，压力随壳体厚度增加而降低；高泵压下流体约束效应使压力与壳体厚度呈正相关。壳体贯穿后，压力转变为准稳态滞止压力，可表述为Pc2=KαPs，其中修正系数Kα随壳体厚度增加而线性降低。在本研究工况范围内，装药表面峰值压力始终低于20 MPa，远小于B炸药起爆阈值，验证了该工艺对钝感主装药的安全性。本研究揭示了磨料水射流冲蚀屏蔽装药过程中多工况的压力响应机制，为废旧弹药拆解工艺的安全评估和参数选优提供了理论依据。

为揭示深部岩体在高地温、强构造应力及动力扰动的复合作用下的动态响应规律，以砂岩为研究对象，综合运用分离式霍普金森压杆装置、独立智能箱式电阻炉，对常温（25 ℃）及不同高温作用下（200 ℃~800 ℃）的砂岩进行不同冲击气压（0.1 MPa~0.6 MPa）SHPB冲击压缩试验与筛分试验，系统分析高温与应变率耦合作用下的砂岩动态力学行为、破裂特征与能量演化规律。研究结果表明：在高温与冲击载荷共同作用下，砂岩动态应力应变曲线呈强度劣化、延性增强趋势，具体可分为初始阶段、弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段，没有明显压实阶段，且在高应变率下温度损伤效应显著；温度对砂岩动态力学性能影响可分为强化阶段和劣化阶段，200 ℃是其性能发生显著劣化的关键温度点，低于时峰值应力与弹性模量表现为略有强化，高于后峰值应力与弹性模量随温度升高显著下降，且应变率升高具有明显强化作用，可部分削弱温度损伤；温度升高使砂岩动态吸收能占比持续增加，200℃后能量耗散占主导，吸收能绝对值随冲击气压升高而线性增长；高温与高应变率均加剧砂岩破碎，随温度升高，砂岩冲击破坏形态由劈裂破坏向粉碎性破坏转变，温度超过600 ℃后，应变率对破碎块度影响减弱，热损伤主导破坏过程。该研究结果可为深部地下工程结构稳定设计提供理论依据。

由于制造误差和温度变化等因素，高速列车悬挂参数具有显著随机不确定性，且悬挂参数对动力学性能的影响存在矛盾状态，高速列车需要在悬挂参数随机变化影响下获得优良且均衡的动力学性能。为此，本文提出了一种考虑悬挂参数随机不确定性的高速列车转向架动力学性能博弈优化方法。分析了悬挂参数分布特征，提出自适应稀疏展开的混沌多项式方法进行动力学性能不确定性量化分析；提出动力学性能鲁棒性优化和博弈驱动决策映射关系，构建了博弈优化模型；结合自适应稀疏混沌多项式的不确定性量化方法和博弈优化模型进行了高速列车转向架动力学性能鲁棒性优化。研究结果表明：随机悬挂参数影响下动力学性能指标呈现正态分布；考虑悬挂参数随机变化优化后各动力学性能指标分布均值和标准差有所降低，得到的匹配参数对随机波动不敏感，提高了高速列车转向架动力学性能鲁棒性和线路适应性；采用博弈优化方法能达到优化效果的同时降低人为设计的主观性。本文工作为高速列车转向架动力学性能优化提供了一种新的方法。

曲线啸叫是列车经过小半径曲线时产生的一种高音调噪声，由车轮自激振动引起。近年来，通过抖动力注入控制曲线啸叫的方法被提出。本文建立了地铁曲线啸叫预测模型，包含有限元轨道模型、有限元车轮模型、轮轨接触模型ZCON、车轮声辐射模型，并通过现场测试进行了验证。利用该模型，进一步分析抖动力控制曲线啸叫的机理与抑制效果。结果表明：抖动力等效于增大临界蠕滑率，打破了自激振动的横垂向循环机制；抖动力可以降低轮轨力对车轮的能量输入，从而降低振动强度，并可根据程度的不同分为两种类型；抖动力更适合施加在钢轨上，降低车轮振动的效果更显著；在本文的参数组合下，频率为200Hz、幅值1500N方波信号效果最佳；室内测试表明，使用压电促动器提供抖动力具有抑制啸叫的可行性。

啸叫是飞机刹车系统的一种振动失稳现象，严重影响结构安全和乘坐舒适性。作为目前大型飞机的主要构型，双轮支柱式机轮刹车的啸叫现象仍未得到充分认识。为揭示双轮支柱式机轮刹车系统啸叫特征，建立刹车结构-刹车盘动态交互的有限元模型，考虑液压与推力弹簧共同作用下活塞的等效刚度，使用前置非线性静力学描述滑移摩擦现象;基于复特征值法，研究了双轮支柱式机轮刹车的啸叫频率与振型特征、系统响应及影响参数。通过有限元仿真识别出的啸叫频率及振型与地面惯性台试验结果吻合良好，其啸叫振型表现为静盘-扭力筒-活塞座整体绕工装轮轴的扭转加涡动，并带动扭矩输出销摆动；该振型导致刹车压力以及刹车力矩出现与啸叫同频的振荡。利用有限元模型通过分岔图展示了相邻阶次模态随刹车压力与刹车盘摩擦因数变化而发生耦合的过程，揭示了发生啸叫失稳的条件。该工作在构建高精度有限元模型的基础上，揭示了双轮支柱式机轮刹车系统啸叫特征，为提高飞机的舒适性和可靠性提供理论依据。

为揭示鼓形修整对齿轮-转子-轴承系统动态行为的影响机制，本文建立了综合考虑齿面修形、时变侧隙、转子不对中及轴承非线性支承力等多源激励的耦合动力学模型。基于切片耦合法与赫兹接触理论，推导了含修形误差的时变啮合刚度模型及轴承非线性恢复力表达式，并构建了系统的无量纲化运动方程。采用显式Runge-kutta方法对运动方程进行求解。分析了激励频率、不对中角、输入功率等参数对系统动态响应的影响，并结合分岔图、相图、庞加莱截面及频谱分析揭示了系统从周期运动经倍周期分岔进入混沌状态的非线性演化规律。结果表明：鼓形修整可有效抑制啮合刚度波动，改善传动平稳性，且系统在特定频域内呈现典型的倍周期分岔与混沌特征。

经典磁浮轴承鲁棒控制器设计中，权函数参数通常依赖人工反复调整，设计过程较为繁琐，且难以在设计阶段直观协调系统性能与鲁棒性之间的关系。针对上述问题，本文提出一种以最大化圆盘裕度、最小化时域性能指标为目标的鲁棒控制器优化设计方法，将控制器参数整定过程转化为多目标优化问题。首先，分析了引入圆盘裕度作为鲁棒性评价指标的优势，并基于系统辨识结果建立被控对象的标称模型。在预先选定鲁棒控制器权函数结构的基础上，构建包含7个权函数参数的优化变量集，并在满足相关约束条件的前提下求解多目标优化问题。通过进一步对所得帕累托前沿解集的分析，实现系统性能与鲁棒性之间矛盾关系的直观表征。在此基础上选择期望参数集完成鲁棒控制器设计，并在磁浮轴承柔性转子实验平台上进行了实验验证。实验结果表明，基于优化设计得到的鲁棒控制器可实现转子在一阶弯曲模态频率 25 Hz 下的稳定悬浮，验证了所提方法可行性。

针对现有方法在时变转速工况下存在脊线提取精度低、故障难以辨识的问题，提出一种Canny边缘检测结合修正代价函数的特征脊线迭代提取方法。首先，利用Canny算法识别时频图中的能量边界，通过边缘长度与平均能量实现搜索区域的自适应划分，避免固定带宽无法适配时变信号的问题；随后在搜索区域内提取参考脊线，并根据其平均频率跳变量动态修正代价函数中的惩罚因子，从而提高特征脊线的平滑性与抗噪稳定性；进一步提出“参考脊线—特征脊线—搜索区域自适应收缩”的迭代机制，实现多分量脊线的连续提取与逐步收敛。基于仿真信号与渥太华大学公开数据集的实验表明，相较于MTFCE、AARE等现有先进方法，本文方法在脊线提取精度、鲁棒性及诊断可靠性方面更具优势。

为实现复杂干扰环境下轴承微弱损伤的准确识别，提出一种融合改进优化变分模态提取(optimal variational mode extraction, OVME)和1.5维谱的诊断方法。首先，构建了一种无需先验知识的稀疏性评价指标——中值平方包络基尼系数(median square envelope Gini index，MSEGI)，以此为基础搭建了元启发式优化算法的目标函数；其次，通过不同的元启发式优化算法分析了OVME的特性，指出OVME成功的关键在于目标函数；然后，为了削弱期望模态中残留的随机噪声的干扰，在故障特征频率识别阶段引入了1.5维谱分析技术；最后，通过2组实验信号的分析，验证了所提方法的有效性，并与自适应变分模态提取(variational mode extraction，VME)和变分模态分解(variational mode decomposition，VMD)等方法进行了对比，凸显了所提方法的优越性。