制备简单,价格低廉,能产生显著塑性变形的薄壁金属管芯夹芯结构在抗爆炸冲击防护领域具有广泛的应用前景。本文设计了具有面板几何非对称和芯材横向密度梯度分布的新型金属管芯夹芯板，采用数值模拟的方法对其爆炸冲击响应和能量吸收机理进行了研究。获得了金属管芯夹芯板的动态响应过程与特征，讨论了起爆高度,炸药质量,面板质量分布、芯材横向密度梯度分布对变形和能量吸收的影响。研究结果表明，金属管芯夹芯板的爆炸冲击响应过程可以分为三个阶段：芯层压缩、整体变形和弹性变形恢复。随着炸药质量的增加,起爆高度的降低，金属管芯夹芯板的后面板中心位移增加，芯层能量吸收占比下降。适当增加前后面板厚度比和采用管芯密度正梯度分布的金属管芯夹芯板能更好地分散爆炸冲击波,提升芯层变形吸能效率，获得更好的抗爆效果。

在工程实践  中，旋转机械故障诊断常面临噪声干扰、故障样本稀缺以及工况变化等各种复杂情况，这给先验知识缺乏的数据驱动深度学习方法应用带来了新的挑战。传统基于小波分析的故障诊断方法可提取到故障丰富的先验知识，但固定(结构化)或单一的小波基难以直接适应复杂故障场景。针对上述问题，在传统多尺度小波包分析思想启发下，本文提出一种基于多尺度小波包启发卷积网络(multiscale wavelet packet-inspired convolutional network, MWPICNet)的端到端旋转机械故障诊断方法。MWPICNet在神经网络内部实现了时频域转换与滤波降噪、特征提取与分类过程的有机耦合。首先，通过交替使用多尺度小波包启发卷积层和软阈值激活层进行信号分解和非线性变换，逐层挖掘多尺度时频故障特征和过滤噪声冗余信息，其中每个多尺度小波包启发卷积层可近似看作在多个可学习小波基下对信号的单层小波包变换，软阈值激活层中用于稀疏化系数的阈值是可学习的；然后，设计频带加权层动态调整各频带通道的权重；最后，引入全局功率池化层提取有助于故障状态识别的判别性频带能量特征。在三种不同应用场景下分别采用对应的机械故障数据集进行案例研究，验证了所提模型在复杂故障场景下的可行性和有效性。

构建了跳线-导线-绝缘子串精细化有限元耦合模型，进行脉动风荷载作用下的动力响应分析，着重探究了跳线风偏与导线风偏动力特性的差异性。阐明了导、跳线在模态、气动阻尼比等动力特性上存在明显不同的特征，采用频域法结合多工况分析，研究了平均风速、湍流度、跳线悬垂串质量及振型组合阶数对导、跳线脉动背景响应及共振响应的影响。研究结果表明：跳线基频约为导线的1.5倍~2.0倍，并且气动阻尼效应对跳线风偏的影响远小于导线。导线脉动风偏位移响应以背景响应为主，而共振响应并不显著，但跳线脉动风偏位移响应的共振分量不可忽略，产生的共振增量可使跳线脉动风偏位移增大30%以上。跳线共振响应特性由跳线自身动力特性决定，受来流平均风速、湍流度影响较小，1阶振型对跳线共振响应起到决定作用。本文基于准静态法及惯性力法推导了峰值脉动风力共振部分，引入共振因子，修正了规范中跳线风振系数表达式。修正的跳线风振系数最终相较规范将增大约9%~12%。

布达拉宫是我国著名的世界文化遗产，其所在地区活动断层发育、大地震频发。开展可靠的地震危险性评估，可为该研究区内以布达拉宫为首的藏式古建筑抗震保护提供依据。本文对比传统地震危险性分析方法的不足，采用基于多锁固段破裂理论的地震物理预测方法，提出了地震危险性评估的系统流程。并根据地震烈度和地震动参数衰减关系，考虑场地自身条件，进行了布达拉宫所在区域的地震危险性评估。研究结果表明，该研究区位于林芝地震区，未来100年内该研究区的地震危险性主要为林芝地震区的下一次M8.5主震或M7.8标志性地震；发震断层位于亚东-谷露断层中段附近的纳木错东南岸断裂，震中位置为30.3°N，90.1°E附近；布达拉宫建筑群坐落在基岩，不考虑山体场地放大作用，结构接地端地震作用与基岩相当。研究结论为开展布达拉宫建筑群结构抗震研究提供理论依据。

由于光热发电定日镜所处环境恶劣风速较大，强风不仅影响定日镜聚光效率，还会对定日镜造成破坏。为此，本项目组设计了一款用于定日镜的动力吸振器。本文将从磁场强度、质量比，结构尺寸三个方面对其进行优化设计，提高其移频范围与吸振效果。首先建立吸振器-定日镜系统数学模型，确定吸振器最优参数进行结构设计，然后对吸振器模型进行磁路、热力学以及动力学仿真，分析其参数合理性，最后通过实验检验结构有效性。仿真结果表明，优化后吸振器磁场强度、温度满足实际使用需求，系统预期移频范围为3.97Hz，吸振效果为29.38%。实验结果表明结构优化有效，实验与仿真结果基本一致。当励磁电流增大至6A，系统移频范围为3.813Hz，相比优化前提高了240.45%；在8.67Hz激励下，随着电流增加，定日镜振幅逐步下降，在1.8A~2.4A范围内，吸振效果可达到15.90%，相比优化前提高了32.50%。本文研究结果可为定日镜风致振动吸振器设计提供参考。

研究钢纤维混凝土劈裂破坏的细观损伤机制，对在役钢纤维混凝土结构的健康检测具有重要意义。通过多通道声发射系统，采集混凝土和钢纤维混凝土试件(钢纤维含量分别为15和45 kg/m3)劈裂破坏过程中的声发射信号，并结合主成分分析法和k-means聚类算法，对混凝土和钢纤维混凝土的损伤特征进行分析。结果表明，钢纤维的加入抑制了混凝土中裂纹扩展，有效地改善了混凝土的峰后韧性；声发射计数和能量参数变化特征反映了钢纤维混凝土试件宏观变形、破坏的细观损伤演化过程。最后，识别出了钢纤维混凝土中砂浆基体开裂和钢纤维拉拔的两种损伤机制。与砂浆基体开裂相比，钢纤维拉拔产生的声发射信号具有计数高、幅值高、能量强和持续时间长的特征。

钢桥塔是一种高耸细柔结构，对风荷载十分敏感，易发生涡激振动（vortex-induced vibrations, VIVs）。为研究某高度为217 m钢桥塔的涡激振动性能，开展了1:100缩尺比下的自立状态气弹模型风洞试验。试验结果表明，0°-30°风向角下，在低风速区间发生了两塔柱同相涡振，在高风速区间发生了反相涡振。其中，同相和反相涡振的最不利风向角分别为0°和10°，塔柱同相顺风向位移和反相扭转角分别为609.5 mm和4.3°。进一步地，通过计算流体力学（computational fluid dynamics, CFD）方法研究了两类涡振的发生机理。数值模拟结果表明，两塔柱附近旋涡交替脱落的频率与桥塔的基阶自振频率接近，由此在塔柱两侧产生的周期性压力差使得桥塔发生同相和反相涡振。本文的研究结果和结论可为同类型钢桥塔的抗风设计提供一定参考。

基于三维有限元的时域仿真法，探讨了建立声学结构单元传递函数模型的一般方法。所建立的声学单元传递函数由结构参数高精度表达，能简化一般声学结构设计问题的流程。首先，建立了两种声学结构单元，仿真其幅频特性，并结合实验测量，验证幅频特性曲线的准确性，而后基于幅频特性曲线拟合传递函数，选择精度最高的零极点匹配方案，确定拟合传递函数的最优型式。结果表明，匹配7个极点和无零点来拟合膨胀腔单元的传递函数，匹配2个极点和2个零点来拟合亥姆霍兹共振腔单元的传递函数，拟合精度最高。然后，分析声学单元的结构参数对幅频特性的影响，并基于拟合传递函数的最优型式，通过数值仿真和拟合计算，建立由结构参数表达的声学结构单元传递函数模型。最后，构造了由膨胀腔和亥姆霍兹共振腔构成的复合声学结构，通过单元传递函数的组合计算，获得声学结构的总传递函数，并与COMSOL仿真结果比较，验证所建立声学单元传递函数模型的正确性，它能准确描述声学结构的传递损失特性。

以某铁路高墩大跨简支梁桥的矩形空心截面桥墩为研究对象，构建了4种墩高 的计算模型。考虑了纵筋分段配筋加强筋截断位置及加强筋设置数量等因素，采用Opensees软件建立单墩计算模型进行了增量动力分析 ，总结了铁路高墩弹塑性地震反应特征，对抗震设计提出了建议。 结果表明：纵筋配筋率在0.63～0.89%之间时，墩高<42m且纵筋通长布置，空心墩底截面为薄弱部位。当墩高>67m且纵筋分段配筋时，则空心墩底截面、纵筋截断处截面以及墩中某一截面均可能为薄弱部位，但空心墩底截面均为首先出现塑性铰的区域。墩中塑性铰需要较大地震动激励才可能产生，纵筋配筋方式的选择应考虑地震 动峰值加速度的影响。增加墩底加强纵筋数量总体上对降低墩底截面的塑性程度是有利的，但强震作用下未必能提高桥墩整体的抗震性能。对于高墩，当墩身出现两个或多个塑性铰区时，建议采用曲率延性系数作为评价指标。

为了研究半封闭式车站内风压极值的分布规律，对高速列车通过高铁站时引起的列车风压进行数值模拟，并通过现场实测数据验证数值模型的准确性。基于验证的数值模型，研究列车分别以250km/h、300km/h和350km/h通过高铁站时，两个典型区域（临近站台区Ⅰ、远离站台区Ⅱ）的风压（头波尾波的正压和负压）极值分布规律，并提出相应的风压极值经验公式。研究结果表明：风压极值与列车速度之间呈非线性关系；相同的车速下，区域Ⅰ和区域Ⅱ内列车风压极值随着水平距离的增加呈指数函数形式衰减，而衰减的速度与高度成反比；当水平距离小于15m时，相同高度下区域Ⅰ的头波正压极值总是比区域Ⅱ的大，而区域Ⅰ的头波负压极值的绝对值又总比区域Ⅱ的小；当水平距离超过15m时，车站内的风压极值逐渐趋于稳定，并且区域Ⅰ内趋于稳定的风压极值要强于区域Ⅱ；所提经验公式能够较为准确的描述半封闭式高铁站内列车风压极值分布规律。研究成果可为半封闭式车站的结构设计提供参考。

滚筒洗衣机通常采用的摩擦式减振器在低载荷高频脱水时减振效果不理想，导致了洗衣机机壳产生了剧烈振动。针对这一问题，本文提出了一种新型非牛顿流体变阻尼减振器，基于非牛顿流体剪切稀化特性和阻尼器孔内一维粘性流动方程研究了其对洗衣机运行时的振动抑制效果及物理机制。相对传统的固态摩擦式减振器，非牛顿流体具有明显的剪切稀化特性，使得在高频工况下非牛顿流体变阻尼减振器的输出阻尼力显著减小，克服了传统减振器高频表观弹性系数增大的缺陷。系统研究了不同结构参数的减振器对洗衣机低负载偏心运行下的减振作用，证明了较小的间隙高度更有利于振动能量的耗散，适当增大非牛顿流体的粘度或增加阻尼头的数量可以增强振动抑制效果，同时也可以起到良好的降噪功效。结果表明，通过合理的阻尼结构设计与非牛顿流体配比，变阻尼减振器可以对洗衣机整个洗涤过程尤其是高频甩干环节产生良好的减振效果，加速度衰减比最高可达83.49%，能量衰减了98.44%，噪音降低了10.38dB。

为提升大跨度铁路悬索桥的横向刚度，提出一种由主、副斜拉索组成的复合空间索结构。然后，基于材料有效利用率和静力分析，对复合空间索的直径、主斜拉索在加劲梁和地表的锚点位置、副斜拉索的数量等参数进行了优化。最后，采用风-车-桥耦合振动分析法，基于行车性能得到了桥梁横向挠跨比限值，分析了主、副斜拉索对横向挠跨比限值提升率的影响。结果表明：基于材料有效利用率，主斜拉索与加劲梁的锚点位置宜设在1/4主跨附近，且主斜拉索的地表锚点、加劲梁锚点与桥塔的垂直距离相等时最优，每组复合空间索中副斜拉索设置1根即可；在复合空间索的最优布置形式下，桥梁横向挠跨比可降低14.18%，横向挠跨比限值可提升16.79%。

在深水钻井过程中，隔水管与防喷器组系统是整个作业环节的重要一环。由于在作业过程中面临着诸多风险，因此，建立精确的隔水管-防喷器组耦合系统力学分析模型，准确分析其力学行为和性能，对指导钻井作业安全进行具有重要意义。目前大多只关注于对隔水管的独立建模而忽视防喷器组的潜在影响，这将导致所建立的模型与实际情况存在差异，使得隔水管系统的力学特性无法得到精确分析。本文提出了隔水管与防喷器组刚柔耦合概念，推导耦合系统动能、势能，采用拉格朗日方法建立理论模型，用Newmark-β直接积分法对动力学模型进行数值计算。采用ADAMS软件建立了仿真建模，开展不同工况条件下的动态响应对比分析。结果表明，理论模型得到的隔水管横向位移包络线和弯矩包络线、隔水管中部节点横向位移时程曲线和底部弯矩时程曲线与ADAMS仿真结果吻合良好，从而表明了本文理论模型的重要性，可为我国隔水管的设计和分析提供参考和支持。

上海市强震台网获取了2020年5月3日日本九州6.0级地震等多次强震记录。通过对地震记录进行分析处理，分别计算了每个强震台站的H/V谱比曲线，结合上海市地质调查研究院的基岩埋深分布图，得到了每个台站的基阶共振频率与沉积层厚度。结果表明：（1）H/V谱比曲线峰值与沉积层厚度存在明显相关性，并且通过数据拟合建立了上海市沉积层厚度与基阶共振频率的经验公式，绘制了上海市场地基本周期分布图，可以为上海市抗震设防提供一定的参考。（2）厚沉积层场地上地震记录的谱比曲线会出现多个峰值，第二个峰值代表了沉积层的高阶共振频率。（3）通过数据拟合得到上海地区剪切波速与沉积层厚度的经验公式。

针对水轮发电机组转子-转轮系统碰摩故障问题，采用磁流变液阻尼器( Magneto-Rheological Fluid Damper, MRD )对轴系振动进行抑制，旨在探究MRD对机组轴系振动的影响规律及其对系统碰摩故障的抑制效果。首先，将机组轴向位置函数引入MRD非线性动力学模型，推导了碰摩故障下含轴向分布参数的MRD-转子-转轮系统动力学方程。其次，基于数值模拟方法，以机组转速为控制参数对比分析了是否考虑MRD的转子-转轮系统非线性动力学行为。最后，研究了不同MRD轴向布置参数对碰摩转子-转轮系统动力学行为的影响。研究结果表明：MRD的加入对转子、转轮非稳态运动具有良好约束作用，能够显著减小转子、转轮振动幅值，有效避免了机组轴系碰摩故障的发生；当阻尼器位置参数s1与s2分别取0.25与0.95时，MRD对系统的减振效果最佳。通过在机组轴系合理布置MRD，可有效改善系统振动情况，从而为水轮发电机组振动控制提供有益指导。

中国空间站（以下简称空间站）大量科学仪器设备需要松不脱螺栓锁紧。针对空间站主动隔振器研制过程中松不脱螺栓锁紧诱发的频率漂移问题，探索了空间站主动隔振器锁紧状态非线性连接动力学机理建模与试验验证。对基于松不脱螺栓的隔振器锁紧释放装置进行力学分析，并根据松不脱螺栓接触面应力的非线性分布建立基于Iwan模型的系统等效动力学模型，分析动力学响应的非线性特性。研制空间站主动隔振器样机进行正弦振动试验，验证所建立动力学模型的准确性和有效性，为空间站精密科学设备环境适应性设计提供参考。

在海拔高度4500m的西藏那曲镇高山平原地貌建立了两两间距为10m、20m和30m的四点位同步脉动风速实测系统，获得了持续1.5年的高海拔地区连续大风风速样本，10min平均风速和脉动风速最大值分别达到33.6m/s和45m/s以上。实测纵向湍流强度和横向湍流强度的均值分别为0.134和0.123，介于DL/T 5551—2018规定的A类地貌和B类地貌湍流强度之间。基于任意两个测点的同步脉动风风速，计算了顺风向脉动风速分量沿导线方向的空间相关系数及湍流积分尺度，广义极值模型可以较好地反映高风速样本湍流积分尺度的概率分布。实测样本风速越高，湍流积分尺度均值越大，样本风速限值取8m/s和20m/s时，湍流积分尺度均值相差22.5%。20m/s以上高风速样本的湍流积分尺度均值为106.96m，是DL/T 5551—2018规定值50m的2.1倍，导地线风荷载增大约6.1%，即高海拔高山平原地貌导地线风荷载可能会被低估。

大跨光伏支架结构轻柔，在风荷载作用下易产生显著气动效应。为研究该类结构的气动阻尼特征，对不同风速和张力工况下两种典型倾角（0°和10°）的大跨度柔性光伏支架结构开展气弹风洞试验。基于气弹模型风洞试验结果，分别利用经验小波变换（EWT）和变分模态分解（VMD）结合改进的随机减量方法（RDT）识别得到了柔性光伏支架结构在不同风速风向、组件倾角和拉索预张力下的气动阻尼比。研究结果表明：气动阻尼对风向角的变化较为敏感。当组件倾斜铺设时（10°倾角），大跨光伏结构气动阻尼在180°迎风向时会出现负值。张力增加可能导致高风速下平铺组件的气动阻尼比显著降低。气动阻尼比随风速的增加整体呈减小趋势，低风速下基本为正值，而高风速下可能出现负气动阻尼。不同方法识别出的气动阻尼比结果存在一定的差异，但反映出的气动阻尼的变化特征具有一致性。

针对大流量串联泵存在的压力脉动与振动冲击问题，提出串联外啮合齿轮泵变相位角的减振降噪方法，推导出串联外啮合齿轮泵的瞬时流量及脉动不均匀系数的数学方程，理论分析串联外啮合齿轮泵不同相位角的瞬时流量脉动，分析变相位角时脉动不均匀系数的变化规律，并推导流量脉动与压力脉动的关系。针对实际相位差为0°和20°的串联泵，在串联泵出口处设置了双节流阀的负载来获得不同工况的压力脉动。推导出的压力脉动与实验值吻合，压力脉动是由一系列i次谐波组成的，频率与流量脉动相同，但振幅和相位与流量脉动不同。且实验测得20°相位角串联泵的压力脉动率比0°的降低了34.05%，20°相位角串联泵可以降低0°相位角时大部分频率下的振动幅值。串联泵变相位角可以降低流体脉动导致的振动幅值，且变相位角并未对串联泵的出口流量带来影响。

惯容是一种新型的力学元件，其常与弹簧元件和阻尼元件相互连接后形成惯容式阻尼器，以协同发挥耗能减振作用。在工程结构的振动控制中，惯容式阻尼器（如调谐惯性阻尼器（tuned inerter damper, TID）和调谐黏滞质量阻尼器（tuned viscous mass damper，TVMD））往往比传统的粘滞阻尼器具有更出色的减振性能。为了探究TID和TVMD这两种惯容式阻尼器的减振机理及优点，本文基于简化的单自由度减振结构，利用动力学理论推导了两种惯容式阻尼器在动力条件下为结构提供的附加等效刚度系数和阻尼系数的表达式。通过对这些表达式的分析研究，得出了惯容式阻尼器提供附加正负刚度和产生耗能增效机制的显式条件。此外，本文还基于滞回曲线展现了惯容元件的负刚度特性，并说明了在耗能增效机制下，阻尼器内部惯容元件和弹簧元件对粘滞阻尼元件两端响应的放大作用，从而直观解释了惯容式阻尼器的减振优势。

叠堆型压电智能骨料是一种以压电叠堆为核心元件制备的新型换能器。相比于传统的智能骨料，它有着更优异的力电耦合性能，可有效提高结构损伤诊断的精度和可靠性，在结构健康监测领域有重要的应用前景。但是，目前主要侧重于器件的设计和理论建模，基于压电导纳的器件工作性能还需进一步评估。设计了温度敏感性实验，分析了器件的谐振频率在温度梯度下的变化规律；开展了28天的浸水实验，绘制了器件谐振频率随浸水天数的变化曲线；制备了三个200 mm×200 mm×200 mm土体试件，并将器件嵌入到土体试件中开展含水率的监测实验，通过分析不同含水率下的量化指标对土体含水状态进行监测。研究结果表明，叠堆型压电智能骨料的谐振频率随温度的升高而线性下降；在28天浸水过程中，谐振频率的最大偏移率不超过10%，稳定性良好；基于导纳信号计算得到的量化指标均随土体试件含水率的升高而增大，可有效监测土体含水率的变化。

无监督域自适应已成为多工况下轴承故障诊断的一种重要方法。然而，现有多源无监督域自适应方法往往忽略不同视角信号对于跨域故障诊断的贡献，不足以全面表达轴承的故障特征。此外，这些方法的不同源域对同一目标域的预测结果存在差异。为此，提出一种融合时频特征的多源无监督域自适应(Time-Frequency Features based Multi-source Unsupervised Domain Adaptation, TFFMUDA)轴承故障诊断方法。该方法以时域和频域信号为输入，通过特征耦合机制实现两种故障特征的互补，并利用分类器对齐策略增强了不同源域对于同一目标域的诊断一致性。通过实际轴承故障案例的实验结果表明，所提方法相较于现有无监督域自适应轴承故障诊断方法能获得更清晰的故障类决策边界并具有更好的目标域诊断精度。

非线性气弹系统在平稳风速下呈现极限振荡环的振动特性，在风扰下呈现无序、非线性和随机的振动特性。本文提出了一种基于输出反馈的分数阶自适应控制器(FDAC)，用于风速扰动下非线性气弹系统的振动控制。首先，本文基于分数阶微积分和直接自适应控制理论设计了分数阶自适应振动控制器。其次，理论推导了合适的分数阶参数范围，理论分析了FDAC比整数阶自适应控制器(DAC)在气弹控制和抗扰控制方面更具优越性，并利用Kalman-Yacubovich定理证明了控制系统的稳定性。本文通过仿真试验,说明了FDAC能够在大范围、随机强风扰动下显著提高非线性气弹系统的振动控制和抗扰控制性能，试验结果验证了理论推导。

传统的力修正迭代混合试验方法采用了固定的模型进行恢复力修正，存在模型不够精准导致迭代轮次增加的问题。针对该问题，提出基于自适应模型的力修正迭代混合试验方法。该方法采用迭代所有轮次的恢复力修正值与每轮迭代物理子结构的真实恢复力搭建自适应模型进行迭代恢复力修正，提高了迭代收敛速度与迭代收敛精度。以单层框架黏滞阻尼器减震结构为例，分析了不同的权重分配系数与初始模型参数对于迭代收敛速度和收敛精度的影响；通过对不同自振周期的结构分别验证，分析结构自振周期对该方法的影响。结果表明：不同的权重分配系数和模型参数对迭代收敛速度与迭代收敛精度有较大影响；在权重分配系数为0.025，初始模型参数为0.80时，迭代收敛速度和收敛精度远高于传统的力修正迭代混合试验方法；基于自适应模型的力修正迭代混合试验方法在不同的单层框架结构迭代收敛速度与迭代收敛精度远优于传统的力修正迭代混合试验方法，对于自振周期小于1.0 s的结构，该方法优势更明显。

随着海洋环境日益复杂，水中目标声信号观测数据呈现出高维数、非线性、非结构化等特点，无疑给水中目标声信号特征提取带来严峻挑战，该文提出了一种基于流形自编码器的水中目标声信号特征提取方法。首先，通过自编码器重建误差对原始数据进行全局优化，找出潜在的低维表示结果；然后，利用流形学习保持近邻重构权值的思想对潜在表示实施局部约束，保留其内在拓扑结构；最后，引入生成对抗网络架构进行正则化处理，使潜在表示服从特定分布，从而实现一种局部与全局的联合保持低维嵌入方法。在DeepShip深水船公开数据集上进行实验，使用该文方法提取4种深水船数据的本质特征，为评估该类特征的质量水平，利用经典分类器SVM进行分类识别，与现有深度学习以及流形学习特征提取方法对比，识别精度平均提高14.96%。

弹性梁系统作为一种基本工程单元，被广泛应用于建筑、航天航空、海洋工程等领域，控制弹性梁系统的振动水平具有重要工程意义。为揭示双耦合非线性振子（double coupling nonlinear oscillator, DCNO）在双梁系统振动控制中的潜在应用，建立了含 DCNO的双梁系统动力学行为预报分析模型，并采用拉格朗日法预报双梁系统的动力学行为。在确保数值结果正确的基础上，研究了 DCNO的典型工作模式，探讨了 DCNO参数对双梁系统动力学行为的影响规律。研究结果表明， DCNO的引入能够有效实现双梁系统各子结构的同步振动控制。一方面，当 DCNO处于多频线性/非线性振动控制模式时，双梁系统各子梁主共振区处的振动均得到了有效抑制，且多频非线性振动控制模式激发了双梁系统的复杂振动响应，使得弹性梁与DCNO之间出现振动能量时域单向传递现象；另一方面，根据振动控制的需求，DCNO的工作模式及振动控制效果可通过调控其核心控制参数实现，设定合适的DCNO核心控制参数有利于增强DCNO对双梁系统主共振区的振动控制效果。

索是缆索承重结构重要的受力构件，索力直接影响结构的服役状态与使用寿命。对于局部刚性耦合的索股结构，索股振动具有独立性和耦联性，系统呈现的整体振动与完全独立或完全耦合的索股系统振动特性均不同。为了对局部刚性耦合的索股系统的索力进行有效识别，首先建立耦合多索股模型并推导了系统的振动方程，根据系统的频率方程对系统的自振特性进行参数分析；然后将填充函数法和最优化理论相结合，构建了耦合索股系统索力识别算法，实现了索力全局识别；最后通过试验和有限元仿真验证了算法的正确性和可靠性。结果表明：刚性耦合使各索股振动同频，索股系统的自振频率在整数倍频之间出现了分数倍频，在整体振型之间出现局部振型；本文所提出的基于全局最优化理论的索力识别算法对迭代初值要求低，计算精度和收敛效率高，可扩展到其他参数识别问题中。

为研究某小口径火炮不同坡膛结构下弹丸挤进过程的动力学特性，建立了考虑挤进阻力变化的内弹道方程组并通过vuamp子程序引入到有限元求解中，实现了挤进过程中内弹道计算与弹丸挤进有限元仿真耦合求解。通过对弹丸全膛运动的仿真分析验证了模型的可行性，随后得到并分析不同坡膛锥度、膛线深度及阴线宽度下挤进过程中弹丸的速度、加速度、挤进阻力和膛压曲线及变化影响规律。结果表明，坡膛锥度对挤进过程中弹丸的动力学参数影响不是单调的，而膛线深度及阴线宽度的改变则单调地影响弹丸动力学参数，对优化坡膛结构及弹带设计具有一定的指导意义。

我国沿海台风多发地区的低矮建筑围护结构风灾损失值得关注。基于台风过程研究了低矮建筑围护结构在风致内外压、飞掷物冲击、结构抗力等多因素影响下的易损性。针对典型低矮建筑场景建立了飞掷物冲击概率模型，可以有效考虑风向、风速、建筑高度和间距，以及飞掷物起飞位置等实际因素。研究结果表明：低矮建筑围护结构的台风风灾易损性分析中有必要考虑台风过程，极值风速相似的台风也可能造成较大差别的建筑损伤极值；建筑损伤极值发生时刻一般滞后于极值风速时刻，损伤极值的持续时间与台风时长有关。研究中建立的飞掷物冲击概率模型相较于传统模型对我国沿海地区典型低矮建筑场景更为适用。

为研究弹性吊索的服役状态与疲劳寿命，对高铁接触网出现的弹性吊索断线现象进行调研并开展疲劳研究。基于武广高铁的线路设计参数构建了弓网动态仿真模型，对300km/h速度下的弹性吊索振动状态进行分析。由于受电弓运行通过时对接触悬挂的抬升作用，弹性吊索主要沿竖直方向振动，并在线夹位置不断承受交变弯曲载荷。在UG中建立了弹性吊索绞线（1×7）及其线夹的实体模型并将其导入到LS-DYNA中进行了应力载荷计算；其应力集中位置位于弹性吊索与其线夹连接处。将应力历程数据导入到ANSYS nCode DesignLife中分析弹性吊索在指定载荷下的疲劳寿命。最后，根据Miner累积损伤原则计算了300km/h运行速度下武广高铁弹性吊索的疲劳寿命为4.58×106弓架次；当运行速度增加至350km/h时，疲劳寿命为1.17×106弓架次；当运行速度增加至400km/h时，疲劳寿命为4.80×105弓架次。

针对车辆空气悬架系统在复杂工况下车身高度与悬架阻尼难以协调的问题，提出一种复合式空气悬架多模式切换终端滑模控制策略。考虑悬架系统非线性及外界干扰的影响，建立复合式空气悬架非线性动力学模型；设计多模式切换控制器以确定不同车身高度下的最优阻尼控制模式；采用未知输入观测器估计悬架系统状态量，并设计一种基于径向基神经网络的非奇异快速终端滑模控制器，控制直线电机输出对应模式下的电磁推力；最后，对多模式切换终端滑模控制策略下的悬架动态性能进行仿真与台架试验。仿真结果表明：该控制策略可有效协调车身高度与悬架阻尼，提高车辆在复杂工况下的平顺性和操稳性。试验结果表明：相比于被动悬架，系统的簧载质量加速度在时域和频域内分别降低了32.5%和33.7%，验证了该控制策略的有效性。

为了研究浮动基多机悬吊系统在不规则波作用下的动力耦合关系，首先利用动量定理和动量矩定理建立了浮动基机器人动力学模型，其次利用达朗贝尔原理建立了悬吊系统的动力学模型，并提出了系统动力学的耦合关系分析步骤；最后结合实例，仿真分析了浮动基多机器人协调悬吊系统在不同波高、不同波长比和不同起吊速度下动力耦合响应过程。所得结论为该系统的理论研究进行了补充和完善，同时也为浮动基多机悬吊系统在实际的吊运过程中，判断安全的吊运环境提供技术支撑。

针对运行状态汽轮发电机轴振、瓦振异常预警及其原因诊断困难问题，提出一种基于多元状态评估（Multivariate State Evaluation Technology ，MSET）和相关分析（Correlation Analysis，CA）的故障诊断方法。首先基于MSET和滑动窗口计算当前评价窗口内参量估计值与其运行值的残差；其次计算当前评价窗口内参数间相关系数与状态矩阵中对应相关系数的残差；再次通过为各参数相对偏差均值或残差均值、各相关系数残差设定阈值，从而提取出异常特征；最后基于异常特征和欧式距离进行振动异常预警和异常故障诊断。利用掌握的汽轮发电机运行数据测试验证，测试结果表明：所提故障诊断方法切实可行，与单一的参数自身变化评价或相关分析相比，可提取更多异常或故障特征，具备多故障诊断分析能力,更有利于振动异常预警和提高故障诊断准确性。

运载火箭海上发射过程是一个强非线性复杂系统级问题。在海上风浪环境下，运载火箭与框架式发射架之间发生相对运动，适配器与导轨间的多次冲击载荷非线性、不连续，多次冲击速度不同，应对适配器模型的应变率效应进行评估。首先基于聚氨酯泡沫实验数据，得到更为准确的改进唯象宏观模型。分别建立考虑适配器应变率效应和不考虑适配器应变率效应的海上发射系统动力学模型，对高海情下运载火箭海上发射系统动力学特性进行研究。结果表明，应变率效应对运载火箭海上发射过程中适配器与导轨接触载荷影响较大，对运载火箭海上发射滚转运动规律影响显著，将直接影响后续运载火箭海上发射安全性评估及限转装置设计。研究对运载火箭海上发射具有较高工程价值及理论指导意义。

针对含截断厚度的声学黑洞（Acoustics Black Hole ，简称ABH）悬臂梁结构，从解析角度，采用随机载荷和四种典型载荷谱，建立了随机激励下声学黑洞梁的数值模型，进行了疲劳可靠性分析。结果表明，特征频率的偏差和位移PSD预测的精度，都处于工程应用可接受误差范围内。ABH区域的振动疲劳寿命变化情况随载荷谱的不同而不同，最安全的点是ABH梁的尖端位置。均匀梁的最小振动寿命明显高于ABH梁。另外，不是截断厚度h_0越大，声学黑洞半径r_ABH越小，ABH梁就越安全，这还与随机振动载荷谱有关，不同类型的载荷谱，对梁振动疲劳寿命变化情况的影响不同。

大型变电设备在驳船实际运输中，在风浪、潮流等外部作用下经常发生不同程度的损坏，研究最不利环境下设备的动力响应，对运输设备的安全性进行探讨是必要的。为此，以某海上直流换流阀塔为研究对象，基于其自身振动特性研究其在海上运输的动力响应，针对海上运输环境复杂多变，研究工况多，时频分析计算周期较长，在功率谱分析的基础上提出了基于拟静力的分析方法。结果表明，当波浪频率与结构基频比值小于0.15时，可用拟静力法直接得到结构应力响应，位移响应则需对拟静力结果1.3倍放大修正以保证安全；当频率比接近1时，结构响应的放大修正系数和频率比呈线性相关，以上研究为设备的海上运输安全评估及加固提供依据。

为了研究近断层脉冲型地震动的速度脉冲特性和参数对大跨拱桥动力响应的影响规律，首先引入分解叠加法（record-decomposition incorporation，RDI）合成人工近断层脉冲型地震动，对比研究了不同等效脉冲模型的准确性，进而优化和验证了合成方法；然后以某大跨拱桥为工程背景，采用优化后的RDI方法合成了具有不同参数特征的人工近断层地震动，探讨了脉冲成分与残余分量对拱桥动力响应的影响机制；最后研究了不同脉冲参数对拱桥动力响应的影响规律。研究表明，优化后的RDI合成方法能有效模拟原始近断层脉冲型地震动，并得到具有不同脉冲参数的人工地震动；近断层地震记录的高频成分对拱桥结构动力响应具有显著的不利影响；随着脉冲幅值的增大，向前方向性效应和滑冲效应对拱桥动力响应的影响均明显增大；随着脉冲周期的增大，两种脉冲效应对拱桥动力响应均有显著的不利影响；对于脉冲个数的影响，双向脉冲的近断层地震动相比多向脉冲会引起拱桥更大的面内响应。

故障诊断在旋转机械领域具有重要的意义，而深度学习和迁移学习的发展为提高故障诊断的准确性和鲁棒性提供了新的途径。针对旋转机械故障诊断问题，提出了一种基于深度对抗神经网络(Domain-Adversarial Neural Network,DANN) 和多核最大平均差异(Multiple Kernel Maximum Mean Discrepancy,MK-MMD)的无监督域适应迁移学习方法。首先，收集了源工况和目标工况下的振动信号数据并通过快速傅里叶变换转化为频域信号。然后，构建了一个ResNeXt-50特征提取器，并使用DANN和MK-MMD方法进行特征映射和域适应，从而实现源工况到目标工况的迁移学习。实验结果表明，该方法能提高对故障特征的识别精度，且在不同工况下的迁移实验中具有更好的鲁棒性。

车轮多边形和钢轨波磨作为高速铁路典型轮轨周期性磨耗均会加剧轮轨振动，影响行车安全。为探究极端条件下当车轮多边形和钢轨波磨共存时的相互作用：首先，考虑高速铁路典型轮轨周期性磨耗建立了轮轨系统的有限元模型，探究了具有频率相关性的轮轨周期性磨耗竞争机制;然后，对比研究了具有频率相关性的轮轨周期性磨耗同/异相位接触时的轮轨摩擦耦合振动特性;最后，研究了具有频率无关性的轮轨周期性磨耗相互作用时的轮轨摩擦耦合振动特性。研究发现：在具有频率相关性的车轮多边形和钢轨波磨共存时的极端条件下轮轨系统最不稳定；具有频率相关性的轮轨周期性磨耗处于同相位时会加剧轮轨系统的不稳定，且同/异相位之间轮轨摩擦耦合振动的差距会随着波深的增加而增大；具有频率无关性的轮轨周期性磨耗的振动频率越接近对轮轨系统稳定性的影响越大。

建筑抗震韧性评价是地震工程领域的研究重点，在指导设计人员提高结构抗震设计水准和引导管理人员增强结构防灾意识两个方面具有重要意义。本文以位于8度区（0.30 g）的某既有框架结构为研究对象，基于GB/T 38591-2020《建筑抗震韧性评价标准》从修复费用、修复时间和人员伤亡三个角度对结构加固前后的抗震韧性进行评价，并结合加固收益率对减震加固方案的经济效益进行分析。结果表明，采用黏滞阻尼器和屈曲约束支撑的加固技术可有效控制结构的动力响应，层间位移角和加速度均值的最大下降幅度分别为76.9%和29.8%。在罕遇地震作用下决定该结构韧性等级的主要影响因素为修复时间和人员损失。虽然加固前后该结构抗震韧性评级均为一星，但是所采用的减震方案有效提升了结构的抗震韧性，研究成果可为既有建筑的韧性评价与提升提供参考。