针对电磁悬浮系统存在的模型不确定性和内外部干扰等因素引起的控制精度降低问题，提出一种基于偏差改进线性扩张状态观测器(linear extended state observer, LESO)的非线性反步控制(nonlinear backstepping control, NBC)方法。以单点电磁悬浮F轨为被控对象，建立单点电磁悬浮系统的非线性模型，将系统内外部扰动及未建模动态定义为总扰动。在既有偏差改进 LESO (error LESO, eLESO) 的研究基础上，采用反步设计思想，结合系统的非线性模型和eLESO的扰动估计，基于Lyapunov稳定性理论推导出具有扰动补偿的非线性反步控制器(eLESO-NBC)，实现各级子系统的镇定。在单点电磁悬浮F轨试验装置上对所提控制方法进行验证，并与NBC控制器及LESO-NBC控制器进行对比。试验结果表明，所提控制方法保留了NBC的快速响应特性，在面对阶跃扰动时，相较于LESO-NBC，调节时间缩短654%，超调量减少369%。

半主动控制的惯容悬挂系统因其在提升车辆舒适性和行驶稳定性方面的显著优势而受到广泛关注。然而，现有控制策略在设计过程中对系统动力学响应机理的深入分析有所欠缺。为进一步提升惯容悬挂系统的振动抑制性能，一种基于频率分段的控制策略被提出。该方法结合有无惯容元件系统的频域响应特性，利用解析分析手段，从动力学角度揭示了含惯容元件悬挂系统在特定频段的减振优势，并据此构建了相应的分频控制方案。最后，通过数值仿真验证了该控制策略在提高系统减振性能方面的有效性。

液压支架压力信号的准确预测对于提升煤矿安全生产水平具有重要的理论意义与应用价值。然而，现有方法在处理压力信号中复杂的时频特性时仍存在一定局限。为此，提出了一种融合时频域分析与深度学习的压力信号预测框架(time-frequency transformer network, TF-TransNet)。首先，采用高斯移动均值滤波对原始压力信号进行去噪处理，并利用格兰杰因果分析筛选出最具预测价值的特征变量。在特征表示阶段，引入通道注意力机制以动态调整特征权重，并设计特征融合模块以增强变量间的交互建模能力。模型核心为创新性的时频融合编解码结构，结合快速傅里叶变换(fast Fourier transform，FFT)、长短期记忆网络(long short-term memory，LSTM)与概率稀疏注意力机制，实现对压力信号多维度时频特征的深度挖掘。FFT提供频域全局信息，揭示信号隐含的周期性模式；LSTM有效捕捉长时序依赖关系；概率稀疏注意力机制则引导模型关注关键的时频特征信息。以山东枣庄福村煤矿实际液压支架压力数据为基础，分别与传统LSTM及Transformer模型进行了对比，并通过消融试验验证了各模块对模型性能的贡献。试验结果表明，在12步长预测任务中，TF-TransNet在均方根误差上较LSTM和Transformer分别降低约2810%和2048%，平均绝对误差分别降低约3362%和24.00%，R2指标分别提升0482 6和0301 0。

本文提出一种套筒式全螺栓装配钢筋混凝土（reinforced concrete,RC）墙板，上、下墙板连接处采用高强螺栓-钢板组合结构形式，通过预埋套筒连接件，以实现结构的快速拼装。共设计4种试件，开展了水平推覆和滞回试验研究，获得了RC板破坏现象、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化和耗能能力等抗震性能指标。结果表明：该试件在推覆和滞回试验中均具有较高承载力和刚度，整体稳定性较好；破坏主要集中在连接件角部，形成“X”形交叉裂缝带。增加盖板数量后，试件极限承载力提升了24%，刚度增加了17%；滞回曲线由反S形转变为梭形，耗能能力增加了16%。该新型连接可较好完成应力传递，满足墙板结构快速装配与安全要求，为该类型结构的应用提供技术支持。

本文以力传递率作为隔振器隔振性能指标，设计了两个用于舰船隔振器隔振性能检测的压电测力仪。建立了压电测力仪的理论物理模型，分析了压电测力仪理论动态特性，探究了固有频率对于测力仪动态力测量的影响。基于压电效应设计压电测力仪结构，并通过参数化仿真优化了部分结构尺寸，通过有限元仿真验证测力仪静动态性能良好。通过静动态标定实验，验证了两个压电测力仪的灵敏度为3.59pC/N，非线性误差小于0.15%，重复性误差小于0.61%，在0~200Hz频率范围内，动态测量误差小于5%，测量阈值小于0.01N，最后通过扫频激振实验获得了隔振器力传递率曲线。

现有的负泊松比结构通常具有复杂的几何结构，大都需要通过昂贵的增材制造技术制备，而增材制造技术的高成本和低生产效率限制着此类结构的工程应用。受传统二维负泊松比蜂窝元胞启发，设计了一种负泊松比单胞，并提出了由单胞组装而成的负泊松比自锁结构。结合理论、试验和仿真研究了单胞和自锁结构的准静态压缩力学性能，证明了平台应力理论和仿真的可靠性，得出自锁结构的比吸能1217.9 J/kg高于单胞比吸能423.5 J/kg；研究了壁厚和倾角关键几何参数对自锁结构缓冲吸能的影响，得出壁厚为1 mm，倾角为60°时，自锁结构吸能较好；分析了该自锁结构相较于传统二维负泊松比蜂窝（NPR）的吸能效果，自锁结构的比吸能约为NPR的51.7%。该自锁结构可通过传统方法制备，并可根据使用场景实现灵活组装，为开发低成本、轻量化、高能量吸收的超材料提供新的策略。

自然条件下，随着覆冰时间的增加，导线会呈现出不同的截面形状，其气动特性差异显著。本文针对自然条件下形成的典型覆冰导线，研究覆冰导线在不同风攻角及不同覆冰时期的气动特性，探讨风攻角、覆冰时期、档距、不均匀覆冰及部分脱冰等因素对导线脱冰跳跃高度的影响。结果表明：随着覆冰时间的推移，导线下方形成的冰棱导致覆冰后期的气动特性与覆冰初期和覆冰中期有显著差异，气动稳定性变差；导线的脱冰跳跃高度在随覆冰时期和风攻角变化时，主要受到脱冰引起的气动力变化及重力变化的影响，覆冰初期和覆冰中期时导线气动力变化的影响占主导，覆冰后期时重力变化占主导；导线的脱冰跳跃高度随着档距与脱冰率的增大而增大，同时覆冰不均匀程度加剧也会导致跳跃高度增大；当脱冰率较小时，不均匀覆冰情况下的脱冰跳跃高度最大，且随着脱冰率的增加不均匀覆冰的脱冰跳跃高度增大速率更快。研究表明，覆冰区输电线路在设计应考虑随着覆冰时间增加导致覆冰导线的形状及重量的变化以及不均匀覆冰情况的影响。

传感器的布置优化对于健康监测系统的有效性具有决定性作用。现有研究多考虑单轴加速度传感器，且忽略了传感器间潜在的信息冗余问题，同时未充分考虑成本。针对上述问题，构建了一种面向三轴加速度传感器的多目标优化布置模型，以传感器布置有效性、信息冗余度及布置成本为优化目标。进一步提出了一种改进的遗传粒子群算法对模型进行求解。以某大型水电站快速门系统为例，验证了模型和算法的有效性。结果表明，相较于三种经典算法，所提算法初始种群整体性能平均提升45.73%，求解质量平均提升46.43%，算法稳定性平均提升78.96%。

地震模拟振动台通常采用三参量控制，由于试件对振动台的影响，三参量控制参数手动整定较为繁琐，且整定之后控制效果对逆模型补偿依赖程度较高。为此，提出了一种考虑试件影响的振动台控制参数自整定方法。基于振动台加速度闭环频率特性的分析，设计自整定函数，在确保稳定性的前提下有效地扩展频宽，从而实现了三参量控制参数自整定。此外，对于试件与振动台相互作用引起的共振，在控制系统中引入陷波器进行抑制。在辨识得到振动台开环传递函数之后，通过遗传算法进行参数寻优。结果表明，该方法可以对搭载试件的振动台进行控制参数自整定，进而提升地震波复现精度。

模态数K和惩罚因子α设置不当，会严重影响信号VMD的性能，已有的改进VMD法参数寻优时，无法同时兼顾速度和准确性，也未将避免信号欠分解和过分解以及分量与原信号的信息量差异最小都作为寻优的目标，导致所确定的K和α最优组合未能充分提升信号分解性能。针对此问题，提出了一种信号VSS-VMD算法对K和α寻优，采用能量损失系数评价信号欠分解，互相关系数和峭度相结合评价信号过分解，分量与原信号的信息熵差评价分量表征原信号能力，α以较大初始步长逐渐变小，先以较大步长快速找到较优参数组合并以缩小寻优范围，然后以较小步长精确找到最优参数组合。与最近报道的3种改进VMD法相比，VSS-VMD法确定的最优K和α对仿真信号和多个实测信号分解结果表明，提取信号分量完备，未发生欠分解，有效避免了过分解，同时表现出更优的噪声抑制效果，分量与原信号的能量差异值以及分量之间的正交指数都低，分量表征原信号的能力强。该方法在参数寻优范围很大的情况下，确保准确寻优的同时，寻优时间明显减少，为信号VMD性能提升以及有关应用研究提供了重要参考和借鉴。

螺栓连接广泛应用于各类工程结构中，其预紧状态直接影响结构的刚度、稳定性和服役安全性。针对高预紧阶段传统导波能量法识别灵敏度不足的问题，本文提出了一种基于扫频激励信号的频谱统计特征建模方法，用于实现螺栓连接状态的无损识别。通过采集50–90 N•m区间内不同加载工况下的导波响应信号，提取频谱质心、带宽与峭度三类特征，分析其与预紧力之间的映射关系。结果表明，频谱质心随预紧力呈稳定单调递减趋势，指数模型能够准确拟合该关系，三组重复实验的一致性良好，决定系数"R" ^"2" 高达0.9948，频谱质心标准差约0.86kHz，相对离散度不超过0.6%，充分体现了模型的稳定性与可靠性。频段能量分析进一步验证了频谱能量向低频迁移的趋势，带宽和峭度特征也随预紧力呈现良好单调性。该方法结构简单、抗干扰能力强，具备趋势稳定性和物理可解释性，适用于复杂工况下的螺栓结构健康监测与状态评估。

针对单级冷发射载荷过载大、出筒速度低问题，提出一种基于两级释能的气动弹射方案，建立弹射计算模型，通过试验验证模型有效性。开展两级释能冷发射系统内弹道特性仿真研究，获取载荷内弹道特性参数，分析低压室初容、阀门内径及动力单元释能间隔与初始能量配置对弹射内弹道特性的影响规律。结果表明：低压室初容对载荷过载影响显著，对出筒速度影响较小；阀门内径对载荷过载峰值影响较大，内径增大30mm,载荷出筒速度提高17.89%；动力单元释能间隔缩短70ms，载荷出筒总时缩短10.19%；相同初始能量条件下，两级释能冷发射方案较单级弹射方案可将峰值过载降低14.85%，出筒速度提升5.02%。本研究结果为优化气动弹射系统设计提供参考价值和意义，并进一步为设计新型冷发射系统、提升弹射系统内弹道特性提供了新的研究方向和思路。

针对桥梁健康监测数据因环境干扰或传感器故障导致的异常或缺失，提出了一种基于麻雀搜索算法（Sparrow Search Algorithm，SSA）共同优化变分模态分解（Variational Mode Decomposition，VMD）和门控循环单元（Gated Recurrent Units，GRU）的桥梁异常监测数据修复方法。研究利用SSA对VMD中分解层数K和惩罚因子α进行寻优以获取准确结构响应，选择SSA对GRU关键超参数进行优化，通过训练使模型达到最佳状态后，将分解后的信号作为输入进行预测修复，以重构桥梁缺失监测数据，通过对比单一GRU模型、VMD-GRU模型预测结果，以RMSE、MAE、MAPE和R2作为误差指标来评价所提方法的科学性与实用性。研究表明，所提方法可在非经验指导下获得最佳参数组合，挠度测试集均方根误差为6.0702%，应变测试集均方根误差仅为0.15%，该方法适用于桥梁异常或缺失监测数据的重构，能够提高数据质量和数据使用的正确率，为桥梁健康监测与决策提供方法基础。

准确的有限元模型对于天线梁结构的设计与性能优化具有重要的工程价值，其核心在于精准掌控天线梁的共振频率区间以避免线路激励引发的共振问题。尽管天线梁结构较为简单，参数相对单一，但构架端部刚度与约束条件的影响导致有限元模态分析结果与试验数据存在显著偏差。为建立更为精确的天线梁有限元模型，本文通过层级模态试验逐级探讨了引起模型偏差的主要因素。研究表明，建模误差的关键在于天线梁边界条件的设置不当。为解决该问题，本文采用粒子群算法（PSO）修正边界约束参数。修正后的天线梁模态频率与试验模态频率平均误差降至2.11%，关键的横梁垂弯模态频率仅相差0.76%。修正后的天线梁有限元模型可为后续结构优化设计提供可靠的基础与工程价值。

抑制钝体涡激振动是研究热点，受蒲公英种子冠毛结构启发，提出一种竖向孔板结构，经正交试验法设计9组不同孔板参数方案，通过计算流体力学数值仿真分析其减振降载性能，并探讨最优方案在不同约化速度下的特性。结果表明，影响孔板性能主次因素依次为板柱间距、孔板长度、孔隙率。最优方案为板柱间距0.6D、孔隙率30%、孔板长度1.5D，能使圆柱顺流向与横流向振幅分别降低90.59%和98.71%，升力系数均方根值与阻力系数平均值分别降低91.45%和30.43%。低约化速度下，优化孔板通过多孔耗散机制减弱涡脱强度，进而改善流场稳定性与圆柱表面压力分布，减少涡激载荷，以抑制圆柱振动。高约化速度下，孔板调控失效且开口射流加剧流场扰动，促使圆柱尾缘及孔板两侧生成并脱落更大尺度的旋涡，导致圆柱表面压力分布不均，涡激载荷增强，最终加剧圆柱振动。

在结构健康监测系统中，传感器故障、通信中断等因素常导致大段连续型数据丢失。现有数据修复研究多针对离散型丢失展开，且在真实值不可获得的情况下普遍缺乏修复精度的自评机制，导致其修复结果在工程应用中的参考价值有限。本文提出一种基于差分 Transformer 的结构健康监测加速度数据修复与精度自评方法，引入差分注意力机制，结合随机掩码与位置编码策略，集成数据修复与修复精度预测模块，实现了在高丢失率下的高精度数据重建与结果可信度评估。进一步分析了训练参数、网络结构配置及传感器间相关性等因素对修复性能的影响，系统评估了模型在多种数据缺失模式下的适应性与鲁棒性。通过Dowling Hall数据集与三跨连续梁模拟数据的实验验证，结果表明所提方法在高丢失率条件下仍具备稳定的重建精度与修复精度预测能力，展现出良好的跨结构泛化能力与工程应用潜力。

轮轨滚动接触是铁路大系统中最关键的接触副之一，选择一种稳健、精确和快速的轮轨滚动接触模型对精确预测车辆和轨道系统动力响应及轮轨踏面磨损至关重要。基于车辆―轨道耦合动力学理论，建立了考虑不同轮轨滚动接触算法的车辆―轨道空间耦合动力学模型，其中轮轨滚动接触数值模型包括：赫兹接触模型、ANALYN模型、MKP模型以及CONTACT模型。利用所建立的数值模型，对比在轮轨界面存在随机不平顺、车轮非圆化磨耗及焊接不平顺情况下轮轨滚动接触算法对轮轨系统动态相互作用的影响。研究结果表明：在车辆―轨道耦合动力学在线仿真计算中，相比于赫兹接触模型，轮轨非赫兹滚动接触模型可更精确地计算轮轨法向动态相互作用，尤其是当轮轨界面存在短波或脉冲型不平顺激扰时；当需要考虑计算效率时，赫兹接触模型可作为折衷选择。本文研究可为轮轨动态相互作用及轮轨磨耗预测中轮轨接触模型的选择提供理论参考。

在船舶领域，波纹管的动刚度对系统可靠性及性能优化至关重要，但是关于内压载荷下船用多层金属波纹管动刚度的理论、试验和仿真，国内外开展的还比较少。本文选取DN250U形多层金属波纹管作为对象，研究内压载荷下金属波纹管试验和仿真方法，通过试验与仿真结合研究波纹管在内压载荷 下的轴向动刚度特性并对其原点动刚度进行预报。根据动刚度试验测试结果与试验工况下动刚度仿真结果对比可知，0 MPa~0.5 MPa试验和仿真的原点及跨点动刚度曲线的趋势和数值大致吻合，因此证明了内压载荷下等效弹簧法计算波纹管动刚度的可行性。依托试验和仿真结果，探讨了原点动刚度的影响因素，并在现有动力学理论的基础上进行修正，提出针对内压载荷下的多层U形金属波纹管动刚度修正公式，在工程运用中，可作为对多层U形金属波纹管动刚度性能的预报。

为研究不对中故障转子系统的模型不确定性稳态响应区间，基于有限元法建立了考虑联轴器不对中转子系统的确定性动力学模型。在此基础上，建立了基于随机矩阵理论与最大熵原理的非参数不确定动力学模型，并采用矩阵极分解法生成正定的随机参数矩阵。通过散度参数识别方法对系统中的不确定度进行了表征，并利用转子试验台开展扫频实验以验证方法的准确性和可行性。同时以两半联轴器之间的夹角作为角度不对中程度的关键参数，对比分析了不确定转子系统的非线性响应区间特性。

针对传统描述轴承退化的指标无法准确反映轴承全寿命周期中的轴承退化状态问题，提出一种高斯混合模型（Gaussian mixture model，GMM）结合融合散度的方法进行滚动轴承退化状态评估。首先对原始数据进行VMD分解以去除信号中的干扰成分，建立经过VMD分解的样本数据的GMM，以初始时刻健康样本的GMM为基准，用后续其余样本数据的GMM与基准进行差异性对比；然后使用不同类型的散度量化健康数据的GMM与其余数据的GMM之间的差异性，为了结合各个散度指标的优点，将得到的不同散度量化指标采用自适应加权融合方式得到综合健康指标HI；最后利用切比雪夫不等式原则设立阈值评估轴承的退化状态。实验结果表明得到的综合健康指标能准确、及时的判断轴承的退化状态，与传统的时域指标和熵值指标相比，其敏感性高、波动性小、单调性好，能够更好的反映轴承的退化状态，为轴承退化状态评估提供了一种新的思路。

针对轴承在变转速情况下,信号非平稳性与特征难以提取以及故障分类困难等问题，提出了一种基于多源多特征节点的图神经网络模型。该方法用自适应加权算法结合格拉姆角差场优化格拉姆图，实现振动信号和转速信息结合。然后，改进Swin Transformer机制，实现图像特征提取，构建结构图输入图卷积神经网络模型进行故障诊断，提高变转速工况下轴承故障的准确率。实验结果表明，在变转速工况下，卷积神经网络、长短期记忆网络、Transformer以及传统的GCN深度学习模型的故障诊断率较低，所提方法在渥太华公共数据集中取得了99.9％准确率，同时在自测数据集中也达到了99％的准确率。

Lamb波频散特性曲线是声发射技术定位轴承损伤源的重要参考依据，然而，传统的解析法或数值法在分析轴承中导波传播特征时，无法获得完整的Lamb波频散特性曲线。针对这一问题，本文采用半解析有限元法求解轴承中Lamb波频散特性曲线。将该频散曲线与声发射信号时频图相对照，识别信号在轴承中的传播模态，并根据频散特性曲线中包含的频率信息分离不同频率的信号，使用小波系数模最大值法计算不同频率信号到达传感器的时间，结合传播速度与到达时间差计算损伤源与传感器之间的相对角度，从而定位轴承损伤源。此外，针对单传感器定位存在的位置不确定性问题，通过移动传感器进行二次定位，两次定位结果的重叠区域即为轴承损伤源的真实位置。通过断铅实验和模拟损伤源定位的测试，验证了所提方法的有效性。

输送各类介质的离心泵、风机等机械设备是船舶振动噪声的主要来源之一。伴随机械设备转轴的高速旋转产生的流体动力、不平衡力等激励源通过转轴和结构传递形成的设备机脚振动是低噪声设备研制和船舶振动噪声控制关注的主要对象。针对船用机械设备由于转子动不平衡、承受周向不均匀载荷等原因而产生的低频线谱振动问题，以水泵机组为对象，基于多通道频域分块最小均方（Multi-Channel Frequency Domain Block Least Mean Square，MCFBLMS）算法进行了主动控制仿真。仿真结果表明针对水泵转子的主动控制可以实现对多激励源作用下的机脚振动控制。以电机为对象开展了主动控制试验研究，结果表明针对单线谱、多线谱、双向控制等工况平均线谱幅值均能实现显著的控制效果。本文提出的针对转轴的低频振动主动控制方法，为船舶机械设备低频线谱振动控制开辟了新的技术途径。

针对城轨列车轴箱与齿轮箱等关键机械系统的复合故障样本缺乏、多部件耦合场景下复合故障特征难以有效提取，导致现有深度迁移方法诊断精度不高的问题，提出一种基于本征模态函数（Intrinsic Mode Function, IMF）筛选改进双阶段迁移学习的复合故障诊断方法。首先采用自适应噪声完备集合经验模态分解（Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise, CEEMDAN）算法分解复合故障信号，利用小波包变换实现多频带特征增强，并通过粒子群算法筛选与源域分布最匹配的IMF分量。然后建立双阶段混合注意力深度模型，分别利用源域单一故障数据训练两阶段模型，将第一阶段的分类结果应用于第二阶段，通过两阶段互斥标签损失优化实现对复合故障的精准识别。实验结果表明，在轴承复合故障及齿轮-轴承部件级复合故障诊断任务中，提出方法的平均识别率均较高，实现了从单一故障到复合故障的迁移诊断。

RV减速器的滚针轴承内滚道（曲柄轴偏心圆表面）易发生材料疲劳剥落失效，且多组滚针轴承之间存在失效随机性和多发性的特点。为有效揭示多组滚针轴承缺陷组合模式下的RV减速器动态响应特性，在RV减速器接触多体动力学理论模型基础上，提出滚动体与滚道几何缺陷时变接触位移计算方法，计入滚针轴承缺陷不同组合模式影响，建立含滚针轴承多缺陷的RV减速器动力学模型。在此基础上，以RV-20E减速器为对象，仿真分析曲柄轴、摆线轮和输出行星架的动态响应情况，并通过振动试验验证了所建模型的准确性。研究表明，曲柄轴和输出行星架的振动特性受缺陷影响较大；频域中各特征频率附近主要存在由曲柄轴转频和摆线轮转频导致的调制现象；在不同缺陷组合模式下，传动件振动信号中将呈现出以曲柄轴转频的不同倍频为特征的调制现象。

地震动强度参数(intensity measure,IM)是结构的损伤评价中一个重要环节，为获取波纹钢管廊结构的最优IM参数，以大跨度横椭圆形波纹钢管廊结构为研究对象，建立了4组土-波纹钢管廊结构相互作用有限元模型，结合拉丁超立方抽样技术和增量动力分析方法，通过大量运算建立横椭圆形波纹钢管廊结构的易损性模型。以结构不同方向的相对变形率作为损伤指标(damage measure,DM)，对21个常见IM参数的有效性、实用性、效益性进行考虑。同时引入随机森林算法(random forest,RF)模型和SHAP方法，讨论不同IM与DM的相关性。结果表明，考虑结构特性的速度型指标效益性最好，比值型指标表现最差，速度型指标的效益性明显优于加速度型指标以及位移型指标；速度型指标与DM相关性普遍较好，是适合用于大跨度横椭圆形波纹钢管廊结构损伤评价的IM；采用不同的DM会对易损性分析结果造成影响，推荐采用竖向相对变形率作为结构的损伤指标。

基于高烈度区大跨连续梁桥抗震性能需求，在平面滑动摩擦减震支座（sliding friction bearing，SFB）的基础上，提出了一种平-转复合摩擦减震支座（rotational composite friction bearing，RCFB），阐述其结构构造与运动行为，推导了力学模型，然后基于ABAQUS平台建立模型进行数值分析，并试制样品开展拟静力试验，以验证支座方案的可行性与力学模型的正确性。最后依托8度区某大跨连续梁桥，采用非线性时程分析方法对其抗震性能进行了研究。结果表明：RCFB支座构造简单，功能清晰，数值分析与试验结果一致性较好，与理论力学模型较吻合；RCFB支座具有良好的减震性能，而相比于SFB支座，结构内力响应有一定程度的增加，但墩梁相对位移可得到有效控制；支座摩擦系数、两阶段运动临界位移会对结构响应产生一定影响，实际工程中，可通过合理确定支座参数以实现结构内力、位移响应相协调的抗震设防目标。

液态CO2致裂器喷射到爆破孔中的CO2是其致裂煤岩体的唯一能量源，爆破孔爆能即CO2的冲击压力分布特征对煤岩体致裂效果与机理的研究具有重要意义。采用自主研发的气爆爆能测试系统开展了现场原型致裂器气爆爆破孔爆能测试的实验研究，考虑CO2等熵流动，建立了液态CO2相变气爆形成的超临界CO2射流模型，并结合实验结果系统分析了气爆爆破孔爆能分布特征及其成因。结果表明：受到爆破孔限制，超临界CO2射流流体产生连续脉冲式的冲击波，远离致裂器喷气口的爆能时程呈现多次间隔性瞬间升高和降低且显著非对称的倒“V”字型；宏观上爆压时程呈现快速升高和降低的三角形脉冲形式，且最高爆能分布于致裂器喷气口附近，爆压峰值可达230 MPa，其峰前升压和峰后降压速率均显著大于爆破孔其余位置的爆能时程特征；渗失孔即爆生裂隙周围的冲击压力还具有梯形脉冲特征，气爆爆能主要聚集在爆生裂隙周围，越靠近爆生裂隙爆能越高，爆生裂缝周围冲击压力为79.16~84.97 MPa，其中20 MPa以上的高压持时可维持220 ms左右，即液态CO2相变气爆属于典型的长持时中频动载。基于实验所获得的爆能分布规律，对当前气爆工艺进行改进，提出了超临界CO2点式射流冲击气爆致裂新方法。研究成果可为液态CO2致裂器气爆的现场应用和理论研究提供参考。

楔形掏槽爆破因其爆破能量集中、炮孔利用率高，广泛应用于掘进工作面作业中。为探究地应力对楔形掏槽爆破的影响，本研究采用极端条件下的单轴加压方法（设置侧压力系数为0），基于围压作用下的掏槽理论，采用模型试验和有限元数值模拟方法，探讨了爆破过程中的力学机制。研究结果表明，单轴压应力对楔形掏槽爆生裂纹的产生和扩展具有导向作用，裂纹的产生和扩展方向与爆破后的单轴压应力方向一致；无论是横向加载还是纵向加载，单轴压应力都将促进掏槽破碎块度的大块率，对于粒径大于9.5mm的块度影响显著，对于粒径小于9.5mm的块度影响不显著；单轴压应力在爆破初期对米塞斯应力峰值影响较小，但在爆破中后期影响显著；当单轴压应力垂直于炮孔长轴（T2）施加时，槽腔体积最大，而当单轴压应力垂直于炮孔短轴（T3）施加时，槽腔体积增加；施加单轴压应力后深度方向范围无明显变化，表明爆后沿深度方向的损伤几乎不受单轴压应力的影响；研究结果对地应力下的掏槽设计优化提供参考。

为识别复杂冲击载荷下螺栓连接结构的松动失效边界，提出了一种基于演化功率谱密度的边界判定方法。首先，开展典型螺栓连接结构在复杂冲击载荷下的冲击试验，记录不同拧紧力矩条件下的结构应变响应。基于小波变换，推导冲击响应的演化功率谱密度矩阵，并据此计算监测点应变均方根值随拧紧力矩变化的曲线，揭示了螺栓松动失效的演化规律。随后建立螺栓连接结构的精细化有限元模型，并通过与试验获得的应变时域与频域结果对比验证了模型准确性。在此基础上，利用有限元模型分析冲击载荷参数对松动失效边界的影响规律。结果表明，随着冲击响应谱拐点频率的提高，螺栓连接结构的松动失效边界呈上升趋势。在拐点频率较低的冲击作用下，结构更易发生松动失效。