海上多层土体地基具有复杂的力学特性，为明晰地基弹性模量和压缩模量的参数转换关系，提高基础结构设计精度和保证结构安全，提出了一种以多目标粒子群优化(multi-objective particle swarm optimization，MOPSO)算法为主程序的地基参数反演优化方法。以塔筒顶部振动位移均方根为指标，采用现场监测数据验证所提出方法最大误差在14%以内。在此基础上，针对单筒多舱风机基础，开展了风、浪、流极端环境荷载不同组合对基础动力响应影响规律研究，探究了冲刷深度对基础结构稳定性的影响。结果表明：塔筒底部控制荷载为波浪荷载，顶部控制荷载为风荷载，在动力响应分析中，可将削减风速与最大波高的组合作为海上风机极端工况控制组合；随着冲刷深度的增加，风机一阶和二阶频率随之减小，当一阶频率减低07%时，应采取基础加固和防冲刷措施。该研究为海上风机基础结构设计和安全分析提供支撑。

针对覆冰输电线三自由度舞动中复杂的多模态耦合问题，结合Ansys数值模拟与风洞试验，系统研究了竖向-横向-扭转耦合振动下的舞动触发机理，并分析了多模态耦合对舞动响应的影响。首先，采用Ansys软件建立两跨四分裂覆冰导线的三自由度非线性有限元模型，采用准定常气动力进行多种工况数值模拟；同时进行节段模型风洞测振试验，测试新月形与D形覆冰截面在不同工况下的风致响应。结合单自由度与多自由度理论对比分析舞动响应，深入阐释复杂舞动机理。结果表明：输电线舞动具有显著的多模态耦合特征，其触发与抑制主要源于模态间的气动耦合。经典单自由度理论仅基于单一方向气动负阻尼判据，难以全面描述实际舞动行为。复杂的舞动行为需综合考虑多模态耦合与气动非线性机制，多自由度耦合理论能准确预测舞动起始条件与主导模态。研究多自由度耦合机制可为工程防舞设计提供可靠的理论支撑。

为探究两阶钢轨动力吸振器在波磨抑制与减振性能间的协同优化问题，该研究综合运用复模态分析与谐响应分析，系统探究了两阶吸振器参数对轮轨系统摩擦自激振动及强迫振动响应的影响规律。首先，建立单车轮-钢轨-两阶吸振器模型，通过复模态分析揭示频率配置对系统等效阻尼比的影响规律；然后，进一步建立谐响应分析模型，评估两阶吸振器对钢轨一阶pinned-pinned振动的衰减能力。结果表明：将两阶吸振器频率分别设置为系统摩擦自激振动主频(405 Hz)与钢轨一阶pinned-pinned共振频率(1 018 Hz)时，系统最小等效阻尼比由初始的-0049 93提升至-0030 89，同时钢轨一阶pinned-pinned共振响应衰减636%，从而实现了波磨抑制与减振性能的协同优化；增大吸振器阻尼可进一步拓宽有效带宽，提升减振效果。研究揭示了两阶吸振器参数对双重性能目标的耦合影响机制，证实了通过合理频率匹配实现波磨主频控制与钢轨共振抑制协同作用的可行性，可为两阶钢轨动力吸振器的工程优化设计提供理论依据。

针对传统离线迭代混合试验在复杂非线性工况下存在收敛速度慢的问题，提出一种基于双参数改进牛顿算法的离线迭代混合试验方法。该方法是采用数值积分算法将运动学方程进行离散，并构造残差函数和双参数改进牛顿迭代格式，将结构运动方程转化为离线迭代求解非线性方程组的问题。通过混合试验物理子结构加载测得全时程恢复力响应，用于求解残差函数及雅可比矩阵，最终通过双参数改进牛顿迭代求解整体状态向量，得到结构的全时程位移响应。以含非线性速度阻尼器的单自由度结构体系为研究对象，设置六种工况，对不动点迭代、标准牛顿迭代和双参数改进牛顿迭代的收敛性能进行对比分析。研究表明，所提方法在六种典型工况下均能实现稳定收敛，并在位移时程吻合度、相对均方根误差和收敛轮次方面均优于传统方法。

针对非线性边界下液压管道的振动控制问题，本文提出一种惯容型非线性能量汇（Inertial Nonlinear Energy Sink, INES）抑制方法。首先，基于广义哈密顿原理建立管道-INES耦合动力学模型，采用伽辽金法离散方程，并结合谐波平衡法与伪弧长法求解稳态响应，通过数值法验证了解析解的准确性。随后，分析了关键参数对减振性能的影响，并利用粒子群算法（Particle Swarm Optimization, PSO）实现参数寻优。研究表明：INES能显著抑制管道振动；在特定惯性系数下，过大的非线性刚度易诱发高阶谐波共振；对于给定刚度，系统存在最优阻尼参数；且在一定范围内，增加惯性系数和阻尼有助于提升减振效果。此外，PSO算法能高效获取最优参数。该研究为INES在管道振动控制中的设计提供了理论参考。

太阳能电池板是航天器的重要组成部分，其动力学建模对结构设计与在轨性能分析具有重要意义。本文用含铰链连接板结构对太阳能电池板的展开锁定状态进行模拟，建立了一种半解析动力学模型。包括用旋转弹簧和薄刚片等效铰链刚度和质量特性，选取正交多项式为位移函数，结合拉格朗日乘子法描述位移连续性约束，通过Rayleigh-Ritz法建立了用于求解其固有频率与模态振型的动力学方程。通过实验测试与ANSYS有限元模型对比验证，固有频率最大误差分别为2.251%与1.525%，模态振型吻合良好。进一步分析了板长宽比、铰链质量与位置对系统固有特性的影响。结果表明：随着长宽比增大，除第1阶外固有频率下降；随铰链质量增加，固有频率降低，且高阶模态更为敏感；随铰链间距减小，固有频率呈先增后减趋势。上述研究为太阳能电池板动力学设计提供了理论参考。

变角度纤维增强复合材料轴（variable-angle fiber-reinforced composite shafts, VFCS）因其可设计的刚度分布特性，在高性能转子系统中具有重要应用潜力。针对 VFCS 轴向非均匀各向异性及高速旋转条件下的陀螺耦合效应，基于卡雷拉统一定理建立了一种准三维半解析动力学模型。该模型采用高阶截面展开描述复杂截面变形，通过罚函数法引入广义边界条件，并基于 Hamilton 原理推导了同时考虑离心力与科氏力效应的统一控制方程。通过与 ANSYS 有限元结果及已有文献解对比，验证了模型的准确性与计算效率。在此基础上，深入探讨了非线性纤维路径对 VFCS 固有频率与临界转速的影响，揭示了变角度设计对旋转轴动力学特性的调控规律。研究结果可为变刚度复合材料旋转结构的动力学设计与稳定性评估提供理论依据。

针对高速相机在抖动工况下难以准确获取旋转体振动位移的问题，提出一种基于“抖动—振动分离建模”的稳态补偿视觉测量方法。与传统依赖相邻帧全局特征匹配且易受局部运动干扰的视频稳像方法不同，该方法建立了静止参照物与运动目标的相对位移解耦模型。算法利用场景中静止背景与运动目标共存的先验特性，通过构建双分支深度学习网络对视频序列进行同步追踪。网络引入重参数化的跨阶段上下文交互模块（Reparameterized Cross Stage Partial–Context Interaction Block, RepCSP-CIB）增强多尺度小目标特征提取，并通过自适应核卷积模块（Adaptive Kernel Convolution, AKConv）动态调节感受野，以估计并补偿由相机无规则抖动引起的位移误差。实验以电涡流位移传感器采集数据为基准，定量结果表明：相较于基线算法，本文方法将两类目标的平均均方根误差(mRMSE)降低了46.23%；在高频复合抖动工况下，补偿后的振动信号与真实值的相关系数r达到0.9586，决定系数R2达到0.919。所提方法克服了复杂抖动干扰，满足了旋转机械微小振动位移测量的精度要求。

为揭示高压空气致裂条件下裂隙岩体的损伤机制及裂纹扩展规律，本文在考虑T应力影响的基础上，建立了裂隙尖端弹塑性分析模型，分析了不同应力环境与不同气压参数下对塑性区形态及演化特征的影响规律。基于此，开展了真三轴条件下高压空气致裂试验，结合气压响应与声发射特征，对裂纹萌生、扩展及贯通过程进行了系统分析。研究结果表明：在高压空气冲击作用下，裂纹扩展过程呈现明显的阶段性特征，气压曲线可划分为起裂、扩展及贯通三个阶段；声发射信号主要集中于裂纹扩展阶段，其能量演化与裂纹扩展行为具有良好对应关系。T应力通过改变裂隙尖端非奇异应力分布特征，影响裂尖塑性区的形态、偏转方向及局部损伤集中范围，进而改变裂纹优先扩展路径和岩体损伤模式。研究结果揭示了空气致裂过程中裂隙尖端塑性区演化与裂纹扩展之间的内在联系，可为煤岩体致裂工程提供理论依据。

水轮发电机组转子-轴承系统在复杂工况下易发生碰摩故障，严重威胁机组安全。形状记忆合金（SMA）变刚度支承通过主动调节系统动力学特性，为抑制此类振动提供了新途径。然而，现有水轮发电机组基于SMA的支承控制多采用固定参数设计，在应对宽转速、复杂激励运行工况时，其抑振效果存在局限，且缺乏对不同工况下最优参数的系统化选取方法。为此，文中研究提出一种基于混合灰狼优化-粒子群（HGWOP）算法的SMA支承参数自适应优化方法。首先，建立了包含不平衡磁拉力与碰摩激励的水轮发电机组转子-SMA支承耦合动力学模型。进而，以最小化转子在全转速范围内的振动峰值为优化目标，引入HGWOP算法，对SMA支承的关键可控参数——金属丝数量进行全局自适应寻优。数值结果表明，相较于固定丝数方案，经优化后的自适应变丝数策略能使系统最大振幅降低约29.3%，危险转速区间宽度压缩约90.7%。本文的研究对于大型旋转机械机组运行的振动抑制具有借鉴意义。

非线性能量汇（Nonlinear Energy Sink, NES）胞元可有效控制弹性连续体多模态振动，但其减振效果取决于胞元装配位置和参数。本项目从稀疏重构与主自由度选择的角度优化胞元装配位置，使得以胞元装配位置作为主自由度的降阶模型具有模态正交性并反映主结构频率及模态特性，即主结构多模态振动能量主要集中于该主自由度；构建主结构在不同激励下的多时域响应目标函数，采用人工蜂群算法优化胞元参数以最小化该目标函数，提升NES胞元在多模态振动和多幅值激励下的宽频减振性能。数值分析表明，面向多模态振动抑制时，所提装配策略可使胞元位于目标模态能量高且降阶模态正交性强的区域，增强胞元对主结构多阶模态振动能量吸收与耗散能力；结合从高阶到低阶模态的分步参数优化策略，通过优化参数赋予NES胞元不同激活阈值，提升其弯扭耦合振动抑制效率。在多幅值激励（单一模态）振动抑制方面，装配策略使胞元稀疏分布于主结构模态能量较高位置，而参数优化策略赋予NES胞元不同激活阈值，近似等效于多稳态NES，有效提升NES胞元在宽幅值激励下的振动抑制能力。本研究为弹性连续体被动减振设计提供了一套具有普适性的NES胞元装配与参数优化策略。

针对天然岩石非均质性诱发的结构噪声易掩蔽超声初至特征、制约高精度波速反演与层析成像的问题，提出一种面向岩石超声信号的自适应VMD降噪方法（R-AVMD）。该方法可基于信号噪声形态判别，实现不同岩性条件下岩石超声A扫信号的自适应降噪。首先提取中心频率、峭度、均方根值及估计信噪比4项时频特征，通过K-means聚类将6种岩性1536组A扫信号划分为弱结构噪声型与强结构噪声型两类工况。然后针对不同工况构建融合波形相关性、排列熵与峭度的动态适应度函数，驱动灰狼优化算法（GWO）对变分模态分解（VMD）的分解参数进行寻优。最后依据最优参数完成模态分解，通过相关系数筛选有效分量并重构降噪信号。另取同样6种岩性共378组实测A扫信号的验证表明，R-AVMD在全部工况下均实现信噪比增益，相比原信号平均提升9.05 dB，最高提升11.77 dB；经降噪后赤池信息准则（Akaike information criterion, AIC）初至拾取平均绝对误差由0.58 μs降至0.15 μs，对应层析成像定位误差估算改善约0.87~1.28 mm。结果表明，该方法能够实现从噪声形态判别到模态分解参数寻优的自适应处理，为复杂岩性条件下岩石超声信号降噪及初至高精度拾取提供了一种有效手段。

数控机床精密主轴轴承长期服役在高转速、高精度、高刚度工况场景下，轴承的几何精度、热行为与润滑动力学表现呈现出强烈的非线性耦合特征。各物理场之间的动态反馈与耦合作用，是导致轴承动态性能及机床加工稳定性波动的核心因素。本文构建了集成内外圈、滚动体及保持架振动响应的多体动力学模型，提出了一种基于高斯随机数的轴承圆度误差表征方法，以分析轴承精度对其动态特性的影响。为探究精密主轴轴承的多场动态演化机理，基于力-热-流双向耦合机制，将轴承动力学、热力学与流体力学模型进行深度融合，建立了精密主轴轴承多场耦合动力学模型。搭建了高速主轴轴承振动温升试验台，将轴承振动与稳态温度响应测量结果与数值仿真结果进行了对比，验证了该模型的有效性。基于所建立的模型，研究了轴承转速、精度等级、润滑油粘度和主轴环境温度对精密主轴轴承多物理场动态特性的影响规律，结果表明：过高转速与滚道圆度误差会恶化轴承润滑与动态性能；高粘度润滑油成膜能力强但会加剧打滑与温升；环境温升虽一定程度上抑制打滑与振动，却会削弱弹流润滑效果，降低轴承服役性能。因此，综合调控这些因素方能提升轴承性能。

湍流边界层激励引起的结构振动是影响航空航天与船舶装备声振性能的重要因素，发展高效、准确的振动响应预测方法具有重要工程意义。针对典型四边简支平板，基于非相关平面波理论开展平板随机振动响应预测，对 Corcos 与 Mellen 两种壁面压力互谱模型的预测结果进行对比，并根据对比结果选取 Corcos 模型作为后续参数分析的压力输入。在此基础上，分别考察激励次数、截断波数、来流速度和平板厚度对响应结果的影响，并引入脉动压力对流波数与结构弯曲波数的匹配关系进一步分析影响机理。研究表明：激励次数不少于15次且截断波数取两倍弯曲波数时响应结果趋于收敛；来流速度增大使湍流脉动压力输入增强，同时使波数匹配频率向高频移动，而平板厚度增加使波数匹配区向低频移动，振动位移响应明显降低。相关结论可为结构的流激振动评估与抗振设计提供参考。

针对薄壁衬层层合板结构在服役过程中易产生的隐蔽性脱层损伤问题，本文提出了一种基于振动传递率和L1范数正则化的损伤识别方法。该方法利用传递率函数仅取决于结构固有属性而与外界激励无关的特性，突破实际工程中激励力难以精准测量的技术难题。为量化结构动力学特征，基于层合板多自由度系统动力学方程，构建加速度响应传递率函数，通过引入L1范数对特定频段内的传递率进行稀疏化处理，建立脱层损伤指标（TD）。通过对预制不同位置、典型尺寸的隐蔽性脱层损伤方形层合板进行扫频振动试验，分析了0-300HZ频段内的加速度响应。结果表明：当脱层损伤位于测点区间内时，两测点间的传递率幅值显著增加；所构建的TD指标能够有效识别并定位测点区域内的局部脱层损伤，其分布结果与实际损伤工况较为符合。该方法为复杂服役环境下薄壁衬层层合板结构的健康监测提供了高效、实用的新途径。

针对煤矿钻机电液系统固有的摩擦非线性与参数不确定性显著及控制精度不足等极易导致卡钻事故的现实问题，提出一种改进LuGre摩擦模型的复合控制方法。首先建立钻机电液系统的非线性动力学模型，针对传统摩擦模型难以反映摩擦参数随工作位置变化且在零速附近易产生振荡等问题，构造了含零速窗口函数与位置函数的改进LuGre摩擦模型。由于钻机工况复杂且卡钻影响因素多样，设计考虑惯性权重与学习因子自适应调节及精英突变机制的改进粒子群算法，实现对改进摩擦模型参数的高精度辨识。针对参数不确定性、集总不确定性引起的给进速度波动与负载压力冲击等问题，在控制方面引入参数自适应、神经网络近似与预设性能函数，并基于反步法构造复合控制器并给出稳定性证明。通过仿真分析发现，改进LuGre摩擦模型能够有效地获得满足精度要求的摩擦模型参数。此外，基于改进LuGre摩擦模型，所提控制方案的跟踪误差比其他三种方案分别降低了44.42%、85.87%和88.04%，且响应速度比较接近。最后，与传统电液系统的对比实验结果表明：本文所提方法的钻进深度提高了10.18%，卡钻发生率降低了30%。

为保障风力机结构安全，本文采用弹簧悬挂节段模型及内置天平同步测力测振技术，对典型叶片翼型的涡振进行了试验模拟，获得了不同试验风攻角和阻尼比下的翼型涡振响应，识别了不同翼型的非线性涡激力，并分析了风攻角和阻尼对翼型涡振的影响，同时对比了不同工况下涡激力与常规气动力的差异。研究结果表明：该方法能够有效模拟叶片翼型的涡振并识别非线性涡激力时程；阻尼比一定时，不同试验风攻角对应的典型翼型涡振特性存在显著差异，并表现出明显的非线性特征；停机状态下的涡激力单峰值大于相应的平均气动力，部分翼型的涡激力单峰值甚至超过额定运行状态下的平均升阻力，叶片强度与疲劳校核应考虑涡激力荷载。

针对多体系统非齐次及非线性动力学方程的高精度数值求解问题，结合显式预估与微分求积法(Differential Quadrature Method, DQM)，提出一种可变精度直接积分单步法(DQM45)。该方法利用经典四阶Runge-Kutta法对内部节点状态进行单步预估，并采用DQM权重进行全局加权校正，避免了传统高精度算法中对矩阵指数运算及状态矩阵求逆的依赖。为适应不同非线性强度与计算需求，构造了兼顾计算效率的DQM4格式与具备更高求积精度的DQM5格式。局部截断误差分析、绝对稳定域分析及典型线性与非线性动力学算例结果表明，所提方法格式紧凑、易于实现；相较于常用固定步长积分方法，DQM45体系在误差范数、收敛阶、负实轴稳定区间及动力响应保持能力方面具有一定优势。

针对传统旋转驱动过程中因接触引发的摩擦磨损、振动噪音等问题，提出一种非接触式压电驱动器的设计方案。驱动器的超声发射装置产生的近场超声能量能够将转子稳定悬浮，并驱动其高速旋转。开展压电驱动器两大核心组件—超声发射装置与转子的结构设计。基于流体动力学理论和计算声学理论，构建压电驱动器轴向悬浮力学模型，获得转子承受的近场悬浮力。借助多物理场耦合仿真方法，从声流角度揭示转子在近场声场作用下的旋转运动机理。搭建转子悬浮与旋转驱动性能测试实验平台，测试转子轴向悬浮力与旋转驱动性能，验证理论模型的正确性与结构方案设计的可行性。实验结果表明，在激励频率与电压分别为20.21kHz与250Vp‐p的条件下，转子悬浮高度稳态值可达103.6μm，稳态转速达3410rpm。非接触式压电驱动器设计方案可满足非接触驱动、系统集成化等要求，为半导体晶圆非接触加工、精密光学系统非接触操作等技术或工艺提供新思路。

超深水液压打桩锤在拒锤工况下，桩体向上反弹诱发的瞬态冲击振动沿内部传递路径向上传播，对上部关键构件产生不利影响。为深入揭示打桩锤系统瞬态振动能量的传递机制，并通过时域可视化手段阐明能量流动过程，从而为结构优化设计提供理论基础，本文基于结构声强理论，开发了结构声强计算可视化程序，分析结果显示，砧铁内部振动能量表现出明显的对流与局部汇集特征。同时，一级减振叠层橡胶的机械能传递呈现非线性衰减特性，从下层向上层，机械能幅值逐层递减，且峰值到达时刻随层数增加而逐步滞后。该现象体现了叠层橡胶隔振系统的梯级能量耗散机制。并针对砧铁及叠层橡胶一级减振构件开展振动能量传递特性分析。研究进一步揭示了超深水液压打桩锤瞬态振动能量的主要传播路径，识别了关键能量源区与汇聚区，本文工作为打桩锤结构优化设计提供了工程参考，同时为复合结构瞬态振动功率流特性研究提供依据。

混凝土板作为工程中常见的构件，其运行周期内可能遭受爆炸荷载作用。为探究水中近场爆炸荷载作用下钢纤维高强混凝土气背板的抗爆性能，制作了两个混凝土板试件，并开展了气背板水下爆炸试验。试验结果显示：在非接触爆炸荷载作用下，高强度混凝土板和钢纤维高强度混凝土板以背爆面剥落破坏和迎爆面弯曲破坏为主，背爆面并伴有一定的扩展裂纹。此外，钢纤维的加入能有效提高高强度混凝土板的抗爆性能。为了确定最优的钢纤维参数，采用试验结果验证过的拉格朗日-欧拉(ALE)算法，研究了钢纤维含量、钢纤维长径比对混凝土板动力响应和损伤分布的影响。研究结果表明：对于钢纤维高强度混凝土板，随着钢纤维体积的增加，混凝土板的损伤和位移先减少后增大。钢纤维体积为1.5%且长径比为75时，在水下非接触爆炸下抗爆性能较优。

针对石油钻机在钻进、起下钻等复杂工况下产生大量的非平稳、瞬态冲击性负荷，准确识别其冲击特征并对幅值与持续时间的关联规律进行概率描述，对于设备状态监测与动态性能评估具有重要意义。提出一种融合集合经验模态分解（ensemble empirical mode decomposition，EEMD）、经验小波变换（EWT）与Teager能量算子的冲击负荷特征提取方法并结合非参数边缘分布与Copula理论构建联合概率模型。首先通过EEMD分解并筛选重构富含冲击成分的IMFs，经高通滤波后用EWT进一步增强冲击特征，然后再利用Teager能量算子与自适应阈值检测冲击峰值，提取幅值与持续时间，构建联合概率模型并对比Copula族拟合优度。最后利用某油田石油钻机实测功率数据进行验证，结果表明：所提方法能够有效检测出信号中的冲击事件；构建的联合概率模型与经验分布吻合良好，能够准确描述冲击幅值与持续时间之间的相依结构，为钻机冲击负荷的非平稳特征提取与统计建模提供了有效途径。

针对传统手性结构吸能性能不足的问题，提出将手性结构与对称结构进行融合设计，通过拓扑优化得到一种增强型负泊松比结构，对手性结构和增强型结构进行动态冲击仿真，结果表明增强型结构有更好的抗冲击吸能特性。在轻量化前提下，分别用两种芯层替换车用动力电池箱底部的加强筋，并对三种电池箱防护模型进行道路异物底部冲击工况仿真分析，结果表明，两种构型的芯层对电池箱的防护效果均优于加强筋，且增强型负泊松比结构芯层的防护效果最优，最靠近电池箱冲击中心的电池单体轴向压缩量峰值降低了17.6%。

工业场景中滚动轴承故障数据普遍存在数据不平衡问题，导致传统深度学习模型在训练过程中对少数类样本训练不充分，受多数类样本主导，容易误诊断。为此，本文提出一种基于多模态并行神经网络与渐进焦点损失的不平衡数据轴承故障诊断方法。首先，构造源头脉冲增强模块对原始时域信号进行自适应增强，并与连续小波变换共同构建时域-时频域多模态输入，以提升故障可识别性。其次，采用改进尺度融合1D-CNN与ResNet18并行架构提取多模态特征，有效提升特征提取能力。通过双向交叉注意力实现模态间信息深度融合，以提取更具判别力的融合特征。最后使用渐进焦点损失函数，在训练过程中自适应调整少数类样本的关注权重，从而缓解类别不平衡对模型学习的影响。实验结果表明，所提出的方法在凯斯西储大学（CWRU）和江南大学（JNU）不平衡率为20的情况下准确率分别为98.89%和98.9%，优于多种主流对比方法。

为提升水电机组在非平稳振动信号条件下故障诊断的鲁棒性与准确性，提出了一种基于扩张卷积与跨尺度注意力融合的故障诊断模型（dilated convolution and cross-scale attention fusion network ，DCSAF-Net）。首先，设计多尺度扩张卷积块，在不增加参数量的前提下扩展时序感受野，有效捕获长程非平稳信号特征；其次，引入双向长短时记忆网络（bidirectional long short-term memory, BiLSTM）全局注意力与跨尺度融合模块，实现了全局上下文先验与多尺度局部频带特征的协同整合，增强微弱故障特征；最后，集成挤压 - 激励（squeeze-and-excitation ，SE)通道注意力机制，通过动态重标定权重来抑制噪声干扰并突出故障敏感分量。在公开轴承数据集及水电站实测数据集上的实验结果表明，提出的模型在各类工况下均表现出优异的性能。其中，DCSAF-Net在MFPT数据集标准条件下的综合诊断准确率达到99.93%；同时，在强噪声背景与小样本等严苛条件下，模型依然展现出良好的抗噪鲁棒性与少样本泛化能力，有效克服了恶劣工况对诊断精度的影响。结果证明，DCSAF-Net能够有效提升机组的故障诊断准确率，为机组的智能健康管理提供了有效的技术支撑。

作为谐波减速器的核心组成部件，柔性薄壁轴承在工作中内圈和外圈会发生强制变形，产生的一系列冲击会淹没具有时变特性的故障频率，给故障特征的时频分析带来一定的挑战。提出了一种自适应阶数的局部时间重分配同步压缩变换，在分析传统的一阶群时延估计误差的基础上，构造理论残差指标与二阶群时延稳定性判据，实现一阶与二阶群时延估计的自适应切换。进一步地，考虑到柔性薄壁轴承故障的特殊性，设计了一种由优化多点峭度引导的故障特征提取方法。实验结果表明，所提出的方法能够准确地提取柔性薄壁轴承故障时频特征，验证了其故障特征频率的周期性时变特性。

基于多模态的深度学习方法在旋转机械故障诊断领域逐渐受到关注。然而，现有方法虽采用多传感器却仅关注时间依赖性而忽略传感器间的空间多重拓扑关系，同时在强噪声环境下的诊断精度和鲁棒性仍有待提高。针对上述问题，提出一种多源图时空协同诊断框架，该框架包含多源自适应图构建（multi-source adaptive graph construction，MSAGC）和注意力增强时空图卷积网络（attention-enhanced spatio-temporal graph convolutional network，AESTGCN）两个模块。首先，设计MSAGC算法,构建k近邻图、最小生成树和基于阈值的余弦相似度图。针对强噪声环境下单一图结构易因信号扰动出现邻接关系偏移的难点，引入节点级门控融合机制，为每个传感器节点自适应学习对三种图结构的偏好权重，构建出对噪声鲁棒的传感器网络拓扑结构。其次，提出AESTGCN模型,通过交替堆叠一维卷积层与图卷积层，提取传感器信号的时间依赖性与空间拓扑特征，并引入边注意力机制强化关键连接的表征能力。在东南大学数据集和太原科技大学实测数据集上的实验结果表明，所提方法在两个数据集上的准确率分别达到99.87%和98.21%，显著优于现有深度学习模型。在强噪声环境下，该方法仍能保持较高的诊断准确率，展现出良好的抗噪鲁棒性。

针对轴承多域故障诊断中时域、频域与时频域特征联合依赖建模不足，以及重标定式融合多由单域自身统计量生成权重等问题。本文提出三域门控交互注意力网络(tri-domain gated interaction attention network ，TGIA-Net)，该方法以75维手工特征为统一输入，其核心TGIA模块通过域级联合自注意力与门控系数，能利用三域中的任意两域特征，自适应地为第三域生成门控权重，最终由Transformer完成特征精炼与分类。在HIT、CWRU和MFPT三个公开数据集的重复实验中，TGIA-Net在最具挑战性的HIT数据集上准确率达90.17%±0.32%，较ConcatMLP提升2.17个百分点(p<0.0001)。在另两个近饱和数据集上，其性能与简单基线相当，界定了方法的适用边界。结果表明，TGIA-Net(约71K-155K参数)为同源信号三域特征融合提供了一种结构清晰、可复现的轻量化建模框架，对融合结构设计与多工况轴承故障诊断具有实际参考价值。

为有效利用大量海域地震动记录与充分认识海域地震动特性提出了海域地震动双规准输入能量谱的概念。首先分析了海域地震动双规准输入能量谱与传统输入能量谱在表征海域地震动潜在破坏势方面的差异。其次，在统计日本相模湾地区大量海域地震动记录的基础上，系统探讨了海底台站、矩震级Mw、震中距D、地震动持时、屈服后刚度比α、恢复力模型等对海域地震动双规准输入能量谱的影响规律。同时，对比了海域与陆域地震动双规准输入能量谱统计特性的差异。最后，通过回归分析建立了海域地震动双规准输入能量谱预测方程。研究表明：与传统输入能量谱相对，海域地震动双规准输入能量谱同时消除了地震动强度与卓越周期对谱形状的影响，因此在表征海域地震动一致特性方面具有突出优势。海域地震动双规准输入能量谱对海底台站、地震特征（矩震级Mw、震中距D）和地震动持时不敏感，有助于建立适用于各类海洋环境下统一的输入能量设计谱模型。

隔震结构隔震层位移与上部结构响应之间存在内在矛盾关系，仅通过调整隔震层刚度或阻尼难以实现两者双重控制。为此，调谐黏滞质量阻尼器（tuned viscous mass damper ，TVMD）和调谐惯容阻尼器（tuned inerter damper，TID）被引入隔震结构中，并展现出良好的效果。然而，针对近断层脉冲型地震作用，惯容阻尼器在隔震结构中的减震性能研究仍显不足。本文首先建立了包含不同形式惯容阻尼器隔震结构的标准化运动方程；然后，选取100条代表性近断层脉冲型地震动记录作为输入，并引入深度神经网络构建动力响应分析代理模型，以提升计算效率；在此基础上，结合多目标遗传算法，提出了一种以隔震层位移和绝对加速度为联合控制目标的惯容阻尼器多目标优化设计框架；最后，系统分析了阻尼器最优参数及减震效果随隔震结构周期与阻尼比的变化规律。结果表明：在近断层脉冲地震下，惯容阻尼器的最优频率比基本不受隔震周期和结构阻尼比的影响，始终趋于设定的寻优上边界，这与传统优化方法所得的1.0附近存在显著差异；TVMD的最优阻尼比随隔震周期和结构阻尼比的增大而减小，而TID的变化趋势则与之相反；此外，TVMD与TID的组合控制形式减震效果最优，其对隔震层位移和绝对加速度的减震率分别可达20%~24%和12%~18%。