自治水下机器人（AUV）因其机动灵活、鲁棒性强、运动范围广等优势广泛应用于水文监测、海底科考、巡逻侦察等领域。为保安全高效地完成各种作业任务，AUV的运动控制技术研究显得尤为重要。本文按照AUV发展的时间进程，重点从运动控制相关角度对国内外AUV的典型产品进行介绍，并展示了团队最新研制的“盛鲸一号”AUV及其运动控制技术。根据AUV的运动控制研究现状，AUV的运动控制可分为路径跟踪、轨迹跟踪和镇定控制三种类型，其研究内容主要集中在制导方案的设计和控制器的优化上。AUV模型不确定、外界干扰和执行器饱和是影响运动控制系统的三大主要挑战。为应对这些难题，深度强化学习、滑模控制、自抗扰控制、神经网络、自适应控制、S面控制和模糊控制等智能控制技术已得到广泛应用，能够有效抑制AUV动力学模型变化以及海浪、洋流等环境干扰对跟踪精度的影响。针对执行器饱和问题，模型预测控制、深度强化学习和滑模控制技术表现尤为突出。现有研究显示，信息型AUV的数量较多，AUV的运动控制系统在精确性和鲁棒性方面具有显著优势。未来AUV的发展将聚焦于采用可再生能源驱动的长航程AUV和具备自主操纵机构的多模式AUV。同时，AUV的运动控制趋势将向低功耗运动控制和集群运动控制方向发展。

悬索桥作为柔性桥梁在运营过程中主梁的挠度控制尤为重要。为预测既有悬索桥主梁在随机车流与环境温度复合作用下的竖向挠度，本文建立了一种基于卷积神经网络(Convolutional Neural Networks，CNN)、长短时记忆神经网络(Long Short-Term Memory，LSTM)、概率密度估计层和桥梁监测数据的集成性挠度区间预测方法。基于南溪长江大桥健康监测数据建立了环境温度、车载和挠度监测数据时间序列训练集，通过CNN-LSTM组合层捕捉时间序列中的局部特征和长时记忆，采用高斯分布作为概率密度分布函数，通过极大似然法评估高斯分布的参数，输出最佳的挠度预测值和概率区间。在此基础上，提出了识别既有悬索桥主梁异常挠度及预警阈值方法。研究表明：相较于LSTM和CNN-LSTM模型，CNN-LSTM-GD模型在预测微小挠度波动和极端挠度上具有更好的预测能力，挠度预测值和监测数据基本吻合。在24h时间尺度上，相较于传统LSTM模型在均方根误差(Root Mean Square Error，RMSE)和决定系数(coefficient of determination，R2)上分别提升了54.40%和10.22%，相较于CNN-LSTM模型，在RMSE和R2上分别提升了38.43%和5.31%。

飞机、船舶中精密光学仪器对振动环境要求日趋严格，基于Stewart平台的主动控制方法受到广泛关注。该研究首先调研了国内外Stewart主动隔振平台应用研究的发展历程，总结了有效载荷(Kg)、主动带宽(Hz)、最大振幅衰减(dB)等主要性能指标；其次，从Stewart主动隔振平台的关键技术，包括Stewart平台构型、各向同性优化与动态稳定性、耦合因素及解耦方法、动力学建模方法、智能材料驱动器的非线性及迟滞现象、主动控制算法进行了详细的概述，讨论了关键技术对主要性能指标的改进效果，指出了尚待解决的问题；并概述在复杂、时变振动环境中，多通道耦合自适应算法对Stewart隔振平台振动控制的优势。最后对Stewart主动隔振平台在精密光学仪器中的进一步发展进行了展望。

为了解决轴承振动信号特征提取不充分导致故障诊断准确率低的问题，本文提出一种基于特征交叉注意力机制融合的轴承故障诊断方法，建立CNN-BiTCN-CATTM诊断模型。采用变分模态分解和快速傅立叶变换对原始信号进行重构，分别使用双向时间卷积网络（bidirectional temporal convolutional network，BiTCN）和卷积神经网络（convolutional neural network，CNN）提取时频特征，通过交叉注意力机制（cross-attention mechanism，CATTM）融合时频特征的能力，充分提取原始信号故障特征，利用全连接层实现滚动轴承故障类型的精确诊断。试验研究表明，在含信噪比为9.32、标准差为2.98的高斯白噪声的环境下，使用CNN-BiTCN-CATTM模型轴承故障分类准确率为99.88%，相较于使用CNN、BiTCN和结合自注意力机制的卷积神经网络（CNN with self-attention mechanism，CNN-SATTM）诊断轴承故障，准确率分别提升约22.79%、4.85%和4.19%。在引入信噪比为3.31、标准差为5.96的高斯白噪声时，本模型仍然可以达到96.12%的诊断准确率。CNN-BiTCN-CATTM模型能够深入提取轴承信号中的故障特征，有效提高故障分类准确性。

非线性能量汇(nonlinear energy sink，NES)在被动控制中有着广阔的应用前景，然而这一领域的研究主要集中在单向吸振器上，这限制了其在实际应用中对多向振动的适用性。设计了一种多向NES，利用相互正交的两组钢丝绳结构，实现了单振子空间任意方向自适应吸振。基于拉格朗日方程建立了系统多向振动控制方程，采用了谐波平衡法对稳态响应进行近似解析分析，并利用四阶龙格-库塔法进行数值验证，其后研究了多向NES的减振效果。结果表明，多向单振子NES能够有效地抑制多向振动，对任意单向激励也同样有效。该研究为NES在多向振动控制中的应用及设计提供了参考。

铁路轨道平顺性状态关乎列车运行的安全性和舒适性，因此对轨道不平顺特征分析、轨道质量评价及轨道平顺性发展预测的研究具有重要的现实意义。本文综述了近年来关于轨道平顺性评估及其状态预测的相关研究工作，主要围绕轨道不平顺分布特征分析、轨道服役状态评价和轨道平顺性发展预测三个方面展开，讨论了既有的各类研究的先进性与不足之处，分析了未来可进一步深化的研究方向。研究结果表明：在轨道不平顺分布特征研究方面，未来需要进一步融合动态与静态不平顺检测数据特征，同时需要加强对敏感薄弱轨道区段的跟踪研究；轨道平顺性状态评价方法方面，目前以时域幅值管理为主，频域波长管理指标还处于探索阶段，未来需进一步研究频域波长与时域幅值的关系，构建蕴含波长参数的轨道质量评价体系；在轨道平顺性发展预测研究方面，相比于有砟线路和普速铁路，无砟线路和高速铁路的研究相对较少，相关研究未充分考虑轨道结构状态性能的演化，未来需要根据实际环境与养修因素来构建满足工务生产要求的预测模型。

针对FasterVit网络存在的注意力机制失衡、池化策略缺陷导致部分重要特征无法保留和损失函数不能全面考虑所有类别的信息导致学习到的特征比较分散等问题，提出了一种基于CFasterVit-TFAM与COS-UMAP模型的滚动轴承故障诊断方法。该模型由FasterVit-TFAM网络、COS-UMAP降维算法和激活函数CMSD-Softmax组成。首先，提出了一种新的注意力机制TFAM，并与FasterVit网络结合，提升了FasterVit网络信息关注的均衡性和表征能力；其次，将基于余弦均匀流形逼近与投影（COS-UMAP）降维算法取代FasterVit网络全连接层前最后一次池化操作，有效筛选并保留多维数据中的重要特征；最后，将类距均值标准差损失函数替换Softmax激活函数中的交叉熵损失函数，更全面的学习特征并提高模型的泛化性。XJTU滚动轴承故障实验结果表明，TFAM注意力机制和其他注意力机制相比诊断准确率最大提升8%，COS-UMAP对比其他降维算法诊断准确率最大提升15.8%，CMSD对比交叉熵损失函数诊断准确率提升0.5%，所提模型对故障样本的识别准确率达到了99.6%，相比FasterVit提升了1.4%，相较于其他网络模型最大提升7.8%；东南大学滚动轴承数据集仿真验证实验结果表明，所提模型对故障样本识别率达98.6%，相比FasterVit提升了2.2%，平均每轮训练时间缩短了16.92s，对比其他网络模型最大提升12.2%，有效提高了滚动轴承故障诊断模型的准确率和泛化性能。

迁移学习的方法在解决齿轮箱无监督故障诊断问题上取得了极大的进展。然而，由于齿轮箱数据分布差异、噪声和干扰以及模型的局限性影响，大多方法在面对复杂的齿轮箱数据集迁移效果不佳，同时对于网络输入的可解释性研究仍然很少。本文提出了一种改进的域对抗网络（Improve Domain-Adversarial Neural Network, IDANN）。首先使用改进的时频网络作为特征提取器，在信号输入网络的时候提供可解释性和降噪功能，然后在域对抗网络中添加目标域的类级对齐方法，使用两个分类器来检测靠近决策边界的目标样本，以增强迁移性能。在东南大学齿轮箱和跨座式单轨齿轮箱数据集上验证了IDANN的有效性和可靠性，并在凯斯西储大学轴承数据集上测试IDANN在噪声条件下的性能，实验证明IDANN具有优秀的诊断性能和鲁棒性。

电磁作动器作为振动主动控制的核心部件，设计一款基于Halbach磁极阵列的新型安培力式电磁作动器，具有高力密度和低输出力波动率的特点。分析电磁作动器的多物理场耦合关系，建立电磁场-能耗场耦合优化模型，其中能耗场采用神经网络代理模型建模方法以提升计算效率；采用NSGA-II优化算法开展多目标优化设计，结合熵权逼近理想解排序法获取最佳设计参数组合。试制电磁作动器样机并开展试验分析，结果表明：电磁作动器在30-250Hz频段内，力常数可达20N/A，非线性度小于10%；在250Hz峰值正弦激励电流8A时作动器能耗为105.20w，具有力衰减率低、线性度良好和低功耗的优势。

为研究装配式型钢全再生混凝土框架-再生混凝土填充墙结构的抗震性能，设计了缩尺比为1:2.5的1榀现浇型钢混凝土框架（对照组）和2榀装配式型钢全再生混凝土框架。通过低周反复加载试验探究了装配式型钢全再生混凝土框架滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力、强度退化和层间位移角等力学性能。结果表明：装配式型钢全再生混凝土框架与现浇普通混凝土框架破坏形态相似，均表现为梁端和柱底塑性铰区破坏；装配式型钢全再生混凝土框架刚度退化相较于现浇普通混凝土框架更为明显，最大降低幅度约为62.54%；带填充墙装配式型钢全再生混凝土框架耗能能力最优，比现浇型钢混凝土框架提高了约22.22%；现浇普通型钢混凝土框架与装配式型钢再生混凝土框架的强度退化系数在0.89~0.91之间，带填充墙装配式型钢全再生混凝土框架的强度退化系数在0.77~0.82之间；装配式型钢全再生混凝土框架位移延性系数约为2.14~4.63，与现浇普通混凝土结构相比最大提高幅度约为118.40%；现浇型钢普通混凝土框架与装配式型钢再生混凝土框架的极限层间位移角介于1/39~1/28之间。应变测试结果表明，该结构承载力主要由截面上的正应力控制，塑性铰开始形成于梁端，最后在柱底形成塑性铰，其破坏属于梁铰机制，满足强柱弱梁的抗震要求。

准确识别与定位内部缺陷对于确保混凝土结构的安全性和耐久性至关重要，冲击回波法针对只具备单一检查面的混凝土结构具有独特优势，利用冲击回波法进行混凝土结构内部缺陷测试时，其难点在于冲击回波信号特征的分析及缺陷分类识别。为此,该研究提出基于冲击回波信号时频图深度学习的混凝土内部缺陷识别方法：首先，对含不同缺陷类型（孔洞、蜂窝、裂缝）混凝土面板开展冲击回波试验；然后，将原始冲击回波信号通过短时傅里叶变换和连续小波变换转换为时频图；最后，将两类时频图组合起来进行数据扩充，构建包含缺陷类型、孔洞大小、裂缝深度时频图的数据集，采用Swin Transformer、Vision Transformer、ResNet18三种深度学习模型进行训练，根据深度学习模型相关评估指标，分析不同数据集下不同深度学习模型的表现情况，对比模型对缺陷的分类识别效果。结果表明，三种模型中Swin Transformer表现最佳，在缺陷类型分类中准确率超过95.00%，识别性能良好。

冲击振动测试因其方便、低成本，且单次冲击能同时激发多阶模态等特点，被广泛应用于模态分析中。为实现冲击测试中模态参数识别的高效求解和不确定性分析，提出一种快速贝叶斯快速傅里叶变换模态参数识别方法。该研究从频域结构振动方程入手，构建似然函数，基于拉普拉斯逼近算法以高斯概率分布形式近似求解模态参数的后验概率分布。首先，求得各模态参数的梯度并利用坐标下降法最小化负对数似然函数 (negative log likelihood function，NLLF)，此时得到的模态参数值即为后验均值。然后，基于矩阵代数手段，求得NLLF在后验均值处的二阶导数矩阵，其逆矩阵给出模态参数的后验协方差矩阵。最后，通过数值模拟和试验室测试数据验证该算法的准确性和高效性，以及相对于基于环境激振测试和自由振动测试的优越性。

针对齿轮箱振动信号复杂多变，导致现有的齿轮箱故障诊断方法诊断精度不高、较弱故障特征容易被噪声淹没等问题，提出了一种基于向量加权平均优化算法（INFO）、变分模态分解（variational mode decomposition，VMD）和卷积神经网络（convolutional neural network，CNN）的齿轮故障诊断方法。该方法首先采用熵权法将不同位置的振动传感器信号信息进行融合，利用向量加权均值算法（INFO）对VMD算法中参数进行优化，并设计一个复合评价指标作为参数优化的评价标准，使用奇异峭度差分谱（SKD）的方法对敏感分量进行重构；其次，从重构的信号中提取时域、频域特征并输入到CNN模型中进行分类；最后通过Shap（Shapley Additive Explanations）值法对模型输入特征的重要性进行排序，分析不同特征组合对模型分类和特定故障识别的影响。在东南大学行星齿轮数据集上进行验证，结果表明，利用所提特征组合进行故障诊断，CNN模型故障诊断准确率为98.24%，高于其他特征组合，为行星齿轮箱的故障诊断提供了一组有效的特征指标。

飞机的抗坠撞性能不仅受其自身结构设计的影响，还与飞机坠撞时的速度、着陆姿态以及道面环境等因素紧密相关。以典型民机全机结构为对象，建立全机坠撞动力学模型，并基于文献中的试验数据对模型进行验证。进一步开展不同坠撞速度、俯仰角、滚转角、道面环境等因素影响下的仿真分析，探讨不同因素对飞机坠撞响应的影响规律。结果表明：随着坠撞速度的增加，机身下腹部坠撞载荷初始峰值和平台载荷逐渐增大，机身变形范围和地板加速度峰值也逐渐增大；随着俯仰角的增加，坠撞载荷波形发生显著变化，初始峰值载荷显著减小，地板加速度峰值也逐渐减小，且中机身框段结构的地板加速度峰值随俯仰角的变化更为敏感；飞机局部机身结构的坠撞速度受飞机俯仰角影响显著，在飞机整体垂直坠撞速度不变的情况下，俯仰角越大，前机身框段的坠撞速度越大，总体呈现出从机头到后机身框段的非线性增大趋势；滚转角对飞机的坠撞载荷和机翼前缘结构加速度峰值影响较小，而对机身的地板加速度峰值有显著影响，机身下腹部靠近滚转方向的一侧变形增大，产生新的塑性铰；相比刚性道面，在黏土道面坠撞时，飞机垂向坠撞初始峰值载荷减小，航向坠撞初始峰值载荷显著增大；飞机坠撞后在黏土道面上砸出沟壑状变形，不同俯仰角下的沟壑形状和变形扩展过程显著不同；在黏土道面坠撞时机体变形和地板加速度峰值较小，相比刚性道面坠撞对乘员安全造成的风险更小。

针对刚柔耦合模型在运动过程中出现柔性振动问题，研究了考虑机电耦合影响的刚柔模型动力学建模与分析。基于Lagrange原理推导了刚柔模型的运动常微分方程和柔性部件偏微分方程，实现柔性部件与刚体之间的耦合动力学计算。在此基础上引入压电本构，建立考虑机电耦合影响的刚柔耦合连续动力学方程，采用假设模态法将连续动力学方程离散化，建立系统特征方程。分别通过ANSYS软件单独仿真及ANSYS-ADAMS软件联合仿真的方式验证了推导模型的准确性与高效性。基于截断模态的系统动力学模型，对压电结构采用比例-积分-微分(proportional-integral-derivative，PID)控制进行动力学响应计算，验证了基于压电本构的电压控制对高精度刚柔模型振动有明显的抑制作用。

抛掷爆破因工程规模大、效率高，且在一定程度上可以节约采剥生产成本，所以备受美国、澳大利亚等发达国家露天开采行业的青睐。通过对国内外露天矿山抛掷爆破技术发展历程的梳理与分析，明确了抛掷爆破技术的生产特点。从强可控、弱可控以及不可控等层面分析了在露天煤矿生产过程中影响抛掷爆破质量的指标因素，并剖析了抛掷爆破技术在露天开采环节中的适用性条件。基于平面药包法理论和爆破地震效应理论，对抛掷爆破技术的岩石爆破机理进行了深入分析，明确了炸药起爆后岩石抛掷的四个阶段和岩层内部演化特征，同时分析并总结了抛掷爆破技术的地震响应特征。以黑岱沟露天矿为案例，对抛掷爆破技术的应用现状进行了详细阐述，系统化剖析了抛掷爆破技术应用的作业流程，解析了抛掷爆破-拉斗铲无运输倒堆工艺的内部结构和运行机制，并对当前抛掷爆破技术应用存在的瓶颈问题进行了分析和凝练。针对抛掷爆破技术的智能化改造升级问题，分别就地质信息透明化、爆破设计智能化、爆破施工精细化、安全管理信息化、爆破效果精准化等抛掷爆破全系统流程进行了分析和凝练，从学科支撑、技术支撑以及待解决问题等多层面，构建了抛掷爆破技术知识体系及智能化系统架构，提出了未来抛掷爆破技术的研究趋势，并对抛掷爆破技术在国内外其他露天矿的应用和推广进行了适用性分析，研究结果可为其他行业爆破工程技术的升级和改造提供参考和依据。

本文以双转子作动器为研究背景，提出了一种单驱动型双转子作动器主动控制装置，主要由质量块、空间传动齿轮组、电机和控制器组成，通过齿轮带动转子旋转时产生的离心力作为结构主动控制力，以减小结构振动。较于传统的主动质量阻尼器，这一设计既无需考虑导轨直线行程限制，又通过结构优化解决了双驱动型双转子作动器中电机难以同步问题，实现了更高效稳定的振动控制。为研究单驱动型双转子作动器的减振性能，首先用拉格朗日方程力学分析法建立单驱动双转子作动器系统力学模型、单自由度结构与单驱动型双转子作动器的状态方程。其次针对单驱动型双转子作动器系统的减振问题，将极点配置法与超螺旋滑模控制算法相结合，为其设计控制器，再利用改进的蜣螂优化算法对控制器所包含的控制参数进行优化。相较于其他控制算法，所提的控制算法更容易获得控制器的参数，避免了控制器参数需大量繁琐复杂的试凑问题，方便实际工程调试。最后，用李雅普诺夫函数证明了该系统的稳定性，数值仿真验证了单驱动型双转子作动器系统及其控制算法的可行性和有效性。

针对目前汽车油气弹簧阻尼特性无法根据路况及行驶工况自适应调整，且难以取得更好的安全性和舒适性的难题，提出了一种汽车磁流变 (magnetorheological,MR)油气弹簧设计理论及方法。基于磁流变机理及汽车悬架阻尼减振理论，提出了一种双向阻尼力可控的新型汽车磁流变油气弹簧结构方案，分析了磁流变油气弹簧工作原理；考虑气体流体可压缩性、磁流变液挤压强化效应和局部损失等因素，推导了磁流变油气弹簧的输出阻尼力及弹性力计算公式；定性定量分析了磁流变阀芯长度、间隙和气体压强对磁流变油气弹簧输出力学性能的影响；样机测试测试结果表明，推导的理论力学模型能够准确地描述不同激励下磁流变油气弹簧的力学特性，磁流变油气弹簧的输出力随着激励幅值、频率、电流的增大而增大，研究结果为汽车磁流变油气弹簧的应用提供了理论和硬件基础。

因外部短路引起的变压器绕组损坏通常不仅与单次短路过程相关，历次短路冲击可能导致绕组逐渐发生变形，进而产生不可逆的累积变形，从而降低其抗短路能力。首先，对一台额定电压为110.0 kV的变压器进行改造，并开展多次短路冲击试验，通过测量绕组电抗和轴向压紧力的变化，验证了短路冲击对绕组机械状态破坏的累积效应；然后，通过对油箱表面的振动信号及绕组轴向冲击力进行时频分析，揭示了累积效应对绕组振动特性的影响规律；最后，采用Wigner-Ville分布方法对振动信号进行处理，构建时频矩阵并实现特征提取，基于模糊C均值聚类算法计算绕组机械状态的隶属度，提出一种量化绕组变形累积效应的方法，并确定了绕组严重变形的判据。由试验结果可知，振动特征参量变化规律与绕组电抗和轴向压紧力具有较高的一致性。该研究成果可应用于绕组机械状态评估与早期故障预警，为变压器的安全稳定运行提供重要的工程参考价值。

砖石古塔是重要的文化遗产建筑，现存数量较多且结构造型独特，因其高宽比大、材料抗剪能力偏低，地震作用下动力响应显著，极易发生破坏。通过对不同结构形式古塔的震损规律及影响因素进行总结，归纳了古塔结构自振周期计算公式，对比分析了古塔原位动力测试结果。针对古塔结构损伤识别、动力响应、破坏机制、振动控制的关键问题，总结分析了砖石古塔地震响应的基本规律、震害形成与控制的力学机制。结合古塔结构损伤识别研究，分析了砖石古塔振动台试验、数值分析所得结构动力响应的基本特征，总结了塔体的地震反应变化规律；针对地震作用下砖石古塔破坏模式，分析了古塔地震破坏机制，整理了古塔现有可靠性评估方法，明确了地基土对塔体结构地震反应的影响，指出了古塔结构修复及减震控制的关键问题，为砖石古塔抗震研究及结构性能提升提供了参考。

为实现防屈曲支撑-钢筋混凝土框架结构基于韧性的抗震设计，引入韧性水平量化指标，建立建筑抗震韧性等级的分级，提出利用功能损失控制韧性指标的计算假定，并建立建筑多层级功能损失量化关系，提出根据建筑功能损失控制构件损伤及工程需求参数的方法。依据防屈曲支撑-钢筋混凝土框架结构的受力机制，提出其基于韧性的抗震设计方法并建立设计流程。将设计方法应用于一幢5层的防屈曲支撑-钢筋混凝土框架结构的抗震设计并进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析。分析结果表明：结构的层间位移角和层间剪力分布均满足设计要求，所提出的方法能实现预期的抗震韧性目标。

移动荷载作用下动力冲击问题与桥梁设计、运营维护密切关联，涉及桥梁结构建造经济性与服役安全性。当前的众多研究主要聚焦车辆过桥的动力放大，而单个车辆过桥行为的动力放大系数往往并不等同于桥梁设计阶段采用的动载系数。论文基于车-桥-墩耦合系统模型动力响应数值仿真计算，给出桥梁动力冲击系数(Bridge Impact Factor, BIF)的定义和计算方法。针对某高墩大跨梁桥，开展BIF计算和影响因素研究，分析限行速度、路面平整度等对BIF的影响。结果表明：BIF是与桥梁状态相关的固有特征参数，和桥梁的容许荷载、限行速度、路面平顺性等因素密切相关；BIF随着限行速度增大而增大，但当限行速度超过最不利速度后，BIF则保持不变；路面不平度对BIF有更显著的影响，随着路面不平度的增加，BIF进一步放大；当桥面发生恶化时，可以实施桥面铺装修复或限速限载来确保BIF在允许范围内。该研究揭示了桥梁BIF取值及衍化规律，可为同类型桥梁设计及运维管理提供指导与参考。

瞬态工况下由转矩波动引起的Clunk噪声是轮毂电机驱动系统主要振动噪声问题之一，较大的转矩波动会使驱传动 系统产生扭转振动，严重影响乘坐舒适性和安全性。因此，开展轮毂电机驱动系统Clunk噪声研究，对于提升系统NVH性能具有重 要的工程意义。以内转子永磁同步轮毂电机驱动系统为研究对象， 分析了整车测试过程中出现的Clunk噪声产生机理。通过台架试 验研究，发现电机齿槽转矩引起齿与齿之间的冲击振动是导致Clunk噪声的主要原因。基于Masta软件建立了轮毂电机驱动系统的 多体动力学分析模型，通过试验数据结论验证了模型的有效性。利用控制变量法，分析了各参数对Clunk噪声的影响。通过关键参 数影响因素分析，得出转速大小和齿槽转矩大小对Clunk噪声的影响较大，提出了通过降低齿槽转矩来抑制Clunk噪声的控制方案。 通过转子斜极优化和谐波电流注入的方式，能够将转矩波动从3.8Nm降低至0.24Nm，达到了提升Clunk噪声的声品质的效果。通过 优化后的样件NVH试验，Clunk噪声水平明显降低，主观测评为可接受。解决了实际工程问题， 提高了轮毂电机驱传动系统的NVH 性能。

积石山 Ms 6.2 级地震的震中区紧临青海省，使得青海省内多个市（县）的建筑也遭受了震害，其中村镇建筑的震害尤为显著。调查发现：地震作用下木结构与砖（土）木结构村镇建筑的损伤总体上要重于砖混结构与钢筋混凝土框架结构村镇建筑；对于木结构村镇建筑，木构架与其内填充的夯土墙或砖砌墙协同变形能力普遍较差，两者间的碰撞挤压易使得木构架榫卯节点处出现劈裂、拔榫甚至脱榫现象；部分砖（土）木结构村镇建筑的木屋盖与其下部承重墙体间的连接措施不合理，屋盖存在错位坠落的风险；少量砖混结构与钢筋混凝土框架结构村镇建筑由于缺乏合理有效的设计、施工质量差等原因震害损伤也较为严重；此外，村镇建筑选址也需要得到重视，以避开潜在次生灾害的影响。结合此次震害调查结果以及历史地震资料，在标准规范制定、结构体系优化、施工质量提升、非结构构件增强以及房屋选址等方面提出了几点建议，以期为青海灾区乃至全国范围内村镇建筑的抗震设计与修复加固提供参考。

爆炸应力波在岩体空腔中传播时会发生散射和动应力集中而影响爆破效果。为探究爆炸荷载作用下岩体空腔表面的动力响应规律，基于爆炸动力学理论，计算得到岩体空腔表面动应力场的理论解，并探究了空腔半径、爆源与空腔间距、入射波频率对岩体空腔周围动应力分布的影响规律。结果表明：爆炸应力场中空腔边界处动应力因子δθθ与δϕϕ关于XOY平面对称，其最大值偏向爆源；动应力因子δθθ曲线呈“花瓣状”，在θ=±72.19°时δθθ达最大值2.62，而动应力因子δϕϕ曲线呈“葫芦状”，其最大值发生在θ=180°处；动应力因子峰值2、峰值5和峰值3随空腔半径的增大而增大，峰值1和峰值4则逐渐减小；随着R0的增大，峰值2、峰值5和峰值3则呈逐渐减小趋势，在R0>12m后逐步趋于稳定；动应力因子峰值1和峰值4随着入射波频率的增大呈先增大后减小趋势，而峰值2、峰值3和峰值5则不断增大。研究成果可为工程爆破的参数优化设计提供理论依据。

桥梁结构的健康监测对于保障交通安全、延长使用寿命、提升运营维护效率等都具有重要的意义，但现有的桥梁监测方法在测量性能、成本及效率上还有待提升。为此，基于新型非接触式微波全场振动测量方法，开展桥梁轻量化监测的应用技术研究。阐述了微波全场测振系统的硬件架构以及全场多目标识别与位移提取的感知原理。发挥微波全场测振的优势，从设备、感测、数据三个层面建立了桥梁轻量化监测方法，提出了基于微波的桥梁全场域多跨挠度与多索索力测量技术。开展不同工况下滑台模拟振动测量实验，验证微波全场测振相较于传统微波测振技术在抑制耦合干扰上的有效性。开展系杆拱桥的结构动态响应户外测试，测量并分析了桥体多测点挠度变化与吊杆索力分布，验证了所提方法能够高效地实现桥梁全场域挠度与索力的测量，为桥梁轻量化健康监测提供了新的技术手段与思路。开展了微波测振仪与传统加速度计吊杆基频测量对比实验，进一步验证了所提方法的准确性。

大跨度悬索桥在不同的主梁架设度下，其颤振主导模态会存在差异，因此关于架设过程中颤振主导模态变化的研究，对结构的颤振安全性具有重要的影响。以一主跨2 300 m闭口箱梁悬索桥为例，对主梁不同架设度下节段模型展开自由振动试验与强迫振动风洞试验，获得颤振临界风速与颤振导数，基于双模态耦合闭合解法对主梁架设过程颤振性能展开分析，探究架设过程颤振主导模态的演化过程。研究结果表明：在主梁架设度为58%以前，颤振由正对称模态组合控制，在主梁架设度为58%~66%的过渡区间，颤振主导模态逐渐由正对称模态组合变为反对称模态组合，在主梁架设度为66%以后，颤振由反对称模态组合控制；颤振主导模态发生转变是因为反对称模态组合耦合气动阻尼的快速下降；在颤振主导模态转换时，反对称模态组合运动相位差急剧下降，竖向运动突然滞后于扭转运动，扭转运动能量占比发生明显的下降，运动耦合程度加强，气动体系对于能量的耗散加剧。 

基于快速傅里叶变换的快速迭代收缩阈值算法（fast iterative shrinkage threshold algorithm based on fast Fourier transform，FFT-FISTA）具有较高的计算效率，但其忽略点扩散函数的空间变化及卷绕误差，造成声源识别性能的损失，为此提出基于函数波束形成的改进FFT-FISTA算法。改进算法以函数波束形成输出作为FFT-FISTA算法的迭代输入，建立函数波束形成、声源分布及升幂空间转移不变点扩散函数的线性方程组，基于周期边界条件下的快速傅里叶变换进行迭代求解，使被运算的非周期函数变为一个周期函数，解决补零边界带来的波数泄漏问题，可提高运算准确性，进一步提升成像性能；通过指数运算锐化点扩散函数主瓣，拓展点扩散函数空间转移不变性假设的适用性。仿真和实验结果表明：相较于常规FFT-FISTA算法，改进算法能提升成像空间分辨率及动态范围，扩大FFT-FISTA算法的有效成像区域，压缩气体泄漏实验结果验证了改进算法的有效性。

大型环柱天线卫星作为地球静止轨道上的关键空间结构，其任务是在该轨道上提供高速信息传输和稳定的通信服务。这要求卫星具备精确的轨道保持和姿态控制能力。由于此类卫星通常具有更大的质量和特殊的结构设计，该研究利用高精度轨道预报算法，通过精细建模分析了非球形摄动、太阳光压和三体摄动等关键空间环境因素对此类卫星空间运行的影响规律。进一步地，参考编队飞行重力场测量卫星的设计理念，该研究针对此类卫星提出了基于推力器布局优化的分布式全推力控制策略。在此基础上，还提出了一种基于Laguerre函数的改进显式模型预测控制算法，将设备能力限制和性能需求转化为输入、输出约束，结合多参数二次规划实现了对大型环柱天线卫星的姿轨一体化控制。仿真结果表明：在稳定运行期间，该卫星的位置保持误差可控制在米级范围内，姿态角误差优于0.03°，该控制算法的计算效率显著高于标准模型预测控制算法和基于Laguerre函数的模型预测控制算法，且占用的硬件内存远低于显式模型预测控制算法。通过理论分析和数值验证，该研究为算力有限的星载计算机实现大型环柱天线卫星在复杂空间环境中的全推力器集成控制提供了一种有效解决方案。

在舰船的结构强度设计中，耦合入水砰击荷载受到很大的重视。采用计算流体动力学-有限元法（computational fluid dynamics-finite element method，CFD-FEM）双向耦合数值方法，研究重力作用下弹性楔形体于不同流场环境下入水时的流固耦合问题。首先，以静水中楔形体砰击为例，将其仿真结果与试验进行对比验证该耦合方法的准确性；而后，分析了不同入水速度和底部斜升角的弹性楔形体在静水、流和波浪等不同流场环境中入水时所受砰击荷载以及结构响应和流场的变化。结果表明：静水中楔形体入水砰击与模型试验结果相吻合，证明该数值模拟具有可靠性和可行性；均匀流作用下楔形体入水时由于结构物对来流产生壁面反射，导致楔形体附近在靠近来流侧与远离来流侧流速不同从而产生压力差，楔形体底部向来流方向偏移，不同波浪位置下入水时，模型在波浪速度向上的平衡位置，因波浪与楔形体的相对冲击速度增加，所产生的砰击荷载比静水中大，高应力区主要集中在楔形体底部及焊缝位置。研究结果对舰船结构设计以及入水砰击研究提供了指导依据。

桥梁动载试验中，环境噪声干扰导致桥梁振动信号失真，影响桥梁结构状态评估准确性。针对这一问题，本文提出融合河马优化算法（hippopotamus optimization algorithm, HOA）、变分模态分解（variational mode decomposition, VMD）和奇异谱分析（singular spectrum analysis, SSA）的混合去噪方法。首先利用HOA寻优VMD的关键参数，再由VMD将原始信号分解为多个本征模态函数（intrinsic modal function,IMF）。通过计算每个IMF和原始信号之间的相关系数，去除低于阈值的IMFs。最后，引入SSA进行二次去噪，奇异值分解后以奇异值累计贡献率筛选主成分，消除信号中低频振荡的噪声成分。模拟结果表明：相较其他方法，经本文方法处理的信号其均方根误差（root mean square error, RMSE）和信噪比（signal-to-noise ratio, SNR）在不同噪声水平下分别提高16.22%和2.51%。工程应用结果表明：与其他方法相比，本文方法去噪信号的归一化香农熵比（normalized Shannon entropy ratio, NSER）和噪声抑制比（noise suppression ratio, NSR）分别提高12.81%和8.44%，对桥梁动载试验信号去噪具有实际参考意义。

惯容器是一种两端点加速度相关型控制元件，具有表观质量放大、耗能增效等特性，可更加高效、经济的进行结构振动控制，将惯容器表观质量增大的特性拓展到调谐减震装置中可实现轻量化振动控制。为研究高层结构上附加旋转惯质双调谐质量阻尼器（RIDTMD）的轻量化振动控制效果，采用柔度法求逆的方法获得等效简化模型；通过结构模态分析、时程分析验证了等效模型的可靠性；建立附加RIDTMD多自由度结构的力学模型与运动方程；采取H2优化和给定质量、阻尼参数的取值区间来确定RIDTMD的参数。在一个51层的框架核心筒结构上设计了RIDTMD，分析其在地震激励下的楼层位移、加速度和层间位移角等结构响应，频域与时程分析结果看，以TMD控制效果为目标的H2优化设计可以使RIDTMD有着与TMD类似的振动控制效果，与无控结构相比，顶层峰值位移、均方根位移最大可分别降低18%、32.9%，且RIDTMD的调谐质量比TMD减少30%。

燃气轮机装在工业发电、航空航海等国防装备领域有重要应用，转子系统作为燃气轮机的核心部件之一，其结构直接影响整机的性能、可靠性和寿命，使用燃机轴系工程等效模型能够加快动力学求解进程。基于应变能等效理论提出了燃气轮机转子系统工程等效约化建模方法，并结合相似设计理论得到了动力学特性原型机相似的缩比转子模型，计算了轴系的模态特性并开展了动力学升速试验，验证了工程等效约化建模方法的准确性。结果表明，所建立的工程等效约化模型与原型机前三阶固有频率偏差小于3.71%，前两阶临界转速偏差小于3.8%，预测结果准确。所提出的轴系工程等效约化建模方法在新型燃气轮机结构动力设计方面有广泛的应用前景。

电网在建设过程中不可避免地需要穿越重覆冰区域，对高海拔地区的覆冰勘测表明，线路覆冰厚度会随着海拔变化而变化，这会使得沿档线路覆冰呈现非均匀现象，且线路在外力或者外界环境变化作用下发生的脱冰通常为非均匀脱冰。根据高海拔大高差线路非均匀覆冰特性，定义了非均匀覆冰系数，运用有限元软件搭建了输电线路脱冰跳跃分析模型，计算得到了非均匀和均匀覆冰导线在不同非均匀脱冰方式下的动力特性，探究覆冰方式、脱冰方式、档距和高差对连续档线路冰跳高度、导线张力、杆塔不平衡张力以及冰跳位置的影响规律，并通过真型试验对仿真模型进行了验证。结果表明：非均匀覆冰条件下导线的脱冰动力响应相比于均匀覆冰下有略微提升，在不同脱冰方式下对导线最大跳跃高度位置的影响显著，普遍位于导线档距的049倍~069倍位置处，但整档脱冰依然是冰跳高度最大的脱冰方式，且最大冰跳高度位置主要集中在脱冰档导线中点处。各工况下导线最大张力均未超过初始静态张力，整档脱冰时张力的冲击系数为070，链式脱冰中张力呈单调衰减，冲击系数为103。脱冰过程中的纵向不平衡张力远高于静态状态，冲击系数达146~175。研究结论可为输电线路的设计及除冰方案的制定提供重要参考依据。

加强筋板壳结构在工程中有着广泛的应用，加强筋合理的布局可以有效提升加强筋板壳结构的刚度和承载能力。为了实现薄板结构最优的加强筋布局优化设计，提出了一种适用于多相材料的薄板加强筋结构的动态拓扑优化新方法。首先，基于等效刚度理论，将加强筋与基板分别设置为强、弱材料，以不同的抗弯刚度表征加强筋与基板；其次，采用Hilber-Hughes-Taylor-α（HHT-α）方法求解动力学有限元模型，并结合先离散后微分的伴随变量方法进行动态灵敏度分析；再次，通过角点简支方板的加强筋分布拓扑优化算例与传统方法对比，验证了薄板加强筋结构动态拓扑优化方法的有效性。最后，针对不同边界条件和载荷工况下的薄板结构，进行了单相和双相材料下加强筋动态拓扑优化设计。结果表明：提出的动态载荷下薄板加强筋结构拓扑优化方法在复杂动态工况下表现出良好的适应性和稳定性，引入双相材料后，通过合理的材料分布和细化的结构设计，成功克服了单相材料在连续性分布上的不足。优化后的加强筋结构连续，传力路径完整，显著优于传统方法。

基于深度迁移学习优化的民机故障诊断模型有效解决变工况民机故障诊断任务，进而保障民机部件在复杂工况下的故障诊断任务需求。然而，民机的高安全性需求造成设备故障样本稀缺，进而导致变工况故障诊断任务的高置信度故障样本严重不足且影响故障模型推断。针对上述研究短板，本研究提出了基于条件扩散的故障诊断算法（Condition Diffusion based Fault Diagnosis, CDFD）。首先，结合去噪扩散生成模型对有限的高置信度故障样本进行条件生成增广，解决因样本缺失导致的模型过拟合。同时，针对现有条件扩散技术仅关注样本的条件分布推断的短板，联合考虑故障样本的生成与决策进行耦合优化，有效保障故障样本的生成质量，进而显著提升故障诊断模型的决策泛化能力。实验环节分别在仿真与真实故障数据上进行实验验证，论证了所提出算法在解决真实民机故障任务的高效性。

卫星上旋转部件等引起的微振动是影响星载光学载荷工作精度的关键因素之一，在卫星平台与光学载荷间布置隔振机构，可有效抑制微振动向光学载荷的传递。基于球面副-移动副-转动副(spherical pair-prismatic pair-revolute pair，3-SPR)并联构型，结合膜片弹簧、电涡流阻尼器及压电作动器，开展了光学载荷3-SPR并联主动隔振平台(以下简称隔振平台)技术研究和设计。对隔振平台进行了动力学建模和分析，探讨了平台机构的运动学自由度特性。通过进一步引入加速度和角度测量的闭环控制算法，建立了隔振平台的刚柔耦合动力学模型，详细分析了隔振平台的被动和主动传递函数特性，系统研究了隔振平台的被动与主动隔振性能。通过地面试验验证，该隔振平台可实现优于42%的扰动隔离，具备较好的隔振效果，为3-SPR并联主动隔振平台在轨应用奠定了基础。

采用阻尼间隙逐渐减小流道结构的变间隙磁流变缓冲器，是一种因磁流变胶泥流速下降致使缓冲力衰减的结构补偿思路，然而变间隙流道结构补偿效果受制于力学模型对缓冲器动力学行为预测的准确性，因此构建准确的动力学模型是变间隙流道结构补偿缓冲力衰减的关键因素。为此，采用微分思想分析变间隙流道的阻尼力，并构建分别考虑局部损耗、惯性效应及两者共同作用的动力学模型，进而对比分析各模型预测的准确性。采用微分思想将变间隙流道分为若干微元，构建Herschel-Bulkley (HB)模型得到流道阻尼力；考虑局部损耗，构建了HB-Minor Losses (HBM)动力学模型；考虑惯性效应，基于微分思想将惯性效应产生的阻尼力沿轴向转换为N等分微元惯性效应阻尼力叠加分析，建立了HB-Inertia Losses (HBI)模型；综合考虑惯性效应和局部损耗的影响，构建了同时包含惯性效应和局部损耗的HB-Minor-Inertia Losses (HBMI)模型。为验证理论模型的准确性，制作了一种变间隙磁流变缓冲器样机，并开展不同冲击条件下缓冲器动力学性能测试，结果显示该缓冲器具有良好的可控性;与试验结果对比，HB、HBM、HBI、HBMI模型的峰值力最大相对误差分别为17.7%、11.1%、15.8%、1.2%，动态范围相对误差分别为7.4%、1.7%、7.2%、1.0%，表明HBMI模型预测变间隙磁流变缓冲器的动力学行为准确性最高。

航空发动机数据呈现多变量、非线性和动态变化等复杂特征，且具有显著的时空关联性。大多数研究在分析数据时，往往局限于单一的多传感器尺度或时间尺度，且往往忽视数据间的长时依赖性，限制了其在航空发动机剩余使用寿命（Remaining Useful Life，RUL）预测任务中的应用。为此，提出了一种时空融合Transformer网络模型。该模型在保留了Transformer架构中的多头注意力机制和位置编码的优势以精准捕捉长时依赖特征的基础上，首先采用高效全连接网络替代原有的解码操作模块，匹配航空发动机RUL预测非线性回归问题属性的同时简化模型结构；然后，通过引入空间注意力机制模块，深入挖掘不同变量间的空间特征；最后，应用改进的赤池信息量准则对Transformer的重要超参数进行辨识，解决其超参数的选择难题。经C-MAPSS以及PHM08 预测数据挑战赛两数据集的多组实验证实所提模型的有效性及其在预测精度方面的卓越表现。

杀爆战斗部在多种防空反导武器系统中得到了广泛的应用，此类战斗部主要通过爆炸冲击波和破片两种毁伤元对来袭导弹目标实现高效毁伤。为研究不同爆炸场景下爆炸冲击波/破片毁伤元对导弹目标的耦合毁伤能力，选取圆柱型壳体作为效应靶，基于爆炸冲击波和破片的速度变化公式及运动特性提出了可以划分不同爆炸作用场的计算方法，并引入LBE(LOAD_BLAST_ENHANCED)算法实现了爆炸冲击波/破片协同作用下对圆柱型效应靶耦合毁伤工况的有效模拟。研究表明：爆炸冲击波/破片耦合作用场的毁伤效能对效应靶的强度较为敏感，增加效应靶的材料强度是提升自身防护能力的关键因素。在初始爆炸参数相同的前提下，杀爆相关作用的毁伤效能最高，约为冲击波单独作用的1.06~5.26倍，杀爆联合作用的毁伤效能约为冲击波单独作用的1.06~1.44倍。