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。

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。

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。

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。

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。

在实际工业生产中，工况的不同会导致数据分布差异，这使得不同工作条件下的轴承故障诊断成为一个挑战。针对上述问题，提出了一种基于多对抗和平衡分布自适应的故障诊断方法。首先，通过改进的残差网络直接从原始振动信号中提取域不变特征，提高特征提取效率的同时保留了丰富的故障特征信息。其次，提出了关联对齐与多对抗域自适应相结合的域自适应方法，同时对齐源域和目标域的边缘分布和条件分布以最小化域间数据分布差异。再次，对平衡分布自适应方法进行改进，设计了一种平衡因子为自适应过程中的边缘分布和条件分布分配权重，增强跨域故障诊断效果。最后，通过公开轴承故障数据集验证所提方法的有效性，实验结果表明，相较于流行的域自适应方法，所提方法具有更高的故障诊断精度，在不同工作条件下轴承的故障诊断任务中具有实际的应用价值。

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。

针对单一振动信号包含故障信息易被隐藏以及单一深度学习模型诊断能力不强导致轴承故障诊断精度低的问题，提出了一种基于多域信息融合的深度学习故障诊断方法。利用变分模态分解方法（variational mode decomposition，VMD）将原始振动信号分解为多个IMF分量，同时对每个IMF分量进行快速傅里叶变换（fast Fourier transformation，FFT）转化为频域样本；然后将多个IMF分量和其对应频域样本分别输入至多个深度度量学习(deep metric learning，DML)模型和深度置信网络(deep belief network，DBN)模型分别进行初步诊断分析，并利用简单软投票法对这些初步诊断结果进行融合从而获取最终诊断结果。最后通过对不同轴承故障的诊断试验分析，结果表明本文提出的方法不仅具有较好的诊断效果，而且诊断性能分别优于基于时域和基于频域的信息融合诊断方法。

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。

谐波减速器是一种依赖柔性构件的可控变形的传动机构，其主要部件长期受持续变化的交变应力影响，故障风险显著高于常规传动机构。谐波减速器部件的故障位置、运动关系及承载区的时变特性会导致其故障特征频率呈现出区间分布及周期性变化的特点。同时谐波减速器依靠多个旋转部件在狭小空间内的紧密配合实现传动，单一故障的横向传播会导致多种故障特征同时出现，增加了故障定位难度。提出了一种等效方法，通过将柔性轴承在连续瞬态下的运动关系等效为常规轴承的方式明确了柔性轴承故障特征频率的时变规律。给出了刚轮、柔轮、柔性轴承及交叉滚子轴承典型故障特征频率的计算方法。开展了谐波减速器故障模拟试验，基于试验数据对谐波减速器故障特征频率的理论计算结果进行了验证，给出了多种故障模式下的时、频域故障特征。结果表明,试验实测值与理论分析结果相符，利用给出的故障特征分析方法可以获取准确的谐波减速器故障特征频率。

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。

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。

结合理论计算、有限元仿真和实验测量，研究了基于声学黑洞的声学迷宫结构的优化设计方法，给出了具有5.01和7.75个倍频程的小尺寸、宽频吸声结构。首先，基于传递矩阵法，建立声学黑洞的数学模型，计算声学黑洞的反射系数，并将理论计算结果与有限元仿真结果进行对比。然后，基于声学黑洞的导纳变化规律，设计单、双旁支管声学迷宫结构，通过优化设计，实现迷宫结构和声学黑洞导纳的匹配。最后，基于声学迷宫结构导纳的匹配结果，应用模拟退火算法构造优化模型，获得了宽频吸声的小尺寸声学迷宫结构，并打印3D样件进行实验验证。研究结果表明：应用双旁支管声学迷宫代替声学黑洞管道中的环腔，经优化设计，旁支管迷宫和声学黑洞的导纳可以实现完美匹配，并可以在保持吸声性能不变的前提下，实现结构的小尺寸设计，优化后的结构有效吸声带宽是优化前的13.36倍，倍频程是优化前的3.64倍。

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。

针对传统卷积神经网络故障诊断方法提取特征不丰富，容易丢失故障敏感信息，且在单一尺度处理方法限制实际复杂工况下故障特性的深度挖掘问题，提出了注意力机制的多尺度卷积神经网络（Multi-scale Convolutional Neural Network，MSCNN）和双向长短期记忆网络（Bi-directional Long Short-Term Memory，BiLSTM）融合的迁移学习故障诊断方法。该方法首先应用不同尺寸池化层和卷积核捕获振动信号的多尺度特征；然后引入多头自注意力机制（Multi-Head Self-Attention，MHSA）自动地给予特征序列中的不同部分不同的权重，进一步加强特征表示的能力；其次利用BiLSTM结构引入双向性质提取特征前后之间的内部关系实现信息的逐层传递；最后利用多核最大均值差异（Maximum-Kernel Mean Discrepancy，MK-MMD）减小源域和目标域在预训练模型中各层上的概率分布差异并利用少量标记的目标域数据再对模型进行训练。实验结果表明，所提方法在JNU、PU公开轴承数据集上平均准确率分别为98.43%和97.66%，该方法在重庆长江轴承股份有限公司自制的轴承故障数据集（CME）上也表现出了极高的准确率和较快的收敛速度，为有效诊断振动旋转部件故障提供了实际依据。

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。

串联式工业机器人（以下简称机器人）刚度低，铣削加工过程极易由于工艺参数或机器人位姿选取不当产生颤振，颤振会降低工件表面质量、损坏机器人装备。针对机器人铣削加工颤振稳定性预测问题，通过构建机器人刚度模型的方式研究了机器人末端刚度随空间位姿的变化规律；阐明了主轴系统速度效应对刀尖动力学特性的影响规律，采用数据拟合的方法建立了主轴转速与刀尖固有频率之间的映射函数；构建了综合考虑机器人-主轴系统耦合效应的铣削动力学模型，采用锤击试验方法获得机器人铣削系统刀尖的阻尼比与模态质量，得到了包含不同影响因素的机器人铣削加工稳定性叶瓣图，揭示了机器人-主轴系统耦合作用下铣削颤振稳定性的动态变化规律，进行了试验验证。结果表明，与现有模型相比，考虑机器人-主轴系统耦合效应构建的稳定性叶瓣图更加符合实际铣削状态，可有效提升机器人铣削颤振的预测准确率。

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。

齿面点蚀作为齿轮传动中最常见的故障之一，它的存在直接影响齿轮副的时变啮合刚度，进而导致系统动态特性的改变。鉴于此，本文将每个点蚀形状近似地视为椭圆柱的一部分，根据点蚀的分布位置和数量定义了三种损伤级别：轻度点蚀、中度点蚀和重度点蚀。基于势能法计算并比较了无故障齿轮和含有不同程度点蚀齿轮的时变啮合刚度，讨论了点蚀位置和点蚀尺寸对时变啮合刚度的影响。研究了单级直齿圆柱齿轮传动系统的故障动态特性，并利用动力传动故障诊断综合实验台对理论结果进行了定性验证。结果表明，本文中的齿面点蚀模型与实际点蚀形貌更接近。随着点蚀位置参数的增大，点蚀区域由基圆逐渐向齿顶圆方向移动；点蚀长轴长越长，点蚀区域内的时变啮合刚度的减小量越明显；在相同的主动轮角位移变化范围内，随着短轴长的变化，不同程度的点蚀故障引起的啮合刚度的减小量是相同的。所建模型能够预测齿轮系统的啮合刚度及振动行为，相应的振动分析结果为齿面点蚀故障的检测和诊断提供了理论参考。

现行隔声评价标准中交通噪声频谱修正量参考的是上世纪八十年代北欧测量得到的交通噪声数据。为了研究Ctr修正量是否适用于评价建筑外窗对新时代城市道路交通噪声的隔声性能，本文对多种城市交通道路进行噪声监测，根据测量结果提出一组新的交通噪声频谱修正曲线CA，计算11种常见外窗构造在不同频率范围内的计权隔声量，并对比分析不同频谱修正量声压级频谱的差异性。结果表明：不同城市道路交通噪声频谱都具有低频声压级高、中频平稳、高频下降的相似特点；当今的城市道路交通噪声低频能量远低于Ctr所参考的频谱，其能量频谱分布更接近于C100-3150；对比分析11组外窗的交通噪声频谱修正量CA与现行标准的频谱修正量的差异，CA均落于C和Ctr参考频谱之间的范围内; CA与C、Ctr参考频谱的相关系数R2的值均>0.9且高于C与Ctr的相关性，因此CA对城市道路交通噪声频谱修正具有更好的适用性与代表性，研究结果可为临街住宅的隔声降噪工程提供数据参考。

针对不规则地形地震动放大效应的相关规定均是以孤立地形为对象，但山区地形常以群山形式存在，相邻地形会影响地震波传播，从而改变地表运动规律。因此研究非孤立地形的地震动放大效应对山区建筑的抗震设计及提升震后灾害评估准确性具有重要意义。本文首先阐述了在泸定6.8级地震中磨西台地不利地段发生的典型地形放大效应。随后利用仿真手段深入探索了复杂区域地形（山脊、峡谷）对台地地震动放大系数的影响。从放大系数空间分布、加速度傅里叶谱及幅值比的角度进行量化研究，并通过大量变参分析获得复杂区域地形对台地表面的运动规律。结果表明，在某些情况下《抗规》低估了台地地形效应，放大系数建议值难以保证结构“大震不倒”，需进行调整和细化。此外，相邻山脊和峡谷对台地表面均有明显影响，不应被忽略，因此建议相关规范增加调整系数来考虑相邻地形之间相互影响。

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。

旋翼作为无人机噪声的重要来源，降低其气动噪声对于提高公众对无人机的接受度具有重要意义。鉴此，提出一种具有波浪形桨尖构造的旋翼设计方案，该方案仅在旋翼桨尖处以特定波浪线型为导线进行放样设计，同时耦合波浪形前缘、波浪形尾缘和波浪表面结构三种特征，该方案可在降低噪声的同时，最大程度保留旋翼气动性能。随后通过CFD仿真以及实验研究分析波浪形桨尖构造对旋翼气动性能以及气动噪声的影响，揭示其降噪机理，并开展波浪形桨尖参数优化设计。仿真和实验结果表明，具有波浪形桨尖构造的旋翼仍然具有较好的气动性能；在声学性能方面，波浪形桨尖构造降低了旋翼中高频范围内的宽带噪声，其中波形参数N=8的旋翼降噪效果最好，并在旋翼下洗流附近降噪显著，总声压级较Base旋翼下降1.5~4 dB。

在大跨度钢结构吊装施工过程中，节点位移及结构变形关系到吊装施工的安全和质量。对于传统接触式监测方法存在的耗时、耗力且维护费用高等问题，提出了一种以无人机为载体的非接触式监测方式。首先，针对大跨度钢结构吊装过程中无人机近距采集视角受限的问题，采用Harris图像拼接算法进行全景拼接，并与图像加权融合相结合，消除图像拼接中产生的不利光标及拼接缝，实现整体、高精度的大跨度结构图像的无缝拼接；其次，采用加入CBAM(Convolutional Block Attention Module)双通道注意力机制的YOLOX视觉算法解决复杂背景下不同像素面积的小目标图像识别、坐标提取和位移监测；最后，对四种不同检测模型进行对比评估，并通过对比实验室不同工况试验和实际工程验证该方法在施工环境下对大跨度钢结构测点位移监测的可行性。试验结果表明，加入CBAM注意力机制的YOLOX检测模型的平均精度及置信度均优于其他三种网络模型，且视觉识别的位移信息与Leica全站仪的误差均在亚毫米级内，满足实际工程精度的要求，实现了复杂背景下的小目标位移监测，具备较高的经济效益和广泛的应用前景。

为带状弹簧以卷绕伸展的形式应用于空间可展结构时，常出现松脱问题。提出了一种多根带状弹簧卷绕松脱模型：将松脱后的卷绕段分为外部阿基米德螺线状的膨胀区与内部半圆弧状的过渡区，建立应变能解析模型。根据最小势能原理求解了稳定松脱内径与稳定松脱形态，推导了临界中心体半径、稳定端部力与临界端部力。用ABAQUS软件建立多根带状弹簧卷绕松脱的有限元模型，将稳定松脱内径、稳定松脱形态、临界中心体半径与临界端部力的数值分析结果与理论模型计算结果进行比较，并通过试验验证了稳定松脱形态与稳定松脱内径，证明了理论模型的准确性。

地震是严重危害人类的自然灾害之一，极具突发性和毁灭性，地震波频率大多位于0～20Hz，属于典型的低频波，而传统隔振结构对低频波的隔离效果差。近年来，随着局域共振型地震超材料隔振屏障的提出，为实现低频地震波的隔离提供了新思路，然而针对超低频地震波的隔离，仍存在挑战。为此，针对传统局域共振地震超材料未考虑其本身的吸能特性，结合负泊松比材料具有良好的能量吸收特性，创新性提出了负泊松比局域共振地震超材料隔振屏障，实现了超低频地震波的隔离。基于周期性理论，利用COMSOL Multiphysics探究其带隙形成机理及其减振的特性。结果表明：通过结合局域共振地震超材料及负泊松比材料，对共振器进行连续周期性排列，得到的新型地震超材料带隙为0.612Hz～13.35Hz，探明了其带隙形成机制，实现了利用小尺寸隔振屏障得到超低超宽隔振频带；负泊松比材料的泊松比值、密度及弹性模量对频率带隙具有一定影响，实际工程中应选择负泊松比值、密度及弹性模量均较小的负泊松比材料。针对不同主频范围的实际地震波隔振效果的研究发现，对主频大于0.612Hz以上的地震波具有显著的隔振效果。所提出的负泊松比局域共振地震超材料实现了利用小尺寸隔振屏障对超低频地震波的隔离，在地震波隔离的应用上具有广阔的前景。

利用多尺度法研究了谐波激励下分数阶Rayleigh-Duffing系统的主共振。首先，利用多尺度法得到了系统的一次近似解析解，通过数值仿真发现解析解与数值解吻合较好，验证了近似解析解的准确性。然后，建立了稳态解的幅频方程及相频方程，基于Lyapunov稳定性理论得到了稳态解的稳定性条件。最后，通过数值仿真并结合幅频曲线，分析发现非线性刚度系数、线性阻尼系数以及分数阶阶次等参数对系统动力学特性有重要影响，这对此类系统的优化和控制有重要意义。

钢管混凝土结构具有良好的力学与抗震性能，已被广泛应用于超高层建筑与大跨度桥梁的建设中。然而随着服役时长增加，钢管与核心混凝土之间形成的脱粘缺陷会对建筑的服役性能产生不利影响。本文提出了超声相控阵法与叩诊法对钢管混凝土脱粘缺陷进行半定量检测，并开发了相应的检测装置。对于超声相控阵法，采用全聚焦成像对超声全矩阵捕获数据进行成像，并提取钢管-混凝土界面反射的幅值，通过反射系数曲线评估钢管混凝土脱粘缺陷的严重程度。对于叩诊法，基于敲击而产生的两种不同结构振动模态，采用小波变换分析回声数据中的能量分布，并采用振动模态能量比检测脱粘缺陷是否存在。所提的两种方法成功应用于深圳赛格大厦异常晃动事件后的结构安全评估中，对赛格大厦钢管混凝土外框柱的脱粘缺陷进行了全面检测，并计算了综合脱粘率。检测结果表明，赛格大厦钢管混凝土外框柱整体脱粘率约为50%，脱粘情况严重。通过两种方法检测结果的对比分析，结果表明：超声相控阵法与叩诊法均可对钢管混凝土中的脱粘缺陷进行半定量检测；两者相比，叩诊法具有更高的检测效率，而超声相控阵法具有更高的检测分辨率与检测精度。

为提高多胞薄壁结构的轴向耐撞性，本文基于动态拓扑优化得到薄壁结构在轴向冲击下的最优截面构型，设计了一种混合多胞薄壁结构（Mixed Multicellular Thin-walled Structure，MMTS）。运用有限元方法，对比了混合多胞薄壁结构与基于经验设计的窗型多胞结构及仿生树状分形结构在轴向冲击下的耐撞性能。为了进一步提高材料利用率，以结构尺寸为设计变量进行多目标优化。在此基础上，对结构进行水平截面一次变壁厚分析，获得耐撞性能随壁厚的变化趋势。研究结果表明：混合多胞薄壁结构相比等质量窗型多胞结构、树状分形结构耐撞性能大幅提高；与初始设计的MMTS相比，优化后比吸能增加了45.78%，质量降低7.14%，吸能过程更平稳。

时滞普遍存在于各种控制系统中，如果忽略控制系统中时滞的影响可能会降低控制器的控制效果，甚至导致发散。本文研究了时滞对强化学习振动控制器性能的影响。首先，利用有限元方法建立了压电悬臂梁的动力学模型，通过实验辨识修正了动力学模型参数。进而，仿真分析了不同时滞大小对PD控制和基于近端优化策略(PPO)的强化学习控制效果的影响。然后，在不同时滞条件下训练了多个强化学习时滞控制器，并对强化学习控制效果进行了仿真及实验验证。最后，评估了强化学习时滞控制器对时滞偏差的鲁棒性。结果显示，强化学习时滞控制器不仅在所对应的时滞条件下具有良好的控制效果，还对实际时滞偏差有一定容忍范围，具有良好鲁棒性。

复杂度追踪（Complexity Pursuit，CP）是求解振动信号盲源分离（Blind source separation，BSS）问题的一类经典方法。用复杂度追踪估计解混矩阵主要有基于源信号复杂度计算的梯度下降(Complexity Pursuit-Gradient Descent，CP-GD)算法和基于时间可预测度的广义特征值分解（Temporal Predictability-Generalized Eigenvalue Decomposition，TP-GED）算法。当前，这两种算法的关联性与算法性能尚缺乏研究，因此对这两种算法的等价性和计算性能进行了研究。首先,给出CP-GD和TP-GED两种算法的具体理论及算法流程；其次，利用二、三自由度振动系统直观地展示并对比解混向量对应的源信号复杂度及可预测度的变化规律；最后，通过对多工况下多自由度系统的模态参数识别算例，对比研究两种算法的精度及计算量。研究结果表明，在低阻尼比及高信噪比条件下，两种方法得到的解混矩阵是相同的；考虑到计算信号复杂度和梯度下降较为耗时，CP-GD算法计算代价要高于TP-GED算法。

磁流变弹性体（MRE）隔震支座竖向承载力低，竖向荷载对支座力学性能影响显著，限制了MRE支座的工程应用。通过增设竖向连杆承担竖向荷载，永磁铁提供恒定磁场，研发了MRE片与钢板交替叠合、剪切刚度双向可调的隔震支座。采用有限元方法分析了MRE片厚度、永磁铁厚度和永磁铁放置位置等对支座磁路的影响，设计制作了芯体直径为60mm，由26片MRE和25片钢板组成的MRE叠层隔震支座。开展了不同频率、振幅、电流大小和配重下支座力学性能试验，基于试验结果，采用粒子群算法对支座的Bouc-Wen模型进行参数识别，建立了支座的Bouc-Wen模型。结果表明，所设计的MRE支座竖向承载力高，力学性能稳定，Bouc-Wen模型可以准确的描述支座的滞回特性，拟合数据与试验结果吻合较好。

为了充分利用流体诱导螺旋弹性铜管(HECT)振动增强传热，以获得更高综合传热性能的HECT换热器装置，基于安装正向螺旋引流板的HECT换热器(HECT-FSB)和逆向螺旋引流板的HECT换热器(HECT-RSB)，采用双向-流固耦合法，研究了旋流条件下入口流速(Uin)对HECT振动强化传热性能的影响。研究表明：Uin在计算范围内增加，HECT的振幅增大、传热系数提高，HECT换热器的进出口压降增大、PEC值减小；HECT-RSB换热器的HECT振幅和传热系数、进出口压降明显高于HECT-FSB换热器。HECT-FSB换热器的PEC值高于HECT-RSB，振动强化传热性能更佳，在Uin为0.3 m/s时，高出了9.00%。HECT-RSB换热器的JF因子最大，综合传热性能最佳，与已发表文献中换热器相比，Uin在计算范围内JF因子平均提升了2.7%。该研究可为HECT换热器装置综合性能提升提供技术支撑。

针对传统故障诊断方法在风电齿轮箱运行故障诊断应用上的不足，提出一种基于小波变换(Continuous Wavelet Transform,CWT)和优化 Swin Transformer 的风电齿轮箱故障诊断方法。该方法利用小波变换将风电齿轮箱振动信号转换为时频图；使用SuperMix数据增强算法对样本进行扩充；利用迁移学习技术将模型预训练参数用于训练和优化Swin Transformer模型；将训练完成的优化 Swin Transformer模型应用于风场实际运维数据进行对比验证，分类准确率达到99.67%。验证结果表明该方法能够有效的实现风电齿轮箱故障诊断，并提高模型的识别准确率。

为研究不同纤维材料对混凝土动态劈裂力学性能的影响以及作用效果的差异，采用直径为100 mm的分离式霍普金森压杆试验装置和V2512超高速数字摄像机，分别对素混凝土、棕榈纤维混凝土以及钢纤维混凝土试件进行了巴西圆盘动态劈裂试验研究。通过DIC技术分析不同纤维混凝土试件的破裂过程和裂纹扩展规律，获得不同纤维混凝土试件的动态抗拉性能与动态断裂韧性等。试验与分析结果表明：在相同冲击荷载作用下，纤维的掺入能够提高混凝土的抗冲击韧性，减少试件加载端部因应力集中而产生的崩坏现象，延缓试件的破坏时间并有效抑制裂纹的扩展，其中钢纤维对混凝土的阻裂作用时间长于棕榈纤维。在相同荷载作用时间情况下，棕榈纤维混凝土和钢纤维混凝土的峰值应变都低于素混凝土。钢纤维的掺入能够显著阻滞混凝土试件内部的破裂过程，损伤变量变化相对缓慢，试件开裂后在相同裂纹宽度下，钢纤维混凝土具有更大的残余应力。

输电线路长期承受风荷载、导线振动、舞动等动力荷载作用，导致螺栓预紧力损失甚至发生松脱，严重影响输电塔及线路安全。铁塔连接节点通常采用螺栓连接，螺栓承担剪力及横向振动荷载。然而，相关规范仅规定螺栓的紧固扭矩达到紧固及防松的目的，影响防松特性的其他因素往往被忽略，可能影响螺栓的长期紧固状态及日常运行维护。首先，对输电杆塔常用6.8级M16粗制高强螺栓开展横向振动试验，研究了不同频率、振幅和扭矩对螺栓预紧力及防松特性的影响；然后，开展横向振动荷载下螺栓防松特性的模拟分析，并与试验结果及规范规定进行对比验证；最后，考察了横向振动状态下螺栓变形和螺纹区应力，以及不同初始预紧力下螺栓松动规律。研究结果表明：预紧力下降曲线分为快速下降和平稳下降两个阶段，当横向振动频率越小，振幅越大，扭矩越小时，螺栓越容易发生松脱；横向振动荷载下，螺纹区应力分布不均匀，整体呈倒梯形分布；螺纹应力分布由螺杆段向自由端逐渐降低，最大应力点从中间位置移至两侧；预紧力越高防松性能越好。因此，可知规范规定的扭矩法所对应的预紧力较低，建议使用预紧力控制，取0.5倍~0.6倍屈服紧固轴力。