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%。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

叶片属于典型的薄壁曲面构件，其服役环境恶劣，在交变应力作用下经过一定循环周次后发生疲劳断裂，严重影响发动机的可靠性和耐持久性。为了研究叶片振动状态下的疲劳性能，采用不同工艺参数加工叶片，测试其表面粗糙度、残余应力、显微硬度，并进行叶片的振动疲劳试验和疲劳断口分析。结果表明：TC17钛合金叶片的危险位置在叶背，距叶尖48.1mm，距进气边26.9mm处；叶片的表面粗糙度为0.373μm，表面应力集中系数为1.014，表面残余应力为-319.38MPa，表面显微硬度为412.53HV时，获得最高疲劳寿命8.91×105周次；残余应力对叶片振动疲劳寿命的影响最显著，其次是表面应力集中系数，最后是显微硬度；铣削加工叶片的疲劳失效模式为表面单源起始，疲劳源区有明显的放射线特征，裂纹扩展区有疲劳条带和二次裂纹，瞬断区有韧窝特征，属于韧性断裂。

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。

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。

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。

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。

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。

带壳装药爆炸后将产生冲击波、破片等毁伤元，提高毁伤元威力参数计算精度对于武器破坏效应和工程防护研究都具有重要意义。为提高破片与冲击波威力参数的计算精度，通过分析带壳装药爆炸能量的分布规律，基于修正的能量守恒方程提出了一种更精确的破片初速计算公式；采用等效药量转换方法来计算带壳装药爆炸产生冲击波的等效药量，通过分析带壳装药初始冲击波的形成过程，建立了冲击波威力参数的理论计算模型，通过试验数据验证了计算模型的科学性和可靠性；通过已建立的理论模型推导得出两种毁伤元重叠时与爆源距离的计算公式，并量化分析了影响因素。研究表明，本文计算方法的精度优于传统的毁伤元威力参数计算方法，破片初速、冲击波超压峰值、波阵面到达时间与试验的误差分别为3%、4.9%、1.1%；破片弹幕与冲击波波阵面重叠时的运动距离与炸药能量（炸药爆热）成正比，与壳体厚度（装药质量比）成反比。

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。

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。

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。

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。

高效铣削加工过程中，受高频、断续切削载荷作用，铣刀与工件接触角度、姿态频繁变动，使得刀工界面相对摩擦力及其引起的应力波传播、衰减过程动态变化，导致高效铣削过程摩擦磨损、磨损寿命难以准确识别及预测。构建刀齿误差和铣削振动影响下的铣刀-工件动态接触关系模型，解算铣刀刀齿后刀面摩擦力，根据一维弦线理论，提出刀齿后刀面摩擦应力波传播距离、变化速率与衰减率的解算方法。结果表明，靠近刀尖处应力波峰值和变化速率更大，高效铣刀摩擦应力波衰减过程呈偏态指数型衰减。应力波解算方法的关联度验证结果表明，刀齿后刀面特征点能量与实验累积磨损深度的关联度大于0.8，验证了模型的准确性。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

为实现高速飞车舱内低频噪声控制，提出了一种基于Helmholtz共振效应的柔性声学超材料。通过理论分析Helmholtz腔的消声机理，利用COMSOL软件对比分析腔体单元、阵列结构的消声特性；通过声固耦合模块模拟柔性超材料的消声性能。参数化的研究了柔性声学超材料共振频率的变化规律，并分析了柔性超材料在不同变形程度下的消声特性。提出分部拔模的浇注工艺制备了柔性声学超材料样件，利用四传感器的测试原理测量样件的传递损失。研究结果表明，柔性声学超材料的测试、仿真结果均在300Hz处存在一个传递损失峰，表现出了低于理论模型的Helmholtz共振频率及良好的低频噪声控制效果，同时柔性材料可避免因惯性对安装环境造成冲击，适用于曲面环境，在工程领域具有较好的应用前景。

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。

碳纤维复合材料（Carbon Fiber Reinforced Plastic，CFRP）层合结构在高冲击服役环境中常遭受外来物体冲击作用，使之出现一些不可预测的各种损伤形式，甚至会出现不可控的损伤模式。为确保这些结构的安全性和可靠性，对碳纤维复合材料层合结构抗冲击响应及防护机理展开了研究。以碳纤维复合材料层合结构作为研究对象，基于一级轻气炮构建高速冲击加载试验装置，探明了碳纤维复合材料层合结构能量吸收特性与冲击能量之间的联系规律，结合弹道极限方程，确定了其弹道极限，并明确了不同冲击速度作用下的损伤模式。同时引入内聚力单元进行数值模拟仿真研究，探明了碳纤维复合材料层合结构层与层之间内聚力单元的损伤模式，揭示了其在高速冲击加载环境下的损伤机制。研究结果为反向设计适用于高速冲击加载环境复合材料层合结构提供理论依据。

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。

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。

深度学习算法在训练集完备的情况下可以实现较高的故障识别率，然而在真实工业场景中，滚动轴承的多种故障可能复合存在，通常难以获取充足的数据用于训练。为解决该问题，提出了一种基于包络谱语义构建的零样本复合故障诊断方法，在训练阶段使用单一故障数据构建了一个语义空间和一个特征空间，然后在识别阶段通过语义空间和特征空间的复合，实现对零样本情况下的复合故障识别。此外，考虑到包络谱能很好地表征滚动轴承故障特征，采用包络谱预处理故障信号以增强轴承故障的特征，并借助信号包络谱的物理含义来构建轴承单一故障和复合故障的语义。实验结果显示，所提模型在复合故障识别上取得了87.83%的准确率，优于对比模型。