液体动静压球轴承在中高速下，动压效应使楔形空间内的流体发生涡动，转子的振动特性可能受到油膜涡动影响，主轴回转精度因此降低。针对小孔节流的液体动静压球轴承，将涡动形式分为柱面涡动与锥面涡动，建立润滑数学模型与转子动力学模型并联立求解，得到轴心轨迹与振动幅值；探究形心偏移距离、初始偏转角度对转子系统振动特性的影响。结果表明，与纯柱面涡动相比，综合考虑锥面涡动之后，轴心轨迹稳定性下降，振动幅值增加；随着形心偏移距离的增加，轴心轨迹的稳定性与振动幅值大幅度下降；随着初始偏转角度的增加，轴心轨迹的稳定性与振动幅值仅会小幅度下降。由此得出，改变形心偏移距离比改变初始偏转角度对轴承转子系统的轴心轨迹稳定性及转子系统的振动特性影响更大。

针对板带轧机动态轧制过程中的非线性垂直振动控制问题，引入含有碟形弹簧的非线性吸振器。首先，考虑轧机垂直方向上动态轧制力的非线性约束，建立非线性动力吸振器控制下的两自由度轧机辊系垂直振动数学模型，采用多尺度法求解系统的幅频特性曲线方程，讨论阻尼、激励幅值和非线性刚度对非线性动力吸振器振动抑制效果的影响规律；其次，通过分析频域曲线、时域曲线得出，吸振器可以增大谐振频率与主共振频率之间的差距，缩短轧机辊系从不稳定状态收敛于稳定周期的时间。结果表明，加入非线性吸振器能够有效增加系统的抗振能力，抑制系统的垂直振动。

由于在实际工程中采集到的故障振动数据可能会伴随噪声，传统的诊断模型难以识别故障类别，针对此问题，提出一种基于通道和空间重组卷积与渐进式卷积神经网络（Channel and Spatial Reconstruction and Progressive Convolutional Neural Networks, CSRP-CNN）的滚动轴承故障诊断研究方法。所提模型利用通道和空间重组卷积（Channel and Spatial Reconstruction Convolution, CSConv）减少故障特征中通道和空间的冗余信息，降低复杂性和计算量以提高性能；使用卷积注意力模块（Convolutional Block Attention Module, CBAM）在通道和空间维度进行注意力增强操作，使模型关注重要的故障特征信息；在网络浅层采用渐进式卷积网络结构，将之前的故障特征信息与当前的输入进行融合，获取更加丰富的特征信息。通过凯斯西储大学（Case Western Reserve University, CWRU）和机械故障综合模拟试验平台（Machinery Fault Simulator Magnum, MFS-MG）两种不同的数据集对CSRP-CNN进行性能评估。经过噪声测试和消融试验，验证了CSRP-CNN具有较强的鲁棒性，以及CSConv、CBAM和渐进式卷积神经网络（Progressive Convolutional Neural Network, PCNN）对所提模型抗噪性能的影响。

为研究共固化阻尼膜夹嵌复合材料加筋圆柱壳在固支边界下的动力学性能，制备了共固化阻尼膜夹嵌复合材料加筋圆柱壳试件，搭建了动力学模态试验平台，求解了加筋圆柱壳试件的基频、阻尼比和模态振型，并验证了有限元模型的准确性，进一步通过数值模拟方法探讨了几何参数对结构振动特性的影响。结果表明，加强筋高度变化，结构的基频、阻尼比和模态振型会发生突变，且在突变前存在合适的高度值使整体结构同时兼顾阻尼和刚度需求；复合材料厚度一定时，随单层阻尼厚度或阻尼层数增加，整体结构基频逐渐减小，阻尼比逐渐增大；对于单层阻尼复合材料加筋圆柱壳，阻尼层越接近内蒙皮，其刚度越高，反之阻尼能力越好。

车用电子水泵（Electronic Water Pump，EWP）的噪声是反映电子水泵性能优劣的重要指标，对其进行主动控制有利于改善车内声品质。为了实现对EWP噪声的主动控制，提出了一种混合随机载波空间矢量脉宽调制（Hybrid Random Carrier Space Vector Pulse Width Modulation, HRCSVPWM）策略。首先，采用Xorshift算法设计随机序列生成器，以产生随机性较好的随机数，分散集中出现在载波频率及其整数倍频段的大量谐波；其次，结合锯齿波周期函数，增加对脉宽调制（Pulse Width Modulation, PWM）谐波幅值的削弱作用；然后，搭建EWP仿真模型对空间矢量脉宽调制（Space Vector PWM, SVPWM）、随机载波空间矢量脉宽调制（Random Carrier Space Vector PWM, RCSVPWM）和HRCSVPWM控制策略的谐波抑制效果进行对比分析，验证HRCSVPWM控制策略对PWM谐波的抑制能力；最后，搭建EWP噪声试验平台，对EWP在3种控制策略下的噪声进行分析。结果表明，HRCSVPWM控制策略可使EWP的噪声声压级得到明显下降，平均下降约为3 dB。

为揭示复杂牵连运动（垂荡、横荡、艏摇和纵摇）下船用转子-轴承系统的非线性动力学行为，基于Lagrange方程建立了包含非线性油膜力和牵连惯性力的转子-轴承系统的动力学模型。主要分析了转子转速和牵连运动参数对系统非线性动力学行为的影响。结果表明，考虑垂荡、横荡、艏摇、纵摇耦合运动后，比不考虑此运动时系统的振幅及油膜涡动区间要大；受耦合牵连运动的影响，转子会在较低转速下发生明显偏转；在一定转速下，随着垂荡幅值、横荡频率或横荡幅值的增加，系统振动响应出现由油膜涡动引起的幅值突跳现象，系统运动状态历经准周期和混沌，而随横荡频率、艏摇幅值、艏摇频率、纵摇幅值或纵摇频率的增加，系统始终处于准周期振动状态，但转子的振动幅值有不同程度的增大。

受振动器结构限制，横波可控震源激振时存在下传大地能量低和横波信号下传深度浅等问题。为此，通过三维有限元数值模拟创新性地研究了不同组合的横波可控震源振动器对激振效果的影响。首先，基于三维九分量资料和两大组合类型，考虑了8种组合横波可控震源振动器激振方式，建立了振动器-大地有限元模型，构建了组合横波可控震源振动器激振效果评价体系；其次，基于该评价体系，详细地分析了各种横波可控震源振动器组合激振方式对大地的下传能量、横波信号下传深度和组合激发波间的相互干涉影响。结果表明，相较于单个横波可控震源，两台SHY横波可控震源并排组合同向激振时，传入大地能量提升86.36%，大地粒子位移振幅平均提升73.40%；两台SHX横波可控震源单排组合同向激振时，传入大地能量提升97.48%，大地粒子位移振幅平均提升58.61%，较大幅度地提升了激振效果。研究成果可为提升横波可控震源激振效果提供指导，也可为横波可控震源组合激发设计研究提供参考。

大型同步调相机配套管道异常振动问题，不仅会降低管道的使用寿命，还会影响调相机润滑油和冷却液的供应，严重时甚至会造成重大安全事故，危害电力系统的稳定性。以某特高压换流站的同步调相机润滑油供油管道为研究对象，使用现场测量、流固耦合和谐响应分析等多种方法，研究了管道振动的产生原因和机制。结果表明，由调相机本身产生的周期性激振力是管道振动的主要原因。进一步提出基于调谐质量阻尼器（Tuned Mass Damper, TMD）的管道减振措施，试验和仿真数据表明，在润滑油供油管道系统4和5、6和7支吊架中间位置各安装一个TMD，减振效果最佳，可将该管系的振动加速度降低90%以上，具有良好的减振效果。

针对汽车电动座椅调节器中的噪声问题，对其主要传动系统采用修形蜗杆和修形斜齿轮配对以减少啮合冲击。建立其数学模型，加工了不同修形量的蜗杆和斜齿轮，搭建了噪声测试试验台，测试了原模型和不同修形量情况下汽车座椅调节器的加速度频谱，选取较优组合进行了齿廓修形后的整机降噪测试。分析结果表明，合适的蜗杆和斜齿轮齿廓修形可有效降低加速度频谱峰值，斜齿轮、蜗杆修形量分别取0.04、0.02 mm下的座椅调节器加速度峰值较原产品下降明显；6套试验产品的噪声与对标产品的最大噪声的差值在1.6 dB以内，且试验产品的加速度频谱和加速度峰值较原产品明显降低，验证了蜗杆斜齿轮副齿廓修形降噪的可行性。

针对群智能算法优化支持向量机（Support Vector Machine, SVM）模型时容易遭遇局部最优的问题，提出一种改进北方苍鹰优化（Improved Northern Goshawk Optimization, INGO）算法，并将其应用于滚动轴承的故障诊断。通过引入基于余弦变化的自适应惯性权重因子以及柯西变异策略来改进北方苍鹰优化（Northern Goshawk Optimization, NGO）算法，并结合SVM构建INGO-SVM故障诊断模型。为评估改进算法的性能，首先，使用基准测试函数进行了试验，并将改进算法与现有的NGO、粒子群优化（Particle Swarm Optimization, PSO）算法、麻雀搜索算法（Sparrow Search Algorithm,SSA）等进行比较，改进算法的性能在一定程度上有所提升。然后，通过小波包分解对原始诊断信号进行特征提取并划分出10种类别，使用第3层各频段的能量作为特征向量，输入到故障诊断模型；最后，比较了改进算法与其他3种算法在优化SVM参数进行故障分类时的性能。结果表明，改进算法能够有效准确地实现不同故障的分类，准确率可达99.39%，验证了该方法的有效性和可行性。

单管塔广泛地应用于5G通信设备的搭载基础，由于建设的需求，其挂载设备常常会随着5G建设的变化而变化，由于其阻尼很小，挂载设备的增加会导致其顶部振动过大，降低塔体的搭载能力。所以，对塔体顶部振动的控制显得尤为关键。因此，提出了一种用颗粒阻尼调谐质量阻尼器（Particle Damping Tuned Mass Damper, PDTMD）来控制5G通信塔的顶部振动过大问题的方法。基于碰撞理论建立了利用PDTMD控制通信塔振动的数学模型，详细核算了增加PDTMD后的铁塔在风载荷下的振动响应，分析了PDTMD的阻尼机制；对比了PDTMD与传统调谐质量阻尼器（Tuned Mass Damper, TMD）的阻尼效果。研究发现，颗粒阻尼具有良好的能量耗散能力，与传统的TMD相比，PDTMD具有更好的阻尼效果，更高的鲁棒性。最后，基于实际信号塔，对复杂环境下PDTMD的使用参数进行了优化。分析了阻尼颗粒与蜂窝结构之间的缝隙、颗粒的材质、颗粒的质量占比等对阻尼器减振效果的影响。

为实现通过单帧图像对螺栓松动角度进行定量检测，设计了一种基于颜色分割和连通域特征处理的方法。首先，设计一种在Lab颜色空间下，对a分量先后进行非线性拉伸、归一化及最优阈值分割的方法来分割表征螺栓松动角度的红色防松线图像；其次，利用开运算对图像进行形态学操作；然后，通过计算防松线图像中连通域的几何矩确定其方向矢量；最后，通过四象限反正切函数确定螺栓松动角度。结果表明，检测算法能够实现通过单帧图像对螺栓松动角度进行精确测量，最大相对误差为1.80%，其精度满足工程实践需要，具有较强的工程应用价值。

为深入了解船载大口径望远镜跟踪架结构的稳定性，以典型的地平式望远镜跟踪架为基础，对其稳定性进行研究。根据设备在船载、舰载情况下所承受的外部载荷，将外部载荷参数化并输入有限元软件。利用前处理软件联合有限元软件对其在静态风载下的结构变形进行分析。然后对结构固有频率进行求解，提出一种计算简单的响应谱分析，计算代替冗杂的随机响应分析，进而对动态风载和海浪激励下的设备进行稳定性分析。根据分析结果得出的应力和形变值，确保船载望远镜跟踪架在理论上满足船载条件下的强度要求和设计精度要求。在静态风载作用下，求解得到跟踪架结构的最大应力值约为14.07 MPa，小于钢的屈服强度355 MPa；最大形变量约为0.02 mm，小于设计精度误差同轴度ϕ0.1 mm；求解1～6阶固有频率模态值为40.15、49.65、66.86、82.93、91.38、115.89 Hz；在动态风载作用下，求解得到结构应力峰值为3.92 MPa，最大形变量为0.01 mm；在海浪激励作用下，结构应力峰值为5.88 MPa，最大形变量为0.02 mm；均小于钢的屈服强度和设计精度误差同轴度。模态测试试验得到的模态值与计算模态值误差均在10%内，结合理论仿真和实际试验，该跟踪架结构可在船载条件下正常工作。

为了明晰在冲击载荷下钛/钢波纹复合板及界面的动态响应、损伤情况以及失效模式，使用空气炮对钛/钢波纹复合板开展小能量（53 J）冲击试验，在验证数值计算模型有效的基础上，开展了多种速度冲击复合板数值仿真，研究多种能量下复合板及其界面的冲击力学响应。结果表明，在小能量冲击条件下，波纹复合板正面出现塑性扩孔破坏，背板产生隆起且在隆起处有裂纹；波纹界面层结合紧密、整体下凹；将靶板沿冲击中心切开观察，截面没有出现裂纹、分层开裂等损伤，这与纤维增强复合材料层合板不同，当冲击表面出现目视勉强可见损伤后一般内部会有明显分层；在数值模拟中波纹复合板在冲击下的内聚力界面损伤区域少于平面界面复合板；小能量冲击时波纹板对子弹动能的吸收主要以整体变形吸能为主，波纹界面钛/钢复合板损伤较小；在多种能量冲击下波纹界面复合板相较于平面界面复合板界面结合更紧密，结构完整性更好，更不容易被破坏。

低周疲劳是发动机活塞的典型失效模式，为研究多源不确定性因素对活塞低周疲劳可靠性的影响，提高可靠性分析效率，基于Polynomial-Chaos-based Kriging（PC-Kriging）模型和蒙特卡洛模拟（Monte Carlo Simulation, MCS），构建了一种新的可靠性计算方法，并通过数值算例证明了该方法的准确性和高效性。以某型柴油发动机活塞组结构为研究对象，基于热-机耦合分析建立活塞有限元模型，综合考虑关键尺寸、材料属性及载荷的不确定性，运用该方法对活塞进行了低周疲劳可靠性分析。可靠性分析结果表明，与同类型方法相比，该方法计算效率更高，仅需要有限元计算20+93次，当活塞的期望设计寿命为1.4×10⁴时，其疲劳失效概率为1.053%；灵敏度分析结果表明，活塞高度、活塞直径、材料弹性模量和疲劳计算模型参数对可靠性的影响较大，分析结果可为活塞的可靠性设计提供指导。

飞机缝翼在服役过程中会受到热载荷和气动力的共同作用，并对结构的安全产生影响。以缝翼结构中广泛使用的典型铝合金结构作为主要研究对象，采用试验和有限元方法研究其在热力作用下的应力分布及结构强度。首先，为了探究温度对材料特性的影响，分别进行了4组不同温度状态下2024-T62矩形薄板的线性拉伸试验和开孔薄板的高温拉伸破坏试验，试验表明，高温环境对材料弹性模量有折减作用，并且在190 ℃环境下，试验件的承载强度下降了15%。因此，考虑温度对材料参数的折减作用可以建立更为精确地预估结构强度的模型。其次，针对铝合金零件及结构的热应力问题，分别以铝合金薄板和简化的缝翼结构为对象，进行热力共同作用下的试验和仿真，建立了一套热力共同作用下的建模方法及热应力测量的试验技术，铝合金薄板的仿真与试验结果对比误差最大为10%；简化的缝翼结构热应力仿真与试验结果对比的趋势较好，最大误差为20%。此外，通过该试验还发现热应力对边界条件的设置尤为敏感，对于约束复杂的模型，需要扩大建模范围至边界条件稳定处才能模拟实际热应力的作用。

通过单轴拉伸蠕变试验，研究了7050-T7451铝合金在不同温度和应力下的蠕变行为。基于连续介质损伤力学，建立了描述铝合金高温蠕变行为的本构模型。该模型考虑了蠕变过程中的沉淀相粗化、位错增殖/湮灭和微孔洞形成等微观组织演化过程，并通过相应的损伤因子演化公式来反映这3个损伤过程，还考虑了应力增加所带来的额外损伤，以揭示应力对蠕变损伤的影响。基于试验结果和预测结果的对比分析，验证了所建立的物理本构模型可以较准确地描述7050铝合金在不同温度和应力条件下的蠕变行为。