为研究数据驱动的地铁钢轨波磨状态演变规律，针对地铁钢轨波磨的快速检测问题，提出了一种时空密集型的地铁钢轨波磨快速测量方式。首先，采用高精度传感器检测列车编组车体振动，收集车体三向振动加速度数据；其次，融合不同车体三向振动加速度估计车速和里程位置；然后，采用小波包分解车体垂向振动加速度，定义振动能量比指标，即钢轨波磨波长激发的车体振动特征频带能量与振动总能量的比值，确定振动能量比阈值自动识别钢轨波磨，并输出里程信息；最后，通过车速与特征频率的比值得到钢轨波磨波长信息，并分析振动能量比和钢轨波磨幅值的映射关系。结果表明：振动能量比阈值取为0.2时识别的钢轨波磨里程分布与车厢噪声识别结果一致，计算的钢轨波磨波长与波磨仪实测波长均为175 mm；统计聚类发现钢轨波磨幅值与振动能量比不是单一线性映射关系；基于振动能量比快速检测全线钢轨波磨分布，发现无波磨区段占比为76.56%，波磨区段占比为23.44%，其中钢轨波磨波长以60 mm以下为主，占比为77.88%，波长60 mm以上的波磨占比为22.12%。

为了研究在流固耦合效应下不同来流对超高层建筑风效应特性的影响，采用分离涡方法（detached eddy simulation，简称DES）对深圳平安金融大厦气弹模型进行全尺寸数值风洞模拟，利用湍流脉动生成（discretizing and synthesizing random flow field generation，简称 DSRFG）方法模拟大气边界层湍流和均匀来流，得到模型的风压和风致响应结果，并与风洞试验和现场实测数据进行对比。研究结果表明：分离涡模拟得到的湍流来流下建筑风压与风洞试验和现场实测结果分布趋势一致；2种工况下建筑平均风压系数分布相似，湍流来流下迎风面脉动风压系数大于均匀来流；横风向加速度响应湍流来流大于均匀来流，均匀来流下加速度响应功率谱表现出三峰，位移响应功率谱表现出双峰，湍流来流下表现出单峰；在流场方面，均匀来流风速较湍流来流更加均匀，尾流涡旋更加扁平狭长，整体涡量较小。

为进一步加强Hertz软球碰撞模型中刚性颗粒与弹塑性材料碰撞的相关研究，利用弹塑性半平面接触本构关系，引入一种新的阻尼形式，建立了硬球颗粒‑聚氨酯平面的黏弹塑性碰撞模型，并推导出颗粒与弹塑性平面碰撞的非线性动力学方程。首先，通过测定球形煤精颗粒碰撞聚氨酯恢复系数实验，确定了所用聚氨酯材料的Meyer指数与动力学方程中的阻尼系数；其次，在方程中考虑不同的阻尼形式，对比证明了所提阻尼模型的正确性；然后，分析了不同阻尼系数下，不同阶段接触力的变化机理；最后，探讨了颗粒与弹塑性聚氨酯碰撞过程中位移、速度及接触力的变化规律。研究发现：随着初始碰撞速度的增加，聚氨酯不可恢复的塑性变形量由1.636×10^-4 m增加至5.657×10^-4 m，颗粒恢复系数由0.583 2降至0.501 2，碰撞时间由6.963×10^-4 s降至4.737×10^-4 s，塑性压缩阶段的占比由59.81%降至59.04%；所建立的模型可用于颗粒与较软平面碰撞的场景，为颗粒系统的输送、碰撞、冲击和分离提供了理论支撑。

为了分析高超声速飞行器的可靠性，将高超声速飞行器纵向模型等效为悬臂梁结构，并为其建立了极限状态函数。针对极限状态函数中变量参数的不确定性，提出了一种基于两阶段Kriging模型的混合可靠性分析方法。首先，第1阶段以满足一定精度的可能失效点为采样中心，选取初始样本点构建初始Kriging模型，使模型满足一定的精度；其次，第2阶段基于一次可靠度方法和初始Kriging模型对飞行器进行混合可靠性分析，该阶段结合学习函数对Kriging模型进行自适应更新，提高了可靠性计算的效率和精度；最后，在极限强度、悬臂梁高度和宽度的不同分布条件下，与已有的方法进行了对比。结果表明，所提方法能满足高超声速飞行器可靠性分析的实时性和精度要求。

针对现有模型不适用于木棉纤维材料流阻率预测的问题，测试了不同体密度的木棉毡。首先，使用已有的预测模型计算了木棉毡的流阻率；其次，通过对测试值拟合，给出了适用于木棉毡流阻率预测的经验模型；最后，考虑不同体密度下木棉纤维的截面形状与排布，基于Tarnow模型和哈根‑泊肃叶流动假设，通过推导微单元中的平均速度和摩擦力，给出了纤维圆形截面和扁平截面下木棉毡流阻率的分析模型，并使用压扁率对模型进行了修正。结果表明：与测试值对比，已有模型的木棉毡流阻率预测精度较低；修正模型适用于介于两种截面之间的过渡状态，修正后的模型在体密度20~180 kg/m³范围内具有较高的预测精度。

针对介电弹性体驱动器非线性动态特性难以准确捕捉的问题，提出了一种介电弹性体驱动器参数辨识方法。首先，基于瞬态提取变换 （transient‑extracting transform，简称TET） 的时频变换方法，利用扫频激励获得驱动器响应信号；其次，通过分离提取其中谐波分量与基频分量，分别计算不同分量的传递函数，从而获得介电弹性体驱动器的传递函数；最后，与实验数据进行了对比。结果表明，基频传递函数的拟合准确度为92.11%，二次谐波传递函数的拟合准确度为90.35%。所提方法无需考虑材料特性或自由能密度函数，且考虑了系统高次谐波分量的影响，为电活性材料结构的参数辨识提供新的思路。

针对螺杆转子铣削加工过程中的颤振问题，提出了一种基于RelifF算法优化最小二乘支持向量机（RelifF‑least square support vector machine，简称RF‑LSSVM）的颤振监测方法。首先，使用变分模态分解（variational modal decomposition，简称VMD）和RelifF算法对螺杆转子铣削过程中的振动信号进行分解、特征提取与选择；其次，利用增强鲸鱼算法（enhanced whale optimization algorithm，简称E‑WOA）对LSSVM的惩罚因子、核参数、RelifF算法近邻样本数和降维特征长度进行迭代寻优；最后，将降维后的颤振特征向量矩阵作为输入，以颤振发生状态为输出，建立颤振识别模型。实验结果表明，提出的VMD‑RF‑LSSVM模型与未优化的变分模态分解‑支持向量机算法（variational modal decomposition‑support vector machine，简称VMD‑SVM）模型相比，识别准确率更高，可以达到99.5%。提出的方法能够有效监测螺杆铣削过程中的颤振问题，为螺杆铣削加工过程的优化提供了一种思路。

为了研究叶片裂纹故障机理，分析叶片裂纹对转子系统三维叶尖间隙的影响，并综合考虑叶片的径向变形、摆振方向和弦长方向的弯曲变形，基于连续梁理论建立了转子系统动力学模型。首先，基于三维应力状态的叶片呼吸裂纹模型，进一步建立了含叶片裂纹的转子系统三维叶尖间隙动态响应模型；其次，通过与有限元模型和实验结果进行对比，验证了动力学模型的准确性；最后，分析了叶片裂纹深度和位置对转子系统三维叶尖间隙的影响。结果表明，转子系统三维叶尖间隙高倍频分量的幅值随着叶片裂纹深度的增加而增加，三维叶尖间隙基频分量和高倍频分量的幅值均随着叶片相对裂纹位置增大而呈现非单调的变化趋势。该研究结果对基于三维叶尖间隙的航空发动机叶片裂纹监测诊断方法研究具有理论指导作用。

针对压气机故障诊断中机理不清晰的问题，为了揭示叶片磨损后压气机部件特性偏差的变化规律，通过数值仿真分析方法研究了叶片在不同磨损程度下的部件特性变化规律。结果表明：叶片表面磨损相比于叶尖磨损引起的压气机性能衰退程度更明显，且转速越高，性能衰退的程度越大；叶尖间隙增大导致的效率衰退值随着压比增大呈现出先减小后增大的规律，其中在压气机的工作线附近，效率的衰退值随压比变化较为稳定，而流量衰退值随压比的增大而增大；叶片表面粗糙度增大后效率和流量的衰退值都随压比的增大而增大，在接近失速的压比下衰退值有减小的趋势；在工作线附近，不同程度的叶片磨损对流量的影响大于对效率的影响。该结果可为航空发动机气路故障诊断方法的研究提供理论参考。

高速列车制动闸片的摩擦块有开孔和不开孔两种形式，为研究摩擦块开孔结构对高速列车制动特性的影响，在自行研制的高速列车制动缩比试验台上，对有孔结构和无孔结构的摩擦块进行制动拖曳试验，并采用有限元方法对试验过程的振动噪声及界面热分布进行数值模拟。试验及数值分析结果表明：无孔摩擦块的制动系统会产生连续自激振动并激发出高强度尖叫噪声，而有孔摩擦块在一定程度上抑制了系统的不稳定振动和尖叫噪声的产生；相比于无孔摩擦块，有孔摩擦块可以改善界面热分布，其表面及与其配副的制动盘表面的温度都更为均匀。