跨海斜拉桥的拉索在非极端风环境下会产生自激振动，基于现代监测与数据分析技术可即时把握拉索自激振动的数字特征，并以此反映拉索的实时动力性能。根据某跨海大桥主航道斜拉桥拉索振动加速度长期监测数据中的共性特征，提出基于振动加速度时间序列信号上包络线高斯混合模型和频域功率谱的拉索风致自激振动非平稳段自动提取方法。提出基于各自激振动非平稳时间序列进行主导频率识别，并采用带通滤波后的最后1个下降段数据进行阻尼比识别的策略，排除了振动幅值上升段环境风自然激励带入能量对阻尼比识别的干扰。基于各自激振动非平稳段主导频率-阻尼比的识别结果，通过对频率值进行聚类，得到各阶模态对应的模态频率-阻尼比数据簇。根据阻尼比数据的离散、偏态特征提出采用对数正态分布模型的e^μ和其累积分布函数的分位值来描述拉索阻尼比统计规律。采用各数据簇的频率质心以及阻尼比概率特征参数作为表征拉索动力性能当前状态的指标。针对背景工程的主要结论包括：桥梁拉索振动加速度信号噪声强、干扰大，在动力特征分析时须排除类似干扰；桥梁拉索的自激振动加速度幅值最高已超过3000 mm/s²，振动幅度较大；桥梁拉索的阻尼比平均水平约为0.03%，与设计规范推荐值相比偏低。

为发挥活动墩的抗震潜能，提升连续梁桥纵向整体协同受力效果，基于功能分离与协同受力原理，提出一种质量转动缠绕索装置。以一典型三跨连续梁桥为例，通过以不同地震频谱特性和地震强度的实际地震波作为激励的振动台试验，分析各类地震作用下等墩高模型和不等墩高模型结构关键位置的地震响应的变化规律。从桥墩墩顶加速度响应、位移响应和墩底应变响应等结构关键位置的试验结果可以看出，装置对于增强活动墩参与连续梁桥纵向整体协同受力的效果较为明显，且随着地震动输入强度的增加，装置的协同作用越发凸显。同时，装置的作用效果与装置本身的缠绕圈数、活动墩的墩高等因素有关，设计时需要根据结构墩高的不同确定装置的合理设计参数，以实现装置的最佳应用效果。

核电结构大多沿海或沿江、河而建，在地下水位以下，土体孔隙中的流体对土层的地震响应有较大影响，进而影响核电结构的响应。本文采用饱和多孔介质模型，考虑土-结相互作用效应，分析地下水位对核电结构地震反应的影响。通过传递矩阵方法，得到干土-饱和土水平成层场地的自由场，并结合透射人工边界，实现土-结相互作用分析的波动输入；采用土-结相互作用的分区并行计算方法，实现饱和土和结构相互作用分析。其中，含地下水位的场地土体采用广义饱和多孔介质模型描述，通过自编FORTRAN程序用集中质量显式有限元结合透射人工边界进行模拟，结构通过ANSYS中的隐式有限元进行分析。以某一核电结构为例，分析了0，-10，-20，-30，-40 m不同地下水位的五种场地上，土-基础-核电结构体系的动力响应。结果表明，地下水位对基础和结构的位移影响不大，对加速度的影响较大。

海上半潜漂浮式风机在复杂深海环境下产生有害振动会威胁风机的安全性和耐久性，针对该问题并结合美国NREL的5 MW样机的漂浮平台几何结构构造，提出利用分布式调谐质量阻尼器（Tuned Mass Dampers，TMDs），即分别在漂浮平台的3根浮筒中布置TMD，形成等边三角形布置，对随机风浪联合作用下海上半潜漂浮式风机的平台纵摇振动进行控制。为了更好地描述分布式TMDs对海上半潜漂浮式风机的减振效果，基于拉格朗日方程和模态叠加法，对海上半潜漂浮式风机-TMDs耦合系统提出并建立了9自由度多体动力学模型。基于算法，即以平台纵摇频响函数的峰值为优化目标，对分布式TMDs的参数进行优化设计，优化设计中考虑了3个TMDs之间的耦合关系。对风机-TMDs耦合系统开展了风浪联合作用下的数值模拟，分析了分布式TMDs对平台纵摇响应的减振效果。结果表明：最优设计下的分布式TMDs对海上半潜漂浮式风机平台纵摇振动具有良好的减振性能；在三种不同工况的随机风浪荷载作用下，分布式TMDs对平台纵摇固有频率附近的功率谱密度曲线峰值减振率和标准差减振率能分别达到39%和52%以上。

应用被动控制技术建成的隔震建筑，其隔震性能缺乏检测手段，因此进行隔震结构动力特性的现场测试具有重要意义。现场测试1栋4层基础隔震幼儿园，展示了试验装置、方法及所得结果，将结果与同条件下非隔震结构模型进行对比分析，探究实际隔震结构动力响应规律及减震效果。用液压千斤顶将建筑物推开使隔震层产生98 mm（对应LNR500剪应变102%）水平初位移，安装混凝土顶杆支撑建筑物；利用炸药将顶杆爆破卸载使建筑物做自由振动；最后测试和分析其动力响应等参数。分析结果表明：水平初位移条件下，隔震结构的一阶自振周期比非隔震结构显著延长，阻尼比增大；隔震层滞回曲线饱满；各楼层动力响应控制效果明显，但观察到屋顶层相比底层加速度略有放大；卸载后隔震层瞬间复位，表明隔震层具有瞬间复位特性。

为了揭示双轴耦合效应对不同截面形式带翼缘RC剪力墙多维抗震性能的影响，对3个T形截面和2个L形截面RC剪力墙分别沿其主轴方向进行了低周往复加载试验，对比分析了水平单、双轴加载下带翼缘RC剪力墙的破坏特征、滞回特性、承载力、延性、极限位移角、耗能能力与钢筋应变。研究表明：T形墙和L形墙的破坏均呈现出明显的非对称性，即破坏集中于墙肢自由端，双轴加载加重了带翼缘RC剪力墙的开裂和损伤程度，且易引起剪力墙局部损伤集中；与单轴加载相比，双轴加载不仅削弱了带翼缘RC剪力墙各受力方向的承载力与变形能力、增大了腹板塑性铰区弯曲变形在总变形中的占比、加速了耗能进程、降低了单个方向的耗能能力，并且增大了腹板与翼缘竖向钢筋的应变以及翼缘的剪力滞后效应；双轴耦合效应对L形墙损伤的影响较T形墙更为显著，并导致双轴加载下L形墙各抗震性能指标的衰减程度大于T形墙。考虑双轴受力后，中国抗震规范关于RC剪力墙层间位移角的限值仍较为安全，但安全冗余度降低。

为了精确分析温度效应和剪切变形效应对改进型波形钢腹板组合箱梁自振特性的影响，提出一种考虑温度效应和剪切变形效应的改进型波形钢腹板组合箱梁自振特性分析方法。综合考虑温度、剪切变形和波形钢腹板刚度修正的影响，运用应力等效原则推导出改进型波形钢腹板组合箱梁的自振频率解析公式；利用实桥ANSYS有限元分析结果和试验实测结果对自振频率解析公式的正确性进行了验证；分析了温度等效轴向偏心力变化、弹性模量变化、剪切变形效应、不同高跨比和不同宽跨比下温度效应对该桥型自振频率的影响。结果表明：温度效应对改进型波形钢腹板组合箱梁的基频影响较大，计算该桥型的基频时需要考虑温度效应的影响；波形钢腹板的剪切变形效应对该桥型自振频率的影响较为显著，从第4阶自振频率开始剪切变形的影响已超过50%；不同高跨比下温度效应对基频的影响较大，且随着高跨比的增大呈线性急剧增大；不同宽跨比下温度效应对自振频率的影响较小，可以忽略不计。研究成果可为改进型波形钢腹板组合箱梁的自振频率计算和分析提供参考依据。

为探究牵引电机布置模式对齿轨车辆动态特性及齿轮⁃齿轨啮合特性的影响，在考虑齿轮⁃齿轨非线性啮合行为及其动态时变激扰和轮轨非线性接触关系的条件下，分析了不同电机布置模式下的车辆动力学特性。以Strub齿轨系统为原型，建立了齿轨车辆-轨道垂纵耦合动力学模型，研究了三种不同电机驱动形式对齿轨车辆动态特性的影响规律，并在此基础上提出了适用于齿轨车辆的牵引电机布置方案。研究表明：牵引电机双置工况下齿轮啮合力和垂向、纵向振动加速度更小；其中电机双置时齿轮齿轨啮合力约为电机后置和前置时的50%，平直段齿轮垂向和纵向加速度的最大幅值差分别为4.04和6.01 m/s²，爬坡段电机后置时齿轮振动加速度最大，其垂向、纵向加速度幅值比电机双置时大45%；平直线路上电机后置与前置时齿轨车辆的舒适性较好，而爬坡段牵引电机双置模式下更好；鉴于齿轨车辆主要应用于爬坡线路，且爬坡时电机双置齿轨车辆的动力学指标最好，因此建议牵引电机双置为最优布置模式。

本文研制了由搭接式径向轴承和叠片式推力轴承组成的一套搭接-叠片式箔片气体动压轴承，同时设计并搭建了相应的箔片气体动压轴承转子实验台，通过多组转子降速对比实验研究了所提出箔片气体动压轴承的起飞特性，分析了转子不平衡量和外部载荷对该轴承-转子系统的转子动力学影响。起飞实验结果表明，本文所研制的搭接式径向箔片气体动压轴承的起飞转速约为7500 r/min，最大起飞转矩约为220 N·mm。转子降速实验研究结果表明，随着转子不平衡量的增加，转子系统1X频振动幅值逐渐增大、二阶临界转速逐渐降低、次频振动发生频率逐渐提前；随着转子转速的增加，转子系统1X频振动呈现先增大后减小的趋势、次频振动幅值整体逐渐增大；在减小顶箔结构的圆心距后，转子系统稳定性增加。不平衡量与外部载荷加载耦合实验结果表明，不平衡量与外部载荷都会激起系统的次频振动，次频振动幅值随转速升高而增大；并且在激起次频振动方面，不平衡量与外部载荷之间存在着相互放大作用。

设计了一种分数阶时滞反馈控制器，用于控制单自由度的超磁致伸缩致动器（GMA）的非线性动态响应。考虑到预压碟形弹簧机构引入的几何非线性因素影响，建立了GMA系统的非线性数学模型。利用平均法求解系统在含分数阶时滞反馈控制策略下主共振的幅频响应方程，根据Routh-Hurwitz准则得到系统的稳定性条件。通过数值模拟研究GMA系统中关键结构参数对幅频响应特性的影响，以及主共振峰值和系统稳定性随每个时滞反馈参数变化的特性规律；通过分岔图和Lyapunov指数图得到外激励幅值对系统混沌运动的影响；最后调节时滞反馈增益和分数阶次抑制系统的混沌运动。结果表明，时滞反馈增益和分数阶次能够有效抑制系统的主共振峰值和不稳定区域，可以将系统响应从混沌运动调整为稳定的周期运动，提高系统的稳定性。

公路运输过程中的冲击信号造成了物流随机振动的非高斯特性。为研究冲击成分对产品损伤的影响，对8条中型卡车和重型卡车实测道路信号进行了统计分析。将振动信号分为20%的高强度非高斯信号、60%的中等强度高斯信号和20%的低强度高斯信号。使用有限元软件进行时域振动分析，计算各信号段的损伤占比。结果表明：振动过程中，非高斯信号蕴含了高强度的冲击信号，造成了绝大部分的损伤。中型卡车振动数据冲击幅值大、占比少，相对而言，重型卡车冲击幅值低、占比多。中型卡车高5%的冲击信号造成了90%以上的损伤；重型卡车20%的非高斯信号中除10%的冲击成分外还包含10%的较高幅值振动，其20%的非高斯信号造成的损伤约为80%或更高。在整个运输振动过程中，含量较少的冲击信号主导了损伤的累积。

针对现有的、基于深度卷积神经网络的故障诊断方法利用池化层对高阶输入张量降维时容易破坏张量数据，造成数据信息丢失，以及网络结构相对复杂的不足，构造了一种深度张量投影网络。该网络利用张量投影层代替传统卷积神经网络中的池化层，在对输入的高阶张量数据进行降维时，不会对张量数据造成破坏，避免了特征信息的丢失，提高了模型对故障的识别准确率；并且张量投影层是一种维度可变的降维层，可以简化网络结构。在此基础上，结合高阶谱和深度张量投影网络各自的优点，提出了基于深度张量投影网络的机械故障诊断方法。在提出的方法中，利用高阶谱提取故障信号特征，将得到的高阶张量谱图输入到构建的深度张量投影网络模型中进行高阶张量降维和识别。提出的方法成功应用到齿轮箱故障诊断中。实验结果表明，所提方法能够更好地保留原始故障信息，有效识别不同类型的故障，准确率优于传统深度卷积神经网络故障诊断方法。

滚动轴承的智能故障诊断是设备安全、高效运行的重要保障。然而，非平稳的运行工况使采集到的训练数据集呈现不完备的特点，导致基于数据驱动的模型仅能从中学习到极为有限的诊断知识，致使诊断准确率大幅下降。针对此问题，以生成扰动样本扩充原始数据集的完备性为目的，提出了标准自学习数据增强故障诊断方法。该方法包含标准自学习和数据增强两个训练步骤，将一维卷积神经网络的训练过程看作模型自学习出评判扰动样本的标准，基于此标准，采用样本参数化与模型数据化方法生成扰动样本。两步骤交叉进行，不仅能生成扰动数据、增强数据集完备性，同时能获得非平稳工况下的故障诊断模型。此外，通过研究不同数据生成次序的样本差异，发现所提方法在生成数据时，通过数据生成距离与方向的随机性叠加，保证了生成样本的多样性。实验结果表明所提方法在不完备的训练数据集下对非平稳工况样本的诊断具有有效性和优越性。

针对大尺度空间有源降噪系统误差传声器布放位置受限问题，本文使用虚拟误差传感在降噪目标区域放置多个虚拟误差传声器，将静音区由物理误差传声器点转移至虚拟误差传声器点，扩大降噪目标区域中静音区范围。为了对降噪性能及影响因素进行分析与研究，给出多通道虚拟误差传感的原理和算法，对降噪性能及物理与虚拟误差传声器的数量和布放等因素进行仿真分析，在飞机模型舱内进行实验验证。仿真及实验结果表明：使用虚拟误差传感有利于增大降噪目标区域降噪量及静音区；物理与虚拟误差传声器的布放影响静音区的分布；合理的物理与虚拟误差传声器数量及布放可以扩大静音区使其100%覆盖降噪目标区域，最优数量与初级声场频率特性相关。

蜂窝三明治板兼具轻量化与优异的力学性能，广泛应用于航空航天等重大装备，但声学性能却是其一大短板。以周期单元模拟蜂窝三明治板，基于Bloch定理和波数有限元法建立无限大蜂窝三明治板的隔声预测模型，结合试验结果验证了模型的准确性。通过在波数域分析蜂窝三明治板的频散特征，揭示了混响声场激励下的结构隔声机理，并探究了几何参数对蜂窝三明治板隔声性能的影响规律。研究表明：临界频率以下，蜂窝三明治板的隔声量主要受质量定律控制；临界频率以上，隔声量还受结构本身特征波影响，当入射声波激发特征波共振时，隔声量随频率波动并产生隔声低谷。厚度变化对隔声性能的影响主要与临界频率以下的隔声量有关，蜂窝三明治板越厚，隔声量越高；芯层高度增大会缩小质量定律控制区，并使第一个隔声低谷向低频偏移，从而导致整体隔声性能减弱，蜂窝三明治板越高，隔声量越低；蜂窝边长变化对蜂窝三明治板的影响较小。

软管-锥套式空中加油系统的柔性结构经常发生不同程度的软管鞭甩现象，极大影响空中加油任务的安全性。基于柔性多体动力学，建立了空中加油系统动力学模型，其中，利用基于任意拉格朗日-欧拉描述方式和绝对结点坐标法的索/梁模型描述管线的大变形、大范围运动以及软管收放，并对空中加油系统受到的气动力进行建模，建立的模型能够反映加油机和受油机运动、软管和锥套的变形与气动力的耦合影响。基于建立的空中加油系统动力学模型，复现飞行状态下的软管鞭甩现象，获得了鞭甩现象的形成机理。研究表明，对接冲击下，软管平衡状态改变所形成的剪切波向后传播与反射是鞭甩现象产生的主要原因。通过多工况计算结果，分析了软管刚度、对接速度、Ma数各因素对鞭甩现象引起的软管剪切力、纵波与剪切波传播速度的影响规律，并分别分析了软管收放控制和加缓冲的受油插头两种措施对鞭甩现象振动抑制的有效性。

起落架碳陶刹车系统的刹车力矩在角速度快速变化时，随着机轮转速的减小而增大，刹车力矩和机轮转速曲线的负斜率与起落架刹车走步振动有较大的关系。本文建立了一个三自由度起落架刹车走步动力学模型，对水陆两栖飞机主起落架刹车振动进行了分析，重点研究刹车力矩负斜率对起落架刹车振动的影响，计算的加速度响应、频率与起落架外场滑跑刹车试验测试结果一致。研究了初始刹车力矩、负斜率、起落架航向刚度与阻尼、支柱等效高度等参数对起落架动力学系统的影响，给出了初始刹车力矩与刹车力矩负斜率在高速刹车状态下的双参数振动收敛边界。通过Hopf分岔分析得到了起落架刹车系统的刹车力矩负斜率与初始速度的双参数分岔图。通过分析得出，起落架刹车低频振动发散可能由刹车力矩负斜率超过一定范围或刹车压力大导致刹车力矩过大，滑移率超过限值两种原因导致。相对于高速刹车，刹车力矩负斜率对低速刹车稳定性影响更大。在分析结果的基础上给出了抑制起落架刹车走步的方法与建议。

火箭发动机的液氧煤油输送管路经常发生异常振动，严重威胁火箭发动机安全，处理不当将使火箭发射失败，造成巨大经济损失，因此必须对输送管路振动进行研究。本文建立了包含波纹管、多段弯管及其他附属结构的高压输送管路三维模型，采用双向流固耦合方法，在外源压力脉动激励作用下，对管路进行了振动研究，并通过热试车试验验证了计算结果的有效性。分析结果表明，同一频率下，振动加速度的幅值分布与流场压力幅值分布有明显的相关性，表明流体压力脉动是引起管道异常振动的根本原因，且随着平均压力的升高，管道的振动加剧。可视化结果表明，管道振动剧烈位置主要集中在中间管道和波纹管处。波纹管、弯管和支撑处的应力应变值较大，是容易发生结构失效的危险位置，应重点关注。