旋转机械基础的摆动会给转子系统带来附加的陀螺力矩和惯性载荷，影响转子系统的振动及稳定性，甚至影响转子的正常运行。为了有效控制电磁轴承-柔性转子系统在基础摆动下的振动，提出了一种基于基础加速度的前馈补偿控制方法。该方法基于柔性转子系统动力学模型以及基础摆动的信息，可直接得到抑制转子振动所需的最佳补偿电流，无需迭代和复杂的控制器结构，因此具有较强的快速性和实用性。为了消除建模误差对前馈补偿控制性能的影响，给出了对补偿电流进行修正的方法。仿真分析了补偿算法对转子振动的抑制效果。在搭建的电磁轴承-柔性转子系统基础运动试验平台上，进行了基础摆动条件下转子悬浮、恒速、加速运行时的振动控制有效性试验。理论和试验结果一致，表明基础摆动产生的附加惯性载荷会使电磁轴承-柔性转子系统在垂直于摆动方向上的振动明显增大，产生的附加陀螺力矩会使沿摆动方向的振动有所增大，且增加的幅度随转子转速的升高而增大。在包含一阶弯曲临界转速的转速范围内，基础加速度前馈补偿控制对基础摆动条件下的转子振动均有显著的抑制效果。

应用于移动载体上的磁悬浮转子会受到基础运动的激励作用产生振动，甚至会造成转、定子碰摩与系统失稳。为了探究基础激励下磁悬浮转子的振动响应，进行了数值仿真和试验验证。考虑磁悬浮轴承的闭环控制，建立了基础激励下的磁悬浮转子动力学模型，基础激励对转子的作用以附加广义力形式引入转子运动微分方程。通过数值仿真分析了基础简谐激励幅值和频率、基础冲击激励加速度与脉宽、磁悬浮轴承控制参数对转子振动响应的影响。进行了基础激励试验，试验结果与仿真结果吻合，验证了基础激励下磁悬浮转子模型的准确性。结果表明，转子简谐响应幅值与基础简谐激励频率的平方和激励幅值成正比，转子冲击响应峰值与基础冲击激励的加速度成正比，适当增大磁悬浮轴承控制器的比例系数和微分系数可以抑制基础激励引起的转子振动。

针对一类安装基座存在不确定随机振动的机械臂系统，提出了一种基于变幂次对数趋近律的快速鲁棒控制策略。基于Euler-Lagrange方程建立了系统的不确定动力学模型，并将模型中的基座振动项提取出来看作机械臂所受的不确定外部扰动力。提出了一种全新的变幂次对数函数趋近律，既能实现系统状态在远离滑模面时的快速趋近，又能保证在接近滑模面后的抖振能够被有效抑制。在此基础之上，结合一种快速终端滑模面设计了系统的快速鲁棒控制器，进一步提高了系统状态的收敛速度。基于Lyapunov稳定性理论证明了所设计控制器的有限时间收敛特性。搭建了实验平台，通过实验进一步验证所设计控制器的有效性。

背负的重物质心在矢状面上的大幅波动会对人体肩、背部产生冲击与振荡力，引起上肢肌肉疲劳。为缓解和减轻重物对人体腰背部的冲击与振荡力，提出了一款以髋关节驱动的重物质心自适应调节背负外骨骼。以人体五杆模型为研究对象，运用D⁃H法建立人体⁃重物系统与人体⁃外骨骼⁃重物系统中重物质心运动学模型并对比重物质心轨迹，基于牛顿-欧拉法建立人体动力学模型与人机动力学模型，获得人体⁃重物系统与人体⁃外骨骼⁃重物系统中人体肩、背部受力的变化以及腰椎、髋、膝关节力矩的变化，并利用生物力学软件OpenSim进行了验证。运动学、动力学分析及软件仿真表明了该外骨骼降低了重物质心的波动，改善了各关节的力矩分布，提升了负重性能。

本文研究了双侧非对称刚性约束下附加斜弹簧支撑的悬臂梁碰撞系统的次谐分岔和混沌的全局动力学。由于斜弹簧支撑结构的刚度项为超越函数，给解析研究系统混沌和次谐分岔造成很大的困难。本文近似拟合了该系统的刚度项，并对比分析了近似系统和原系统的同宿轨道及其内部的次谐轨道。将Melnikov方法发展应用于非光滑的碰撞悬臂梁系统，给出了发生同宿混沌和次谐分岔的阀值条件。利用光滑流形的特征乘子结合碰撞函数分析了碰撞次谐轨道的稳定性，并分析了次谐分岔与混沌的关系。基于阀值条件研究了阻尼、激励频率、激励幅值以及碰撞恢复系数对混沌和次谐分岔的影响，进一步验证了理论分析的正确性。

本文提出了一种计算带约束阻尼层梁振动响应的方法。以工字梁为研究对象，开展了室内振动试验，测得了不同位置的振动响应。并基于有限元法同步建立了数值仿真模型，利用模态应变能法准确计算了结构的自振频率和模态损耗因子。基于上述结果，利用模态叠加法进行谐响应分析，得到了约束阻尼层工字梁的振动响应结果。将振动响应的实测值与仿真值进行对比，验证了模型的准确性。分析了设计参数（阻尼层厚度、约束层厚度）对构件自振频率、模态损耗因子及加速度总振级的影响。研究结果表明：各板件的振动响应有着相似的变化规律，腹板加速度总振级最大，底板次之，顶板最小；总体上阻尼层厚度对工字梁前5阶自振频率影响不大，而随着约束层厚度的增大，构件前5阶自振频率先减小后增大；增大阻尼层厚度和约束层厚度都能持续增大构件的模态损耗因子，进而有效降低加速度总振级，且对腹板的减振效果好于顶板和底板。

基于修正Timoshenko梁理论，建立黏弹性Pasternak地基上修正Timoshenko梁的横向振动控制方程，运用回传射线矩阵法推导出黏弹性Pasternak地基上两端简支修正Timoshenko梁自振频率和衰减系数的解析解，结合二分法和黄金分割法计算了经典边界条件下黏弹性Pasternak地基上修正Timoshenko梁的自振特性，对比分析了考虑剪切变形引起的转动惯量、梁长及不同的边界条件对结构自振特性的影响。研究表明：黏弹性Pasternak地基上修正Timoshenko梁的各阶自振频率和衰减系数小于经典Timoshenko梁的各阶自振频率和衰减系数；梁越短，剪切变形引起的转动惯量对结构自振频率和衰减系数的影响越大，且对高阶的影响明显大于低阶；边界约束条件越强，振动能量衰减越明显。

确定性和随机激励联合作用下的非线性动力系统具有特殊的动力响应特征。本文提出一种用于计算联合激励下含分数阶阻尼的非线性系统非平稳响应的半解析方法。将系统响应表示为确定性响应和零均值随机响应之和，则原分数阶非线性运动微分方程可等效地化为分数阶确定性微分方程和随机子微分方程的组合。利用时变谐波平衡法处理非线性确定性微分方程，利用统计线性化处理非线性随机子微分方程。对于后者，结合Prony-SS算法和Laplace变换得到其分数阶等效线性方程的半解析解。联立得到的相关耦合方程，通过数值算法迭代求解响应未知量。蒙特卡罗模拟验证了此方法的适用性和精度。

应用高级传递路径分析（ATPA）方法试验研究了随机振动不同振动等级下电脑主机包装件各缓冲衬垫到关键元件的振动传递特性，并进行了缓冲衬垫振动贡献分析与减振优化设计。结果表明：电脑主机两个关键元件的实测振动响应与ATPA方法的合成响应一致，验证了ATPA方法的正确性；当各缓冲衬垫面积相同时，电脑主机关键元件同侧的两个缓冲衬垫对其加速度响应起决定作用，为关键缓冲衬垫；关键缓冲衬垫的面积影响着关键元件加速度响应PSD峰值大小和频率范围，随着关键缓冲衬垫面积的增加，关键元件加速度响应PSD峰值逐渐减小至饱和状态，共振峰形状变平滑，振动响应能量分散到更宽的频率范围。减振优化设计可保持非关键缓冲衬垫不变，只增加关键缓冲衬垫的面积。

依据近10年来监测到的5次强台风过境期间深圳新世界中心的实测响应数据，分析了该建筑结构在台风影响下的响应特点和模态参数变化特性，并将实测结果与粗糙度指数α分别为0.22，0.30和0.35地形下的风洞试验结果进行了比较。结果表明：历次台风影响下实测建筑达到最大振幅附近时均表现为明显的横风向振动，且最大振动方向均为南北方向；实测最大峰值加速度为17.28 cm/s²，满足舒适度要求；台风过境时，建筑结构模态频率表现出明显的振幅依赖性和时变特性，采用“时变”方式描述更加合理，几次台风过程的结构模态频率均是随时间先减小，在最大风速时达到最小值，然后增大并恢复到常态值；结构模态阻尼比在中低振幅区域分布较为离散，随着振幅的增加，阻尼比有所增大，顺风向和横风向的阻尼比最大分别为1.9%和1.2%；实测结果更接近于α为0.35地貌的风洞试验结果，显示C类地貌的风洞试验结果偏于保守。

在强震作用下基础隔震结构的隔震层将发生非常大的水平变形。已有研究表明采用在基础隔震结构的隔震层附加变化型调谐质量阻尼器（VTMD）的混合控制策略能够有效降低隔震层的水平变形需求，然而该混合控制策略最大的缺陷在于需要很大的调谐质量。考虑到惯容装置具有明显的质量放大效应，本文提出将惯容装置（Inerter）与VTMD中的阻尼器并联，从而形成具有较小调谐质量的变化型调谐质量惯容阻尼器（VTMDI），并将其附加在基础隔震结构的隔震层，基于随机振动的分析框架开展了VTMDI参数的优化设计研究。研究表明直接将基础隔震结构的上部结构层间变形作为优化目标的传统优化策略并不经济有效。为此，本文提出了一种基于两步优化法的优化策略，该优化策略首先确保附加VTMDI的基础隔震结构相对于附加相同阻尼的基础隔震结构具有更优的控制效果；然后确保附加VTMDI的基础隔震结构的上部结构层间变形最小。通过动力时程分析结果表明：两种优化策略都能有效降低隔震层的水平变形和上部结构的层间变形，同时不会导致调谐质量出现过大的运动行程，基于两步优化法的优化策略更为经济有效。

针对调谐质量阻尼器（Tuned Mass Damper，TMD）通常需要较大的附加质量，安装空间受限以及质量块运动时需要较大的行程等问题，基于平动-转动运动形式相互转化和能量守恒原理，本文提出了利用转动惯量虚拟平动惯性质量的TMD控制系统（Rotary inertia virtualizing translational mass based Tuned Mass Damper，简称RTMD），进行RTMD控制系统的设计概念，以单自由度结构对象为例建立了附加RTMD控制系统的运动方程，分析了RTMD控制系统参数对结构振动控制效果的影响规律。结果表明控制效果与系统的质量比、惯质比、阻尼比等参数密切相关，相关规律也可以推广到一般多自由度结构体系一阶振动的调谐吸振减振控制。进行了模型振动台试验研究，时域分析和频域分析结果均表明，试验结果与基于理论模型的数值分析结果一致性良好，验证了RTMD控制系统理论模型的正确性、设计参数的合理性以及控制系统应用于实际问题的可行性。

消能减震技术能显著提高建筑物的抗震性能，消能器的效果依赖其与主体结构的有效连接，目前关于阻尼器与整体结构有效连接设计方法的研究不多。针对工程中金属阻尼器的中间柱型连接形式，本文提出一种带有预埋件的悬臂墙构造，并给出设计方法及其设计要点。为进一步验证该设计方法的可靠性，探究悬臂墙的受力性能，对两个试件开展拟静力单向加载和低周往复加载试验。研究结果表明，悬臂墙裂缝从预埋件连接处开始发展，最终破坏时墙角及预埋件核心区应力较大，增设暗梁暗柱可较好地提高悬臂墙的承载能力。型钢预埋件配合暗梁暗柱能使悬臂墙在设计尺寸较小的情况下承受较大的设计阻尼力，保证阻尼器充分发挥消能效果。

考虑带支撑六参数黏弹性阻尼器耗能隔震结构在李鸿晶谱激励下求解地震响应较为复杂，提出了一种能够获得随机地震响应的简明解法。采用带支撑六参数黏弹性阻尼器分析模型，以微分本构方程实现黏弹性阻尼器隔震结构的数学建模，结合复模态法与虚拟激励法，获得了隔减震体系系列响应（位移、速度以及阻尼器受力）频域解的统一表达式；以李鸿晶谱作为激励功率谱，将激励功率谱与结构频率响应特征值函数进行简化，获得了该随机激励下系统响应功率谱、响应谱矩及响应方差的简明解；给出算例，与此类问题传统的常用分析方法进行对比，验证所提方法在该系统下分析动力响应的合理性和高效性，并讨论了不同支撑刚度对阻尼器减震效果的影响。

为研究博物馆最常用的支架固定措施固定馆藏人物俑文物的抗震有效性，开展了两类典型体型易损、材质易损人物俑文物复制品-支架固定措施抗震系统足尺振动台试验研究。获得了人物俑在不同工况下的地震响应及人物俑与支架间的相互作用，探讨人物俑关键体型参数、金属支架卡固位置、支架尺寸、固定措施与人物俑间安装缝隙对该类文物运动状态的影响，评估了支架固定措施的抗震有效性并提出了合理建议，为兼顾安全性及最小干预原则的支架固定人物俑文物的优化设计提供必要依据。研究结果表明：浮放人物俑均发生倾覆，具有极大震损风险；采用支架固定后可有效降低人物俑的摇摆响应，随着人物俑复制品的质心高度与底座宽度比值增加以及其质量增大，较小尺寸支架发生明显塑性变形甚至根部断裂，导致人物俑倾覆并损坏；随着支架尺寸的增加，其对文物固定效果的提高作用有限，基于文物保护最小干预原则，综合考虑文物的抗震安全及艺术展示效果，优化支架尺寸；支架固定人物俑肩部时，人物俑摇摆响应得到一定控制，但随着支架固定位置的提高，人物俑滑移响应愈加明显；当支架与人物俑相互作用时，人物俑表面出现明显损伤，在两者缝隙填充硅胶垫，人物俑的摇摆响应和滑移响应分别降低近40%和50%，支架根部应变下降近40%，人物俑与支架接触处应变下降近60%，有效提高了支架固定措施的抗震有效性。

因对台阶式加筋土挡墙损伤识别的研究不足，开展了双级加筋土挡墙的大型振动台试验。采用时域识别方法分析了水平地震作用下模型的动力响应特征，阐述了上、下级挡墙自振频率、阻尼比的分布规律，探究了结构损伤程度与自振频率、阻尼比间的对应关系。研究结果表明：加载前上、下级挡墙的自振频率基本一致，阻尼比随墙高的增加而减小；随着加载工况的累积，自振频率逐渐减小，阻尼比逐渐增大。采用数学方法对自振频率和阻尼比分布曲线进行多项式拟合，对比分析可得：当自振频率减小0~15.41%、阻尼比增大0~299.35%时，结构处于基本完好阶段；当自振频率减小15.41%~18.92%、阻尼比增大299.35%~360.07%时，结构处于轻微破坏阶段；当自振频率减小18.92%~21.29%、阻尼比增大360.07%~398.21%时，结构处于中等破坏阶段；当自振频率减小21.29%~29.60%、阻尼比增大398.21%~532.99%时，结构处于毁坏状态。

针对复杂场地环境下传统经验公式预测精度不高的问题，提出了一种主成分分析（PCA）特征选取下基于灰狼优化支持向量回归机算法（PCA-GWO-SVR）的爆破振动速度峰值预测模型。以白鹤滩水电站右岸坝肩槽爆破开挖监测数据为依据，选取爆心距、单响药量、高程差、纵波波速、炮孔间距、炮孔排距作为输入参数，通过PCA的数据降维对特征值进行选取，将选取的6种特征降维后化为4种相关性更高的特征；使用灰狼优化算法（GWO）改进支持向量回归机（SVR）以获取最优参数；将参数输入到SVR模型中进行计算评估。研究结果表明：PCA-GWO-SVR算法对比萨道夫斯基公式，改进的萨道夫斯基公式，SVR，PCA-SVR和GWO-SVR的预测值和实测值的吻合效果更好，预测结果的准确度更高，更能有效地预测边坡爆破振动峰值，为边坡爆破施工安全控制提供帮助。

大型重载轴承工况特殊，在低速条件下，冲击持续时间拉长，系统响应幅度降低，故障信息更容易被噪声所掩盖。声发射技术具有对微弱损伤敏感的特性，被广泛应用于结构健康监测和设备状态检测。利用声发射技术中的空间定位方法，能够对大型低速重载轴承进行故障定位，效果依赖于信号准确到达时间。门控循环单元（GRU）网络能够考虑序列数据的内部相关性，提取时序特征，在信号处理中具有一定优势。赤池信息准则（AIC）利用统计学特征，能识别两个不同随机过程。本文提出一种基于GRU和AIC的声发射信号到达时间拾取方法，利用断铅与试验数据，与传统AIC、阈值判别、长/短时窗均值比等方法进行比较与分析，证明所提出方法能准确拾取声发射信号到达时间，在大型低速重载轴承故障定位方面具有较大应用潜力。