低频振动对驾乘舒适性的影响一直是NVH领域的研究重点之一，本文采用有限元建模方法预测和分析不同激励环境下的人体‑座椅系统振动传递特性，通过构建人体、座椅有限元模型以及根据两者的接触属性建立人体‑座椅整体有限元简化模型，并分别结合坐垫及靠背处静态体压分布试验数据和垂向激励下的座椅频响函数试验结果校核模型参数。结果表明，校核后的整体系统有限元模型在水平前后向激励下预测的座椅频响函数与试验数据吻合度较好，但在共振频率处的响应幅值存在偏差。同时，模型预测得出的座椅频响函数共振频率随激励幅值增加而降低，且与试验测试结果变化趋势基本一致，所构建的模型能够较为准确地反映不同工况下的人体‑座椅系统振动响应，可为座椅优化设计提供有益参考。

用于车内多阶次噪声调制的指令‑参考滤波最小均方（command‑FxLMS）算法，在指令信号和干扰信号具有相位差时，会出现不必要的高输出增益。针对此问题，根据改进的差分相位调制指令‑参考滤波最小均方（DPSC‑FxLMS）算法搭建了多阶次噪声主动声音分析系统，通过调节指令信号的相位使其与干扰信号保持同相，以减小相同控制效果下的控制信号输出。使用上述系统进行了稳态多阶次噪声调制仿真分析，并与指令‑参考滤波最小均方算法进行对比，以验证算法的控制效果。仿真结果表明，在指令信号与干扰信号同相时，两种算法的控制效果和控制输出一致；在指令信号与干扰信号异相时，差分相位调制指令‑参考滤波最小均方算法能够使用较小的控制信号输出来实现与指令‑参考滤波最小均方算法相同的控制效果。进一步地，使用实测的车内多阶次噪声信号进行了上述算法的多阶次噪声调制仿真，仿真结果验证了所提算法在实际车内应用的可行性。

本文提出了一种基于满意度的产品声品质分级与限值评定方法，以便产品制造商、产品质量鉴定机构、消费者等各利益相关方进行产品噪声水平的定量评价。通过主观评价试验和问卷调查，获取产品噪声声品质指数与满意度之间的关系，在综合考虑行业当前生产水平、承受能力以及消费者利益等多方面因素之后，进行声品质分级与限值评定。将该方法应用于家用电器及船舶领域，进行产品噪声声品质分级与限值评定，验证了所提方法的有效性与适用性。另外，讨论了该方法应用于不同领域和场景时的特点及需注意的问题。

风扇作为广泛应用于各个行业的零部件，其噪声问题一直受到人们的重视。其中，在噪声能量相对较小的设备和系统中，风扇异响是引起投诉的重要因素。以存在不同程度异响的便携式计算机风扇为例，研究了风扇异响的严重程度与声品质中主要心理声学参数之间的相关性，并建立异响的主观评分同客观参数之间的线性回归模型。结果表明，响度、尖锐度、突出比、音调度峰值频率影响异响的主观感受，包含响度和突出比的多元线性模型能够较好地评价异响的主观严重程度。

针对体积型多孔材料低频吸声性能不佳的问题，本文基于Johnson‑Champoux‑Allard （JCA）模型和超薄多孔材料声阻抗模型，以无纺布和三聚氰胺吸音棉为例，利用传递矩阵法建立了柔性超薄多孔材料和体积型吸音棉复合吸声结构的吸声系数理论模型，并通过试验验证了该模型的准确性，最后采用粒子群优化算法对复合结构进行了参数优化。分析结果表明，与传统体积型吸音棉相比，在其表面添加一层无纺布能够显著提高低频吸声性能。本文的研究结果为超薄多孔材料与体积型多孔材料组成的复合吸声结构的吸声性能计算、分析与优化提供了理论依据，也为在不改变吸声体厚度的情况下提高低频吸声性能提供了一种有效方法。

为探寻坐姿体压分布与生物力学载荷之间的关联性，以体压信息为指导，提出了一种人体生物力学建模人‑椅接触面的设置方案。将人体与座椅之间的接触通过一定数量接触点进行模拟，基于体压分布试验数据，将体压云图各分区平均压力的相对大小作为相对接触强度。通过对比发现，平均接触强度设置为200~600之间，能够提高求解精度并兼顾真实的肌肉激活效果。同时对不同数量接触点的方案进行了讨论，综合来看，选择设置8个接触点较为合理。经过与文献中的试验测量数据进行对比分析，表明基于体压分布设置人椅生物力学模型的接触方案能准确反映肌肉激活度、关节力等生物力学指标。基于接触方案设置比较了硬木板和泡沫坐垫下的肌肉激活度和关节力，从生物力学的角度解释了泡沫座椅更舒适的原因。

人工神经网络（ANN）已初步应用于研究人体视在质量的响应预测，但在评估人‑椅耦合系统的振动传递特性方面尚需进一步量化研究。本文以低频振动激励下的人‑椅系统振动试验为基础，寻求构建一种基于响应面法优化的反向传播人工神经网络模型（RSM‑BP‑ANN），以人员年龄、身高、坐高、膝盖高度、臀膝长度、体重、性别、BMI，以及坐垫处泡沫厚度、频率作为输入特征，探究优化后的人工神经网络模型对座椅频响函数的预测性能。基于超参数之间的交互影响建立模型超参数与预测性能指标的映射关系，优化并获取最佳超参数组合。结果显示，随着坐垫处泡沫厚度的增加，垂向同轴和水平前后向正交轴座椅频响函数的共振频率显著降低。BP‑ANN模型在建立人体体征参数、座椅结构特征与人‑椅系统振动传递特性的非线性关系方面表现出良好性能。与BP‑ANN模型相比，经过超参数优化的RSM‑BP‑ANN模型在预测垂向同轴和水平前后向正交轴座椅频响函数时的误差分别降低了25%与18%。因此，经过响应面法优化后的反向传播人工神经网络模型可以更准确地预测座椅频响函数，为快速有效地分析人‑椅系统振动传递特性提供了思路。

人体对一种刺激的感知可能会因另一种刺激的出现而产生变化，这就导致相继作用于人体的振动之间可能存在掩蔽效应，掩蔽效应是否显著与诸多影响因素有关。本研究设计并开展了坐姿人体振动试验，探究人体承受振动过程中时域掩蔽效应的影响因素对振动舒适性的影响。设计变量包括：掩蔽振动的强度（3个水平）、振动间隔（4个水平）以及掩蔽顺序（前向和后向）。试验结果表明：在承受全身振动时，这些因素确实对总体舒适性产生影响；从前向掩蔽和后向掩蔽的作用效果看，后向掩蔽导致的人体振动不舒适感更强；随着振动时间间隔的增加和掩蔽信号强度的下降，掩蔽效应对人体不舒适感的影响逐渐减弱。可以发现，在频域计权外，振动幅值的时域特征也对人体振动不舒适感评价产生不可忽视的影响，基于客观指标的舒适性预测应当考虑更多影响因素。

高速列车的舒适性评价对于改进高铁结构设计、提高乘客乘坐满意度具有重要意义。本文尝试应用欧洲标准EN 12299：2009对中国高铁的长时和瞬态乘坐舒适性进行评价，并探讨该标准的适用性。基于一款高速综合检测列车，开展了振动舒适性的客观测试与主观评价。简要介绍了EN 12299：2009标准推荐的平均舒适性评价指标和离散事件舒适性评价指标，并将二者分别用于高铁长时和瞬态舒适性评价。针对主观感受不同的三种路段，基于实测振动加速度数据，分别计算了长时和瞬态舒适性评价指标，据此对高铁乘坐舒适性与轨道质量进行分析。结合主观评价结果，对对应指标的适用性进行分析，并提出改进建议。

本文基于群智感知搜集的真实环境中的振动舒适度大规模数据集，利用最大信息系数分析限值与影响因素的相关性，找到关键因素（振动峰值比、人身体质量指数、年龄和楼层）；给出振动限值与关键因素参量的拟合关系；通过正态分布验证振动限值真实值与拟合值残差呈正态分布，给出相应的95%置信区间。并提出一种关键因素值已知时基于概率的振动舒适度预测模型。

针对具有强非线性和大范围运动的柔性多体系统，建立了一种精确且高效的动力学分析策略。在共旋坐标系下对柔性体进行动力学建模，再利用一种优化复合方法对建立的数学模型进行求解。由于动力学模型建立在共旋坐标系下，因此现有的先进线性空间单元可以被直接使用，从而大幅降低计算成本。此外，为了准确地计算动力学响应，本文使用了一种优化复合方法，并以最小化局部截断误差为目标对算法参数进行优化设计。优化后的复合方法具有二阶精度、无条件稳定性和可控数值耗散。最后，本文对一些经典的柔性多体系统进行计算。结果表明：在相同的精度下，与目前流行的基于绝对节点坐标公式和Generalized‑α方法的动力学分析策略相比，本文策略具有显著的效率优势。

为研究扣件失效对桥上无砟轨道振动特性的影响，利用既有无砟轨道⁃箱梁结构缩尺模型，研究了随机荷载作用下不同扣件失效工况对轨道⁃箱梁结构振动响应的影响。研究结果表明：当扣件失效时，轨道⁃箱梁结构跨中截面各部件均出现了加速度导纳峰值增大以及导纳峰值频率前移的现象，且在钢轨和轨道板处变化尤为显著。失效扣件与观测截面的距离不同时，轨道⁃箱梁各部件振动响应也不同，当失效扣件在观测截面左右一个扣件间距范围内时，轨道⁃箱梁各部件加速度导纳显著增大，其中轨道板处导纳峰值增大1.48倍；当失效扣件距离观测截面超过3个扣件间距时，箱梁各板件加速度响应增幅均在5%以内。轨道⁃箱梁结构各部件动力响应增幅与扣件失效数量成正比，轨道板处连续失效3个扣件时加速度导纳峰值与无损伤时相比增大1.9倍；箱梁顶板及翼板处导纳峰值最大增幅分别为131%和82%，而箱梁腹板及底板处变化较小，峰值响应增幅约在25%以内。

矩形封闭空间内的振动和声辐射控制一直是工程领域面临重要挑战。本文研究提出了一种解决方案，即采用传感⁃作动器控制系统，由扬声器、基座和压电陶瓷传感器组成。这一设计具有轻量化、低固有频率和传感‑作动一体化等优点。然而，一体化传感⁃作动器采用的应变积分控制方案存在稳定性问题。为了克服这些问题，本文采用带通滤波器的控制策略。研究测试了该自制的惯性作动器力学特性，确定了对声学性能影响最大的结构模态，采用带通滤波器的控制策略，有选择地调节这些结构模态。试验结果显示，自制的惯性作动器能够有效地产生惯性力，同时采用带通滤波器能够有效地减少结构振动，尤其是在控制低频段的前两个声腔模态方面表现出显著效果。本文方法能更加灵活地控制封闭空间内的低频噪声，为解决工程环境中的结构噪声问题提供了有效方案。

针对煤矿井下综掘面锚固钻进过程中存在的设备与煤岩间耦合振动影响的问题，考虑工作面顶、底板不平整性因素，重点研究钻进过程锚固钻机部力学特性。构建多钻机锚固钻机部同步锚固作业动力学模型，利用数值分析方法求解锚固钻机部关键部件振动响应特征。依据时域曲线分析可得，钻杆振动半径最大为3.59 mm，最小为1.51 mm；依据频域曲线可知，钻杆相较于钻机其他部件在频率11.94 Hz左右幅值达到最大，最大值为392.6 mm；依据振动相图可知，锚固钻机动力头、钻架及横梁在振动过程中整体稳定性良好。通过锚固试验样机进行对比试验，从而得到锚固钻机部关键部件在钻进过程中的振动响应特性，与动力学数值模拟结果基本一致，验证了关键部件钻进振动特征理论分析的可靠性，相关理论结果可为综掘面锚固钻机部稳定研究提供理论基础。

周期性交变动载作用下轮齿柔性会诱发齿轮副啮合冲击和非线性振动，揭示考虑轮齿柔性的直齿轮系统多状态啮合特性和非线性动态特性为传动系统的安全可靠运行奠定基础。根据悬臂梁理论和齿轮啮合原理，计算啮合轮齿柔性变形量，推导齿轮副柔性时变啮合参数的计算方法；根据齿轮副的接触状态及受力环境，提取多状态柔性啮合的特征，进而建立多状态柔性啮合的直齿轮系统非线性动力学模型；研究柔性时变啮合参数的演化规律和轮齿柔性变形量在多参数关联下的分布特性，揭示了齿侧间隙变化时系统的全局分岔与混沌特性。结果表明，轮齿柔性减小了双齿啮合区域，影响齿轮系统的啮合参数和多状态啮合的特征，并诱发齿轮副线外啮合；齿侧间隙变化引起周期运动和混沌运动共存现象，多初值下不完全分岔是引起动态行为共存的根本原因。

本文提出了以齿轮作为基本元素构成的多稳态力学超材料，通过轮齿啮合可以使之在各稳态之间连续转换，这种稳态之间的连续转换使得该超材料表现出原位连续可调机械性能。利用有限元对力学超材料的力学特性进行研究，结果表明：基于齿轮的力学超材料拥有连续可调的刚度，可变的广义剪切刚度以及可调整的加速度传递率。力学超材料的这些特性为创造具有原位连续可调机械性能的可编程超材料提供了思路，同时有望被应用于智能材料和工程领域。

针对黏弹夹层结构的振动响应信号表现为强非平稳性，以及老化状态变化引起的振动响应信号变化具有微弱性的难题，本文提出了一种基于麻雀搜索算法（sparrow search algorithm，SSA）优化变分模态分解（variational mode decomposition，VMD）和自适应神经模糊推理系统（adaptive neuro‑fuzzy inference system，ANFIS）的黏弹夹层结构老化状态智能识别方法。对黏弹夹层结构不同老化状态的振动响应信号进行参数优化的VMD分解，得到若干个本征模态函数（intrinsic mode function，IMF）；计算得到IMF分量的排列熵特征，用于反映结构老化状态的变化；将得到的排列熵特征构建成特征向量，作为ANFIS的输入实现黏弹夹层结构老化状态的智能识别。通过试验验证了该方法的有效性，并将该方法与经验模态分解（empirical mode decomposition，EMD）和ANFIS、参数优化VMD和径向基函数神经网络（radial basis function neural network，RBFNN）方法进行比较。结果表明，本文所提方法可以更加准确地识别黏弹夹层结构的老化状态。

采用理论与试验相结合的方式，研究了全复合蜂窝芯层三明治板（all⁃composite honeycomb core sandwich panels，ACHCSP）的动态特性。基于高阶剪切变形理论、Gibson等效理论建立ACHCSP结构的理论模型，利用Rayleigh⁃Ritz法和正交多项式法求解了该结构的动态特性。搭建相关试验平台，以ACHCSP为研究对象进行测试，验证了理论模型的正确性。结果表明，该理论模型能够准确地预测结构的固有频率。基于所提模型讨论了纤维板厚度、蜂窝单元壁厚以及壁长对结构固有频率的影响。

双冲击现象对轴承损伤程度估计有重要意义。本文基于瞬时角速度（instantaneous angular speed，IAS）在双冲击现象提取的优势开展对应的机理研究。考虑滚阻摩擦和剥落初期剥落区尖锐边缘对球轴承动力学特性的影响，建立了时变冲击激励和法向力、切向力相耦合的球轴承外圈剥落初期双冲击现象对应的IAS动力学模型。基于弹性四分之一空间方法分析剥落初期剥落区尖锐边缘的附加形变，提出尖锐边缘引起的时变位移激励模型。考虑钢球经过剥落区时几何位置改变引起的附加接触力及时变位移激励，研究了剥落初期轴承的法向力、切向力扰动规律，构建了时变切向力激励模型。运用Runge‑Kutta数值积分法求解非线性动力学方程，通过仿真和实测信号对比分析，验证了所提动力学模型的正确性。

针对非接触旋转密封故障信号不明晰和难以辨识的问题，本文搭建试验台和声发射测试系统，设置非接触旋转密封正常以及6种典型故障工况进行声发射信号监测，有效获取14000个特征样本；采用贝叶斯优化算法，结合连续小波变换，建立一个具有适应性的卷积神经网络分类模型，进而采用混淆矩阵和t分布随机近邻嵌入分析故障识别模型的诊断性能。研究结果表明：该模型实现了非接触旋转密封正常运行、干摩擦、混合润滑、弹簧失效、端面凹坑、弹簧局部失效以及端面划痕7种工况的有效分类识别，平均分类精确度达到了99.7023%，从而证明了非接触旋转密封声发射信号在非平稳性、复杂性和重叠性环境中，可以被有效地分离，用于密封故障源识别。

盲源分离（BSS）理论可用于分离出结构振动信号中的各阶模态坐标振动，而复杂度追踪（CP）是求解盲源分离问题的经典方法之一。为提高复杂度追踪算法的计算效率，本文进行了两方面改进：采用高斯分布的负对数函数这一非线性函数估计信号复杂度，并推导出可快速计算信号复杂度及其梯度的计算公式；采用基于子空间搜索的梯度下降算法，在降维后的子空间中计算最优解混向量。所推导公式在计算复杂度及其梯度时只需采用混合信号的协方差矩阵和时延协方差矩阵，而无需使用全部信号数据。利用数值算例和框架振动数据对所提方法进行研究，结果表明，快速复杂度追踪算法在计算效率方面高于传统方法，并且能正确地分离出结构模态坐标振动。

为克服传统基础隔振技术隔振参数不可调、低频隔振效果有限、无法实现竖向隔振等缺点，引入磁浮技术，设计了一种磁浮隔振支座。分析电磁铁的悬浮力与线圈电流和悬浮间隙的关系，建立磁浮隔振支座的非线性模型，结合终端滑模与超螺旋算法 ，同时引入自适应律调节超螺旋算法中的系数，提出一种自适应超螺旋终端滑模控制策略。通过试验验证所提出的控制策略能够抑制传统滑模控制存在的抖振现象，控制精度高，稳态与动态性能良好，磁浮隔振支座具有优异的稳定性和抗扰性。

柔性光伏支架容易发生大幅风致振动，诱发多种结构安全性和使用性问题。目前风致振动规律并不明确，部分抑振措施的抑振效果也不清楚。本研究通过柔性光伏支架全气弹模型风洞试验，同步测试了单层索柔性支架的位移和索力，分析了风速、倾角和风向角对位移和索力的影响，提出了相应的抑振措施，并通过试验验证了其抑振效果。结果表明柔性光伏支架在强风作用下发生竖向和扭转耦合的振动。风吸时柔性支架位移响应最大；风压时索端力响应最大。对于柔性支架连接件而言，风吸时为不利工况；对于柔性支架立柱和基础设计而言，风压时为不利工况。柔性光伏支架的位移响应和索端力响应密切相关，发生较大扭转位移时索端力也会有较大变化，索端力响应与位移响应表现出了很好的一致性。考虑到柔性支架几何非线性的结构特征，索端力是结构设计中最重要的参数，因此索端力响应放大系数在实际设计中更加重要。风吸时，增设地锚索对柔性光伏支架的竖向位移和扭转位移有明显抑制效果，且组件倾角越大抑制效果越明显。对于索端力而言，增设地锚索可以有效减小索力的波动，且组件倾角越大，增设地锚索的效果越好。

为获得影响Π型主梁斜拉桥抖振响应计算的主要因素，以青洲闽江大桥为工程背景，在风洞试验的基础上，采用三维多模态耦合抖振计算方法对主梁位移抖振响应特性进行了分析，并利用均匀试验设计和回归分析方法对9项因素在抖振响应中的显著性进行了检验。结果表明：在常用取值范围内，气动导纳、脉动风相关系数、竖向风谱、平均风剖面指数、地表粗糙高度、空气密度对斜拉桥抖振响应的影响显著；结构质量和阻尼比的影响不显著，抖振响应计算中可忽略其取值偏差；水平风谱仅对侧向抖振响应影响显著。

已有震害经验表明，地下竖井结构遭受地震威胁且出现了严重的震害实例，为了得到竖井结构地震响应，基于Pasternak地基和Timoshenko梁理论，在已有考虑场地土层与竖井结构法向土压力作用的基础上，进一步考虑了场地土层与竖井结构的切向剪力作用，采用“梁⁃弹簧”模型建立了大直径竖井⁃场地土层动力相互作用系统分析模型，研究水平向地震作用下大直径竖井地震响应解析解。分别从竖井长径比、内外径比、竖井与场地弹性模量比值和竖井底部边界条件的角度出发，对竖井沿深度方向的峰值地震响应进行分析，结果发现竖井长径比减小会导致竖井沿深度方向内力峰值响应增大；竖井内外径比的增大会使竖井沿深度方向峰值内力响应减小；随着竖井与场地弹性模量比值的增大，竖井沿深度方向内力峰值响应会逐渐增大；弹性土层地基下的竖井位移响应比嵌岩型地基大，沿竖井深度方向嵌岩型地基下的剪力响应显著大于弹性土层地基，在底部位置处嵌岩型竖井的弯矩峰值响应较大。

地震波组合入射角度的不确定性往往对面板堆石坝的动力响应具有显著影响。本文通过波场叠加原理，将地表控制点的运动场进行分解，根据二维反演得到入射P波、SV波时程，构建了地震波组合斜入射波动输入模型。通过数论选点法，对构建的波动输入模型中的入射P波与SV波的角度进行抽样随机选取，通过进行不同组合入射角度下的动力计算，研究了组合入射角度不确定性对沥青混凝土面板堆石坝地震响应的影响规律。以某实际工程为例，通过分析建基面水平向峰值加速度、面板应力及加速度、坝体水平向峰值加速度及永久变形等响应的均值、变异系数、95%的置信区间限值及极值差异等统计规律及分布类型，并与地震波垂直入射情况进行了对比，分析了随机组合入射角度和输入地震动强度对随机响应离散程度和概率分布的影响。结果表明：考虑组合入射角度不确定性会引起坝体建基面地震响应离散性增大；面板主拉应力最大值相比垂直入射下的计算结果至少增大了40%；对坝顶和面板顶水平峰值加速度的影响大于对永久变形的影响；三组地震波的永久变形与垂直入射的结果相比均有70%以上的超越概率；坝体的地震响应统计结果不一定符合正态分布；覆盖层地震响应结果的离散程度大于坝体。

基于广义反应位移法基本理念，提出了适用于纵向不均匀场地盾构隧道纵向地震反应的动力子结构分析方法。采用提出的子结构分析方法建立了纵向不均匀自由场地震反应显式平行计算模型和围岩‑盾构隧道体系地震反应三维精细化显式平行计算模型。通过子结构方法实现两者在边界上动变形的实时传输，将隧道埋深位置处的自由场地震波动转化为围岩‑盾构隧道子结构模型的等效地震作用。与传统梁‑弹簧模型相比，本文模型方法可以实现围岩‑隧道体系的三维精细化模拟和沿隧道纵向非一致性地震动输入。通过与盾构隧道三维精细化分析模型的计算结果进行对比分析，验证了本文模型方法的可靠性。结果表明：本文模型方法概念明确、建模简单、计算成本低、结果误差性小，能够全面反映穿越纵向不均匀场地盾构隧道纵向地震反应特征，为软硬交互纵向不均匀场地盾构隧道纵向抗震设计提供更为高效的分析方法。

地震动非一致输入对深厚覆盖层中混凝土防渗墙的动力响应有显著影响。为探讨防渗墙在覆盖层场地地震动非一致输入下的响应规律，基于波场分解法和黏弹性人工边界方法，建立了空间任意入射角度下的P波三维斜入射波动输入方法，并对输入方法进行了验证。设计9种非一致输入工况，研究不同方位角和斜入射角组合入射对防渗墙动力响应的影响规律。结果表明：α=60°、γ=0°入射时防渗墙顺河向最大加速度是垂直入射的3.89倍，α=60°、γ=90°入射时坝轴向最大加速度是垂直入射的8.93倍；非一致输入会造成防渗墙横河向拉应力明显增大，最大是垂直入射的3.53倍，峰值分布区域显著改变，竖向压应力在斜入射角90°入射时相比垂直入射明显减小。传统的垂直入射方法会忽视非一致输入下防渗墙拉应力扩大区域，因此分析深厚覆盖层中防渗墙动力响应时应考虑场地地震动的非一致性。