配气凸轮轴系是用于保证船用柴油机气门准时启闭的核心传动机构，因其凸轮轴系接触润滑状态恶劣、摩擦激励过大，易导致界面综合扭矩过大，从而出现凸轮轴系配气不均及接触疲劳等故障。考虑系统瞬变激励及界面摩擦影响，采用集中质量法建立了某V20型柴油机配气凸轮轴系摩擦动力学分析模型，获取了配气凸轮轴系强迫振动结果，并分析了转速波动工况下配气凸轮副的摩擦润滑特性。结果表明，综合考虑各凸轮副瞬变激励及摩擦激励作用，配气凸轮轴系各轴段附加应力增大约4 MPa，且轴端瞬时转速波动量提高约±30 r/min；转速波动加之粗糙度作用，使得配气凸轮副膜厚明显减小，特别是在凸轮基圆段内，膜厚降低约0.3 μm，接触润滑状态恶化；在凸轮副反向运动位置及桃尖处，挺柱界面温升超出材料胶合温度，易致胶合磨损失效问题。

针对齿轮系统中质量偏心与时变参数耦合作用引起的非线性振动问题，建立了考虑动态啮合刚度与时变齿侧间隙的六自由度动力学模型，重点分析质量偏心对系统非线性动力学行为的影响机制。基于势能法构建了时变啮合刚度模型，引入时变齿侧间隙与质量偏心，推导出系统动力学微分方程。数值分析结果表明，质量偏心显著诱发系统由单周期向多周期（如20倍周期）运动演化，且随着偏心距的增大，系统振动幅值和分岔现象明显增强，揭示了其在系统非线性演化过程中的关键作用。研究结果可为高精度齿轮系统的结构优化设计与振动控制提供理论依据。

为明确高铁多跨简支梁桥倒塌模式，以中国西北地区10跨高铁简支梁桥为实际工程背景，结合桥上双块式无砟轨道结构特点，建立轨-桥一体化计算模型。采用显式积分法与能量法研究该类无砟轨道桥梁在高烈度地震区的纵向倒塌模式。结果表明：高铁多跨简支梁桥破坏的关键部位主要集中在桥梁伸缩缝处的轨道区域、支座及支座接触面的混凝土区域、桥墩墩底区域；确定了10跨高铁简支梁桥倒塌判别的能量比值为89.33%；通过将桥梁伸缩缝处的轨道板与凹槽截面耦合连接，将结构体系进行优化，提高了轨道与桥梁连结的整体性，避免桥梁伸缩缝处轨道在地震初期成为桥梁破坏的关键部位，结构体系抗倒塌时间延长了约45%，减小了落梁概率，提高了桥梁的整体抗倒塌能力。

叶片作为航空发动机核心部件，其结构完整性直接决定发动机的性能与飞行安全。在高温、高压及高速旋转等极端工况下，叶片易在复杂应力场作用下产生微裂纹，一旦裂纹扩展、叶片发生断裂，将引发连锁破坏，构成重大安全隐患。基于损伤容限理念，叶片在出现裂纹后仍能维持安全运行的临界时长被界定为剩余寿命（remaining useful life，RUL）。为此，本文提出一种基于Paris裂纹扩展定律与物理信息神经网络（physics-informed neural network，PINN）融合的机理-数据双驱动的剩余寿命预测方法。该方法通过构建包含物理约束的损失函数，对神经网络梯度进行正则化约束，在实现裂纹扩展参数逆向辨识的同时，有效提升了模型在有限监测数据条件下的预测准确性。针对航发叶片与CT试样，相较于传统物理模型与数据驱动方法，本文方法动态更新特征参数以适应系统的变化，在有限样本条件下的预测误差显著降低。此外，本文所构建的PINN模型具有轻量化特性与快速推理能力，可以满足在线监测与预测性维护的需求，为航空发动机健康管理和智能运维提供了一种技术路径。

目前，对永磁悬浮轴承支承特性的研究大多基于单个轴承的力学角度，而转子由多个轴承支承，转子支承特性应该在轴承-转子系统整体中分析，脱离转子系统的磁悬浮轴承支承分析是不全面的。在某微型离心泵的磁悬浮圆盘转子（长径比<1）研究中，采用了两个双环结构的永磁悬浮轴承组成的径向支承结构。实验发现，由于圆盘转子的两个永磁径向轴承距离很近，表现出的转子支承特性与细长轴转子（长径比≫1）磁悬浮支承的已知经验大不相同，其径向平动刚度和径向扭转刚度差异很大。本文通过磁力有限元分析，揭示了圆盘转子永磁轴承的径向平动刚度和径向扭转刚度随轴承结构尺寸的变化规律；以此为依据，提出了能提高圆盘转子扭转刚度的磁悬浮径向支承结构，分析了能够获得最大平动刚度和最大扭转刚度的结构条件，并合理调配平动刚度和扭转刚度的比例关系；同时，该永磁径向悬浮结构的轴向耦合力具有更宽的线性范围，有利于轴向电磁悬浮仅采用简单的低阶线性控制器就能很好地提升悬浮稳定性。

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。

在结构动力冲击响应分析中，通常采用动力放大系数（DAF）简化计算结构的动力响应。但是，目前工程结构中对DAF的取值还存在争议。针对此问题，本文推导了多自由度（MDOF）体系的DAF解析表达式，分析了DAF大于2.0的前提条件；分别通过单自由度（SDOF）体系和MDOF体系算例模型验证了解析表达式的准确性，解释了MDOF体系的DAF大于2.0的原因。基于所提出的DAF解析表达式分析了张弦梁剩余结构在断索冲击作用下的DAF分布规律。分析结果表明：当某一阶模态振型的分量与静力响应值反向时，张弦梁的DAF可能会大于2.0；即使在有阻尼情况下，张弦梁的DAF也可能会大于2.0。

工业机器人关键部件在复杂运行工况下易发生早期性能退化，通常表现为强非稳态响应特性与多通道感知信号的显著异构性。传统诊断方法难以有效融合多源信息，鲁棒性与可解释性难以兼顾，部署适应性亦较为有限。本文聚焦工业机器人传动链路中的关键减速机构，提出一种融合物理敏感性驱动与残余感知补偿机制的双通道智能诊断方法。所选振动与扭矩信号分别表征结构响应与驱动激励，具备显著的时间尺度差异与物理信息互补特性，为多源融合建模提供了明确的物理建模依据。从物理响应机理角度构建“故障类型-动态响应特征-感知通道”的三层映射关系，量化不同信号在典型故障模式下的主导性差异；设计基于信噪比、调制指数和峰度的多尺度敏感性评估机制，引导多通道信息的自适应融合权重分配；同时引入残余感知不确定性补偿（RUC）机制，有效提升弱主导通道特征的表达能力，增强融合稳定性与诊断完整性；搭建了具备物理解释性和轻量化特征的诊断模型框架。基于公开齿轮箱数据集在多类典型故障模式下开展试验，结果表明，所提方法在多类故障识别任务中表现出更高的诊断准确性、可解释性与部署适应性，展现出面向工业机器人关键部件物理一致性融合诊断的良好理论依据与工程应用潜力。

为了提高三稳态压电能量采集器的动态输出性能和环境适应能力，提出一种势阱深度和势垒高度可实时调节的柔性三稳态压电能量采集器。在传统磁耦合三稳态压电能量采集器的基础上，引入两个结构和尺寸相同的辅助柔性梁，两个外部磁铁分别固定在上述两个辅助柔性梁末端，当采集器受到外部环境激励时，两个辅助梁在水平方向产生微幅振动，从而实时调节外部磁铁与压电悬臂梁末端磁铁之间的水平间距，达到调节势能阱深度和势垒高度的目的，由此改善三稳态压电能量采集器的动态输出性能和环境适应能力。相较于其他势阱可调型能量采集器，所提柔性结构更加简单、直观。基于欧拉-伯努利梁理论和广义哈密顿原理建立准确描述该三稳态压电能量采集器动态响应特性的机电耦合动力学模型，利用龙格-库塔算法仿真分析了柔性梁特性、磁铁间距等参数对采集器非线性磁力和动力学特性的影响，并与经典的三稳态磁耦合压电能量采集器模型进行仿真和试验比较。结果表明：柔性梁微幅振动是产生变势能阱的主要因素；柔性梁刚度使势能阱的深度变浅，使采集器更易进入大幅阱间振动状态；引入柔性梁后该三稳态采集器具有更低的跳转激励加速度和更宽的工作频带。

大跨度航站楼屋盖的风揭作用是影响其结构安全的重要因素之一，现有研究仅考虑了良态风气候和静力风荷载作用，难以解释强台风动力荷载作用下屋盖结构的真实风揭形态与发生机制。鉴于此，本文基于WRF、CFD和LS/DYNA开展了台风作用下大跨度航站楼连续风揭破坏全过程数值模拟。开展台风“黑格比”风场模拟，并以某国际机场航站楼为例，模拟台风作用下航站楼屋面连续风揭全过程，对比分析不同风向角下屋盖的风揭破坏形态及风损率，揭示了台风作用下大跨度航站楼风揭破坏机理。结果表明，航站楼屋盖迎风边缘极值风压较大，上吸下压作用明显，最大风压系数差值为12.41；达到临界风速时，屋盖迎风边缘局部被风揭起，随着风速增大，引发“连锁效应”，导致屋面连续风揭破坏，屋面撕裂方向与来流方向一致；基于屋面单元失效前后内能变化规律给出能量失效指标K，可用于指导大跨度航站楼屋盖抗风揭设计。