考虑时变啮合刚度、时变支撑刚度、传动误差、齿侧间隙和轴承间隙，建立双向齿条传动摩擦纳米发电机（TENG）系统非线性动力学模型。采用龙格-库塔法求解系统振动微分方程，得到系统的时变啮合力图、时频图、相图、FFT频谱图、庞加莱截面图、分岔图和三维频谱图，探究外部负载激励频率对系统动力学特性的影响。结合摩擦纳米发电技术，获取不同参数下TENG的输出性能，研究外部载荷激励频率和啮合刚度对系统能量收集的影响机理。结果表明：双向齿条传动摩擦纳米发电机机械传动系统具有明显的非线性特性，合理选择外部负载激励频率和啮合刚度，避免不稳定区间的控制，可以提高机械能转换效率，增加发电量。

起落架支柱轴向压缩将直接导致系统刚度和转动惯量发生变化，但现有前起落架（nose landing gear，NLG）摆振模型中大多忽略支柱轴向位移的影响。建立了考虑支柱轴向位移和纵向弯曲的六自由度双轮前起落架摆振非线性动力学模型。应用分岔理论研究了支柱轴向位移对摆振区域的影响，并将缓冲器最大压缩行程分别与滑跑速度、垂向载荷和机轮转动惯量进行组合，对组合参数进行双参数分岔分析。采用四阶Runge-Kutta法和快速傅里叶变换在摆振稳定区内进行时频特性计算，研究了支柱扭转、侧向弯曲和纵向弯曲摆振自由度之间的相互作用。结果表明：在一定工况下，考虑支柱轴向位移影响后，支柱扭转摆振和侧向摆振区域均有缩小趋势。双轮前起落架摆振双稳态区域内，当初始激励接近零平衡状态时，纵向摆振发生在2倍扭转振动固有频率附近；而当初始激励远离零平衡状态时，纵向摆振发生在2倍侧向振动固有频率附近。

调谐质量阻尼器（tuned mass damper，TMD）的减振效率与结构和TMD的固有参数相关，准确从结构-TMD耦合系统响应中识别结构和TMD固有参数是对在役TMD减振性能评价的必要条件。提出了一种基于NSGA-Ⅱ（非支配排序遗传算法，nondominated sorting genetic algorithm）的参数识别方法，从结构-TMD耦合运动响应中识别“裸结构”和“裸TMD”的固有参数，进而实现对在役状态TMD的减振性能评估。该方法构建了结构-TMD耦合运动方程，并将其减缩和转化为结构被控模态和TMD耦合的两自由度系统，借助系统状态空间矩阵搭建两个目标函数，通过遗传算法寻找理论值与试验值的最小误差所对应的最优解，从而识别结构和TMD的固有参数。开展了单自由度结构-TMD耦合系统和多自由度结构-TMD耦合系统参数识别数值仿真分析，结果表明：提出的方法可以从耦合系统动力响应中准确识别结构和TMD的固有参数。

为对比横向地震作用下不同站桥组合体系的抗震性能，以某实际站桥分离体系为研究对象，结合实际情况设计站桥合一体系，考虑桥墩、支座非线性以及桥梁扩大基础-碎石垫层-地铁车站顶板之间的非线性滑动摩擦效应，利用有限元软件MIDAS/Civil建立其三维非线性动力模型，研究横桥向地震输入下两种工况不同站桥组合体系的动力响应与桥墩损伤。结果表明：在横向罕遇地震输入下，相较于站桥合一体系，站桥分离体系可延长结构周期，有效减小桥墩墩底与地铁车站支撑柱的动力响应，对于两种站桥组合体系，桥墩位置对应地铁车站支撑柱的内力响应大于其他普通支撑柱；在横向超罕遇地震输入下，相较于站桥合一体系，站桥分离体系出现塑性状态的时间更晚，最终损伤程度更轻，支座进入非线性阶段的时间靠后，桥墩整体变形也更小。在横向地震作用下，站桥分离体系抗震性能更为优良，但在实际工程中应该注意地铁车站支撑柱的横向框架效应导致的内力增加与桥梁基础滑移的限位。

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。

桥梁健康监测数据由于受到传感器故障等因素的影响，易发生数据缺失的情况。然而，现有监测数据恢复方法尚未有效利用数据的时间与空间相关性。为此，本文提出了一种考虑时空相关性的桥梁监测数据多通道联合恢复方法。采用卡尔曼滤波归一化处理原始数据，消除随机误差的影响；将预处理后的数据划分为训练集和测试集，通过滑窗方式构造训练样本，并对样本进行掩码处理，将数据恢复问题转化为时间序列预测问题；利用传感器自身历史数据的时空相关性，构建端到端的长短期记忆神经网络进行训练，从而实现缺失数据的恢复；基于某悬索桥主梁挠度和吊索索力监测数据验证所提方法的有效性，讨论该方法恢复单通道及多通道数据的性能。结果表明，与传统循环神经网络相比，在数据缺失率为60%时，所提方法可以实现22%的精度提升；此外，该方法能充分利用数据通道间的时空相关性，实现多个通道数据的同时恢复。

针对板经典解析解中不可避免的场函数假设依赖边界约束问题，提出一种具有高自由选择性的一般性场函数方法，研究GPLs/Al复合材料板阵列开口结构的自由振动特性。场函数由高自由度的基函数和待定权重系数求积后求和得到，其中权重系数具有线性相关性，其基础解系恰好由边界约束的位移函数线性方程组确定，因此边界约束的改变只需要修改边界位移函数线性方程组。由此建立的一般性场函数半解析法在处理边界约束上既解决了场函数依赖边界问题，又具备了快速转换边界条件的优点，同时在开口结构和阵列结构上以微分求和替代积分的计算方式具有更高的计算效率和鲁棒性。本文在GPLs/Al复合材料板单开口及阵列开口的自由振动研究中，从固有频率和模态分析发现，随着开口分布的均匀性增加，开口结构的质量矩阵和刚度矩阵同步减小，其自由振动特性趋于完整板的自由振动特性。

基于非局部应变梯度理论研究了具有轴向速度的二维纳米薄板的横向自由振动特性。根据广义哈密顿原理建立系统面内平动的振动控制方程，以四端简支情况为例，利用复模态分析法推导了纳米板的固有频率，通过控制方程的平衡解确定了系统的临界速度，并进一步对亚临界和超临界速度下前4阶模态函数的实部和虚部进行了分析。数值结果表明，尺度效应在微纳尺度下会导致系统自振频率发生改变，非局部参数和应变梯度参数分别对纳米板的等效刚度产生“软化”和“硬化”效应，从而影响了纳米板的固有频率和模态函数，高阶频率和振型受到尺度参数的影响更为显著。

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。

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。