摘要:为验证基于旋转力发生器的旋翼桨毂振动主动控制的可行性，设计了一套旋转力发生器原理样机，通过性能测试验证了旋转力发生器的出力及控制特性。开发了一套旋翼桨毂振动主动控制试验系统，采用全局频域反馈自适应振动控制算法，开展了基于旋转力发生器的旋翼桨毂振动主动控制试验，试验结果表明：所开发的振动主动控制系统能够很好地抑制桨毂平面内的振动载荷，使旋转系下目标频率的振动水平下降了 85%，且对于振动幅值和相位的变化具有良好的跟踪和自适应能力。

摘要:为了有效解决空间太阳电池阵帆板由于振动对航天器位姿的干扰问题，进一步提高卫星和轨道器的飞控稳定性及其自身的指向精度（对地和对日定向），设计了一套太阳电池阵帆板主动抑振地面实验系统，研究了压电纤维复合材料（Macro Fiber Composite，MFC）的主动抑振机理，采用模态应变能最大理论确定了 MFC的最佳粘贴区域。设计了一款PID自整定控制器，开展了太阳电池阵帆板系统的主动抑振实验，验证了 PID自整定控制算法的可行性。实验中分别进行了自由振动状态下的抑振以及引入正弦干扰和白噪声干扰下的抑振研究。实验结果表明，在未施加主动控制时，帆板自由振动趋于稳定的时间超过 40 s；在采用了基于 PID自整定算法的主动控制后，帆板的自由振动可在 3 s内趋于稳定。此外，在上述正弦和随机白噪声两种信号干扰激励下，帆板的自激振动均能在 3~5 s内得到有效控制，并且主动控制前后帆板稳定于平衡位置的幅值从 18 mm降到了 3 mm，抑振效率达到 6倍，效果明显。此外，通过对时域信号进行傅里叶变换，从频谱曲线可知其抑振效果也非常显著，响应幅值最大从24 mm降低到了6 mm，抑振效率也达到4倍。

摘要:分析了三轴六自由度振动系统的加速度特征，建立了振动台试件上任一点的加速度特征表达式，通过引入台体绝对刚性假设，推导得到了输入转换矩阵的表达式。分析了六自由度振动系统运动所需的六个合力与激振器实际所需施加激振力之间的关系，并给出了输出转换矩阵的推导过程。给出三轴六自由度随机振动试验控制方法的一般原理与步骤，包括驱动信号生成以及响应信号均衡等。讨论了两种常见的八激振器配置方案以及传感器的布置方式。为验证本文的理论和算法，给出了一个三轴六自由度随机振动控制仿真算例。

摘要:声学超材料具有亚波长带隙，可应用于结构振动与噪声控制。引入压电材料和谐振分流电路，可以利用电磁振荡和压电材料机电耦合特性在超材料内部形成可调谐局域共振带隙。传统压电声学超材料受到已有压电材料机电耦合系数的限制，带隙一般较窄，无法满足大柔性结构振动与噪声控制中低频宽带需求。因而，该文提出一种谐振放大压电声学超材料梁结构。将压电片划分为传感极和驱动极，传感极输出电压经过运算放大电路放大，然后与谐振电路相连，实现局域共振效果的增强，从而增大带隙宽度。采用有限元方法建立压电声学超材料梁带隙计算模型，分析了带隙位置和宽度随电路放大倍数的变化，研究了等效弹性模量与带隙的关系；利用商用有限元软件仿真分析了有限周期梁的振动传递特性，验证了带隙计算方法的正确性。研究结果表明，放大电路有效增强了电路的局域共振效果，随着放大倍数的增大，带隙频率降低，带隙宽度增大。

摘要:以某型号航空发动机整机振动试验台为研究对象，建立了简化的整机动力学模型，考虑中介轴承的非线性弹性恢复力，运用 Newmark?β 与 Newton?Raphoson 法结合进行数值求解，通过对比整机系统中高低压转子处与机匣测点处的非线性振动响应，分析了中介轴承间隙对整机系统非线性振动响应的影响规律。结果表明，随着中介轴承间隙的增大，可能导致整机系统出现振动突跳、双稳态、高低压转子耦合程度降低以及组合共振等现象，其中机匣能够反映内部转子的振动特性，但机匣不同位置测点的情况不同，总体上中后测点在转子出现非线性振动特性时也能观测到相应的非线性振动特性，特别是在出现组合共振时能够表现出更为丰富的组合频率信息。研究结果有助于认识中介轴承非线性对航空发动机整机系统尤其是机匣的非线性振动特性影响规律，对航空发动机机匣上测点位置的选择能提供一定的指导。

摘要:针对含常数激励的非对称 Duffing 系统开展鞍结分岔特性研究。采用谐波平衡法求得系统在主共振下的周期解，采用 Floquet理论分析周期解的稳定性，利用幅频响应曲线上鞍结分岔点处具有切线铅直的几何特征，计算系统关于常数激励和简谐激励频率的鞍结分岔集，并分析阻尼和简谐激励幅值对系统鞍结分岔集的影响规律。结果表明，在常数激励与简谐激励频率构成的参数平面上，鞍结分岔集由两条曲线组成，其中一条为软特性共振滞后区对应的鞍结分岔集，另一条为硬特性共振滞后区对应的鞍结分岔集，两条曲线包围的参数区域为多解参数区，在两条曲线交叉形成的参数区域内，系统存在 5 解共存现象以及复杂的振动突跳现象。随着常数激励的增大，系统软特性逐渐增强、硬特性逐渐变弱，两者对应的共振滞后区从分离到交叉，直到硬特性共振滞后区消失。增大系统阻尼或减小简谐激励幅值有助于抑制系统主共振响应中的多解及复杂振动跳跃现象

摘要:提出一种有效的理论方法研究弹性边界约束矩形板的振动特性，并设计实验测试不同边界矩形板的固有频率。矩形板的弹性边界约束采用一系列的均布线性弹簧模拟，用特征正交多项式来表示矩形板的位移容许函数，并采用瑞利?里茨法获得弹性边界约束矩形板的固有频率和固有振型。通过改变边界弹簧的刚度即可模拟矩形板不同的边界条件，提高计算效率。基于理论方法计算获得结构固有频率并和有限元及实验结果进行对比，验证所提理论方法的正确性。此外，通过实验测试的方法分析弹性?简支、弹性?固支等不同边界组合条件下矩形板的振动特性，分析调整不同边界弹簧刚度对矩形板振动特性的影响。

摘要:基于 Pasternak 地基和桩体 Timoshenko 梁理论，考虑了轴向作用二阶效应，建立了大直径桩?成层土相互作用体系水平振动分析简化模型，采用微分变换方法和双剪切理论，结合桩土连续边界条件，进而推导出桩身位移、内力、转角解析解，并与已有相关解析解进行退化对比验证。在此基础上，探讨了桩身长径比、地基剪切系数、桩土模量比、桩身剪切变形系数及轴向荷载对桩基水平振动特性的影响规律。计算分析结果表明推导所得对应解析解，能综合考虑轴向压力二阶效应、桩周土和桩身剪切变形的影响，可为大直径桩基工程相关水平向振动分析和设计提供参考。

摘要:为了计算考虑桩周土扰动效应下的楔形桩水平振动阻抗，将薄层饱和土径向离散，利用 Biot 波动理论建立饱和土的复刚度传递多圈层水平振动平面应变模型，计算径向非均质的桩周土对桩身的水平动反力；将楔形桩轴向离散，基于 Timoshenko 梁理论建立考虑桩身剪切振动效应的横向振动微分方程，利用传递矩阵法推导桩顶水平振动阻抗的半解析解。对考虑饱和土扰动效应下楔形桩水平振动阻抗的影响因素进行了参数化分析，研究表明：在低频激振下增大楔形角能提高桩顶的水平阻抗，且随着振动频率的提高，增大楔形角会增强阻抗的频率依赖性；在低频激振下桩周土弱化会降低楔形桩的水平阻抗，且随着振动频率的提高，弱化效应会提高阻抗的共振幅值；对于如砂砾、粗砂、细砂等渗透系数较大的饱和土应考虑土体中流体惯性效应对楔形水平振动阻抗的影响；对于桩身长径比小且高频振动的楔形桩，有必要采用可以考虑桩身转动惯量及剪切效应的 Timoshenko 梁模型描述桩身水平振动。

摘要:为研究爆破振动作用下高密度聚乙烯（high?density polyethylene，HDPE）波纹管动力响应的尺寸效应，采用现场预埋管道的爆破试验及动力有限元数值计算相结合的方法，通过振动监测结果分析 HDPE 管道动力响应数值计算模型的可靠性；在此基础上，建立相同条件下不同管径 HDPE 管道的数值模型，研究尺寸效应影响下的埋地管道动力响应特征。研究结果表明：在爆破振动作用下，管道各截面迎爆侧的振速和 von?Mises 有效应力均大于管道背 爆侧，管道振速峰值出现于管道底部；随着管径的增大，管道振速与有效应力会随之减小；管道有效应力与峰值速度之间、管道振速与地表振速之间均具有函数关系；根据 HDPE 管道相关规范中最大的允许压力，可得到管径为 40，50，60，80 和 100 cm 的 HDPE 波纹管（空管）在类似岩土层条件下地表爆破控制振速为分别为 22.5，20.91，19.70，17.91，16.64 cm/s。

摘要:针对平稳激励下线性结构随机地震动响应方差和谱矩时频域法无解析解或时域法解析解复杂的问题，提出了结构响应功率谱的二次正交化法，并成功获得线性结构基于李鸿晶随机地震谱的系列响应（结构层位移和层间位移）的 0~2 阶谱矩和方差的简明封闭解。综合虚拟激励法和复模态方法，提出了线性结构频率响应特征值函数的二次正交法，即将频率响应特征值函数表示为振动复特征值和频域变量二次方和的线性组合；以李鸿晶随机地震动谱为例，基于留数定律获得该谱的二次正交式，进而获得结构地震动系列响应功率谱的二次正交式；获得了建筑结构随机地震动系列响应方差及 0~2 阶谱矩的统一简明封闭解。利用本文方法对一单自由度结构和一多自由度TMD 耗能结构地震动响应进行分析，并与虚拟激励法进行了对比研究，结果表明本文所提方法为封闭解且可用于验证虚拟激励法谱矩分析时的精度。此外，本文方法可适用于各种线性结构基于各类平稳随机地震谱的随机响应封闭解的分析。

摘要:提出一种用于求解确定性周期与非平稳随机激励联合作用下，单自由度非线性系统非平稳响应的统计线性化方法。将系统响应分解为确定性周期和零均值随机分量之和，则原非线性运动方程可等效地化为一组耦合的、分别以确定性和随机动力响应为未知量的非线性微分方程。利用统计线性化方法将非平稳随机激励作用下的非线性随机动力方程化为等效线性方程，得到关于线性随机响应二阶矩的李雅普诺夫方程。联立李雅普诺夫方程与谐波激励作用下的确定性微分方程，并利用数值算法对其进行求解。以蒙特卡洛模拟验证了此方法的适用性和精度。

摘要:为了提高驰振压电风能采集器的性能，提出具有气动性能改进可能性的曲面阻流体设计，并进一步通过翼翅和附加端盖改进曲面阻流体的气动性能。通过 FLUENT 仿真和实验研究揭示了翼翅和附加端盖对曲面阻流体气动性能的影响规律。仿真与实验结果表明，翼翅和附加端盖曲面能够显著提高驰振压电风能采集器的气动与俘能性能，有效拓宽了其工作风速范围。

摘要:从工程实际出发，利用欧拉屈曲梁作为弹簧元件，考虑线性支撑弹簧和阻尼安装方式的变化，建立三种不同类型的非线性吸振器模型。利用所建模型，采用复变量?平均法，求解不同类型非线性吸振器模型的解析解。对比主振系幅频响应曲线，发现线性弹性支撑未接地时抑振效果最好。对部分欧拉屈曲梁非线性吸振器的主要设计参数，即初始挠度 q0，长度 L 和斜置倾角 θ 展开讨论，计算结果表明：将主振系谐振峰值最小作为评价指标，在分析频率范围内，上述三个设计参数均存在最优值。

摘要:为提升传统被动线性黏滞阻尼器（LVD）对斜拉索的减振效果，本文融合被动负刚度控制技术和非线性黏滞阻尼特征，开展了负刚度非线性黏滞阻尼器（NSNVD）对斜拉索减振增效的研究。基于能量等效线性化方法获得了 NSNVD 的线性等效力学模型；采用复模态分析获得了斜拉索张紧弦模型的附加模态阻尼比的近似解和迭代解，并分别与考虑或忽略斜拉索垂度和抗弯刚度的数值仿真解进行对比，验证了能量等效线性化方法对 NSNVD 斜拉索减振系统的适用性；基于考虑斜拉索垂度和抗弯刚度的仿真解分别开展了 NSNVD 对斜拉索单模态减振效果参数分析和多模态减振效果优化研究，获得了 NSNVD 负刚度系数和黏滞阻尼指数对斜拉索单模态和多模态减振效果的影响规律。研究结果表明：NSNVD 的被动负刚度效应显著提升了斜拉索单模态减振效果，负刚度效应和非线性黏滞阻尼特征均有助于提升斜拉索多模态减振效果；与非线性黏滞阻尼器（NVD）和负刚度线性黏滞阻尼器（NSLVD）相比，NSNVD 对斜拉索具有更好的减振效果。

摘要:附加阻尼比是消能减震体系设计中的重要性能参数，传统方法采用阻尼器滞回耗能和减震体系总应变能的比值作为量化结果，并通常采用双线性模型计算防屈曲支撑滞回耗能，计算精度较低。采用积分方法推导能够精确反映阻尼器滞回性能的 Bouc?Wen 模型的滞回能量显式化解析表达式，并提出分别基于应变能法和模态阻尼耗能法的时变附加阻尼比计算方法。为了准确控制减震体系的阻尼比，将减震体系层间位移角不超限和附加有效阻尼比作为控制目标，阻尼器的布置方案和阻尼力的大小作为设计变量，提出面向阻尼比?位移双目标的减震体系设计方法和流程。对一钢混框架减震体系进行迭代设计和分析，确定计算时变滞回能量的合理时段长度，并对不同的时变阻尼比计算方法进行比较。结果表明：基于应变能法的附加阻尼比偏大，不利于结构安全，建议采用模态阻尼耗能法的平均值表征附加有效阻尼比。

摘要:采用有色噪声激励的调谐液体阻尼器（TLD）特性振动台试验，对 TLD 液面多点波高信号进行解耦分离，再采用不同识别方法获取液体晃动的模态参数，以含格栅的 TLD 为例研究了格栅稠度比、格栅位置、激励相对幅值对TLD 阻尼性能的影响并和已有的线性化理论值进行比较。结果表明，有色噪声激励下的振动台试验方法能够快速准确地获得 TLD 减振性能参数；信号解耦分离方法、参数识别方法具有较高可靠性。在 TLD 内设置阻尼格栅能够不改变 TLD 频率、增大 TLD 阻尼比，且阻尼比分别随稠度比、相对激励幅值增加而增大，格栅的设置能够增加TLD 高阶模态阻尼比，进而有助于抑制非线性响应。

摘要:为了更合理地动态预测桥梁耦合极值应力，将历史监测极值应力数据视为多阶模态响应耦合的多分量信号，并结合 Hilbert 信号分解以及 Hilbert 平方解调技术（Hilbert Square Demodulation，HSD）在多分量信号解调方面的优势，提出了预测桥梁极值应力的贝叶斯 Hilbert动态线性模型（Bayesian Hilbert Dynamic Linear Model，BHDLM）。利用 Hilbert 信号分解技术实现对监测极值应力的解耦，并基于 HSD 建立了各阶应力响应的 Hilbert 动态线性模型（Hilbert Dynamic Linear Model，HDLM）；结合贝叶斯方法以及单分量极值应力对 HDLM 进行概率递推，实现了对单分量桥梁极值应力的动态预测，进而可得桥梁耦合极值应力的动态预测；利用在役桥梁的监测数据对本文所提模型的有效性进行了验证。结果表明：利用解耦得到的单分量极值应力数据建立的 HDLM 过程简单，并能很好地反映出监测数据的周期性、随机性等特点。结合贝叶斯方法，可以有效地对桥梁极值应力进行动态预测。

摘要:为研究大跨度斜拉桥模态参数的不确定性，将遗传算法引入传统快速贝叶斯傅里叶变换法中，并采用高信噪比渐进估计值约束遗传算法的参数搜索空间，发展了一种大跨度桥梁的贝叶斯模态参数识别方法。利用悬臂梁数值模拟验证该方法的识别效率与精度；依托苏通大桥实测加速度数据应用上述方法开展大跨度斜拉桥的模态参数识别。在此基础上，探讨频带宽度系数对模态参数识别精度和不确定性的影响，并分析模态参数后验概率密度函数（PDF）的分布特征。结果表明，所提方法可有效识别大跨度斜拉桥的各阶模态参数；频率和振型的不确定性较低，而阻尼比的不确定性较高；将频带宽度系数限制在 5~10 有利于保证识别误差与不确定性的平衡；模态参数后验PDF 符合高斯分布。

摘要:为了解决桥梁结构健康监测中采集海量数据带来数据传输和存储成本大的问题，引入压缩感知理论，优化常规观测矩阵，以增加观测矩阵和稀疏基的不相关性，用少量的动力响应信号采样数据恢复较为准确的原始信号。用吉安大桥的现场环境振动试验数据验证了基于压缩感知的桥梁动力响应重构方法的可行性和有效性。研究结果包括：压缩感知重构信号在时域里与原始信号吻合良好，当压缩比在 20% 以上时，重构信号相对误差在 10% 以下，优化观测矩阵重构的信号精度高于初始观测矩阵重构的信号，尤其是在低压缩比情况下，有利于减少数据的采集量；观测矩阵优化后重构信号的频谱与原始信号的频谱更加吻合，频谱出现的几个峰值均能准确对应，相比之下，初始观测矩阵重构信号的频谱出现较多峰值的误判，且有些峰值未能识别；观测矩阵优化方法可以适用于随机高斯矩阵、伯努利矩阵和稀疏随机矩阵，具有较广泛的适用范围。研究结果表明基于压缩感知的桥梁结构动力响应信号重构方法是实现用少量采样数据恢复较为准确的原始信号的有效方法。

摘要:基于可倾瓦多孔质轴承搭建了可倾瓦多孔质轴承?转子系统实验台。在分析多孔质可倾瓦渗透特性的基础上，研究了不同供气方式、不同供气压力和不同转子不平衡量等因素对该轴承?转子系统动力学性能的影响。研究表明：多孔质轴瓦的渗透率与供气压力无关；转子同步振动的临界转速随着轴承整体供气压力增加而减小，临界共振振幅随供气压力增加而变大；增加上轴瓦组供气压力对转子的同步振动影响较小，对次同步振动有一定的抑制作用；转子振幅随下轴瓦组供气压力增加而增大，临界共振转速随下轴瓦供气压力增加而减小；转子不平衡量可以激发转子次同步振动的出现。

摘要:针对某型动车组在运行中出现的车体抖振伴随转向架蛇行运动的整车异常振动现象，对车辆进行在线试验，发现大踏面锥度状态的车辆在较高速度工况运行时，存在稳定性不足，致使转向架的蛇行频率不断上升与车体菱形模态频率接近，继而引发车体的抖振。为了提升车辆运行的稳定性，提出一种融合解析优化和仿真优化的两级递进优化方法（Analytical Optimization and Simulation Optimization，简称为 AOSO），对抗蛇行减振器参数进行优化，并在车辆线路试验中验证优化的效果。结果表明，优化后磨耗轮状态下车辆的临界速度得到显著提升，转向架已无明显的蛇行运动、车体抖振也得到明显改善。

摘要:建立轴重 40 t 车辆?轨道动力学模型，采用变化车轮半径的方法模拟扁疤作用下的轮轨相互作用特征，分析轮轨冲击动力荷载特性。结果表明，车轮扁疤将激发出高频轮轨冲击荷载，高频区能量占主导。扁疤临界速度作用下轮轨冲击荷载达到峰值，扁疤越长，临界速度越高，扁疤长度为 10，20，30 和 40 mm 时临界速度分别为 30，50，70 和80 km/h，扁疤长度超过 50 mm 时，临界速度大于重载车辆最高运行速度 100 km/h。高频区的轮轨荷载主要存在于轮轨界面，不会引起钢轨变形，频率在 850 Hz 以下时轮轨动荷载才能有效传至轨下基础，根据轨枕设计极限荷载，建议车轮扁疤长度不应超过 40 mm。

摘要:柔性薄壁轴承的内外圈是椭圆，这使得它和普通滚动轴承的振动特性完全不同。这种轴承旋转过程中椭圆长短轴会对轴承造成周期性冲击，这种正常的周期性冲击和轴承元件损伤引起的故障周期性冲击混合在一起，掩盖了故障周期性冲击。分析了这种正常周期性冲击的频率分布特点，根据奇异值和频率的内在关系，提出利用奇异值分解（Singular Value Decomposition，SVD）来消除这种正常周期性冲击，选择正常周期性冲击的频率成分对应的奇异值进行 SVD 重构，可以准确地分离出这种正常冲击，从而消除其对故障周期性冲击的干扰。进而采用连续 Morlet 小波变换对消除了正常周期性冲击的柔性薄壁轴承振动信号进行故障冲击特征提取，选择峭度最大的尺度为故障特征尺度，清晰地提取到了柔性薄壁轴承的故障冲击特征，故障特征提取效果优于没有消除正常冲击时的故障特征提取效果。

摘要:通过理论推导、有限元计算和实验验证，研究了气隙轴向静偏心前后同步发电机定子及绕组的受载与振动特性变化。与其他大部分气隙径向偏心的研究不同，本文重点关注气隙轴向静偏心下定子?绕组的受载及振动特性。在分析气隙磁密变化的基础上，推导得到了正常和气隙轴向静偏心下定子径向及轴向不平衡磁拉力、绕组电磁力的表达式。以 CS?5 型发电机为分析对象，进行了有限元仿真计算和实验验证。结果表明，气隙轴向静偏心会在减小定子径向磁拉力和转子抽空端定子绕组电磁力的同时增加定子轴向不平衡磁拉力和转子伸出端定子绕组电磁力，对应地，定子径向振动和转子抽空端定子绕组振动将减小，但定子轴向振动和转子伸出端定子绕组振动将增大；定子轴、径向磁拉力和绕组电磁力及振动均以二倍频为主，夹杂其他各偶次倍频。在定子磁拉力作用下，定子铁芯齿槽端部为最大变形位置；在定子齿槽变形挤压和电磁力共同作用下绕组直线段与端部的连接处易发生磨损，在制造及运行中需给予特别注意。

摘要:针对滚动轴承微弱故障信息特征提取与分类的问题，提出一种交互偏移支持矩阵机（Interactive Deviation Support Matrix Machine，IDSMM）。在 IDSMM 建模过程中，将每个目标函数加入偏移参数，从几何上看，这使得每一类样本对应的超平面相对原位置进行偏移，构造出一对具有偏移量的交互超平面，且每一个超平面距离异类样本更远，提高了模型的泛化能力。此外，IDSMM 引入多秩左右投影矩阵构造目标函数，充分挖掘了矩阵中行列间的结构信息，并使模型具有更好的数据拟合能力。采用两个滚动轴承数据集进行实验验证，实验结果表明 IDSMM在滚动轴承故障诊断中具有优异的分类性能。

摘要:针对由复杂非线性机床主要部件弱故障引起的与动态刚度不足相关的加工颤振较难量化判别溯源的问题，提出了一种基于 PCA/D?S 方法（PCA：主成分分析；D?S：证据理论）的故障部件粗判别，及基于 FUKL 融合算法（模糊集与相对熵融合）的细粒度辨识相结合的动刚度特征研究方法。该方法采集加工态的多部件振动特征，通过分离时频域特征值，利用 PCA 降维获得相关性强的低维特征，通过 D?S 计算合成证据概率，粗定位出故障部件，而后通过 FUKL 融合算法，进一步准确计算出故障辨识结果。将所提方法应用于实际颤振机床的故障溯源研究中，从 4 个主要部件中，以 78.69% 的合成证据概率判别出主轴系统存在动刚度不足，通过 FUKL 辨识出主轴系统的轴向动刚度不足的故障本质，通过拆解故障部件测试实际载荷，分析验证了所提算法运算结果的正确性。