摘要:为了有效地模拟强震作用下桥梁结构的非线性地震反应，需要确定钢筋混凝土（RC）桥墩非线性力-位移滞回关系。基于Bouc-Wen模型，给出了一种考虑RC桥墩强度和刚度退化以及捏拢效应的改进非线性滞回模型，确定了影响该滞回模型的控制参数，并在Matlab/Simulink里实现对RC桥墩各种破坏模式非线性滞回性能预测。同时，通过对1/3比尺的RC桥墩分别在压弯、扭转和弯剪作用下的往复荷载试验研究，试验得到的力-位移关系滞回曲线与本文提出的改进滞回模型预测结果吻合较好，验证了本文提出改进模型的正确性和有效性。并采用汶川地震波对绵州市回澜立交桥匝道桥的RC桥墩的滞后性能进行了数值模拟，分析结果和桥墩的震害一致，证实了采用本文提出的改进滞回模型可以较准确的预测RC桥墩在强震作用下的非线性滞后性能。在此基础上，运用无迹卡尔曼（UKF）方法对Bouc-Wen模型进行参数估计，模拟结果和误差分析表明，该方法能够精确的估计出改进的Bouc-Wen模型的参数。

摘要:针对无构造柱退层砖砌体自建民居的破坏形式，设计了综合加固方案，即第一层退层处采用预应力钢筋、顶层粘贴碳纤维布进行加固。通过对加固后民居1/4模型的模拟振动台试验表明：（1）民居加固后能够承受加速度峰值为0.5g的地震作用，抗震性能较加固前有明显提升；（2）民居加固后的破坏形式为墙体开裂破坏、窗间墙破坏、墙角局部破坏等；第二层纵墙退层处开裂破坏严重，为整个结构的薄弱部位。此外，砌体结构的有限元模拟可采用整体连续模型。计算中砌体采用相同抗压强度的混凝土进行等效，通过调整混凝土的塑性应力-应变关系和损伤因子来实现材料的非线性，从而实现模型的非线性分析；加固采用的预应力可用分布压力简化加载，碳纤维布作用可采用壳单元模拟。通过与试验结果的对比，说明这种模拟方法是可行的。本文的研究成果，可用于我国村镇同类结构形式民居的加固与改造。

摘要:针对非对称双塔连体结构受力特点和地震地面加速度在强震阶段内的大致平稳性，采用串并联质点系层模型建立了5种连接方式下连体结构计算模型，将状态空间分析法、Bouc-Wen模型等效线性化与虚拟激励法相结合，求解不同连接方式下连体结构的平稳随机响应；利用获得的随机响应并结合动力可靠度理论详细讨论了小震、大震下高层连体结构的动力可靠度以及不同连接方式对结构在大、小地震功率谱作用下连体结构动力可靠度的变化规律，采用Monte Carlo方法对所给模型进行了验证计算。研究结果表明：耗能柔性连接方式在小震下对提高连体结构动力可靠度效果较明显；大震下连接方式对塔楼的可靠度影响不明显，但对连体可靠度影响较大；当采用非耗能连接方式连接时，随连体与塔楼连接方式增强对毗邻塔楼可靠度影响显著，分析了结果产生的原因，为实际工程应用和研究提供一些参考。

摘要:随着空分设备的大型化和复杂化，其多跨转子系统的故障呈现严重化和耦合化。及时诊断并处理故障对于系统的稳定运行具有重要意义。以有限元理论和谐波平衡理论为基础分析多跨转子系统的动态特性并提出多跨转子系统耦合故障定量诊断方法。利用故障前后转子系统的振动响应各次谐波分量与系统剩余量方程的频率响应矩阵之间的关系推导诊断理论并获得诊断方程，以转-定子碰摩和联轴器不对中耦合故障为例建立多跨转子系统和实验台转子系统的有限元模型，通过数值仿真和转子实验台实验准确地诊断出故障位置，验证方法的有效性和稳健性。通过同一转速下故障前后转子系统至少n 1个测点的振动响应数据可以在线确定具有n个耦合故障转子系统的故障位置。对于转子系统的主要振动故障，如碰摩、不对中、裂纹等，诊断方法具有良好的适用性。

摘要:提出了一种基于区间分析的不确定性有限元模型修正方法。在区间参数结构特征值分析理论和确定性有限元模型修正方法基础上，假设不确定性与初始有限元模型误差均较小，采用灵敏度方法推导了待修正参数区间中点值和不确定区间的迭代格式。以三自由度弹簧-质量系统和复合材料板为例，采用拉丁超立方抽样构造仿真试验模态参数样本，开展仿真研究。结果表明，当仿真试验样本能准确反映结构模态参数的区间特性时，方法的收敛精度和效率均较高；修正后计算模态参数能准确反映试验数据的区间特性。所提出方法适用于解决试验样本较少，仅能得到试验模态参数区间的有限元模型修正问题。

摘要:实时混合试验是一种新型结构抗震混合试验方法。隐式逐步积分算法虽然具有稳定性好的特点，但在实时混合试验中实施困难。文章在分析两种多自由度隐式实时混合试验方法的基础上，结合近完全时滞补偿方法，提出了一种新型隐式实时混合试验方法，并分析了该方法的性能。数值模拟表明，该方法具有较高的收敛速度和计算精度，能够同时考虑时滞补偿，能满足自由度数目较多的多自由度结构实时混合试验的要求。

摘要:小提琴弓弦系统的振动机理非常复杂。通过分析传统弓弦粘滑摩擦振动模型和弦振动现代理论模型以及弦振动形态实验，提出了基于能量状态变换的单摆摩擦振动模型。该模型考虑了振动系统的能量状态变化，并对振动周期给出限制，从而较好体现了小提琴琴弦的振动行为。设计了基于高速摄影的非接触式光学测量系统。通过实验，测量了拨弦和拉弦两种不同机制的弦振动状态参数，特别对弦上各点的振动位移和周期、相位变化、弦振动的瞬态和包络状态等进行了实验测量和理论分析，从而探明了小提琴弓弦之间摩擦振动的状况和特性。

摘要:柔性多体系统动力学中的“动力刚化”现象起因于变形间的耦合。一次近似模型成功地解决了小变形情况下的刚柔耦合建模问题，但在大变形情况下则需要考虑更多的耦合效应。本文选取表征梁弯曲应变的曲率和轴向应变作为单元参数进行离散；在大变形大转动基础上得到了单元两端节点运动学参数的递推关系，构造出了能够自动计及“动力刚化项”且适用于大变形刚柔耦合动力学分析的平面梁单元。最后采用本文所提应变插值单元求解了包含大变形和刚柔耦合动力学柔性梁的数值算例，验证了文中算法的正确性和有效性。

摘要:传统的冲击压电马达大都工作在准静态下，振幅和工作频率相对较低，速度和输出力均不是很高。基于机械波合成理论，设计了一种新型共振型冲击直线压电马达。分析了压电马达的驱动机理，采用有限元仿真法优化了压电振子的结构尺寸。通过合成频率比为1:2的两个谐振正弦波得到近似谐振锯齿波，设计加工了压电振子、研制了马达样机、进行了性能测试与分析。当预紧力是0.02 N、基频驱动电压是300 Vp-p（592.5 Hz）时，马达无负载最大速度为32.4 mm/s；当预紧力是10 N、基频驱动电压是400 Vp-p（592.5 Hz）时，马达最大负载力可达1 N。实验验证了设计的有效性，表明该种压电马达具有良好的性能。

摘要:针对传统模态综合法中由于高阶截断模态带来的计算误差问题，本文将子结构界面动刚度进行级数展开，用子结构的固定界面主模态表示，并利用位移协调和力平衡条件对子结构界面动刚度进行模态综合，发展了一种新的模态综合方法。该方法保留了截断模态高阶项的贡献，界面力高阶平衡条件的利用减少了界面自由度的引入。推导过程不必引入质量矩阵为对角块的假设，比现有改进方法更具普适性。数值算例的结果表明在相同自由度的前提下，本文提出的方法能获得更高的模态综合精度。

摘要:针对大型复杂结构的动力学问题，为了得到高效的计算方法，以泰勒公式为基础，通过调整参数改善算法的稳定性，得到了一类具有非耗散特性且以加速度为基本变量的显式数值积分方法。对提出的方法进行了稳定性和精度分析，并通过多个算例对提出的方法、蛙跳式中心差分法、Newmark-β法和精确解进行比较。结果表明，无阻尼情况下，所提出的方法的稳定性条件与中心差分法相同；提出的方法的振幅衰减率为0，具有非耗散特性，其周期误差约为隐式Newmark-β法的一半；所提出的方法给出了蛙跳式中心差分法和无耗散特性的翟方法的统一格式，并可以衍生出更多的显式时间积分方法。

摘要:针对基于确定性激励的被动控制装置参数设计不具有普遍性的问题，提出了粘滞阻尼被动控制结构在一般非平稳随机地震动作用下抗震可靠度分析的局部平稳法。首先基于非平稳随机过程的局部平稳小波模型，提出了适用于临界阻尼比较大的粘滞阻尼被动控制结构的非平稳地震动输入-多自由度（受控）结构位移响应输出的功率谱关系。其次，根据超越过程的Markov过程假定及各阶响应谱矩，得到了受控结构层间位移的动力可靠度。数值分析结果表明：粘滞阻尼器在不同层间的配置，对受控结构的层间动力可靠度有显著影响。最后，以一个6层剪切型多自由度结构为例，对比了Monte Carlo模拟估计与本文所提方法计算的结构动力可靠度，验证了该方法的可靠性与高效性。

摘要:在Priestley演变谱理论的基础上,采用随机函数的思想,建议了一类新的全非平稳过程模拟的谱表示-随机函数方法。在谱表示-随机函数方法中,实现了用2个基本随机变量即可精确表达原随机过程的目的。通过选取基本随机变量的离散代表点集,可以直接由演变功率谱密度函数生成具有给定赋得概率的代表性样本集合。以全非平稳地震动加速度过程的演变功率谱为例,验证了本文方法的有效性和优越性。最后,结合概率密度演化方法,进行了Duffing振子的随机地震反应分析与抗震可靠度计算。

摘要:转速变化的滚动轴承故障诊断通常先采用计算阶比跟踪技术消除变转速的影响，再进行阶比分析获得故障特征。然而，等角度重采样会引起冲击包络变形进而导致阶比分析结果产生偏差，在转速变化范围较大时这个偏差必须要受到重视。本文的主要工作是介绍了等角度重采样方法，仿真了包络变形对阶比分析结果的影响，给出了峰值点间隔变化量详细的理论推导，提出了通过修正角度变换值来消除包络变形影响的方法，并进行了实验验证。研究结果显示，包络在宽窄方向的变形对阶比分析结果没有影响；相邻包络峰值点间隔的变化对阶比分析结果产生影响；在角度序列逐点减去峰值点间隔变化量可消除包络变形对阶比分析结果的影响。

摘要:地脉动观测是一种简便有效的场地土层动力特性测试方法。本文依据场地脉动能量中瑞利波为主的特性,基于层状场地瑞利波弥散特征曲线,研究了不同场地条件下脉动卓越频率对应的瑞利波波长与场地自振频率理论计算深度之间的关系。计算结果表明：场地一定深度范围内土层剪切波速差异特性是其主要影响因素。如果土层波速差别较小或者某一波速占主导地位,则理论计算深度与瑞利波波长比值约为1/4a(a为瑞利波波速与剪切波速之比),与均匀场地结果接近；反之,土层波速差异越大,两者比值与1/4a偏离越远,且1/4a为比值上限。

摘要:旋转机械的早期故障特征微弱，容易受到噪声的干扰，不容易准确识别。小波尺度谱存在受噪声干扰影响大、高频部分频率分辨率低等缺点, 对小波尺度谱进行重排可以提高其时频聚集性。为此，结合小波尺度谱同步平均和小波脊线分析的优点，提出了基于时频脊线特征提取方法。首先对多周期的振动信号进行小波连续变换，并重排小波尺度谱；再根据信号的周期性，对尺度谱进行同步平均；最后提取同步平均后的尺度谱小波脊线，计算信号的包络幅值并进行频谱分析，最终提取出弱故障特征。通过仿真和实例验证了本方法的有效性，为旋转机械的早期故障诊断提供了新方法。

摘要:提出了由纵向振动系统与弯曲振动圆盘组成的纵弯转换超声振动雾化系统的新型结构。通过理论分析和有限元分析，揭示了由换能器、变幅杆与工具组成的振动系统的各种谐振状态特性, 研究了系统的谐振设计方法。分析表明：新型雾化振动系统工作于负载谐振模式，其谐振频率主要取决于纵振动系统的结构，弯曲振动薄圆盘相当于系统的负载。当弯曲振动圆盘谐振频率与系统的谐振频率越接近时，系统的输出振幅越大。通过实验证明了理论研究正确性。

摘要:采用等效刚度方法,研究了一种适用于机翼初步设计阶段的动力学和颤振分析的结构有限元模型。该方法首先计算不同布局形式的加筋壁板的刚度矩阵，然后将其赋予与加筋壁板平面形状相同的光板（等效板）上，使加筋壁板和等效板具相同的力学性能。该方法的优点是避免了加强筋的有限元建模,从而使有限元模型的复杂程度大大降低,但同时等效刚度结构有限元模型仍能反映机翼加筋壁板的结构特性。以某客机概念方案的机翼为例,建立了反映实际结构详细有限元及其等效刚度有限元模型。计算结果和对比分析表明,两种模型的固有频率、振动模态和颤振分析结果吻合得很好,从而验证了等效刚度方法在机翼结构动力学和颤振分析方面的准确性。由于该方法具有简单快速和准确的优点,可用于机翼初步设计阶段对颤振特性的评估。

摘要:本文对一个含有分数阶导数项阻尼的、Gaussian白噪声激励下的Duffing振子进行了稳态响应分析。首先，基于能量平衡理论，运用等效线性化方法，计算等效系统的线性阻尼及自然频率，建立统计意义下的等效线性化系统。然后，利用平均法建立随机Ito方程，得到随机响应的Markovian近似；给出描述振子振幅概率密度函数演化的Fokker-Planck方程，并得到它的稳态解。进一步，对于含有响应振幅的等效线性系统，借助由Laplace变换得到的转换函数，得到原系统的条件功率谱密度，结合振幅的稳态概率密度作为权重函数，给出原系统功率谱密度的估计，以及响应的统计量的估计。数值模拟的结果说明所提出的功率谱密度的近似解析表达式是可靠的，它甚至适用于Duffing振子具有强非线性回复力的情形，因为它可以较好的表现出功率谱密度共振频谱加宽及多峰现象的出现。

摘要:提出了一类含凸轮-滚轮机构的准零刚度隔振器，进行了静力学分析，给出了具有分段非线性的回复力；建立了隔振系统的运动方程，并利用谐波平衡法得到了主共振响应的一次近似解析解，给出了凸轮-滚轮保持接触的参数条件，并分析了保持接触情况下的力传递率；最后，对准零刚度隔振系统进行了激振实验分析，测定了不同工况下的力传递率，并与相应的线性系统进行了对比。结果表明：通过引入凸轮-滚轮负刚度机构，有效降低了起始隔振频率，抑制了共振，提高了隔振效果，因此，该准零刚度隔振器具有良好的低频隔振性能；凸轮-滚轮保持接触的前提下，激励幅值越大，负刚度机构越易发挥作用，隔振效果更显著。

摘要:针对强背景噪声环境下齿轮早期故障诊断问题,提出了最大相关峭度解卷积结合稀疏编码收缩的微弱故障特征提取方法。由于最大相关峭度解卷积算法的处理结果同时受滤波器长度参数及解卷积周期参数的影响,为自适应地实现最佳的解卷积效果,利用粒子群算法优良的寻优特性,对最大相关峭度解卷积算法的最佳影响参数组合进行搜索。原故障信号经影响参数优化的最大相关峭度解卷积算法处理后,冲击特征会明显增强,为剔除剩余噪声,对所获解卷积信号做进一步稀疏编码收缩降噪处理,并通过分析降噪信号的包络谱来识别故障特征频率成分。实例分析结果验证了该方法的有效性和可靠性。