摘要:钢?混Π型梁主梁断面在大跨斜拉桥的主梁设计中被广泛采用，此类断面易出现涡激振动现象，引起桥梁结构安全问题且降低行车舒适性。首先利用既有风洞试验结果校核涡激振动响应的CFD计算模型，并利用校核后的CFD方法得到学习样本数据库。利用学习样本对径向基（RBF）神经网络进行训练，并优化神经网络的设置参数，以此建立钢?混Π型裸梁的开口率和宽高比2个形状参数与涡激振动响应的关系，探索Π型桥梁断面的涡振规律。研究表明，Π型梁涡振响应与2个形状参数均呈非线性关系；2个形状参数对涡振响应的的影响可进一步指导气动措施的选择及优化。

摘要:为研究桥面随机车流通行和拉索涡激振动共同加载下斜拉桥钢锚箱应力响应特征，评价钢锚箱构造细节的疲劳性能，在某大跨度斜拉桥上开展了拉索涡激振动的现场观测和钢锚箱构造细节的应力实测。采用雨流计数法获得了构造细节应力幅，并基于名义应力法评估了钢锚箱的疲劳性能。研究表明，斜拉索在无雨和较低风速下发生了高阶多模态涡激振动，来流风向近似垂直桥轴线，面内振动明显大于面外，观测到的最大加速度达24m/s2。钢锚箱构造细节的应力影响线长，为主体构件受力特征，一辆货车通过桥梁在锚箱构造细节上仅产生一个应力幅。拉索涡激振动时，构造细节应力响应未见拉索涡激振动频率成分，因此拉索涡激振动对锚箱动力加载可忽略。应力监测表明，锚箱顶、底板与外腹板焊缝主要传递剪应力，桥面端应力响应大于其中部和下部，也明显大于其他构造细节。锚箱顶板与外腹板焊缝桥面端响应最大，应力幅达46.6 MPa。研究认为，除顶、底板与外腹板焊缝的桥面端构造细节外，其他构造细节均具有无限疲劳寿命。

摘要:提出了主动转动惯量驱动控制系统（Active Rotary Inertia Driver，ARID），该系统通过伺服电机驱动转动惯性质量的回转运动，从而产生抑制结构摆振的力矩。首先针对ARID 控制系统，基于拉格朗日原理建立了平面内悬吊结构在吊点激励下运动控制的分析模型，基于分析模型进行主动控制LQR 算法系统匹配推导，然后利用Simulink对ARID 系统控制效果进行了数值模拟计算，并通过与TRID 装置对比，对ARID 系统的有效性进行了分析。最后设计了ARID 振动台试验系统，对结构的控制效果进行了试验验证。试验结果验证了理论建模和主动控制LQR算法与系统匹配的合理性，表明ARID 系统对悬吊结构摆振控制具有很好的控制作用，理论建模和试验验证为ARID系统的深入研究和应用奠定了理论基础。

摘要:目前减震结构的附加阻尼比计算都需要先计算出结构的动力反应，并进行复杂的迭代过程，且在计算中一般都仅考虑激励频率等于结构基频的情况。基于非线性黏滞阻尼器，提出了一种不需计算结构动力反应，只根据结构特性、激励频率和阻尼器参数直接求解结构附加阻尼比的计算方法。分析了目前常用的几种附加阻尼比的计算方法，推导出了减震体系在简谐激励下，当激励频率等于结构基频时，不需要计算结构动力反应，且不需要迭代过程的附加阻尼比计算公式；研究了不同阻尼指数下激励频率对附加阻尼比计算取值的影响，并提出非共振情况下附加阻尼比的简化计算公式，在此基础上以反应谱平均周期为地震动的激励频率，给出了考虑激励频率且不需要计算结构动力反应的附加阻尼比简化计算方法；通过算例和非线性时程分析结果进行对比，验证了所提出方法的准确性。

摘要:为研究传统风格建筑混凝土双梁?柱节点的破坏特征及抗震性能，进行了2 个节点试件的动力循环加载试验，包括一个典型传统风格建筑混凝土双梁-柱节点和一个单梁-柱节点。观察了节点试件的受力过程及破坏特征，研究了试件的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、承载能力、刚度及承载力退化、延性和耗能能力，并对其破坏模式进行了分析。研究结果表明：相对于单梁-柱节点，传统风格建筑混凝土双梁-柱节点承载力和刚度较高，其耗能能力和位移延性略小于单梁-柱节点；两者刚度退化规律基本一致。总体上，传统风格建筑混凝土双梁-柱试件的变形及耗能能力较强，抗震性能良好。在试验研究的基础上，利用ABAQUS 软件对传统风格建筑混凝土双梁?柱节点进行了非线性数值模拟，研究了轴压比、混凝土强度、上下梁间距等参数对其力学性能的影响。结果表明：随混凝土强度和上下梁间距的增大，试件的承载力随之提高；随轴压比增大，试件的承载力有一定提高，但延性降低；随混凝土强度的提高，延性逐渐降低。

摘要:附加减震装置的一维杆或剪切梁模型属于非连续的非经典阻尼分布参数系统。对于它的动力分析，通常是建立分段的运动方程，然后利用各段动力反应的实振型叠加形式和连续条件进行动力计算。这是一种实模态综合方法，尽管它可以求得近似的动力反应，但反映不出阻尼对整体系统动力特性的影响。为了考虑附加减震装置引起的阻尼和刚度非连续性，基于广义函数理论，建立了整体系统的无量纲化运动方程，利用Laplace 变换推导了振型函数和特征值方程，并给出了振型函数的正交条件，最终导出了适用于非经典阻尼分布参数系统的复振型叠加方法。由于特征值方程为复杂的超越方程，为了同时求出多个自振频率，建议了一种基于柯西积分定理的等效多项式方法。这种方法将自振频率转变成了线性代数方程组的求解，更简便、实用。最后以基底隔震分布参数系统为例，展示了复振型叠加法的应用，同时对隔震结构设计得出了有益的结论。给出的复振型叠加法是传统的经典阻尼连续系统实振型叠加法的推广，具有一定理论意义和应用价值。

摘要:强风停机状态下叶片位置会显著影响风力机塔架的绕流及稳定性能，尤其在沙尘暴极端天气条件下，沙粒的附着也会影响风的湍流特征并对塔架产生附加冲击力，现有工作均缺乏风-沙耦合作用对大型风力机体系气动性能及结构响应的探索。以南京航空航天大学自主研发的5MW水平轴风力机体系为对象，以风-沙双向耦合算法为核心，基于CFD 技术分别采用连续相和离散相模型进行典型风场和沙粒组合的同步迭代模拟。考虑叶片单个旋转周期内8个停机位置，对比分析了风力机塔架表面等效压力系数和气动载荷分布特性；结合有限元方法系统探讨了不同停机位置下风力机体系动力特性、风-沙致结构响应和屈曲稳定性能。研究表明：风-沙耦合环境下沙粒在风力机塔架迎风面底部产生的荷载效应最为显著，部分区域沙致压力系数可达0.55，沙粒冲击荷载与风荷载的比值最高可达23.7%；不同停机位下风荷载均对塔架结构响应起主导作用，但沙粒冲击作用在塔架底部的放大效应不可忽视。

摘要:以京沪高铁常用的32m无砟轨道箱梁结构为原型进行了模型试验，其中模型为轨道?箱梁结构。根据1/10 的几何相似比，介绍了试验模型各结构的设计与制作过程，荷载激励由激振器施加。试验结果表明：轨道板振动在500-1024 Hz 频段内衰减缓慢，底座板和顶板振动在0-1024 Hz 频段内衰减较快；振动由顶板传递至翼缘板的过程中衰减最小，腹板其次，振动由顶板传递至底板的过程中衰减最大；腹板和底板振动在0-1024 Hz 频段内中高频段衰减快。在0-1024 Hz 频段内，轨道板振动沿纵向衰减很小；在670-1024 Hz 频段内，底座板振动在跨中至四分之一截面的范围内衰减很大，在四分之一至端部截面的范围内衰减较小。在700-1024 Hz 频段内，翼缘板振动在跨中至四分之一截面的范围内衰减较大，在四分之一至端部截面的范围内衰减较小。支座刚度值对轨道?箱梁跨中结构振动有一定影响，但影响很小。支座刚度值对隔振有一定影响，具体影响与分析频段有关。

摘要:为了提高2.5D 有限元数值计算的求解精度及建模效率，分析了移动荷载作用下地基系统的动力响应特点，确定了计算域选取及网格划分的基本规则，评价了地基分层对波场的影响及边界的波动吸收效果，提出了可以规避边界影响的建模思路。分析结果表明：当计算域尺寸满足低频振动要求（约60 m）时，反射波对计算结果的影响可以忽略；建模时可以采用辐射状网格划分，最小网格尺寸需满足高频振动要求（约0.5-1.0 m）。荷载运行速度小于地基瑞利波速时没有波动传播现象，建议直接采用固定边界；荷载运行速度大于地基瑞利波速时可以通过切取局部计算域的方式规避反射波的影响，此时计算域半宽和纵向空间范围的选取需要遵循与马赫锥锥角和列车全长相关的几何关系。荷载影响深度内的地基分层会扰乱地基波场，当地基上覆软弱土层或软弱夹层时，波动会在软土层聚集并在加载点后形成多个马赫锥。

摘要:针对车辆撞击桥墩问题，设计了一种采用泡沫铝材料的桥墩防撞装置。采用LS-DYNA 软件分别建立有无防撞装置的桥墩三维实体单元模型，分析了车辆撞击作用下各桥墩的动态时程响应。对比了两种情况下车辆对桥墩的撞击力、桥墩位移和应力等特征参量，并从能量传递的角度分析了泡沫铝防撞装置的耗能能力和撞击车辆损伤。结果表明：采用泡沫铝防撞装置后，车辆对桥墩的撞击力、桥墩位移和应力都明显减小，撞击过程中大部分能量被防撞装置吸收，泡沫铝防撞装置可起到同时保护桥墩与车辆的作用。研究结果可为车辆撞击桥墩相关研究和桥墩防撞设计提供参考。

摘要:为了满足齿轮箱在变速过程中的分析需求，在集中参数/有限元法基础上提出一种适合变速过程分析且考虑结构柔性的多级齿轮箱耦合动力学建模方法。为验证所提方法的有效性，以某型直升机主减速器为研究对象，构建其耦合动力学模型；模型中考虑了传动轴和箱体结构的柔性，并将齿轮时变啮合刚度和综合啮合误差表示为齿轮角位移的周期函数。研究了多级齿轮箱在变速过程中的动力学特性；揭示了恒定风、湍流风和阵风对直升机主减速器的影响。结果表明：变速载过程中齿轮箱激励与动态响应随转速和负载实时发生改变；激励频率及响应波动幅值随转速增加而增大，激励影响程度及响应均值随负载加重而递增。与恒定风相比，湍流风会恶化系统的载荷环境；在阵风作用下传动系统的振动最大。

摘要:为探索直升机低振动旋翼的工程设计方法，将代理优化与旋翼气弹耦合分析相结合，开展了旋翼桨尖几何外形设计，推导了非平直桨叶气弹动力学方程，训练了旋翼功率、模态阻尼以及振动载荷预测的Kriging 代理模型。以气动性能与气弹稳定性为约束，以桨毂振动载荷最小化为目标，采用自适应加点准则设计了优化流程。以某旋翼为例，计算了其气动性能与振动载荷，通过与试验结果对比，验证了气弹模型的有效性。对该基准旋翼0.9R-1.0R（R为旋翼半径）桨叶段的后掠、下反以及扭转分布进行了优化设计，结果表明，基于样本点最小间距的自适应加点准则能够实现目标函数与约束函数代理精度的同步提升。通过优化结果可行性分析，得到了一种“双后掠+上、下反”桨 尖构型，旋翼桨毂振动载荷降低了25%。

摘要:提出一种单自由度电磁振动能量采集器的系统辨识方法——电压映射方法，该方法基于恢复力曲面法的辨识思想，在系统恢复力函数、电磁机电耦合函数和等效电感函数的具体形式未知的情况下，能准确辨识出具有强非线性的恢复力函数、电磁机电耦合函数和等效电感函数。利用两个典型的非线性模型算例进行验证：一是含有非线性弹性恢复力的电磁振动能量采集器系统（电学方程部分为线性）；二是既含有非线性弹性恢复力，又含有非线性电学方程的复杂电磁振动能量采集系统。利用龙格库塔法计算得到以上两个算例在简谐振动激励下的时间历程响应，运用上述提出的辨识方法成功辨识得到系统含有的非线性弹性恢复力、阻尼恢复力、电磁力和电感电压，进而得到对应的非线性刚度函数、阻尼函数、电磁机电耦合函数和等效电感函数，结果显示辨识结果与准确结果有良好的一致性，验证了本文所提出方法的有效性和准确性。

摘要:为满足旋转机械监测系统的自供电需求、解决现有压电发电机可靠性低及有效带宽窄等问题，提出一种基于移动凸轮间接激励并限幅的旋转式压电发电机（简称间接激励压电发电机）。介绍了发电机的结构原理并进行了建模仿真与试验测试，获得了激励磁铁数量比、凸轮升程及升角对激振力形式/幅值、压电振子变形量/输出电压及发电机带宽等的影响规律。结果表明：利用凸轮间接激励可有效地限制压电振子的振幅/输出电压、避免幅频特性曲线出现明显的谐振峰；其他条件相同时，使压电振子变形量/输出电压相同的有效带宽随激励磁铁数量比的减小及凸轮升角（30°-45°范围内）的增加而增加；随凸轮升程的增加，压电振子变形量/输出电压增加、有效带宽减小；磁铁数量比为0.25、升角为40°、升程为2/3/4/5 mm 时，使输出电压为20/40/60/70 V 的有效转速范围为212.8/67.2/67.2/44.8 r/min；此外，存在最佳负载70kΩ使发电机输出功率最大（9.66mW）。

摘要:以结构件裂纹扩展过程中的损伤状态评估为研究对象，提出了一种孪生贝叶斯理论非齐次泊松过程的结构损伤评估方法。首先，结合基于裂尖场能量的可靠度序化策略与非齐次泊松过程，运用贝叶斯理论对试验信息及总体过程参数的渐进关系进行组合，获得过程参数先验分布。同时，基于裂尖场能量递进因子与似然函数的概念，通过先验信息、序化策略及后验信息的组合，建立了孪生贝叶斯理论非齐次泊松过程的参数后验分布模型。最后以典型结构为例，结合声发射检测到的裂纹扩展数据对提出方法的可行性进行验证，并将预测结果与独立的试验结果进行比较。结果表明，提出方法的平均预测精度为92.1%，可以实现通过少量试验信息完成不同初始损伤状态下结构件损伤状态评估的目的。

摘要:使用结构加速度响应协方差和应变响应协方差参数以及基于贝叶斯估计的数据融合理论进行结构损伤判定和损伤位置识别，理论推导证明响应协方差参数是结构模态参数的函数，结构损伤会导致响应协方差参数的改变，当只使用结构损伤前后的响应协方差参数，不使用结构分析模型进行结构损伤识别时，损伤向量会受到激励位置、测试噪声和误差等的影响，所以使用贝叶斯数据融合理论，对来自多种传感器和多种测试环境下得到的多组损伤向量进行数据融合，以提高损伤识别的精度；利用一个七层框架结构进行包括单损伤和多损伤的多种损伤工况的数值模拟，研究所提方法的适用性和有效性，最后对简支钢梁进行实验验证，损伤位置附近的传感器所得到的损伤指标具有最大的损伤概率。

摘要:为了解决少量测点条件下利用近场声全息技术重建结构表面法向振速精度和分辨率不高甚至失效的问题，提出了一种基于声压声辐射模态的全息面插值算法，可有效提高结构法向振速重建精度和分辨率。计算全息面声压声辐射模态向量；根据声压声辐射模态收敛性，求取截断声压声辐射模态展开系数的最小二乘解或Tikhonov 正则化解，由此计算出插值点处的声压值；利用插值后的全息面数据重建结构表面法向振速。简支平板激励仿真和音箱实验均表明，少量测点条件下利用该方法能够有效提高结构法向振速重建精度和分辨率，验证了方法的有效性，同时音箱实验验证了方法的可行性。

摘要:提出了一种双极性非对称改进PI（Bipolar Asymmetric Improved PI，BAIPI）模型描述压电宏纤维（Marco Fiber Composite，MFC）的迟滞特性，BAIPI 模型利用经典Prandtl?Ishlinskii（PI）迟滞模型Play 算子加权叠加描述MFC的对称迟滞特性，然后叠加一系列不同权重、不同阈值的双边死区算子描述MFC 的双极性非对称特性。实验 辨识结果表明：BAIPI模型对MFC致动器的建模误差从PI 迟滞模型的16.8% 降为4.2%。在基于BAIPI逆模型的前馈补偿下，MFC 致动的柔性梁构件跟踪等幅、变幅三角波轨迹的实测位移与期望跟踪位移基本重合，补偿后等幅三角波实测位移与理想位移之间的线性度为2.36%。因此，所提出BAIPI迟滞模型及补偿方法显著提高了MFC致动器的定位驱动和跟踪精度。

摘要:介绍了一种基于电磁执行器动力特性可控的混合轴承结构；用有限元法建立了多跨转子系统的动力学模型，分析了转子通过轴承给基础的传递力及传递力控制的原理；基于自适应最小均方算法，提出了一种基于误差信号子带滤波，由多个单频力控制器并联而成的变步长自适应轴承传递力控制器；以双轴多跨转子系统为例对轴承传递力主动控制器的有效性进行了理论仿真。结果表明，提出的多跨转子系统多频轴承传递力主动控制方法可以有效地抑制转子系统对基础的传递力。

摘要:针对碰撞振动系统具有的吸引子共存现象，在不改变原碰撞系统平衡解结构的前提下，采用线性反馈控制方法研究了一类两自由度含弹性约束碰撞振动系统共存吸引子转迁控制问题。建立了两自由度含弹性约束碰撞振动系统的动力学模型，理论推导得到了系统n-1周期运动的存在条件；利用Floquet 理论分析了系统的稳定性、分岔及引起吸引子共存的原因；通过设计合理的线性反馈控制器实现了系统共存吸引子的相互转迁；讨论了不同的控制开始状态和控制参数对控制性能的影响。仿真结果表明，所应用的线性反馈控制方法能有效控制此类非光滑碰撞振动系统共存吸引子之间的相互转迁。

摘要:构建双边对称刚性约束的非光滑双摆模型，研究简谐激励作用下该系统的碰撞周期解及其存在条件。应用模态分析法，引入矩阵理论，构造恰当的可逆变换矩阵，在理论上计算出物理参数和碰撞恢复系数的取值范围，并给出双碰周期解的解析表达式。在理论结果的基础上，利用碰撞恢复矩阵作为衔接条件，采用理论分析和数值模拟相结合的方法，分析系统小角度运动的碰撞周期解。

摘要:针对不同工况下训练样本与测试样本分布差异导致滚动轴承寿命阶段无法被有效识别的问题，提出改进均衡分布适配的滚动轴承寿命阶段识别方法。采用无重复均匀随机抽样对源域类间样本进行多次均匀随机抽样，得到源域多样本训练集，以减小源域内部样本选择对目标域预测标签的影响；在再生核希尔伯特空间上利用平衡因子μ动态调节边缘分布和条件分布所占权值，并通过迭代的方式不断优化目标域伪标签以减小两域的最大均值差异；利用源域多样本数据集各自的映射矩阵构造多个分类器，经过一致性判别得到目标域样本最终识别结果。在两组滚动轴承寿命阶段数据集上进行实验验证，证明了所提方法的可行性和有效性。

摘要:针对机械早期故障引起的冲击特征微弱，易受强背景信号和噪声的干扰而难以提取的问题，提出一种奇异值分解（Singular Value Decomposition，SVD）差分谱与S 变换相结合的微弱冲击特征提取方法。将原始信号构造成Hankel 矩阵，采用SVD 对重构矩阵进行分解；利用奇异值差分谱确定降噪阶次进行降噪；采用S 变换对降噪后的信号进行时频分析，提取信号中的微弱冲击特征信息。通过数值仿真和实际轴承故障数据的对比，表明该方法可有效辨别轴承振动信号中故障引起的早期微弱冲击特征，为轴承故障诊断提供先验信息。

摘要:为了准确跟踪岸桥关键部件的性能退化状态，提出一种基于改进符号序列熵与滑动窗奇异值的在线退化特征提取方法。针对岸桥工况特殊、振动随机冲击频繁的特点，引入阈值因子并改进序列符号化方法，在保留方向变化信息的同时兼顾“粗粒化”的幅值变化信息，从而提高符号序列熵滤除随机冲击、刻画振动信号复杂度大小的能力。在线计算振动信号的改进符号序列熵，结合滑动窗方法，循环提取改进符号序列熵序列的奇异值，以此作为岸桥关键部件的在线退化特征。分别采用来自上海港集装箱码头的起升减速箱与轨道铰点的全寿命振动信号进行实例分析，结果表明：滑动窗奇异值能够刻画起升减速箱和轨道铰点的性能退化程度，退化程度越深，取值越大；并且具有计算稳定、快速的优点，能够为准确跟踪并评估健康状态奠定方法基础。