摘要:人?机电耦合俘能背包的输出功率的影响因素复杂，缺乏合理的建模设计方法，因此本文基于机械振动和电路理论建立了人体运动俘能背包的功率输出模型。采用理论模型数值仿真分析了人体负重质量、增速比和行走运动对俘能功率的影响。设计了一种电磁式俘能背包，并搭建了多参数测试系统，实验研究了不同负重质量、运动速度、增速比及其耦合情况下对俘能功率的影响。多参数耦合与阻抗匹配实验结果表明：俘能功率随着负重质量和行走速度的增大而增大，而且在人?机电耦合情况下存在最优增速器增速比和最优外接阻抗使背包输出功率最大。理论和实验结果表明设计的功率输出模型可以为人?机电耦合俘能背包参数设计提供较好的理论指导。

摘要:为揭示多自由度微陀螺非线性系统中速度反馈项对系统动力学特性的影响规律，探索减小或消除非线性影响的控制方法，以一类 4 自由度静电驱动微机械陀螺为研究对象，应用多尺度法分析了时滞速度反馈控制反馈增益对微陀螺输出响应的影响规律。研究发现：时滞量为零的条件下，反馈增益主要影响幅值大小；正的速度反馈增益会放大非线性的影响，系统出现新的不稳定区域，灵敏度稳定性遭到严重破坏；负的速度反馈增益对刚度非线性的影响有很好的控制作用，通过负增益的合理取值可完全消除刚度非线性的影响；提出了一种在不降低灵敏度的前提下利用速度反馈增益调阻作用来控制微陀螺灵敏度稳定性的方法，此方法为含刚度非线性多自由度微陀螺动态性能的优化和控制提供了理论依据。

摘要:为揭示齿轮系统动力学全局解域特性，建立了功率分流直齿轮系统非线性振动模型，结合胞映射与区域分解思想构建了主要激振参数下的系统全局解域求解算法。求解了阻尼比分别与综合传动误差、啮合频率和齿侧间隙等参数配置下的平面解域界结构，揭示了两参量解域区内的动态行为潜在趋势，如倍周期分岔序列、混沌窗口带等的迁移演化。借助 Lyapunov 指数对不同误差幅值下分岔通道结构进行追踪，验证了分岔节点与解域界子域临界点相吻合。数值求解多组阻尼比下的吸引域全局性态，发现混沌吸引域与周期 1 吸引子吸引域间相互扩张与进退演变激烈，二者胞域边界处系统局部平衡态势异常脆弱；当阻尼比为 0.04 时吸引域行为相对敏感，多吸引子共存现象突出。其结果可为齿轮系统振动优化及参数全局设计提供参考。

摘要:机械结合面的动态接触特性对评估机床整机性能有着重要的意义。针对混合润滑状态下固定结合面复杂的接触特性，提出了一种结合面的法向接触刚度与阻尼模型。采用三维 Weierstrass?Mandelbrot 函数获得粗糙表面形貌，并基于分形理论建立了结合面固体部分的接触刚度与接触阻尼模型；根据平均流动的广义雷诺方程建立了液体油膜接触刚度与阻尼模型，其中油膜接触刚度是固体表面接触刚度的函数，实现了油膜接触刚度与固体接触刚度的耦合。通过仿真分析了固体、液体油膜以及结合面的刚度阻尼特性，结果表明：液体油膜接触阻尼远大于固体接触阻尼，结合面的接触阻尼特性主要取决于油膜接触阻尼；在接触前期油膜接触面积所占比例较大，结合面的接触刚度主要由油膜接触刚度主导，随着固体真实接触面积的增加，液体油膜接触刚度占结合面接触刚度的比率越来越 小，最后转变为固体接触刚度主导结合面的接触刚度。

摘要:以具有三销轴万向节的驱动轴系统为对象，进行轴向派生力测试，并分析驱动轴系统转速、工作角度、负载转矩和摩擦系数对轴向派生力的影响。基于赫兹接触理论与基于速度的摩擦模型，建立驱动轴系统轴向派生力计算的多体动力学模型。为了提高模型的计算精度，把球环和滚道之间的接触形状视为任意的，且把接触参数和摩擦系数视为随着工况变化而变化的变量。基于有限元分析，提出了一种计算在不同负载扭矩下球环和滚道之间接触刚度和力指数的方法。利用建立的轴向派生力计算模型和试验数据，进一步识别了多种工况下的摩擦系数和接触参数。基于识别的摩擦系数和接触参数，计算了一驱动轴系统的轴向派生力，和试验结果的对比分析表明，模型的计算精度较高。

摘要:微风振动常造成架空导线疲劳断股断线、金具脱落等破坏。考虑大跨越导线所处风场的切变特性，采用局部激励模型研究大跨越导线的微风振动机理，建立了长柔导线在档内任意局部位置激励下的动力学模型，基于导线系统的小阻尼特性，得到了局部周期激励下长柔导线波动的格林函数解；依据振动波沿展向的衰减特性，将导线内的波动过程分为驻波振动、行波振动以及驻波和行波的混合振动等三种类型；分析系统各参数对波动特性的影响，提出并讨论导线波动类型发生的判别参数（nζ）；分析激励位置对架空导线波动特性的影响规律。结果表明：判别参数越小，系统振动波越易表现出单模态驻波形态，随着判别参数的增大，系统振动波会表现出无限长结构的行波特性；激励位置作用在某一阶振动波的理想波峰时形成的振动波幅值最大，作用在理想波节位置时难以形成显著的振动波；实际导线的振动波是驻波和行波的叠加波。

摘要:为研究两自由度薄平板大幅运动的气动特性，评价其气动稳定性，基于任意拉格朗日?欧拉描述法的动网格技术，通过有限差分法求解描述任意流变区域不可压流动的控制方程，开展了不同折减风速下薄平板竖弯和扭转运动绕流场的 CFD（Computational Fluid Dynamics）模拟。研究认为，单自由度薄平板小幅运动的气动力系统是线性和稳定的，即使单自由度大幅竖弯运动也是线性和气动稳定的。但单自由度大幅扭转运动的平板气动力系统出现非线性，并随折减风速的提高非线性变得显著，且平板将进入气动不稳定状态。另外，大幅扭转耦合不同竖弯振幅运动的平板，气动力系统均为非线性并随折减风速的提高越加显著，而该非线性主要来自扭转自由度的大幅运动；对该两自由度耦合系统，当竖弯振幅较小和折减风速较高时，气动力系统是不稳定的；但当竖弯振幅较大时，气动力系统将是稳定的。

摘要:为了研究上游圆柱的运动状况对下游圆柱涡激振动的影响，针对两类串列双圆柱（上游圆柱固定、下游圆柱可作两自由度振动，上下游圆柱均可作两自由度振动），在低雷诺数下（Re=100），采用数值模拟方法，研究了下游圆柱在不同尾流干扰下的振幅、振动频率、相位差等振动特性随折减速度的变化规律，从能量输入和尾流模态角度探讨了上游圆柱的振动状况对下游圆柱涡激振动的影响规律及其流场机理。研究表明：上游圆柱的运动状况对下游圆柱涡激振动有显著影响；与上游圆柱固定情况相比，上游圆柱振动时下游圆柱存在明显的振动锁定区间；下游圆柱横流向振幅更大且最大振幅发生在更高的折减风速下。振动过程中两类串列圆柱的顺流向间距比明显不同。上游圆柱固定时，顺流向圆柱间距大于上游圆柱振动情况。两类双圆柱的尾流模态也有明显不同，上游圆柱固定、下游圆柱振动时的串列双圆柱为平行涡街模态，而上下游圆柱均能振动时的尾流为“2S”模态。

摘要:提出了一种基于改进变分模态分解（Variational Mode Decomposition，VMD）的模态参数辨识算法，用于颤振试验信号的数据处理。采用自然激励技术提取脉冲响应信号；利用信号的先验信息结合本文提出的适应度函数，求解最优分解参数；用参数优化后的 VMD 算法将信号分解为指定个数的信号分量，每个分量仅含单一频率的振动模态；用矩阵束法识别模态参数。数值仿真和风洞试验研究表明：改进的 VMD 算法可以有效分离颤振试验信号中的密集模态，提高模态参数辨识的精度；结合颤振裕度法，有助于颤振边界的预测。

摘要:基于某 π 型叠合梁断面进行了颤振试验及颤振导数试验，试验结果表明断面的颤振形式是极限环振动（LCO）而非发散振动；分析了断面的后颤振极限环及频率演变特性；采用了基于阶跃函数的后颤振自激力模型并通过试验验证了其在计算颤振临界风速及后颤振幅值方面的精度及可靠性，进一步分析了数值计算和试验两者之间产生误差的成因；对比分析了几何非线性在后颤振数值计算中的作用；采用伪稳态自激力分离法解决平均风荷载重复计入的问题；研究了在+3°攻角下不同结构阻尼比对 π 型断面颤振临界风速及后颤振幅值演变的影响，研究表明 π 型断面的颤振和后颤振对结构阻尼具有较大的依赖性。数值计算结果表明，采用阶跃函数自激力模型成功地实现了平均风效应及几何非线性的时域分析，为分析大跨径桥梁的非线性后颤振性能提供理论依据及求解策略。

摘要:基于三维连续黏性阻尼介质理论和径向多圈层复刚度传递模型，综合考虑桩周土径向非均质效应和纵向成层性，建立双向非均质土体中桩基扭转振动简化分析模型。采用拉普拉斯变换和复刚度传递法求解得出土体位移形式解，进而利用桩?土耦合条件将该形式解耦合进桩身动力平衡方程中，并通过扭转阻抗传递法推导得出桩顶扭转阻抗解析解答。将该解退化并分别与均质土及径向非均质土中的解答进行对比验证其合理性。在此基础上，通过参数化分析探讨了桩周土施工扰动程度和扰动范围、扩颈及缩颈缺陷对桩顶扭转阻抗的影响规律，可为具体工程实践提供理论指导和参考作用。

摘要:以广深港客运专线益田路隧道为工程背景，对爆破作用下既有盾构隧道管片的振动响应进行研究。结合应力波理论计算了盾构隧道管片的爆破振动速度安全允许值，并利用现场数据进行验证；结合既有隧道的现场监测数据，分析了管片的振动速度变化规律，提出了减振措施和优化爆破方案，确保既有盾构隧道的运营安全。结果表明：爆破施工过程中，既有隧道衬砌管片最大振速达到 7.19 cm/s，小于计算的 9 cm/s 安全允许振动速度，管片接缝无损伤，计算的衬砌管片安全允许振动速度可为类似工程提供参考；钻爆法近距离下穿既有盾构隧道时，采用电子雷管起爆技术，并结合适当的减振措施，可以有效降低既有隧道衬砌管片的爆破振动速度，确保结构安全稳定。

摘要:为了提高由过约束作动器驱动的地震模拟振动台振动信号的复现性能，对振动台和控制系统进行建模和小尺寸模型振动台试验验证，分析了采用 8 个作动器耦联驱动的小型三向六自由度振动台系统特性，在理论上采用正、反运动学模型对其进行动态解耦；利用混合试验中的共享内存具有的实时存储与读取的功能，以控制器、Speed?Goat及数据采集系统构建去中心化的控制系统硬件平台，采用 SpeedGoat 旁路控制器，对所提出的解耦控制方法进行了试验验证，证明了该控制方法的可行性和可靠性。经试验验证的机构解耦算法运算量小，可拓展多种更复杂的控制方法，在硬件平台更普适。

摘要:建筑物拆除时坍塌触地的冲击作用必然会对地下结构造成影响。采用现场试验和数值模拟相结合的方法探讨了坍塌触地冲击作用对邻近地铁车站的影响。基于某高架桥单跨足尺试验结果分析桥面整体塌落触地振动作用下地下管线的动力响应，并基于试验数据和经验公式验证数值分析方法的合理性；利用验证后的数值方法进行关键影响因素的参数分析，基于计算分析结果建议了评价指标和阈值，考虑塌落物体积、高度、数量等关键影响因素，对各因素下车站结构的振动响应规律及其安全性进行了评价。研究结果表明：（1）坍塌触地引起的振动以竖向振动为主；（2）所采用的数值分析方法是合理可行的；（3）坍塌触地引起的振动对邻近地铁车站的影响不容忽视，特别是在塌落物质量较大或有多个塌落物时，而这些是实际情况中较为常见的。

摘要:在消能减震措施中，为达到满意的减震效果，需在建筑结构的多个楼层布置耗能装置，占用了较多的建筑空间，为此提出仅需在底部楼层布置耗能装置的负刚度阻尼消能减震技术方案。为实现该方案，研发了一种力学性能稳定、构造简单，行程大，具有负刚度特征的半周摩擦阻尼装置。通过性能试验验证了该装置能够实现预期的滞回模型，进行了单自由度体系和框架结构的减震模拟分析，结果表明，采用半周摩擦阻尼装置进行减震可以增大结构阻尼、延长结构周期、对结构地震响应起到理想的控制效果。

摘要:减震桥梁结构在地震激励下的可靠度分析为一典型的局部非线性动力可靠度问题。随机模拟法对于求解非线性动力可靠度问题具有普遍适用性，但对于实际工程问题，其应用存在计算工作量巨大的问题。随机模拟法计算时间主要取决于所需样本数目及单次样本计算效率。为提高减震桥梁结构抗震可靠度计算效率，基于精细时程积分法、Newton 迭代法建立了多点激励下减震桥梁的运动方程及相应的时域显式降维迭代解格式，提高了单次样本的计算效率；引入基于哈密顿蒙特卡洛算法的子集模拟法，减少了所需样本个数。数值算例表明：与传统随机模拟法相比，所建立的方法可有效地提高减震桥梁结构非线性动力可靠度计算效率。

摘要:高静低动刚度隔振系统低频隔振性能优越，双层隔振系统对高频振动衰减迅速。将二者结合，提出基于欧拉屈曲梁负刚度调节器的一类双层高静低动刚度隔振系统，该类双层高静低动刚度隔振系统的特点是上下层的负刚度调节器安装于同一基础。对该系统进行了静力学分析，给出了此类隔振系统的负刚度适用范围；采用积极隔振模型，建立了双层高静低动刚度隔振系统的动力学方程，并使用谐波平衡法求解了系统动力学响应，根据上下层刚度之间存在的约束关系，且上下层刚度不能同时达到准零刚度等限制条件，给出了上下层线性刚度系数的有效取值范围，围绕有效取值范围的边界讨论上下层刚度系数对系统隔振性能的影响，并将其与普通的双层线性隔振系统的隔振性能进行比较。此外，还定义了双层非线性隔振系统的力传递率，研究了外激励幅值和阻尼比的大小对动力学响应和隔振性能的影响。结果表明，上下层分别使用负刚度来获取准零刚度隔振系统带来的性能迥异，上层刚度完全线性，下层为准零刚度时系统的隔振性能最好。

摘要:针对矿用溜槽的振动及噪声剧烈、使用寿命低等问题，设计一种钢?泡沫铝?钢层合结构矿用溜槽。采用参数优化理论，结合 ANSYS Workbench 软件对其结构参数进行优化设计。分析了优化后的钢?泡沫铝?钢层合结构矿用溜槽的抗冲击性能、谐响应性能及声学性能。结果表明：钢?泡沫铝?钢层合结构矿用溜槽不仅质量降低 11.4%，而且最大冲击应力降低 15%、最大谐响应振幅降低 90% 以上，同时溜槽的降噪性能也得到显著提升。证明了钢?泡沫铝?钢层合结构矿用溜槽不仅能够减轻溜槽的质量而且具有优越的抗冲击和减振降噪性能。

摘要:齿轮故障时振动信号中同时存在调幅调频信号。基于齿轮故障振动啮合调制信号数学模型，利用平方幅值解调和基于调频信号与第一类贝塞尔函数之间关系的频率解调方法，分别建立关于调幅和调频参数的非线性方程组；再应用最小二乘优化算法求解参数，提出一种调幅调频信号准确分离的新方法。并将离散频谱校正技术用于提高该分离方法的准确性。仿真结果表明：该方法精度高，抗干扰能力强；分离出的调频信号比希尔伯特变换和基于能量算子解调求解的调频信号精度高。实验分析表明，不同故障分离的调幅调频信号存在明显的特征和差异，从而为齿轮箱故障提供了一种新的诊断方法。

摘要:提出一种空间迁移新思路，以提升齿轮箱故障诊断性能，其由辅助振动数据构成源领域、目标振动数据构成目标领域，迁移学习（Transfer learning，TL）将前者分类模型应用至后者，以克服短时间内目标振动数据不足的问题。根据频带选择独立成分分析（Band selective independent component analysis，BS?ICA）规则选择迁移模型的数据领域，并提取其时域特征构成五维空间。利用均衡密度投影（Equilibrium density projection，MDP）将源领域和目标领域同时映射至二维投影空间，并最小化领域均值差异以拉近两者在低维空间内的距离。在投影空间内，利用逻辑回归（Logistic regression，LR）和支持向量机（Support vector machine，SVM）基分类器对映射样本实施分类。同时通过剔除低质量源领域样本，加入新采集样本以维持模型更新。利用 Spectra Quest 齿轮传动系统，对比迁移成分分析（Transfer composition analysis，TCA）、领域适应机（Domain selection machine，DSM）等传统 TL 模型，所提方法不但能提高工况快速变化时的诊断精度，同时能加快诊断速度，具有实际的工程应用价值。

摘要:为实现旋转机械设备故障诊断，提出基于相关性检测的振动信号改进时域同步平均（Time Synchronous Averaging，TSA）降噪方法，并利用平方包络谱提取故障特征。在采样振动信号中任取一段参考子信号，令参考子信号从振动信号初始时间开始，沿时间轴逐点滑动至终了时间，同时计算参考子信号与其在振动信号中遮掩子信号之间的相关系数；利用步长迭代算法获取相关系数最优阈值，选择与参考子信号相关系数大于最优阈值的所有遮掩子信号作为总体同步信号，平均计算后获得降噪的目标信号；对目标信号进行平方包络谱分析。仿真信号、齿轮和轴承振动信号的分析结果表明，所提出的方法能够有效用于旋转机械设备的振动信号降噪与故障特征提取。

摘要:为有效获得轴承退化过程，设计一种改进损失函数的卷积自编码器（Convolutional Autoencode），使其可从多传感器采集的振动信号中提取轴承健康状态，避免了局部信息的丢失，同时得到了更深层次的故障特征。提出了一种基于双向长短时记忆网络（Bi?directional LSTM）的循环神经网络结构，利用其对时间序列数据的处理能力，学习轴承在实际工作过程中的退化规律，实现对轴承的剩余使用寿命预测。此外，为进一步提升模型的预测准确率及泛化能力，设计接收随机长度样本的 Bi?LSTM 网络进行训练，使得模型接收连续数据而不是分段的数据。最后，使用NASA 的 IMS 数据集进行了验证和对比试验，得出本文所构建的 CE?Bi?LSTM 轴承健康预测模型相较于其他方法具有更准确的预测能力。

摘要:针对旋转机械故障特征集非线性强、维数过高导致分类困难的问题，提出一种基于局部质心均值最小距离鉴别投影（Local Centroid Mean Minimum?distance Discriminant Projection，LCMMDP）的故障数据集降维算法。该算法在考虑样本的内聚性和分离性的同时，能够保持样本局部几何结构信息，反映样本与局部质心均值之间的近邻关系。从多个角度提取机械振动信号的混合特征，构建原始高维特征集，通过 LCMMDP 提取出低维敏感特征子集，利用改进的基于局部均值与类均值的 k?近质心近邻分类算法（k?nearest Centroid Neighbor Classification Based on Local Mean and Class Mean，KNCNCM）进行故障模式识别。所提方法集成了 LCMMDP 在维数约简和 KNCNCM在模式识别的优势，可得到较高的故障识别准确率。分别使用一个双转子系统数据集和仿真数据集验证了该方法的有效性。

摘要:针对滚动轴承原始数据集包含高维非敏感特征的问题，提出一种集成核主成分分析（Kernel Principal Component Analysis，KPCA）与 t?分布随机邻域嵌入（t?distributed Stochastic Neighbor Embedding，t?SNE）的滚动轴承故障低维敏感特征提取方法。该方法先计算滚动轴承原始振动信号的时域、频域以及时频域特征，构建初始高维特征数据集。利用 KPCA 降低高维数据集的相关性，在最大化高维数据全局特征方差的目标下，提取出非线性特征子集。通过 t?SNE 充分挖掘故障特征数据集的局部结构信息，进一步获取具有高判别性的低维敏感特征子集。将低维特征子集输入到 k?近邻分类器（k?nearest Neighbor Classifier，KNNC）进行分类，以分类准确率和聚类结果作为度量指标，对特征提取结果的优劣予以评价。上述过程综合考虑了数据集的全局和局部结构特征，充分利用了数据自身的结构信息，从而可准确提取其低维敏感特征。将该方法用于滚动轴承故障诊断实验中，通过与其他典型特征提取方法进行对比，及其对含噪情况下轴承故障特征的准确提取，验证了方法的有效性。