摘要:鉴于传统消能减震系统在层间位移较小时耗能效率有限，介绍了一种带位移放大装置的黏滞阻尼器增效减震系统，可通过放大阻尼器的相对变形提升系统耗能能力。基于该系统变形受力特性构建了其耗能增效及高阶效应力学模型，发现在阻尼器拉伸和压缩变形过程中存在不对称现象，进一步讨论了模型参数对力学性能的影响规律。设计制作了试验模型，并完成了在正弦荷载的作用下的往复加载试验。通过对比试验结果与理论曲线验证了理论力学模型的正确性，并通过试验探讨了频率相关性与疲劳性能。最后针对某框架剪力墙减震结构进行地震响应分析，结果表明较少数量的带位移放装置的黏滞阻尼器增效减震系统可实现数倍普通阻尼器的增效减震效果。

摘要:为分析冻融环境下钢筋混凝土（RC）梁在地震荷载作用下的响应，采用人工环境模拟方法对 4 件 RC 梁试件进行了快速冻融试验，进而对其进行拟静力加载试验。结果表明，随着冻融次数的增加，梁试件滞回曲线的捏缩现象越发明显，构件延性和耗能能力下降。同时，通过理论推导建立了可考虑冻融损伤的粘结滑移模型，采用有限元分析软件 OpenSEES 中的零长度截面单元，并基于可考虑冻融损伤分布的纤维截面模型，对 RC 梁试件的地震破坏过程进行了数值模拟。分析与试验结果对比表明，采用数值建模与分析方法得到的滞回曲线与试验数据基本相符，骨架曲线诸特征值误差较小，且较好地反映了冻融损伤引起 RC 梁滞回曲线的捏缩效应，从而验证了所提出的模拟方法的准确性。

摘要:为了研究低成本抗震节能结构体系，进行了以建筑垃圾为骨料的再生混凝土力学性能试验。对再生混凝土剪力墙进行了拟静力试验，分析了以建筑垃圾为骨料的再生混凝土剪力墙承载力、破坏形态以及滞回特性。提出一种隔震装置以及装配式结构，通过模拟地震动振动台试验分析隔震结构在地震作用下的抗震性能并检验隔震装置的有效性。结果表明：再生混凝土的力学性能随着聚丙烯纤维的加入而提高；再生混凝土剪力墙具有较高的抗震性能和承载能力；装配式结构洞口处和墙柱连接处为薄弱部位，地震作用下洞口处裂缝呈现 X 形分布，墙柱连接处几乎形成贯通的裂缝。在不同地震波作用下，隔震后结构沿高度方向上的振动趋于整体平动，表明该隔震装置对于结构隔离地震作用具有一定的效果，但该隔震装置的隔震效果与输入地震波的频谱特性有关，设计时，需要选择适当的场地。

摘要:以宽高比 1∶6 的方形截面高层结构为研究对象，利用计算流体软件 FLUENT，基于雷诺应力模型 RSM 求解不可压缩黏性流体的 Navier?Stoke 方程，结构的振动响应通过 Newmark?β 方法（通过用户自定义函数 UDF 与软件连接）求解，以此来研究该结构的风致振动特性，同时获得刚性静止模型与气动弹性模型在均匀风速流场与不同指数率风剖面下的绕流场规律。数值模拟结果表明：高层建筑结构存在着明显的涡激振动风速锁定现象，振动位移和锁定区宽度与风洞试验结果接近；在风剖面流场作用下，位移响应的变化规律与流场的平均风速有关，当平均风速接近锁定区域时，结构的位移响应最大；随着梯度风速的增加，结构分别呈现 1 阶和 2 阶风致涡激振动。高层建筑结构绕流场具有显著的三维特征，沿着高层建筑高度的方向，旋涡发展是不平衡的，越接近结构底部的绕流场，呈非对称性的旋涡脱落，而越靠近顶部的尾流场，呈对称性的旋涡脱落，且其递变的规律与流场速度分布有关。

摘要:等效静风荷载是对动态风荷载和结构惯性力的拟静力化等价荷载模式，涵盖结构预期动力响应包络值，属结构设计中的荷载效应简化分析环节。在大跨空间结构抗风设计中，等效准则选取与荷载模式识别是将复杂动力问题转化为拟静力问题的关键步骤。目前等效静风荷载的评价准则众多，不同准则下的等效模式差异明显，缺少统一的共识性标准。为了体现不同风致内力响应对结构安全的综合影响，将评价准则由单一的荷载或内力层面拓展到多种内力加权组合层面。对于钢筋混凝土空间结构，该准则以物理概念清晰的配筋率作为表现形式，并融入结构动力响应时变特征。以某大型冷却塔为例，在脉动风压加载条件下进行时域分析得到风致结构动力响应时程，根据时变内力加权组合计算结构动态配筋率；从单一内力和内力加权两个层面评价现行规范等效静风荷载的抗风安全冗余度；以配筋包络线为等效目标，反演获得了兼顾多种内力加权组合的等效静风荷载分布模式，阐明了相关算法和等效策略的合理性和工程适用性。

摘要:针对大档距特高压输电线路舞动难以防治的问题，设计了一种电涡流扭转向调谐质量阻尼器（TTMD），并论证了相比于竖向阻尼器具有更强的适用性。从整档线路力学模型出发，推导了整档线路覆冰导线?TTMD 系统的舞动偏微分方程，选取全局形函数离散得到常微分方程，采用李雅普诺夫稳定定理计算起舞风速。建立基于遗传算法的 TTMD 防舞优化设计方法，考虑到真实环境中导线覆冰偏角存在较大的不确定性，以大范围多覆冰偏角下导线最小起舞风速为优化目标，对 TTMD 的频率比、阻尼比、质量比、安装位置、导线张力、覆冰质量等参数进行优化设计。以某 500 m 大档距特高压输电线路覆冰八分裂导线为例进行优化设计，计算结果表明：当质量比高于 0.005时，TTMD 即可有效地提高最小起舞风速；TTMD 的推荐安装位置范围为导线左侧 1/4 跨?右侧 1/4 跨；TTMD 控制效果具有良好的鲁棒性；设计 TTMD 时，应当采用较高的导线张力、较低的覆冰质量设定，以得到偏于安全的TTMD 参数设计值。

摘要:以典型轻轨站房为例，利用刚性模型测压风洞试验，研究了周边建筑与站房高度比分别为 0.66，1.08，1.50 条件下，周边建筑对轻轨站房风荷载的干扰效应。风洞试验结果表明，受周边建筑物干扰效应影响，站房受到的水平风荷载减小，当周边建筑物高度不高于站房（高度比=0.66，1.08）时，竖向风荷载亦减小；当周边建筑物高于站房（高度比=1.5）时，在 0°?70°风向区间站房收到的竖向风荷载增大。周围建筑物使得站房周边流场中的湍流成分增加，作用于站房表面的脉动风压亦增大，当周边建筑物高于站房时，脉动风荷载的干扰效应尤为明显，水平向脉动风荷载干扰系数达到 1.8。站房表面极值风压受周边建筑影响较大，尤其是当施扰建筑高度大于站房时，该种情况下，屋盖及墙面极值风压均明显增大，其中，屋盖角区风吸力增大 12.5%，墙面角区风压力和风吸力增幅分别达到33.5% 和 16.7%。

摘要:为探究钢弹簧浮置板轨道在市域快线中的适用性，有效模拟市域列车与浮置板轨道之间的动态相互作用，进行浮置板轨道结构的参数优化分析。基于车辆?轨道耦合动力学理论，建立 CRH6 动车?预制钢弹簧浮置板轨道耦合动力学模型，该模型将车辆视为由车身、车架和轮组组成的多刚体系统，考虑了各部分的横向、纵向、侧滚、摇头和点头运动。将钢轨视为弹性点支承的伯努利?欧拉梁，根据实际扣件节点间距布置钢轨支撑点，考虑左右钢轨的垂向、侧向和转动自由度。将浮置板的垂直方向视为弹性地基上的双向弯曲弹性板，水平方向视为刚体，考虑其平移和转动自由。考虑混凝土基础为弹性基础上的双向弯曲弹性板。轮轨之间的法向力由赫兹非线性弹性接触理论确定，切向力由非线性蠕变理论确定。研究表明，传统上用于低速线路的预制钢弹簧浮置板式轨道实际上可以用于市域快线乃至市域快线领域，预制式钢弹簧浮置板轨道可以在满足列车运营安全的前提下达到显著的减振效果。侧置式隔振器的发明是提高浮置板轨道稳定性的新探索，相比传统单纯增加浮置板轨道厚度，进而提高轨道质量并提升其稳定性的做法，采用浮置板侧置隔振器无疑是经济而有效的。因此，该预制式钢弹簧浮置板轨道能够满足市域快线高速行车的要求，同时研究成果可为时速 160 km 预制钢弹簧浮置板道床的动力学设计提供支撑。

摘要:为了减轻车辆对预制节段拼装桥墩的撞击作用，采用高强钢丝织物复合材料（Steel Reinforced Polymer，SRP）加固预制节段拼装桥墩并进行数值模拟与分析。使用 LS?DYNA 建立预制节段拼装桥墩受冲击的数值模型，并与已有实验数据对比，验证了该数值模拟方法的准确性。在相同车辆撞击条件下，对比分析了 RC 墩与 SRP 加固墩撞击力时程曲线、侧向位移和墩身损坏情况。以 SRP 加固位置、SRP 包裹层数和初始预应力水平为变量，研究其对车辆?桥墩接触面撞击力和桥墩变形的影响规律。研究结果表明：采用 SRP 对预制节段拼装桥墩进行合理加固，可以有效减小接触面撞击力、墩身位移和桥墩损伤；在桥墩底部及接缝处采用 SRP 加固对墩身具有更好的保护作用；SRP 包裹层数由 1 层增加到 3 层可以更好地限制墩身位移变形。

摘要:为研究爆破振动作用下不同内径规格承插式混凝土管道振动响应存在的尺寸效应，通过现场邻近管道爆破试验及其振动监测数据验证，结合动力有限元软件建立多尺寸管道爆破动力数值计算模型，分析承插式混凝土管道爆破振动响应特征；基于量纲分析基本理论，考虑管道尺寸效应影响建立管道爆破振动速度预测模型；结合混凝土的动抗拉强度，提出了不同内径混凝土管道的爆破振动速度控制标准。研究结果表明：管身和管道承插口峰值应力的出现存在时间差，管身峰值应力大于管道承插口，并随着管道内径的增加，两者峰值应力差值逐渐降低；在爆破地震波作用下，混凝土管道峰值振动速度随着管内径的增加而逐渐降低。

摘要:当前基于计算机视觉的动位移测量研究通常要求高速高分辨率摄像机和理想拍摄环境，以保证测量的性能和精度。然而高速相机成本较高，目标成像需要较高对比度，且实际拍摄过程中环境条件也难以保持稳定，导致应用受限。结合时空上下文算法和光流算法，提出一种无需人工标靶点、鲁棒的多目标位移监测方法，通过智能手机实现干扰环境下的结构多点动位移同步测量。开展悬臂小球模型的扫频实验，检验方法在一定频率范围内的测量效果。其中，使用智能手机对激振小球进行拍摄，并在实验中保留复杂背景和模拟光照变化。分别采用所提方法和常用的特征光流算法对视频进行处理，得到动位移结果，并与位移传感器测量值进行对比。结果表明，在有光照变化干扰下，所提方法具有更强的抗干扰性，各监测点的最大位移偏差在 5% 以内。

摘要:针对多数情况下受损结构的损伤前参数无法获得，且实际中结构高阶模态较难获取的问题，从理论上推导并提出广义均布载荷面的损伤识别方法。分别构建广义均布载荷面曲率和基于最小二乘多项式拟合广义均布载荷面曲率的损伤指标。以两端固支的 T 型简支梁为例，数值分析和对比柔度曲率、均布载荷面曲率、广义均布载荷面曲率和基于最小二乘多项式拟合广义均布载荷面曲率四种指标的损伤识别效果，结果表明：上述四种指标均只需低阶模态参数就可识别出损伤，但后三种指标的识别效果优于第一种；广义均布载荷面曲率指标比均布载荷面曲率指标截断误差小，并具有一定的抗噪性；只有基于最小二乘多项式拟合广义均布载荷面曲率指标只需结构损伤后的参数，更具有实际应用价值。

摘要:针对摩擦块?制动盘系统，研究移动局部约束?简化的环形梁结构的耦合系统动力学特性。采用非光滑基函数方法对系统降维求解，并引入线性弹簧代替局部约束。将环形梁偏微分方程转化为一组常微分方程，并结合移动载荷法的基本思想，分析移动局部约束结构的模态特性。结果表明：环形梁系统出现移动模态效应；局部约束使得模态函数出现局部峰值，剪力函数在局部约束处出现间断，同时表征载荷的位置。

摘要:基于单集中力作用下半无限平面的应力分布公式，利用外载荷叠加原理，得到自平衡面内集中力系作用下薄圆盘的应力分布公式，通过积分计算进一步获得自平衡面内分布力系作用下薄圆盘的应力分布表达式。取切比雪夫多项式与边界函数的乘积作为容许函数，应用里兹法分别导出薄圆盘在任意面内静力荷载作用下的横向自由振动与屈曲的特征值方程，数值求解特征值方程得固有频率和屈曲荷载。与取幂级数和傅里叶级数乘积作为容许函数以及有限元结果对比验证了方法的快速收敛性和高精度。

摘要:基于 Levinson 高阶剪切板理论，给出了四边简支微板谐振器热弹性耦合自由振动的复频率以及板内变温场的精确解析解；由复频率法给出了表征微板热弹性阻尼的逆品质因子；通过数值结果分析了 Levinson 微板的热弹性阻尼随几何尺寸和振动模态变化的规律，并与一阶剪切变形理论和经典板理论的预测结果进行了比较，分析了剪切变形对热弹性阻尼的影响程度。数值结果表明，对于中厚板和厚板谐振器，经典板理论预测的热弹性阻尼值明显大于剪切变形板理论的预测值。这是由于经典板理论忽略了横向剪切变形，从而过高地估计了微板的抗弯刚度。另外，在四边简支条件下，还给出了 Mindlin 微板和 Levinson 微板热弹性阻尼预测值之间的比较。结果表明，Levinson高阶剪切变形理论能够更好地预测厚板谐振器的热弹性阻尼。这是因为 Levinson 理论下的位移场能够精确满足上下表面应力为零的条件，温度场包含了厚度方向坐标的高阶项。

摘要:为掌握齿轮系统激振参数对系统动态特性的影响规律，建立了考虑多种激励的并车弧齿锥齿轮系统非线性动力学模型。应用胞映射（CMM）与区域离散分解技术（DDM）构建并数值求解了多组两参量平面上的解域界结构，算法基于吸引子在 Poincaré 截面上的点映射准则。通过分岔图和最大 Lyapunov 指数等分析了系统稳态特性，结果表明，啮合频率分岔路径上外加误差激励可使分岔中的部分周期分支收缩和转变。求解了阻尼比和综合传动误差分别与其他参数配置下的解域界演变，解析出周期域、混沌带与边界胞等分布特征，确定了目标参数域中周期分岔全局覆盖性态，通过最大Lyapunov 指数和 Poincaré 映射验证了解域界算法中各态子域胞集的有效性。

摘要:针对负载柔性连杆在加速，减速和停止阶段会发生残余弹性振动的现象，研究一种滚珠丝杆驱动柔性连杆的振动抑制方法。采用频率激励法和最小二乘法辨识柔性连杆加速度固有谐振频率和电机滚珠丝杆驱动柔性连杆系统动力学模型参数：转动惯量和摩擦系数。在此基础上采用输入整形法规划加速度信号，降低规划的加速度信号中柔性连杆的固有谐振频率区域内信号幅值，以避免激励固有谐振。根据柔性连杆动力学模型估计连杆加速度信号，采用广义最小方差控制方法，设计柔性连杆振动抑制控制器输出谐振力矩补偿信号，以此来抑制运行过程中连杆弯曲变形产生的振动。最后在搭建的滚珠丝杆滑块驱动柔性连杆的实验平台上进行实验，实验结果验证了所研究方法的有效性。

摘要:运用涡声理论和声类比方法，计算分析了转向架舱外安装裙板后高速列车头车简化模型的空气动力与气动噪声特性。基于延迟分离涡模型获得的近场流场被用于预测远场声辐射。结果表明，流体通过头车时形成了不同尺度和方向的复杂涡结构，上游几何体周围产生的湍涡向下游传播并与下游几何体相互作用，从而在头车尾部形成高湍流度尾迹。头车几何体近壁流场内形成的四极子噪声中，体偶极子声源高于体四极子声源，成为四极子主要声源。头车鼻锥、转向架、转向架舱后壁面以及尾部等部位的涡脱落、流动分离和流体相互作用剧烈，涡结构发展集中，几何体表面压力脉动变化显著，诱发形成偶极子气动噪声源。转向架舱外侧安装裙板后，在沿转向架中心的水平面内，后转向架部位辐射的气动噪声较前转向架强；头车沿线路侧向辐射的气动噪声强度分布较均匀，头车端部产生的气动噪声略高于头车尾部。裙板减弱了转向架区域流动冲击与湍流脉动，降低了头车气动噪声的产生与辐射。

摘要:基于模态叠加法和声振耦合理论建立了加筋板结构与梯形声场间的耦合模型；研究了点力到筋的距离、筋的刚度、质量和根数的变化对耦合系统响应的影响。结果表明：由于加筋导致的板振动能量和梯形声腔声势能的衰减程度与点力到筋间的距离密切相关，当点力直接作用在筋上或者点力到筋的距离小于板的四分之一弯曲波长时，振动能量和声势能在较宽的频段都出现衰减现象，反之则不会出现衰减现象。梯形声腔声势能和固支板振动能量的衰减级随着筋弯曲刚度的增加而变大，而筋的质量对能量衰减的影响与分析的频段范围有关。筋的根数增加并不会使得声振耦合系统中声势能和板振动能量的衰减级一直呈现增大现象。

摘要:旋转机械常处于变转速工作状态，因而其振动信号也表现出非平稳性。分析此类非平稳信号时由于受有限的时频分辨率影响，常无法获得理想的时频表示，难以揭示与旋转机械健康状态相关的有用信息。根据单个线性调频变换（LCT）能提升特定时刻时频聚集性这一特点，提出了调频率自适应匹配线性变换（Adaptively MatchingChirp?rate Linear Transform，AMCLT）。利用最大峭度准则指导选取每个时刻合适的调频率，并且只保留与所选调频率相关的时频分布用于构造最终的时频表示；扩展原始线性变换基函数，使所提 AMCLT 方法在无需迭代情况下可同时完成对多分量非线性调频信号的分析。此外，对所提 AMCLT 方法进行了信号重构分析，可实现对信号中目标频率分量的时域信号重构。振动信号处理结果表明，在时频表示的可读性方面，所提方法可得到能量更加集中且不受交叉项干扰的时频表示；在特征提取方面，所提方法可更加准确地提取旋转机械振动信号中的频率特征，可有效应用于旋转机械的故障诊断。

摘要:谱幅值调制（Spectral Amplitude Modulation，SAM）作为一个经验的和自动的非线性滤波方法，可以有效地识别滚动轴承故障信息。然而，当滚动轴承故障信号中含有复杂干扰成分时，SAM 中的故障特征频率会变得模糊，甚至难以识别。针对上述问题，提出了一种增强谱幅值调制方法（Enhanced Spectral Amplitude Modulation，eSAM），通过修正信号平方包络的无偏自相关代替修正信号的平方包络来生成 SAM。通过自相关处理，进一步降低由于非线性滤波过程产生的不相关随机噪声干扰，从而提高了 SAM 方法的稳定性。通过一组仿真信号、一组齿轮箱轴承实验信号和不同运行工况下的高速列车轴箱轴承实验信号进行了验证，结果表明该方法可以有效降低复杂干扰的影响，提取出的故障特征更加明显，通过与 SAM 方法和传统峭度图方法对比，证明了该方法的优越性。

摘要:相关熵为高斯、非高斯噪声处理的一种有效方法，针对强高斯噪声和非高斯噪声干扰下齿轮故障诊断问题，提出了一种基于相关熵和双谱的齿轮故障诊断方法。该方法综合利用高斯核函数和不完全 Cholesky 分解算法计算信号的相关熵，然后再计算相关熵的双谱，根据相关熵的双谱特征识别齿轮故障。通过不完全 Cholesky 分解算法计算信号的相关熵，不仅大大压缩了数据量，突出了齿轮故障特征，而且提高了计算效率。通过仿真和齿轮磨损故障振动信号分析结果表明：强背景噪声会造成传统双谱故障诊断方法失效，而基于相关熵和双谱分析的齿轮故障诊断方法，能在强噪声干扰背景中提取齿轮的故障特征准确识别齿轮故障，其性能优于传统双谱和小波变换域双谱，为一种有效的齿轮故障诊断方法。

摘要:在介绍行星架裂纹故障对行星齿轮箱振动信号影响的基础上，结合同步平均、振动分离和窄带解调技术，提出一种基于幅值、相位解调的行星架裂纹故障特征提取方法。该方法对原始振动信号进行角域同步平均，消除转速波动、行星轮等其他旋转部件的影响；通过振动分离技术重构信号，并对重构信号进行同步平均得到行星架振动分离信号；通过窄带解调获得行星架的幅值和相位特征。通过观察幅值和相位的变化，提取行星架裂纹故障特征。行星齿轮箱故障实测信号分析结果表明该方法可有效提取行星架裂纹故障特征。

摘要:针对旋转机械故障诊断中深度神经网络特征学习能力强、决策能力弱的问题，利用卷积神经网络拟合强化学习中的 Q 函数，通过 Q?learning 算法学习策略实现故障诊断，提出了基于深度 Q 学习和连续小波变换的旋转机械故障诊断方法。对振动信号进行连续小波变换得到时间尺度矩阵，构建出环境状态空间，实现智能体与环境间的交互；用 CNN 拟合 Q?learning 中的 Q 函数得到深度 Q 网络，将环境返回的状态输入到深度 Q 网络中学习故障数据具体的状态特征表示，并据此表征学习策略，智能体采用 ε?贪婪方式决策出动作，利用奖励发生器对动作进行评价；通过智能体与环境间不断交互学习以最大化 Q 函数值，得到最优策略实现故障诊断。这种方式融合了深度学习的感知能力和强化学习的决策能力，从而有效提高了诊断能力。通过不同工况及不同样本量下齿轮箱故障诊断实验证明了所提方法的有效性。