摘要:在长期监测土木工程结构损伤的过程中，环境因素（如温度）变化引起的结构特性改变往往会被误认为损伤，从而导致损伤预警结果的可信度大大降低。针对此类问题，本文将高斯混合模型（Gaussian Mixture Model，GMM）的聚类算法引入到基于协整（Cointegration，CI）理论的损伤预警方法中，发展非线性环境因素影响下的结构损伤预警方法。该方法以识别的结构模态频率作为协整变量，根据分段线性化的思想，利用GMM 对不同环境条件下的频率样本进行聚类；对相同簇群的频率样本建立线性协整方程；以协整残差作为损伤指标，通过X?bar 控制图实现损伤预警。将所提方法应用于瑞士Z24 桥的现场测试数据，结果表明，该方法能够有效消除非线性环境温度的影响，减少损伤误报。

摘要:为研究泰塔纠偏后的动力性能与抗震能力，进行了塔体原位动力测试，采集了地面脉动激励下各楼层结构的振动信号，得到泰塔的动力特性，依据动力特性参数的变化采用柔度曲率法进行古塔损伤识别，确定结构损伤状态；进行结构动力特性数值计算并与测试结果对比，按动力特性的一致性要求确定塔体材料的基本力学参数，引入塑性损伤模型，输入3条地震波进行古塔结构的地震损伤分析。结果表明：泰塔沿东西与南北两个水平方向的前2阶自振频率较为接近，塔体第3 层及第6 层损伤率略高，受地震作用后塔体损伤首先出现于初始损伤严重的楼层，其损伤累积较其他楼层显著，且最终损伤最为严重；同时，各楼层塔檐及洞口周边易形成贯通裂缝而破坏。研究结果能够为砖石古塔抗震能力评定提供参考

摘要:苏通大桥500m级斜拉索的振动响应实测表明：超长拉索可能存在剧烈的高阶涡振，且发生风雨振的模态阶数也远高于传统中、短索。传统的控制斜拉索前若干阶模态的黏滞阻尼器参数优化方案无法满足超长索的高阶模态振动控制要求。为此，对拉索-黏滞阻尼器系统高阶模态的附加模态阻尼比及最优阻尼系数进行了推导；再以模态阻尼比为控制指标，研究了适用于控制超长拉索多模态振动的阻尼器参数方案，并与传统前若干阶模态控制方案进行了分析对比。研究表明：相邻的较低阶模态对应的最优阻尼系数之间差别巨大，导致阻尼器按照控制前几阶模态进行参数设计时，控制效果随着模态阶数的提高而急剧下降；而随着模态阶数的提高，相邻模态对应的最优阻尼系数之间差别将减小。若不考虑对第1，2阶模态的控制，从第3 阶模态开始考虑（即ζ3≥ζmin）设计阻尼器参数，阻尼器对超长拉索控制的模态范围能够被大幅扩大。

摘要:基于模型现场试验测试，研究了环境温度与运营环境状态（附加质量、行人步行频率）等非结构因素对钢?玻璃组合人行结构模态参数的影响；建立了温度与结构模态参数之间的数学模型，分析了附加质量与行人步行频率对结构模态参数的影响规律。结果表明：一天内温度变化引起的结构模态频率变化可达2.17%，阻尼比变化达87.1%，同时给出了前3 阶竖向模态频率关于温度变化的一次线性拟合表达式；附加质量作用下由结构端部到跨中，结构模态频率逐渐减小，阻尼比逐渐增加，且随着附加质量的增加模态频率降低，阻尼比显著增大；由大量试验数据统计规律可知行人作用下步频对结构模态频率影响较小，结构频率略有减小，模态阻尼比显著增加。因此分析非结构因素对结构模态参数的影响对结构健康检测和损伤识别具有重要意义。

摘要:为提高非比例阻尼体系强迫振动时复模态叠加法的计算效率，基于模态摄动法基本原理，提出一种利用无阻尼体系实模态的复模态叠加法。该方法由模态摄动法将非比例阻尼体系的复模态表示为实模态线性组合，在此基础上，建立了强迫振动复模态叠加法的实模态的线性组合解。以一个带附加阻尼的强非比例阻尼三层框架结构为例进行地震反应分析，计算结果表明当附加实模态数不小于8 时，模态摄动法所得的特征值误差小于2%；在复模态叠加法模态截断方面，基于累积振型参与质量和累积振型贡献系数所得的模态数偏少，建议采用首层平动的累积振型加速度贡献系数作为模态截断的依据，此时，复模态叠加法所得水平位移的峰值误差小于10%，累积误差小于15%，显示了良好的计算精度；且该方法的计算时间小于基于状态空间法的复模态叠加法。以一个钢结构框架办公楼地震反应分析为例，验证了该方法的适用性。综合来看，对于强非比例阻尼体系，强制解耦的实模态叠加法计算误差较大，而该方法可兼顾计算效率与精度。

摘要:工作载荷识别复杂，传递路径描述困难等是小型航空机载装备传递路径分析（Transfer Path Analysis，TPA）所面临的难题。根据装备系统耦合特征，以有限载荷节点表征分布动态载荷区域，并运用基于传递关系矩阵的载荷反演技术重构路径点等效载荷，将无限传递路径简化为有限路径，构建了虚拟传递路径分析（Virtual Transfer Path Analysis，VTPA）模型。以燃油泵调节器为例，将4 种VTPA 模型的合成结果与振动响应分析结果进行对比，选择合成效果最佳的基于传递率矩阵的无源系统虚拟传递路径分析（Transmissibility?Based Single?body Transfer Path Analysis，TB?STPA）模型进行路径贡献量分析。结果表明垂直于安装面的路径方向对目标响应影响最大，增加辅助支撑装置能够显著降低电插座振动响应，验证了TB?STPA方法的有效性。

摘要:轴向运动结构的工程振动问题一直是动力学领域中的重要课题之一。为了更全面地分析工程中的振动，针对磁场作用下轴向运动功能梯度Timoshenko 梁的振动特性展开论述。基于梁的动力学方程组和相应的简支边界条件，应用复模态方法，得到不同参数时固有频率和衰减系数与轴向运动速度的对应关系。采用微分求积法分析磁场作用下前四阶固有频率和衰减系数随轴向运动速度的变化，并与复模态方法的结果进行对比验证。数据结果表明复模态方法得到的结果是精确解析解。衰减系数呈现不对称性，耦合固有频率呈现分离性。随着轴速、磁场强度和功能梯度指数的增大，梁的固有频率减小；随着支撑刚度参数的增大，梁的固有频率增大。

摘要:针对受不平衡质量、轴承油膜、密封流体及基础振动多激励共同作用的转子系统，采用Lagrange 法建立其动力学模型，以Runge?Kutta 法求解系统非线性状态方程，绘制频谱图、分岔图和轴心轨迹来分析系统的动力学特性，并引入振动烈度评估转子的振动水平。对比分析了基础振动对转子系统的非线性动力学特性及失稳转速的影响，并研究了基础振动的形式、频率及幅值对系统动力学特性的影响。结果表明，基础振动使得系统稳定性降低，其对转子系统动力学响应的影响具有明确的方向性。

摘要:集中参数动力学建模是了解行星齿轮故障机理的有效手段，在利用集中参数模型仿真分析时，选择合适的变量表示系统的响应至关重要。针对现有方法不适于太阳轮固定的行星齿轮系统响应表示的问题，提出采用啮合线方向加速度直接叠加表示行星齿轮系统响应的方法，建立行星齿轮的平移?扭转模型；通过啮合线相对位移和啮合力信号及频谱分析，解释了三自由度选择的必要性，并验证了模型的正确性；与两种典型的响应表示方法比较，所提方法在齿轮正常和太阳轮故障时均具有较好的效果，可以有效提取啮合频率及故障频率；通过齿轮正常和太阳轮故障的实验信号频谱分析进一步验证了所提方法的合理性。

摘要:散装货物的托盘堆码单元是常见的运输包装形式。实验研究散装货物托盘堆码单元在随机振动激励下的产品加速度响应规律，分析产品响应的机制，讨论激励谱型、振动等级、约束方式和产品位置的影响。结果表明：托盘堆码系统各层产品加速度响应主要由一阶频率控制，底层产品还受到高阶频率的影响。激励谱型尤其是第一共振点附近的功率谱值会对单元的产品响应产生重要影响；当振动较大时，底层产品与上层产品的加速度响应特征明显不同，底层产品与支撑托盘或上层产品之间会出现分离，产生较大的冲击信号，导致底层产品加速度响应的超高斯分布；捆扎带的拉压性能不对称（非线性）导致了上层产品加速度响应信号的不对称及其分布的左偏态超高斯特性；拉伸膜缠绕裹包强化了捆扎带对单元的约束，有效抑制了产品的响应。

摘要:研究了含分数阶非线性特性的1/4 汽车悬架模型在双频激励下的混沌运动。运用Melnikov 方法，推导出系统发生异宿混沌运动的解析必要条件，得到系统混沌边界曲面阈值，讨论了悬架系统各参数对混沌边界曲面的影响。运用时间历程图、频谱图、相图、庞加莱截面图及最大李雅普诺夫指数进行数值验证。研究表明，在双频激励下悬架系统存在混沌运动，且含分数阶非线性悬架系统中阻尼系数、刚度系数等各参数对混沌边界曲面阈值都有一定影响，其中分数阶项阶数和系数及线性阻尼系数对其影响较大。

摘要:为揭示线形?拱形组合梁式双稳态压电俘能器系统参数对其动力学响应特性影响规律，利用磁化电流法及广义Hamilton 变分原理，分别建立压电俘能器非线性磁力模型及系统分布式参数模型；采用谐波平衡法对俘能系统响应特性进行分析，讨论不同磁铁间距、激励幅值、负载阻抗等参数对系统幅频响应及输出功率的影响规律，并进行实验验证。研究结果表明：组合梁式双稳态压电俘能系统幅频响应存在跳跃、多解现象，通过改变磁铁间距及激励幅值可调节不稳定区域范围；外界激振频率是影响系统最优阻抗的关键因素，磁铁间距及激励幅值对其影响不显著。当系统磁铁间距d 取16mm，激励频率f取16.2Hz，最优阻抗R 取5.6MΩ，激励幅值A 取1.3g时，系统最大输出功率约为43.4μW。研究结果为双稳态压电俘能器优化设计及工程化应用提供理论依据。

摘要:在实际工程中，当位移较大的时，调谐质量阻尼器（TMD）会表现出非线性特性，因此研究其非线性特性对于控制性能的影响具有非常重要的意义。文中研究了在考虑五次刚度非线性的条件下TMD 的控制性能。在分析非线性TMD 的基础上，基于传统的线性设计方法提出了一种基于跳变频率的非线性TMD 的改进设计方法，得到了可用于改进设计的跳变频率解析解。仿真结果表明，与基于线性的设计方法相比，基于跳变频率的非线性TMD的改进设计方法可以改善TMD 的控制性能。

摘要:根据特定形状弹性结构力?形变的非线性关系实现准零刚度隔振是一种更为直接的方法。利用弹性圆环弯曲变形来获得准零刚度，与此同时，通过添加水平弹簧和水平阻尼，引入非线性刚度和非线性阻尼。建立隔振系统动力学模型，运用直接运动分离法，给出了设计的频率响应和位移传递率的表达式，并对解析结果进行了数值验证，讨论了水平刚度和水平阻尼对位移传递率的影响。结果表明，优化水平弹簧刚度可以使隔振频率带宽扩大，而优化水平阻尼可以同时实现共振抑制和高频隔振。

摘要:实际工程中，碟簧类隔振器常简化为线性模型，随着隔振器内部碟簧数量的增加，边界摩擦效应与刚度阻尼非线性等问题导致线性模型失真。为了研究对合碟簧组在考虑边界摩擦条件下的非线性振动特性，提出了一种含有预紧的对合碟簧隔振单元，建立了考虑边界摩擦与预紧条件下对合碟簧组的非线性动力学模型。应用Klotter求解非线性方程的方法，对该对合碟簧隔振单元在基础激励下的受迫振动进行分析计算，得到其固有频率附近的幅频特性曲线方程；基于Routh?Hurwitz 稳定性判定条件，推导并计算出该对合碟簧隔振单元的不稳定区间，并讨论系统参数对该隔振单元非线性振动与稳定性的影响。计算结果表明，幅频特性曲线与稳定区间均仅由系统的非线性刚度三次项无量纲系数α2、黏性阻尼无量纲系数μ1与附加支持力无量纲系数μ2控制，且系统脱离频率Ωb的平方与附加支持力无量纲系数μ2成正比。系统存在异常跳跃状态与不向稳定共振分支跳跃的微共振或无共振状态，并说明了黏性阻尼无量纲系数μ1与附加支持力无量纲系数μ2对这两种状态以及其稳定区间的影响关系。最后，通过定频试验验证模型的准确性。

摘要:在空间相关多点地震动人工拟合中，一般控制大跨结构不同支撑点处的地震加速度反应谱及加速度峰值相同，而相应于不同支撑点处位移时程的峰值则是不同的。为了研究地震动特性及不同的位移控制条件对结构响应的影响，引入两种不同的包线函数分别模拟地震动强度或频率非平稳特性，并且按照控制不同支撑点处时程的加速度峰值或位移峰值相同，拟合了6 组空间相关多点地震动；采用多点地震动加速度/位移输入模式，对三跨连续梁桥进行了非线性响应分析。结果表明：控制地震位移时程的峰值对结构的内力和位移响应有较大的影响，位移峰值越大，结构进入的非线性程度越深，得到的结构响应越大，且与位移时程的形状无明显相关性；以加速度反应谱和加速度峰值为目标的地震动拟合中，各支撑点处位移时程的峰值离散性比较大，为了保证结构的安全，空间相关多点地震动拟合中应控制位移峰值的最小取值；地震加速度时程的频率非平稳特性对桥梁位移和桥墩扭矩影响较大，如果仅考虑地震动强度非平稳特性，则存在低估结构响应的风险。因此，大跨结构抗震分析中应合理刻画地震动时间-空间耦合特性、非平稳特性及位移输入的最小峰值，充分估计结构的非线性响应，以保证结构抗震设计的安全性。

摘要:通过分析“九寨沟地震”作用下现场实测的高速铁路桥梁结构（距离震中约195km）动力响应特征及地震预警时间，并将地震和动车作用下的实测数据进行时域和频域对比，得出：地震S波作用下桥梁结构动力响应快速增大，最大值约为P 波作用下的2?5倍；桥址处“异地震前预警”时间约为50s，“现地地震P 波预警”时间约为15s；地震作用下桥梁结构以高墩的低频、整体横向振动为主，横向振动数值大于竖向；地震作用下墩顶横向振幅最大值是动车作用下的43倍，梁体竖向振幅与桥梁跨度呈正相关；动车组列车作用下的梁体横向和竖向加速度均大于地震作用；对比地震发生前后的桥梁自振特性、竖向刚度、振动参数，表明桥梁结构工作状态无异常变化。

摘要:针对传统的时域强度包络函数没有充分考虑地震动统计特性的不足，提出基于能量持时的地震动强度统计模型建立方法，获得不同场地类型的地震动强度包络统计模型及典型地震波。针对过滤白噪声型单峰型功率谱不能充分体现真实的地震动功率谱多峰性和强非平稳性的不足，采用更精准的多峰功率谱模型。在此基础上，基于小波包变换提出时变功率谱（演变谱）的统计模型和等效函数模型，二者均满足时频域的边缘条件及非负性，且可精准而细致地表征时频非平稳性。通过算例证明按照时变功率谱统计模型及其等效函数模型在结构进行随机响应分析时相比于传统的功率谱函数模型具有更高的精度。

摘要:以某π型断面桥梁为对象，通过弹性悬挂节段模型风洞试验，识别了机械阻尼随振幅的非线性演变特性。在此基础上，研究了扭弯频率比为0.872，0.971，0.988，1.035，1.085，1.245 六种情况下的颤振临界风速及非线性后颤振振动特性。试验结果表明模型在来流风速超过临界风速后出现极限环振动，且极限环振动的幅值随风速增加而增 大。扭弯频率比对模型气弹响应的多方面特性均有实质性的影响，包括颤振临界风速、后颤振极限环振动幅值、后颤振幅值随风速的演变路径、竖向与扭转的耦合程度以及颤振的“软硬”性质等等。研究结果表明，颤振发生时，竖向与扭转自由度以同频率但非零相位差的形式进行耦合，且相位差随风速与扭弯频率比的变化显著。受气动刚度影响，模型扭转振动频率随风速的增加单调下降，但即使对于初始扭弯频率比小于1 的情况，颤振时仍然以竖向与扭转自由度耦合的形式发生，这一点与流线型断面的经典耦合颤振有明显的不同。该研究也反映了现行的公路桥梁抗风设计规范在体现扭弯频率比影响方面的不足。

摘要:为探究重载列车动载作用下路基的动力特性，依托浩吉（浩勒报吉?吉安）重载铁路三荆（三门峡?荆门）试验段 水泥改良膨胀土路基工程背景，开展不少于400 万振次（近似模拟运营10 年内的荷载量）的现场激振试验，利用大型激振设备和配重块组合模拟了时速120km、轴重25?30t 重载列车作用，并与时速120?200km、轴重21t预留客运列车作用时的激振试验结果对比。结果表明：动应力受轴重影响敏感性大于行车速度，轴重25?30t重载列车作用时路基面动应力幅值范围约是轴重21t客运列车作用时的1.2?1.4倍；动应力与加速度沿路基深度衰减趋势吻合，在基床表层与底层范围最大衰减量分别可达40%和80%，动力影响深度略大于基床设计厚度；路基面累积变形呈“快速?缓慢?稳定”发展，控制在4 mm以内，其中前150万次占比达90%；结合测试结果评估水泥掺量为3%?5%的改良膨胀土用作基床底层及以下路堤填料满足动力稳定需求。研究成果能够为探索重载铁路基床动力水平与结构设计提供理论参考。

摘要:为了准确诊断轴承故障并探究故障信号的时变特性，提出了一种基于同步提取变换（Synchroextracting Transform，SET）和经验小波变换（Empirical Wavelet Transform，EWT）的轴承故障诊断方法。对故障信号进行经验小波变换分解，把分解得到的若干个经验模态进行同步提取变换，将所有模态的SET 结果叠加即可得到EWT?SET的时频结果。仿真表明，提出的方法比传统的SET 方法有优势，能够有效解决传统SET 方法在处理瞬时频率较近的模态信号时易出现瞬时频率特征模糊的问题。把所提出的方法应用到不同损伤程度的轴承故障诊断中，实验验证了提出的方法能有效地诊断出轴承故障与损伤程度，能清晰地表示故障信号的时变特征。

摘要:针对强背景噪声下行星齿轮箱早期微弱故障特征难以被识别且变分模态分解算法中模态个数K和惩罚因子α需要依赖人为经验反复尝试而不能自适应确定的问题，提出了改进变分模态分解（Modified Variational Mode Decomposition，MVMD）方法，通过故障信号尺度空间谱的自适应分割来确定所需模态个数K，同时建立峭度最大值判定准则自动选取最佳惩罚因子α。在此基础上，将MVMD 与自适应非凸重叠组收缩降噪算法（Adaptive Nonconvex Overlap Group Shrinkage，ANOGS）相融合，提出了基于MVMD?ANOGS 的行星齿轮箱早期故障诊断方法。对故障振动信号进行MVMD 最佳分解，获取多个模态分量；利用ANOGS 算法对峭度最大的敏感模态进行稀疏降噪，从而突出信号中的故障冲击特征；对降噪模态进行包络解调处理，以提取明显的故障特征频率来判别故障。通过仿真信号和工程实验数据分析表明，相比传统VMD 方法、EEMD 方法和快速谱峭度方法，该方法能成功地提取微弱故障冲击特征且更加清晰，提高了行星齿轮箱早期故障的表征能力与诊断精度。

摘要:利用深度学习来增强数据集已成为各个领域的研究热点，即使用有限的数据集生成更多仿真的数据集。不同于目前主流的生成对抗网络算法及其变体算法，基于样本分辨率增强的思想，提出了一种简单有效的算法——高效亚像素全连接神经网络（ESPFCN）。ESPFCN 的原理为：对原始输入样本进行全连接操作，经过隐层特征映射输出四通道的低分辨率特征；通过亚像素全连接层，将四通道的低分辨率特征进行周期性的排列，得到一组高分辨率特征，实现了样本分辨率的增强。设置了一组特殊的轴承实验来评估生成模型的性能，实验结果验证了ESPF?CN 框架的有效性，并通过可视化展示了ESPFCN 的特征学习过程。

摘要:针对共振解调中带通滤波残留的带内噪声影响故障诊断效果的问题，目前主要的解决办法是增加后处理步骤对带内噪声进行二次消除。但存在的主要问题是前后处理步骤的参数各自独立优化，且优化指标未考虑滚动轴承故障冲击周期性发生的特点，从而难于保障诊断的总体效果。提出了一种结合Morlet 小波滤波预处理和最大相关峭度解卷（MCKD）后处理的滚动轴承故障复合诊断方法。采用小生境遗传算法（NGAs）对Morlet 小波滤波器中心频率和带宽、MCKD 滤波器长度和周期进行同步联合优化，以考虑轴承故障冲击周期发生特点的相关峭度（CK）为优化指标，实现前后两个处理步骤的参数同步自适应优化。轴承故障仿真信号和实验台信号分析验证了所提方法的有效性和优越性。