摘要:提出了一种分段隔震结构与相邻结构连接耗能的新型混合被动控制体系。与单一的减隔震体系相比，这种新体系将隔震与阻尼器耗能结合在一起，对不同频域地震动具有较强的鲁棒性。通过振动台试验输入不同频域的地震动，研究了分段隔震结构中间隔震层位置变化对隔震效果的影响。最后将有限元数值模拟与试验结果进行了对比。研究表明：长周期地震波对隔震结构的位移、加速度的影响相较于其他频域地震动更为显著，会使隔震支座超限的可能性增大；中间隔震层位于结构竖向靠中部位置时结构整体动力响应最小；混合被动控制体系可以有效解决高层减隔震结构目前所存在的位移超限、结构整体倾覆等问题，对不同频域地震波激励下的结构响应均有更为优越的控制效果。

摘要:如何模拟试验体在结构中受到的真实边界条件是决定结构试验结果正确性的关键问题，即在边界加载点上实现多自由度系统的命令的准确加载。土木工程结构（或构件）一般竖向刚度大，在重力荷载作用下各个自由度之间存在较强的耦合作用，采用传统方法多个作动器单独加载控制精度低，甚至会出现加载控制失稳的现象。针对这个问题，发展一种可以根据试验体和试验装置特点灵活选择控制点自由度和作动器的力或位移控制方式的混合控制方法，即柔性多自由度力?位移混合控制（FMFDC）策略，提出广义刚度矩阵来近似等效试验体的力-位移关系，并基于广义刚度矩阵设计力?位移转换系数矩阵，采用坐标转换雅可比矩阵将加载装置的几何非线性线性化，采用比例-积分-微分控制方法（PID 控制方法）保证各自由度的稳态误差满足精度要求，最终实现多自由度协调加载。基于柔性多自由度力-位移混合控制方法分别建立了六自由度和平面内三自由度加载平台，以小型铁皮筒试验体和足尺钢柱的循环往复试验进行验证，试验结果验证了这种控制方法的可行性和适用性。

摘要:针对实际震损结构可测信息有限、修复加固过程难以模拟以及修复加固后结构性能不易评估的现状，建立梁柱构件端部曲率与顶部位移的关系，厘清残余位移、位移、曲率、损伤指数之间的关联，提出在有限元中模拟构件修复加固的方法和流程以及根据不同损伤物理量对构件损伤进行量化的方法。根据不同的损伤物理量以及修复策略对钢筋混凝土震损结构进行快速修复，对修复后的结构抗震性能进行评估并进行地震易损性分析。结果表明：对震损结构进行快速修复能够有效降低结构再遇地震时发生严重破坏和倒塌的风险；在不同的损伤物理量中根据残余位移角量化构件损伤，并指导震损结构快速修复能够最大限度提高结构抗震性能；相对于择件修复策略，择层修复具有更好的效果。

摘要:针对所提出的芯轴式摩擦支撑的构造特点，建立了滑动摩擦动热转换的滞回能量耗散模型，研究了摩擦生热对芯轴式摩擦支撑性能的影响，分析了初始摩擦力、摩擦片厚度、摩擦芯轴比热容和摩擦系数等因素对芯轴式摩擦支撑的力学性能和温度场的影响规律，给出了摩擦支撑在摩擦生热影响下的摩擦力增长值理论计算公式，并通过数值分析结果进行了验证。分析结果表明芯轴式摩擦支撑在摩擦过程中温度不断上升，高温区主要集中在摩擦芯轴和摩擦片的摩擦接触面上，并且随着摩擦片厚度、初始摩擦力和摩擦系数的增加，摩擦热效应越明显，随着材料比热容的增加，摩擦热效应下降。

摘要:为了减轻传统钢框架的梁柱节点在强震作用下的损伤与破坏，提出了一种装配式梁柱转动摩擦耗能节点，阐述了该节点的构造形式与工作机理，对其进行了低周反复加载试验，系统研究了该节点的抗震性能，建立了其恢复力模型，并与试验结果进行了对比分析。研究结果表明，装配式梁柱转动摩擦耗能节点利用连接钢板与黄铜板之间的转动摩擦耗能，其滞回曲线近似为饱满的平行四边形，具有良好的耗能性能；耗能节点在循环加载下强度退化较小，力学性能很稳定；节点通过梁端的转动摩擦耗能有效控制梁柱节点的损伤，试验后梁柱节点保持为弹性，能量耗散集中在转动摩擦铰处；耗能节点的变形模式在设定的加载过程中可分为两个阶段：第一阶段为节点的弹性变形阶段；第二阶段为节点的刚体转动变形阶段。基于恢复力模型的计算结果与试验结果吻合较好，表明提出的恢复力模型能够较好地反映转动摩擦耗能节点在循环往复荷载作用下的滞回性能。

摘要:为了更好地发挥串并联调谐质量阻尼器惯容器（Tuned Tandem Mass Dampers‐Inerters,TTMDI）的优势，进一步提高其有效性和鲁棒性，使其能够广泛地应用于实际工程中，提出了连接阻尼器为非线性液体黏滞阻尼器的串并联调谐质量阻尼器惯容器（Nonlinear Fluid Viscous Damper‐Tuned Tandem Mass Dampers Inerters，NFVD‐TTMDI）。在频域内推导出结构‐NFVD‐TTMDI 系统的动力放大系数半解析解，进而定义了NFVD‐TTMDI系统的最优化准则。采用迭代法进行等效线性化并使用FMINCON算法进行寻优，研究了不同阻尼指数υ对NFVD‐TTMDI系统最优参数、减振有效性以及鲁棒性和质量块冲程的影响，并在时域内进行了验证。数值结果表明，相较于线性TTMDI，NFVD‐TTMDI 不仅具有相似的较高控制性能，而且当υ<1.0时其鲁棒性显著提高，同时对阻尼系数的需求显著降低，这些优势使得其在实际工程中更加经济有效。

摘要:使用图形处理器（GPU）代替传统中央处理器（CPU）作为数值求解硬件，建立基于LABVIEW?MATLAB?GPU 的实时子结构试验架构。以土?结相互作用系统为载体，通过数值仿真与试验对该架构的性能进行验证。试验与仿真结果表明，本文方法将实时子结构试验中数值子结构求解自由度提高到27000，提升了数值模型求解规模，拓展了实时子结构试验应用范围。

摘要:基于动力可靠度的结构优化是实现随机动力系统优化设计的重要途径。针对设计变量为系统中部分随机变量分布均值的情形，提出了一种基于动力可靠度的结构优化设计方法。在该方法中，通过概率密度演化理论实现了结构动力可靠度的高效分析。在此基础上，结合概率测度变换，可以在不增加任何确定性结构分析的前提下，实现动力可靠度对设计变量的灵敏度分析。进而，通过将上述概率密度演化?测度变换方法嵌入全局收敛移动渐近线法，实现了基于动力可靠度的结构优化设计问题的高效求解。数值算例的结果表明，所提方法可以显著降低结构分析次数，具有较高的效率与稳健性。

摘要:提出了一种用于求解色噪声和确定性谐波联合作用下单自由度Bouc?Wen 系统响应的统计线性化方法。基于系统响应可分解为确定性谐波和零均值随机分量之和的假定，将原滞回运动方程等效地化为两组耦合的且分别以确定性和随机动力响应为未知量的非线性微分方程。利用谐波平衡法求解确定性运动方程，利用统计线性化方法求解色噪声激励下的随机运动方程。由此，可导出关于确定性谐波响应分量Fourier 级数和随机响应分量二阶矩的非线性代数方程组。利用牛顿迭代法对上述耦合的代数方程组进行求解。数值算例验证了此方法的适用性和精度。

摘要:基于达朗贝尔原理、无限周期结构理论以及具有完全匹配层的薄层法?容积法建立了高速列车?周期性桥梁结构-群桩基础-地基土动力相互作用耦合模型，提出了一种半解析-半数值方法以预测和评价高架轨道交通引起的周围场地振动，并对该方法进行了程序实现及有效性验证。进一步提出了场地振动反应谱的概念，并通过算例分析了不同行车速度、场地卓越周期以及地表不同接收点的场地振动反应谱特性，进而得到高速铁路周围环境振动基于规范容许值的阈值范围。研究结果表明，场地地面不同接收点的垂向位移最大值和振级响应均随场地卓越周期的增大而呈增大的趋势，但振级响应在局部位置处出现了放大现象；以地面位移最大值为指标的场地振动反应谱能反映振动的变化速率，而以总体振级VLz 为指标的场地振动反应谱则能反映场地卓越周期、与桥墩中心线距离以及行车速度对场地振动响应的局部特性，因此在场地反应谱中对评价指标的选取应综合考虑。本文所提出的场地反应谱和振动阈值图不仅可以为拟建构筑物提供满足不同振动限值所需的距离参考，而且可以为既有构筑物受到的高架轨道交通环境振动影响进行评价。

摘要:为研究在役曲弦桁梁桥的动力性能和车桥振动响应，基于考虑跳车脱空时段的车桥耦合振动分析方法，进行在役曲弦桁梁桥车桥耦合振动分析。以122 m 跨径彩虹桥为计算示例，建立桥梁有限元模型，分析桥梁动力特性，并计算空间车队过桥动力响应，探讨车速、车辆数量、车队分布及路面不平度等因素对在役曲弦桁梁桥动力响应的影响。结果表明：桥面系竖向刚度相对较弱，桥面局部振动易被激发；桥面竖向振动及各动力响应随着汽车数量、布载车道数量增加而显著增大；桥梁下弦跨中位移冲击系数超过规范设计值，桥面振动程度较大；车辆中、后轮易发生跳车，路面等级越高，发生脱空次数越多，在路面等级良好状态下汽车也会出现跳车现象。

摘要:为研究具有不同构造形式的加强环螺栓连接节点的力学性能，基于圆钢管混凝土柱?钢梁外加强环螺栓连接节点单调加载试验结果，采用合适的混凝土与钢材本构模型，通过ABAQUS 建立该类节点的三维精细化有限元分析模型；对比分析试验和模型的受力特征和破坏形式，验证了数值模型的可靠性；与加强环焊接刚接节点对比，通过对不同构造措施下的加强环螺栓连接节点进行数值模拟，分析结果表明：加强环上采用4 排螺栓并加设腹板加劲肋和环板加劲肋的加强环螺栓连接节点可达到全焊加强环刚接节点的初始刚度和抗弯承载力。

摘要:跨度折减法通过系数γ缩小导线的跨度，在输电塔线系统风洞试验中应用广泛，但其对4 分裂导线的适用性尚未澄清。基于4 分裂导线气弹模型风洞试验，对比研究了不同跨度折减系数的两模型与正常缩尺模型的气动力和功率谱特性，并进一步探讨了湍流度和风向的影响。结果表明：导线风振响应中含有高阶振型，且气动力的平均值和脉动值随风速的增加均呈现非线性增大的趋势。湍流会增大导线气动力的平均值和脉动值，增大跨度折减模型与正常缩尺模型气动力均值间的差异。斜风会导致导线两端的气动力产生差异，且张力均值间的差异要显著高于阻力均值间的差异。对于γ为0.8的模型，除脉动量要略高于正常缩尺模型外，其他气动力特性均与正常缩尺模型保持了良好的一致性；但γ为0.5时的模型气动力特性均与正常缩尺模型存在较大差距。建议涉及4分裂导线的风洞试验，可采用γ为0.8左右的跨度折减，不建议采用较小的折减系数。

摘要:绝缘子串动态风偏响应敏感度可以展现风偏摆动幅值随设计参数的变化规律，有利于设计人员的理解和使用。为探究绝缘子串动态风偏响应敏感度特性，通过导线摆动固有频率不变原则提出能充分表征架空线路风偏运动的导线等效模型，建立了绝缘子串和架空导线耦合风偏运动的两自由度动力学模型；以幅频特性曲线与脉动风速谱各自峰值为切入点，运用风偏响应均方值分析了绝缘子串风偏幅值对线路结构和风速的敏感度，提出了动态风偏响应敏感风速的表达式。研究发现：绝缘子串风偏响应均方值与线路垂平比呈正比例关系，平均风速为敏感风速时绝缘子串风偏摆动最为剧烈，架空线路设计时应合理地选择线路结构使绝缘子串风偏敏感风速避开当地的卓越风速，从而降低线路发生风偏闪络的可能性。

摘要:针对大跨屋盖结构风效应分析理论框架中不同环节相应分析方法众多且未能较好协调统一的问题，以最后环节的等效静力风荷载求解为目标，提出一种考虑风振响应特性的多目标等效静力风荷载实用分析方法。基于脉动风振背景响应、共振响应及其耦合项组合结果，利用LRC 法基本原理推导构造多目标等效方程的基本向量，实现与脉动风振响应完全协调对应，且能够再现风振响应特性，采用最小二乘法求解等效方程，得到多目标等效静力风荷载；引入应变能概念，考虑结构所有节点响应，根据三分量各响应应变能对总响应能变能的贡献，定义响应分量贡献系数，据此系数进行大跨屋盖结构脉动风振响应特性类型判定，在此基础上，根据风振响应特性类型判定结果，精准构造多目标等效方程并进行最小二乘数值求解，实现多目标等效静力风荷载的高效实用计算。以北京奥林匹克公园网球中心赛场屋盖结构为例，进行风振响应特性类型判定，根据判定结果，计算其多目标等效静力风荷载以及该等效静力风荷载作用下的结构静力响应，并与频域分析所得目标响应进行对比，结果表明：所提方法能够精准高效计算结构多目标等效静力风荷载，具有工程应用价值。

摘要:针对大型旋转机械在运行过程中，由于自身不平衡量以及复杂的外部环境激励，导致转子系统振动，进而对基础和外部结构产生多频传递力的问题，提出了一种基于BP神经网络的自适应PD控制算法。采用一种电磁执行器与固定瓦滑动轴承集成的混合轴承结构，分析了该混合轴承的动力学特性；针对一个多跨转子系统，用有限元法建立了系统的动力学方程，从原理上分析了PD控制方式下传递力的主动控制；针对传统PID控制参数获取困难的问题，提出了基于BP神经网络的自适应PD控制算法；在一个四轴承双跨转子系统仿真模型上，分别对基于BP神经网络的自适应PD控制、BP神经网络控制及LMS控制的效果进行了对比分析。结果表明，基于BP神经网络的自适应PD控制对转子系统多频传递力具有更好的抑制效果.

摘要:针对重载轮胎大扁平比结构建模问题，从动力学建模、实验模态分析、结构参数辨识等方面，基于解析弹性基础的欧拉梁模型，对重载轮胎的柔性胎体和大扁平比胎侧曲梁的低频动力学特性开展研究，建立了考虑充气预紧力的欧拉梁胎体模型，利用实验模态方法，探究了不同充气压力下的柔性胎体振动特性；考虑胎侧曲梁预紧力弦效应和结构弯曲效应，建立了大扁平比胎侧曲梁解析刚度模型；基于模态测试结果，进行柔性胎体与解析胎侧结构参数辨识。研究结果表明：在0~180 Hz 频率范围内，重载轮胎以结构周向弯曲振动为主，可利用基于弹性基础的柔性梁模型表征；大扁平比胎侧曲梁的解析刚度与胎侧的几何、结构和充气压力参数直接相关；轮胎充气压力影响柔性胎体梁的轴向预紧力和胎侧的弦刚度，进而影响轮胎弯曲振动特性。

摘要:为提高人体搬运效率，降低人体关节损害，提高外骨骼能量利用效率，基于人机动力学对一种无动力辅助负重下肢外骨骼的储能元件刚度进行优化。应用牛顿?欧拉动力学方程建立人机耦合动力学模型，得到各关节力矩与大小腿长度和质量、关节转角及弹簧刚度关系的数学模型。将三维动作捕捉系统采集的角度数据代入动力学方程中，通过MATLAB 进行计算得到关节力矩动态变化规律。建立人机系统各部分的能量流动模型，并进行步态周期内的能量流动分析，以储能元件刚度为参数，储能元件的能量流动为约束条件，各关节平均力矩最小为目标建立优化模型，通过与AnyBody 人体仿真软件获得的人体模型作对比验证优化结果的正确性。结果表明，穿戴优化后外骨骼减轻了下肢着地时对人体的冲击，有效降低了人体能耗和下肢关节转矩。

摘要:将无网格点插值法、径向基点插值法、光滑节点插值法用于中心刚体-旋转柔性梁的动力学分析。基于浮动坐标系方法，考虑梁的纵向拉伸变形和横向弯曲变形，并计入横向弯曲变形引起的纵向缩短，即非线性耦合项，运用第二类Lagrange 方程推导得到作大范围运动的中心刚体-旋转柔性梁系统的动力学方程。将无网格法的仿真结果与有限元法和假设模态法进行比较分析，表明其作为一种柔性体离散方法在中心刚体-旋转柔性梁的刚柔耦合多体系统动力学的研究中具有可推广性。

摘要:运用振动功率流法计算轮轨粗糙度激励下的轨道和桥梁振动速度，采用二维声学模型计算单位荷载下轨道和桥梁结构的振动速度及辐射声压。联合前两步，根据振动功率等效原则预测钢轨和桥梁实际的辐射声压，某U梁现场实测轨道交通噪声验证了该方法的准确性。对比研究了合建高架和独立轨道交通的噪声分布特性，结果表明：（1）道路桥的屏障效应导致该桥面以上扇形区的噪声明显减小，到轨道中心线的水平距离越近，降噪值越大；（2）无声屏障时，道路桥面高度以下空间的噪声增大3~10 dB，到轨道中心线的水平距离越近，噪声增幅越大；（3）轨道交通桥上设置声屏障可进一步减小道路桥面以上的扇形区的噪声，同时增大其余区域的噪声。

摘要:行星齿轮箱有多个行星轮构成的平行传动路径可以分担输入的扭矩负载。行星轮之间的载荷分布不均会降低效率和加速疲劳。为了充分揭示行星轮载荷分布不均的故障特征，建立了行星轮不同载荷分布情况下的振动信号模型；推导出傅里叶频谱，说明行星轮载荷的不均匀分布会引起附加的信号频率成分，并可能导致系统固有频率的偏移；总结了输入扭矩和行星轮位置误差的严重程度对信号频谱结构的影响。仿真和实验结果与理论模型较好吻合。

摘要:体自由度颤振频率低，参与颤振的模态频率在亚临界状态往往已经极为接近，加之基于大气紊流激励的颤振飞行试验数据信噪比通常较低，增加了体自由度颤振飞行试验模态辨识以及颤振预测的难度。对此提出了一种基于Matrix Pencil 模态辨识方法的体自由度颤振预测方法。通过随机减量技术对输出响应信号进行系集平均，得到随机衰减标记；运用Matrix Pencil 方法拟合随机衰减标记获取模态参数，并通过频率和阻尼稳定判据筛选真实模态，再通过阻尼比与颤振稳定性判据变量外插获取颤振点。通过对仿真数据与试验数据的应用，可得到以下结论：Matrix Pencil 模态辨识方法能有效辨识密集的颤振模态，并获得清晰的模态辨识稳态图。基于阻尼比及稳定性判据变量外插获得的颤振预测结果较为合理，其中DTFM（Discrete?Time Flutter Margin）判据变量的下降趋势更明显，外插结果与试验值更接近。该方法适用于体自由度颤振飞行试验的亚临界预测

摘要:直升机等非固定翼飞行器在飞行状态时由桨叶旋转所产生的周期性低频振动会通过刚性机体传递至驾驶舱、航空发动机以及起落架等部位，会造成机体的持续振动，严重时会影响驾驶员的生命安全。提出了旋转偏心质量块式消振电力作动器，并开展了控制方法研究。从理论上推导了旋转偏心质量块式消振电力作动器的输出力模型以及负载转矩模型；提出基于双电机并行独立控制的电力作动器输出力伺服控制策略，在复频域进行了稳定性分析，并针对正弦波非线性负载扰动带来的转矩脉动问题，对双电机并行独立控制策略展开了优化设计，通过负载前馈控制使系统具备良好的鲁棒性和抗干扰性；研制了重量为14 kg 的实验样机并完成了优化控制策略前后电力作动器稳态、动态性能的对比验证实验。结果表明，优化控制策略下的作动器输出力动稳态性能满足各项技术指标要求。

摘要:针对具有深度亚波长厚度的声学超构吸声板，研究了其声学特性和物理吸声机制，以及进一步提高其低频声学特性的可能性。该吸声板单元通过将带有小孔的分隔板内置于以阿基米德螺旋形成的共面腔体中形成双层穿孔吸声体结构。研究表明，通过调整分隔板在腔体中的位置，可以在较宽的频带范围内改变吸声板的共振频率，而不改变其近似完美吸声的声学性能。对该吸声板建立了完整的用于描述其声学特性的理论模型，并通过数值模拟的方法揭示了其物理吸声机制。同时，研究并分析了吸声板结构参数对其声学特性的影响，为进一步改善其低频声学性能提供了基础。为了验证研究结论的有效性，采用3D 打印技术对所设计的样品进行打印，测量结果与理论计算和数值模拟得到的结果具有很好的一致性。与未加入分隔板的吸声结构相比，该吸声板可以在更低的频率下获得近全吸声的效果。

摘要:将不确定性理论应用于微穿孔板结构设计，分析不确定参数（微穿孔板板厚、声速、空气运动黏度）对微穿孔板吸声特性的影响。以板厚为随机变量，以声速和空气运动黏度为区间变量，建立微穿孔板随机-区间混合不确定性模型，利用蒙特卡洛法分析吸声系数和品质因素的不确定度，并通过实验验证模型的正确性。选取吸声系数高于某一值时对应的频带宽度最大为优化目标，以品质因素大于某一值为约束条件，对微穿孔板结构参数进行优化。优化后的微穿孔板吸声系数和品质因素得到有效改善，吸声性能的稳健性得到提升，验证了随机-区间混合不确定性模型在微穿孔板吸声性能优化上的可行性与有效性，为不确定性理论在声学工程中的应用提供参考。

摘要:基于可靠性科学原理，在确信可靠性理论框架下，提出了谐波齿轮传动效率确信可靠性建模与分析方法。考虑谐波齿轮传动过程中的功率损耗以及影响传动效率的多种外在因素，通过计算传动效率与其阈值之间的距离，构建传动效率裕量模型。开展多源不确定性分析与量化，构建传动效率确信可靠性模型。针对传动效率模型中的未知参数，给出了基于实测数据的极大似然估计方法。通过一个XB40?100 谐波减速器的案例验证了所提方法的实用性与可行性。结果表明，所提方法可以有效地将试验数据与理论模型结合，进而准确计算谐波减速器在给定负载、转速和温度条件下的传动效率。通过确信可靠性分析，发现适当提高负载扭矩、降低转速或者提高环境温度有助于提高传动效率裕量及其可靠性。

摘要:针对遥测振动信号非线性、非平稳性、瞬态冲击性等特点，提出一种基于时频流形自适应稀疏重构的遥测振动信号特征增强方法，对振动信号进行相空间重构提取其时频流形；以时频流形为基础，采用KSVD 算法自适应构建过完备字典，并从中找到最匹配的时频原子，根据得到的原子与相空间展开信号的时频分布，依次匹配计算获得其重构的稀疏系数；利用稀疏系数和时频原子对相空间中各维信号的时频分布进行重构，通过时频分布的逆运算和相空间还原得到特征增强信号。仿真和实测信号处理结果验证了算法的有效性。