摘要:铣削加工振动会加剧刀具磨损，降低零件加工精度，振动抑制是铣削加工领域的研究热点。为抑制铣削强迫振动，提高加工系统的稳定性，提出一种集成电磁作动器的主轴?刀具系统，将电磁作动器装夹于主轴?刀具系统中，并作用于刀柄位置，利用电磁作动器的可控电磁力进行振动抑制。介绍了系统的结构和工作原理，并建立了系统的铣削动力学模型。基于电磁作动器的工作原理，设计了 PD 控制器，并对所搭建的动力学模型和控制器进行仿真验证。采集机床振动信号，在模拟刀具工作的转子实验台上进行外部激振实验。仿真和实验结果表明，PD 控制下，基于电磁作动器的主轴?刀具系统可有效抑制铣削加工过程中的强迫振动

摘要:针对风机柔性塔筒多阶模态振动，设计了一种自锚式阻尼索，将塔筒弯曲振动的转角位移转换为线位移，驱动阻尼器耗能减振。建立了塔筒?阻尼索振动方程，得到了阻尼索为风机塔筒前两阶弯曲振动所提供的附加阻尼比解析解，通过模型试验研究了阻尼器黏性阻尼系数与风机塔筒前两阶模态振动时阻尼索提供的附加阻尼比的关系。研究结果表明：对于塔筒前两阶弯曲振动，阻尼索都能提供较大的附加阻尼比，并且附加阻尼比解析解与试验结果相吻合。基于附加阻尼比理论计算公式，对阻尼索减振性能进行了参数影响分析。

摘要:为解决连续梁桥纵向地震惯性力仅由固定墩承受的抗震设计难题，充分发挥与固定墩相同截面的活动墩的抗震潜能，基于缠绕索原理，研发了利用附加质量惯性力的质量转动缠绕索装置，从而实现固定墩与活动墩协同受力和限制梁端相对位移的目的。在阐述装置工作原理及构造特点的基础上，提出了装置的恢复力模型，并通过对一座三跨规则连续梁桥建立全桥有限元模型，研究了连续梁桥质量转动缠绕索装置的减震效果，系统分析了附加质量、摩擦系数和初始松弛系数取值对装置减震性能的影响。结果表明，质量转动缠绕索装置对于减小固定墩地震响应，提升活动墩参与连续梁桥纵向整体协同受力的效果较为明显，值得注意的是，不同地震波作用下减震装置参数对结构地震响应的影响略有不同。

摘要:为了能够精细、连续调节风洞试验中的节段模型弹性悬挂系统阻尼，设计了一种双侧永磁板式电涡流阻尼器。介绍了该电涡流阻尼器的基本构造，并分析出其设计要点；采用电磁有限元稳态分析方法分析了该电涡流阻尼器构造的合理性，并预测了其工作量程，分析了导体板的运动速度和位置偏移对其工作性能的影响；推导出该电涡流阻尼器给节段模型悬挂系统提供的竖向和扭转附加阻尼比的关系，并利用试验验证了电涡流阻尼的线性特性及阻尼器对节段模型悬挂系统竖向和扭转附加阻尼的协同调节能力。研究表明：双侧永磁板式电涡流阻尼器可为不同缩尺比节段模型悬挂系统提供连续可调的线性黏滞阻尼，且其阻尼系数稳定，不易受模型前后、左右和上下位置偏移的影响，也适用于节段模型大幅弯扭耦合颤振风洞试验；通过沿节段模型的斜对角对称安装两台电涡流阻尼器，可实现节段模型悬挂系统竖向和扭转阻尼比的协同调节，为实现节段模型弯扭耦合风致振动的精细化研究提供了条件。

摘要:通过将一类含阻尼器、弹簧、惯容的无源网络及接地的负刚度元件引入到基础隔振系统中，研究系统的优化设计问题。建立系统的动力学方程，得到无量纲化的频率响应函数。由于系统的幅频响应曲线存在四个固定点，故利用广义固定点法进行参数优化。将这四个固定点调整到同一高度，得到系统的最优惯容质量比、最优固有频率比和最优角频率比的表达式。令三个不变频率处的幅值与四个固定点处的幅值相等，计算得到最优阻尼比的表达式。通过Hurwitz 稳定性判据推导得到取最优参数值时系统稳定的充分必要条件。通过与其他三种最优化隔振器进行对比，发现所提的优化后的隔振系统具有更优的 H∞ 性能，且在多层楼房的减振中也具有更优的输出响应。

摘要:惯容是惯性控制力与相对加速度成比例的力学元件，这种特殊的惯性力尚未见诸经典结构动力学理论。本研究从惯性和非惯性参考系的角度，提出惯容元件是一种真实惯性力元件，并说明了其与经典质量元件虚拟惯性力的区别。同时为说明其应用于减震领域时与经典减震技术的区别，梳理了经典减震技术的原理；从惯容元件和惯容系统的力学本构关系出发，对惯容元件、惯容系统以及惯容减震结构的相关概念进行了明确定义和论述。从惯容减震结构的运动方程和能量方程等角度，对惯容减震技术的增效原理进行了揭示。进而介绍了惯容系统特有的动态负刚度、轻量化调谐以及模态靶向控制等特征，为结构高性能减震控制提供了新的可能与途径。提出了层间式、轻量调谐式及隔震式惯容减震结构的设计理论框架，即性能导向的优化设计，为惯容减震结构的工程设计提供应用参考。

摘要:针对惯容减震系统在非平稳地震激励下动力响应研究不足的问题，提出设有混联Ⅰ型惯容减震系统的多自由度耗能结构动力响应时变方差的解析解法。根据惯容减震系统的本构关系、结构的动力方程及非平稳地震激励，综合利用复模态法和虚拟激励法，将惯容耗能结构解耦为一阶系统，以便获得结构位移、速度、层间剪力等响应量的统一解。采用二次式分解法将统一解的时变功率谱密度函数转化为惯容耗能结构复模态特征值、模态系数、时变模态强度系数和含有圆频率平方项的二次式乘积的线性组合。在此基础上，利用非平稳模态谱矩在无限积分区间有解析解的特征，推导出非平稳地震激励下耗能结构响应时变方差的解析解。通过采用突加型白噪声激励对结构动力响应进行分析，验证了所提动力响应功率谱和时变方差的正确性。同时，基于突加型 Kanai?Tajimi 模型的框架结构动力响应研究，分析了惯容系统参数对减震效果的影响。所提方法可适用于线性结构在其他非平稳调制函数的地震动下的响应分析。

摘要:本文选取 2008 年汶川 8.0 级特大地震断层距 41 km 内 13 个土层台站的强震记录，结合以随机有限断层法模拟得到的 29 个计算点的强震记录，采用三种近断层地震动衰减模型和第五代地震动参数区划图衰减模型进行了非线性最小二乘法拟合，得到了汶川地震近断层地震动峰值加速度衰减关系，并通过±1 倍标准差和相关性系数进行可靠性分析。结果表明，采用不同衰减模型得到的衰减关系有一定的差异：邵广彪模型得到的峰值加速度偏低；王国权模型因没有考虑震级项，其预测结果针对其他震级的地震会产生较大偏差；第五代地震动参数区划图衰减模型得到的峰值加速度偏低

摘要:天津地铁 6 号线紧邻天津大学北洋园校区，列车运行可能会对学校重要建（构）筑物产生不利振动影响。本文以距该线路较近的天津大学国家大型地震工程模拟研究设施为研究对象，对沿线场地以及设施建（构）筑物进行现场振动测试，研究了振动沿场地的衰减规律和设施建（构）筑物内振动控制点的振动水平；建立了隧道?场地?设施建（构）筑物整体有限元模型，开展了有/无河道（实际存在河道）情况下，场地以及设施建（构）筑物振动仿真模拟分析，着重探讨了河道对场地和设施建（构）筑物的隔振情况。研究表明，由于天津软土场地及河道的影响，场地竖向加速度衰减显著，0~80 m 衰减达 97.33%；设施的大体积混凝土基础及其底部桩基设计有利于基础自身的振动控制；河道使得场地和设施大型振动台基础的加速度振幅分别降低 40.87% 和 27.97%，场地频谱在 0~20 Hz和 40~70 Hz区间出现明显的“双峰”现象。

摘要:轨道柔度系数矩阵建立了移动轮轨力与轮轨接触点处钢轨位移响应之间的关系，是解析模型中对车辆系统和轨道系统进行耦合的关键和难点。本文在已有三维离散支承浮置板轨道频域解析模型基础上，提出了移动轮轨力作用下浮置板轨道柔度系数的求解方法。利用固定坐标系和移动坐标系间的关系，将浮置板轨道柔度系数的求解转化为对移动谐振荷载作用下钢轨固定点频域位移响应的积分的计算，为三维列车?浮置板轨道耦合解析模型的建立奠定基础，并量化了二维模型和三维模型的计算结果差异。自编程序对浮置板轨道柔度系数进行计算，结果表明：同一转向架内，前轴左侧轮轨力对前轴右侧轮轨接触点处的轨道柔度系数与该力对后轴左侧轮轨接触点处的轨道柔度系数大小相近，二维模型忽略了此影响；二维计算模型无法准确反映板在全部模态频率处的振动响应，进而影响轨道柔度系数的计算准确性；对浮置板轨道动力特性进行精细化分析时，宜使用三维模型。

摘要:车辆运输是物流运输的重要组成部分，研究车辆运输过程中的货物响应对运输包装设计有着重要意义。考虑货物与车辆底板的耦合作用，建立十一自由度车辆?货物耦合模型，对比三向响应之间的关系，研究不同公路等级及货物相关结构参数（载荷量、刚度、阻尼）对系统响应的影响。结果表明：车辆货物耦合作用显著影响系统响应；运输中转动造成的影响不可忽略；载货量减小、刚度增大、阻尼减小，货物的振动响应随之增加；路况越差，货物及底板的振动响应越大。

摘要:从结构响应信号中挖掘敏感损伤特征是基于模式分类的损伤识别方法的关键。为此，将深度信念网络和长短期记忆网络进行混合组网，通过混合学习机制有机结合了两种网络在高阶抽象特征提取和考虑数据序列相关性上的优点。将响应信号传递比值输入深度信念网络，实现初步数据压缩和特征提取，以减少响应中的冗余信息；将特征序列依次输入长短期记忆网络，以考虑响应间的相关性并获取敏感损伤特征；利用 Softmax 分类层对长短期记忆网络输出的特征进行分类，实现对不同结构损伤模式的识别。三维试验钢框架的损伤识别结果表明：混合学习机制能更好地训练网络参数，整体微调后更有利于后续的损伤特征分类；混合组网方式在包含数值或实测噪声的情况下仍可以有效进行数据压缩、特征提取和分类，准确识别了试验框架的多种损伤工况。

摘要:从结构响应信号中挖掘敏感损伤特征是基于模式分类的损伤识别方法的关键。为此，将深度信念网络和长短期记忆网络进行混合组网，通过混合学习机制有机结合了两种网络在高阶抽象特征提取和考虑数据序列相关性上的优点。将响应信号传递比值输入深度信念网络，实现初步数据压缩和特征提取，以减少响应中的冗余信息；将特征序列依次输入长短期记忆网络，以考虑响应间的相关性并获取敏感损伤特征；利用 Softmax 分类层对长短期记忆网络输出的特征进行分类，实现对不同结构损伤模式的识别。三维试验钢框架的损伤识别结果表明：混合学习机制能更好地训练网络参数，整体微调后更有利于后续的损伤特征分类；混合组网方式在包含数值或实测噪声的情况下仍可以有效进行数据压缩、特征提取和分类，准确识别了试验框架的多种损伤工况。

摘要:抽油杆柱是由接箍与抽油杆通过螺纹连接组成的细长杆柱。对抽油杆柱动力学行为的研究是预防抽油杆柱失效破坏，降低油井运行成本的基础。针对抽油杆柱的纵横扭耦合振动，提出杆管摩擦力产生的绕轴扭矩是扭转振动的激励这一观点。考虑摩擦力对杆柱纵横扭耦合振动的影响，建立了具有初弯曲的定向井抽油杆柱在顶端位移激励、底端载荷激励、弯曲井眼轨道激励与油管约束条件下的纵横扭耦合振动仿真模型。采用四阶龙格?库塔法实现了对仿真模型的求解和对杆柱动力学行为的仿真模拟。仿真结果表明：杆柱的纵横扭耦合振动对杆柱纵向、横向振动仿真结果均有影响，相对来说对纵向振动的影响并不明显；油井造斜段的杆管接触力大，杆柱受压段的杆管碰撞严重，因此油井的造斜段与杆柱的受压段为杆管偏磨的危险点；正常预紧情况下，杆柱的扭转振动不足以导致抽油杆柱脱扣，但当接箍螺纹预紧力降至杆柱的最大扭矩以下后，扭转振动即可能导致抽油杆柱脱扣。

摘要:制动盘螺栓对于确保高速动车组制动可靠性和运行安全性非常重要。本研究使用高速动车组制动盘螺栓载荷测试技术，对中国客运专线的轮装制动盘螺栓载荷进行线路测试，获得制动盘螺栓载荷动态时间历程。螺栓载荷包括拉伸载荷、径向弯矩和周向弯矩。通过建立轮装制动盘车轮结构有限元模型，模拟仿真在有轮轨接触下车轮高速旋转过程中螺栓受载情况，并与试验结果进行对照。结果表明，拉伸载荷、径向弯矩和周向弯矩与列车运行速度密切相关。运行速度越大，螺栓载荷的变化越大，且这些载荷随着车轮转动呈周期性变化。同时，各载荷信号上还存在由轮轨激扰引起的小波形。有限元仿真结果表明螺栓杆上各个截面的径向弯矩大小和方向并不一致。车轮内外结构的不对称性将导致螺栓杆上左侧截面的弯矩大于右侧截面的弯矩。

摘要:基于应变梯度非局部 Biot 理论，以深埋圆形衬砌为研究对象，利用波函数展开法和饱和土与衬砌间的边界条件，得到隧道衬砌在 P 波作用下的动力响应解析解。研究了不同入射 P 波频率下，非局部参数与尺寸因子对动应力集中系数（DSCF）的影响规律。结果表明，入射波频率较低时，非局部参数和尺寸因子对 DSCF 几乎没有影响，随着入射波频率的增大，非局部参数和尺寸因子对 DSCF 的影响会越来越明显，且非局部参数与 DSCF 呈负相关，尺寸因子与 DSCF 呈正相关；衬砌内动应力最大处均出现在衬砌右侧；随着频率的增加，衬砌内 DSCF 沿径向呈现明显的波动，非局部参数和尺寸因子对衬砌内环向应力的分布模式影响不大。

摘要:本文以某型国产船用 20V 柴油机正时传动齿轮为研究对象，针对其频发的断齿故障问题，考虑各类型内外综合激励影响，对柴油机多分支齿轮传动轴系进行集总参数化弯扭耦合动力学建模，基于 Newmark 逐步积分法进行强迫振动响应预测，并结合实机测试数据验证模型的准确性。考虑动载荷影响对传统齿根弯曲应力载荷谱进行修正，并对故障齿轮进行了强度疲劳校核。研究表明，柴油机供油凸轮端从动正时齿轮处的响应能量峰值达到飞轮端响应能量峰值的 5.2 倍，说明从动正时齿轮处转速波动过大，扭振特性恶劣，此时齿根弯曲疲劳安全系数仅为 1.35，处于一般可靠度范围，极易发生断齿故障。基于工程实践经验，对故障齿轮传动系统提出振动优化设计方案，提升故障齿轮的弯曲疲劳安全系数至 1.61，以确保轴系安全稳定运行。研究结果从动力学角度揭示了正时齿轮断齿故障机理规律，为齿根弯曲应力精确预测与性能优化方向提供一定的理论指导，为柴油机正时齿轮轴系的振动响应分析与减振降噪提供理论支撑。

摘要:针对强背景噪声干扰且变转速下行星齿轮箱早期微弱故障特征难以被有效识别的问题，提出一种改进特征模态分解（Improved Feature Mode Decomposition，IFMD）的时变工况行星齿轮箱微弱故障诊断方法。对于特征模 态分解算法中的关键输入参数分解模态个数 n、滤波器个数 K 和滤波器长度 L 需要依靠人为经验反复尝试而不具有自适应的问题，提出通过尺度空间谱划分来确定所需分解模态个数 n；在此基础上，以谱基尼指（Spectral Gini Index，SGI）作为目标函数，采用粒子群算法自动确定最佳的滤波器个数 K 和滤波器长度 L。最优输入参数组合下，采用 IFMD 对故障信号进行最佳模态分解，并选取 SGI 值最大的分量作为敏感模态。从敏感分量的包络阶次谱中提取显著故障特征阶次来准确判别故障类型。通过变转速仿真信号和工程实验数据分析表明，相比 PSO?VMD 方法、MED 方法、SGMD 方法和快速谱峭度方法，所提方法能够更加清晰、全面地提取微弱故障信息，提高了时变工况下行星齿轮箱早期故障特征的表征能力和诊断精度。