摘要:实际工程结构遭受的灾害性动力作用（如强风、地震等）往往具有显著的随机性和非平稳性。对复杂随机激 励下高维非线性系统的动力可靠度进行精细化分析，对于实际工程结构的抗灾设计和优化具有重要意义。基于一 般连续随机过程的降维概率密度演化方程，给出了一类非平稳随机激励下的高维非线性系统动力可靠度分析方法。 具体地，若仅针对系统某一感兴趣物理量在给定安全域下的首次超越问题，则可以构造该物理量在安全域内的吸收 边界过程，并建立其瞬时概率密度函数满足的二维偏微分方程，即降维概率密度演化方程。方程中的本征漂移系数 是驱动概率密度演化的全局性物理驱动力，可以通过对原系统有限次代表性确定性动力分析获取的数据进行数值 构造。采用数值方法求解降维概率密度演化方程，即可获得系统的动力可靠度解答。文中通过两个算例验证了该 方法的有效性，并讨论了需要进一步研究的问题。

摘要:设计阶段的大型矿井提升机主轴承随机振动系统的设计可靠性分析因试验样本不足，无法获取振动加速度 响应的完备概率信息。提出了概率信息不完备下大型矿井提升机主轴承设计可靠性分析的技术路线：滚动轴承多 尺度耦合系统动力学模型?振动加速度概率密度演化?概率密度演化路径随机过程建模?振动功率谱密度的概率分 布?基于条件概率的设计可靠度计算。运用已采集的工况数据驱动建立滚动轴承多尺度耦合系统动力学模型，开展 了振动加速度概率密度演化研究；基于概率密度演化和 Karhunen?Loève 展开，提出了滚动轴承振动加速度的非平 稳随机过程建模方法，获得了滚动轴承振动加速度随机序列的孪生数据；研究了大型矿井提升机主轴承振动加速度 功率谱密度的概率分布，并计算了大型矿井提升机主轴承在服役时间上的设计可靠度指标。

摘要:针对人群运动导致人行结构振动过大而日益突出的疲劳破坏问题，可供参考的研究成果甚少。本文以钢?玻 璃人行桥为试验平台开展关于安装 TMD 前后人致人行桥疲劳性能的研究，采用 APS400 电子激振器激励模拟人行 荷载，通过长期应变监测数据，分析得出了该结构下的疲劳应力谱以及日平均损伤度，进而预估其疲劳寿命。结果 表明：安装 TMD 后，结构 1/2 处的加速度峰值由 0.15 m/s2减少到 0.084 m/s2，减振率达 44.0%；位移峰值由 2.98 mm 减少到 0.92 mm，减振率达 69.1%；应变幅值由 40 με 减少到 13 με，减振率达 67.5%。结构跨中处等效应力幅值最 大，疲劳寿命最短，为 74 年；安装 TMD 后，结构跨中处疲劳寿命为 2880 年，延长近 39 倍，其他测点处依次延长了 3.95 倍、7.41 倍。

摘要:基于扩展等几何方法和一阶壳体剪切变形理论建立了含裂纹缺陷的功能梯度预扭壳结构的非线性振动控制 方程。控制方程中考虑了预扭壳结构的预扭角度及几何非线性，应用扩展等几何方法，采用反映位移变化的富集函 数来描述裂纹的位置及长度，一方面可以提高计算精度，另一方面可以避免在裂纹处的网格加密，提高计算效率。 采用了直接迭代法求解非线性振动控制方程。通过与现有文献结果对比，证明了本文方法的正确性和稳定性。在 此基础上，探究裂纹对功能梯度预扭壳结构非线性振动频率的影响，研究了预扭角度、裂纹位置及长度和材料的功 能梯度指数等参数对预扭壳非线性振动特性的影响规律。

摘要:利用凸轮机构设计了一种分段阻尼装置。以传统 Voigt 型动力吸振器为基础，将该装置安装于动力吸振器的 主系统与子系统之间，建立了吸振器的动力学方程。利用在一个振动周期内阻尼耗能等效这一原理，在相同振动频 率下得到了分段阻尼装置的等效阻尼系数。推导得出了具有分段阻尼特性的动力吸振器的理论解，并用数值解进 行了验证。比较分析了无阻尼、传统线性阻尼及具有分段阻尼特性的动力吸振器的吸振特性。结果表明，具有分段 阻尼特性的动力吸振器的幅频特性综合了无阻尼和传统线性阻尼动力吸振器的特点，能保证反共振点处主系统的 振幅很低，同时对主系统的共振振幅的抑制效果接近于传统线性阻尼动力吸振器

摘要:球式自动平衡器（Automatic Ball Balancer，简称 ABB）可以在临界转速以上区域完全消除转子未知不平衡量， 但其缺点是在临界转速附近会引起大振幅的共振响应和不稳定振荡。为此增加动力吸振器（Dynamic Vibration Absorber，简称 DVA）来克服其缺点，改善其抑振性能。以 Jeffcott 偏心转子模型为研究对象，根据拉格朗日方程建 立了吸振器、球平衡器单独使用以及两者结合使用时控制转子不平衡振动的动力学方程，使用谐波平衡法理论求解 新耦合系统的振幅表达式，并分析各参数对稳态幅频曲线的影响规律以获得较合适的参数，采用龙格?库塔数值方 法计算得到稳态幅频特性图和瞬态振幅时域变化曲线。对比结果表明，两种手段并用的新方案有效降低了转子经 过临界共振区时的振动水平，并使转子在临界转速以上区域衰减为零振幅，达到了融合两者优点的目的，具有更优 良的抑振效果。

摘要:环境中存在大量的旋转运动能量，可以使用能量俘获技术将其转换为可用的电能，进而为嵌入式设备和无线 传感器提供持续稳定的电能，以解决传统化学电池供电带来的环境污染和维护成本高等问题。为了提高能量俘获 系统在超低频（低于 3 Hz）旋转环境中的能量俘获性能，本文提出一种具有低势垒特性的时变势阱磁耦合双稳态能 量俘获系统。在充分考虑了离心效应影响的前提下，基于能量法和拉格朗日方程在旋转坐标系下推导了该系统的 分布式参数机电耦合方程。通过建立该系统的磁力计算模型以分析磁间距和离心效应对系统势能阱及能量俘获特 性的影响。数值仿真结果和实验结果均验证了与传统线性能量俘获系统相比，本文提出的时变势阱磁耦合双稳态 能量俘获系统具有更宽的工作频率范围（0~2.67 Hz）和更高的输出电压（大于 2 V）。

摘要:基于计算机视觉的结构模态测试方法因其非接触式的特点和全场测量的优势而备受关注，但此类方法对相 机运动敏感，通常要求相机固定以保证测量精度。本文提出一种考虑相机运动补偿的视觉模态测试方法，采用基于 特征匹配的单应变换对原抖动视频进行校正，补偿相机的六自由度运动以得到稳定视频；在结构表面设置“虚拟视 觉传感器”，利用欧拉视角的稠密光流法估计结构的振动响应；通过随机子空间法识别结构的模态参数。为验证所 提方法的有效性，通过手持智能手机拍摄的方式采集模拟抖动的视频，并开展悬臂梁的单频振动试验和模态辨识试 验。将视觉模态测试结果与扫描式激光多普勒测振仪的测试结果进行比较，前五阶模态频率和阻尼比的平均误差 分别低于 0.4% 和 11.5%，模态振型的 MAC 矩阵对角值高于 98%。试验结果表明，所提方法有效地消除了相机运 动的干扰，并获得了良好的结构模态参数估计精度。

摘要:风力机叶片预弯设计大多采用静气弹分析方法，忽略了叶片气动力、惯性力和弹性力三者相互作用而引发的 气弹耦合失稳问题，而预弯对百米量级超长柔性叶片的颤振性能影响尤为显著。为对比分析不同预弯尺寸对叶片 颤振临界状态的影响，基于主梁刚度等效原则进行叶片气弹模型设计，通过风洞试验发现了 15 MW 两种预弯叶片 颤振区间及其临界风速的差异；进一步基于修正的叶素动量理论和几何精确梁理论（Blade Element Momentum Theory?Geometrically Exact Beam Theory，BEM?GEBT）耦合计算方法对 4 种预弯叶片进行分析，对比了不同预弯 尺寸叶片的颤振临界风速、气动力分布和位移频谱特性，并揭示了颤振耦合模态机理。研究表明：BEM?GEBT 耦 合计算方法结果与风洞试验结果吻合较好；随着预弯尺寸的增大，挥舞?摆振耦合颤振临界风速提高，颤振区间范围 基本一致；不同预弯尺寸叶片升力系数和俯仰力矩系数发散速率与位移发散速率呈正相关，平均风压曲线在预弯 3~4 m 范围内出现显著变化，挥舞?摆振耦合效应大于挥舞?扭转耦合效应，其颤振耦合频率由一阶挥舞频率主导。

摘要:介绍了采用阶跃函数模拟桥梁断面时域气动自激力的方法并对模拟的精度进行了研究。提出了采用现代遗 传优化算法进行阶跃函数参数识别的方法。在模拟桥梁断面时域自激力的过程中，建立了颤振导数与阶跃函数各 参数之间的等量关系，基于 MATLAB 平台实现了遗传优化算法并识别了阶跃函数的各个参数，根据参数值与上述 等量关系反算得到颤振导数的拟合值，并通过对比颤振导数的拟合值与试验值来评估模拟的精度。数值算例表明， 遗传优化算法的计算效率很高且不受参数个数与参数取值范围的影响；阶跃函数参数个数对颤振导数拟合精度存 在较大的影响；当参数个数较少时，对于较为复杂的颤振导数曲线，拟合精度不高。随着参数个数的增加，拟合精度 显著提高。拟合精度直接影响后续时域颤振分析得到的桥梁颤振性能；因此，需要依据颤振导数曲线规律，合理地 选取阶跃函数的参数个数，才能建立精度较高的时域自激力模型，进而准确评估桥梁的颤振稳定性能。

摘要:为克服大跨度斜拉桥黏滞阻尼器优化设计效率低、多个相互制约的减震控制目标的问题难以权衡，基于遗传 算法的“变异”方法，提出了改进多目标粒子群算法来进行阻尼器参数优化设计。建立大跨度斜拉桥的有限元模型， 开展了全桥地震响应分析，根据抗震需求在桥梁纵向设置黏滞阻尼器；分别建立了塔底弯矩、阻尼力和梁端位移的 减震响应与阻尼器参数之间的响应面数学模型；以减震响应面模型为研究对象，通过该算法进行阻尼器参数全局自 动寻优分析，确定了阻尼器的最优参数，并与采用参数敏感性分析方法确定的一组阻尼参数进行对比分析。研究结 果表明：该优化方法具有计算精度好、优化效率高和更好地权衡多个相互制约的减震控制目标的优点；通过优化算 法获得的阻尼器参数组合相比采用参数敏感性分析方法获得的阻尼参数组合的减震响应，塔底弯矩增大 1.73%，阻 尼力减小 5.97%，梁端位移减小 1.66%；在无需多次有限元试算的基础上确定了更高精度的阻尼器优化参数组合， 在提高减震效果的同时大大提升了计算效率。

摘要:提出一种调谐负刚度?惯容质量阻尼器（TNIMD），用于地震作用下的结构减震控制。通过拉格朗日方程得到 结构 TNIMD 耦合系统运动方程，采用定点理论进行 TNIMD 参数优化设计，讨论最优负刚度系数的取值，开展参 数分析和减震效果验证。参数分析研究表明：TNIMD 对主结构位移响应的控制优于无负刚度元件下的调谐惯容 质量阻尼器（VTMDI），且质量比及惯容比越小，TNIMD 相对优势越大。减震分析结果表明：在远场、近场脉冲及 近场无脉冲地震作用下，TNIMD 对主结构位移及绝对加速度响应的控制效果均优于 VTMDI，验证了 TNIMD 减 震的优越性，为 TNIMD 研究提供参考。

摘要:将钢渣混凝土灌入中空夹层钢管混凝土结构，充分利用钢渣混凝土的微膨胀性和中空夹层内外钢管对混凝 土的约束作用，有效解决了钢渣混凝土工程应用中的安定性问题。以混凝土类型、空心率、支主管直径比和轴压比 为参数变量，共进行了 5 个中空夹层钢管混凝土 T 形节点试件（1 个普通混凝土试件、4 个钢渣混凝土试件）拟静力试 验研究。试验结果表明：与灌注普通混凝土相比，灌注钢渣混凝土对试件节点承载力影响不大，但位移延性和耗能 能力明显增加，提高幅度分别达 69.46% 和 48.20%；当空心率从 0.3 增大到 0.5 时，试件位移延性系数提高 9.69%；当 支主管直径比从 0.40 增大到 0.68 时，位移延性系数提高 82.44%；当轴压比从 0.1 增大到 0.2 时，试件位移延性系数 降低 17.98%。建立有限元模型对试件的滞回性能进行了模拟，模拟结果与试验结果基本符合，验证了所建有限元 模型的有效性。进而开展了节点承载力影响参数分析，得到最佳空心率为 70% 左右。钢渣在钢管混凝土结构中应 用，可大幅提高其抗震性能。

摘要:为拓展核电厂的选址范围，有必要对非基岩场地桩基情形的核电结构进行地震安全性评估。在目前的桩?土? 结构相互作用分析方法中，Winkler 地基梁模型以及 p?y 法都将桩?土?结构相互作用问题进行了简化，难以反映复杂 地基情形。整体有限元法可考虑复杂地基情形，但计算量较大，效率较低。本文基于高效的三维时域土?结构相互 作用分区分析（Partitioned Analysis of Soil?Structure Interaction，PASSI）方法，实现桩基与土体分别采用不同时间步 距的计算方法，避免土体采用桩基相对较小的时间步距而增加不必要的计算量。本文以 AP1000 核岛结构作为研 究对象，建立了桩?土?核电结构相互作用的三维有限元模型并对其进行分析。通过输入脉冲波验证了该异步算法 的有效性，并结合运动相互作用和惯性相互作用，分析了桩身最大剪力和最大弯矩的特点。分析了桩?土?核电结构 在地震波输入下的响应。由于桩的自由度数相对于土体的自由度数可以忽略不计，采用桩?土异步算法时，桩附加 的计算量可以忽略，这种高效方法有望用于大型核电结构的桩?土?结构动力相互作用分析中。

摘要:地震波空间斜入射下沥青混凝土心墙和坝体的破坏模式及安全评价的研究存在较大不足。考虑 SH 波入射 方位角的空间任意性，基于波场叠加原理构建了地基边界上的非一致自由场，建立了 SH 波三维空间斜入射下的波 动输入方法；基于试验结果建立了沥青混凝土瞬时抗拉强度随应变速率变化的经验公式，提出了依据瞬时拉应力和 瞬时抗拉强度判别单元抗拉破坏的心墙安全评价方法；分析了入射方位角对过渡料与心墙之间的位错、心墙应力的 影响规律，开展了坝体单元抗剪破坏评价，明确了不同入射方位下心墙和坝体的抗震薄弱部位。结果表明：地震波 振动方向平行于水流向是过渡料位错、心墙拉应力和坝体局部动剪切破坏的最不利激振方位。与振动方向平行于 坝轴向相比，振动方向平行于水流向时过渡料水平向脱开和竖直位错分别增大 19.25 倍和 2.19 倍，心墙最大拉应力 增加 1.8 倍，上游坝坡单元发生动剪切破坏的深度加深。相对本文提出的心墙抗拉破坏判别方法，传统判别方法会 导致心墙的破坏程度被高估

摘要:通过大型振动三轴试验，研究了单双向循环荷载作用下砂砾料动弹性模量和阻尼比的变化规律，分析围压和 径向循环动应力对砂砾料动力参数的影响。研究结果表明：在双向振动三轴试验中，砂砾料的轴向动应变受径向动 应力的影响较小，动应变主要与施加的轴向动应力大小有关；单双向振动下砂砾料的动弹性模量均随着动应变的增 大而逐渐降低，双向振动时砂砾料动弹性模量随动应变的衰减速率基本不变，在相同动应变下双向振动的动模量均 低于单向振动；砂砾料在双向振动时的阻尼比大于单向振动，双向振动时消耗的动应变能更大。通过对两种试验条 件下的最大动弹性模量、动模量比进行分析，建立了表述单双向试验条件下最大动弹性模量的换算关系式和双向振 动试验中动模量比和动应变的修正模型。

摘要:针对短时傅里叶变换（STFT）中固定窗效应所导致的能量集中度不高的问题，提出了一种自适应窗口旋转 优化短时傅里叶变换（AWROSTFT）的变转速滚动轴承故障诊断方法。通过变分模态分解（VMD）对原始振动 信号进行降噪，并利用粒子群优化算法（PSO）解决了 VMD 参数选择困难的问题；利用切线思想对 STFT 中水平 窗口自适应匹配一系列的旋转算子，使得窗口旋转方向接近甚至等于瞬时调频率，提高了时频表示的能量集中度； 计算出谱峰检测法提取到的瞬时频率与转频的平均比值，将得到的结果与轴承的故障特征系数进行匹配，以此实现 变转速工况下滚动轴承的故障诊断。仿真和实验的结果都表明，本文所提方法能够兼顾 PSO?VMD 和 AWROST? FT 的优势，通过切线思想自适应的旋转窗口使得信号与窗函数在全局上的夹角都为零，从而达到提高能量集中度 和锐化时频脊线的目的，实现了变转速工况下滚动轴承的故障诊断。

摘要:针对强噪声下难以估计信号瞬时频率的问题，提出了基于质心动态路径规划（DPPB）的变转速齿轮箱时频脊 线索引算法。该算法在剖析多路径匹配追踪（MMP）脊线索引算法及其在强噪声下失效原因的基础上，通过对 MMP 算法得到的脊线集加窗求质心，构建信号的脊线质心稀疏矩阵，并针对质心稀疏矩阵设计动态路径规划函数 索引脊线上的质心点，根据脊线代价函数值计算最优时频脊线。将相似度系数 Ra 和置信度 σRa作为脊线提取效果 的衡量指标，通过仿真和试验验证了 DPPB 算法可有效提取强噪声信号的时频脊线，且不同程度噪声下的可靠性和 鲁棒性均优于峰值索引算法和 MMP 脊线索引算法。