摘要:互联电网联络线是电网的薄弱环节，联络线连锁开断是引发大停电事故的主要原因，联络线功率控制是保证互联电网安全运行的关键技术。笔者建立了联络线功率波动和振荡的理论，提出了电网主导失稳模式的辨识方法，研发了“毫秒级-秒级-分钟级”多时间度电力系统全过程动态仿真软件，建立了互联电网动态过程安全防御技术体系，提升了对关键输电断面联络线连锁开断、电压失稳的有效防御，实现数十分钟乃至数小时动态过程的准确仿真。研究成果应用于我国34个省级及区域电网的规划调度运行，大幅提升了互联电网态过程安全防御能力，为我国电网安全稳定运行提供了技术保障，使电网安全达到世界最高水平。

摘要:为研究黄土地基与密肋复合墙结构相互作用对结构地震响应及破坏机制的影响规律，分别在考虑地基与结构相互作用及刚性地基条件下进行了1/15比例密肋合墙结构振动台试验。按不同烈度输入单向水平、双向水平及三向加速度的EL-Centro波天津波，测试了结构的加速度反应，比较了考虑相互作用与刚性地基条件下的水平加速度响应，对比了两种条件下的破坏现象，分析了地基对所输地震波的放大效应及相互作用对结构楼层动力响应的影响。结果表明：输入地震波后，相互作用体系的破坏形式为地基开裂，刚性地基条件下结构的破坏形式为底部拼接缝滑移；地基对地震作用的放大效应与地震波频谱特性、幅值及输入方式相关；相互作用对不同楼层水平动力响应的影响程度不同，也受到地震波频谱及烈度的影响；各工况条件下的相互作用效应与地基放大效应较为接近，可将地基对地震作用的放大系数作为考虑相互作用后的地震作用效应调整系数。

摘要:大型柔性可展开天线的高柔性、低阻尼特性给天线的稳定控制和卫星的姿态控制提出了严苛要求。结合某大型柔性可展开天线的研制，开展了大型柔性可展开天线的频率优化设计和扰动响应分析。对其中影响天线基频的两个重要因素——天线支撑结构刚度和扫描机构刚度进了敏感性分析。在此基础上开展了天线模态频率仿真与试验，给出了天线在俯仰角度-10°~25°和方位角度-10°~10°组合工况下绕转动坐标系惯量、基频与扫描角度的对应关系。完成了天线在平台扰动激励下的响应分析，给出了扰动激励对天线反射器型面误差和指向偏差的影响。仿真结果显示，通过频率优化设计后的大型柔性可展开天线对卫星扰动激励不敏感，可以满足设计要求。

摘要:为了分析基于齿背接触刚度的高速斜齿轮瞬态振动放大特性，针对高转速瞬态工况下斜齿轮齿面啮合脱啮齿背接触的齿面实际承载接触状态，建立了同时考虑啮合时间与齿面振动位移耦合机理的斜齿轮动态啮合刚度。在细化考虑齿背啮合机理、基于齿背实际啮合刚度的模型基础上，进一步建立斜齿轮啮合型瞬态振动模型，并在此基础上展开不同齿侧间隙以及齿背接触对系统瞬态振动特性影响分析研究。搭建封闭功率流式斜齿轮瞬态扭转振动测试试验台，对基于齿背接触刚度的斜齿轮瞬态振动特性进行了验证。该研究具有较好的理论研究意义，有利于斜齿轮传动系统在航空传动、新能源传动系统上的应用推广，进一步提升高转速齿轮系统的瞬态振动噪声品质。

摘要:基于切削力系数的铣刀磨损状态监测方法提出了与切削参数独立的刀具磨损指标。由于存在干扰机床正常加工、实时性不佳、传感器安装不便和成本过高等问题，限制了其在实际工业环境中的应用。针对上述问题，结合切削力与主轴电流的关系，提出一种基于主轴切削电流系数的铣刀磨损状态监测方法。首先，融合切削力系数和主轴电流的优点，建立铣削电流模型；其次，根据切削电流模型进行切削电流系数辨识，记录新刀状态下切削系数；然后，使用切削系数实时估计相同加工工况下新刀切削电流，监测实际切削电流偏离估计值的程度，判断铣刀磨损状态；最后，通过实验与力信号对比验证该方法的正确性。实验结果表明，该方法可以替代基于切削力系数的磨损状态监测方法，能有效、实时、无干扰、便利和低成本地识别新刀、正常和严重3种磨损状态。

摘要:将奇异值分解(singular value decomposition, 简称SVD)与集合经验模态分解（ensemble empirical mode decomposition，简称EEMD）进行结合，提出一种适用于滚动轴承弱故障状态描述的敏感特征提取方法。为提高信号故障信息的提取质量，对采集信号进行相空间重构得到一种Hankel矩阵。根据该矩阵的奇异值差分谱，确定降噪阶次进行SVD降燥。用EEMD分解降噪后的信号可获得11个本征模态函数（intrinsic mode function, 简称IMF）和1个余项。依据建立的峭度-均方差准则，筛选出一个能够有效描述故障状态的敏感IMF分量，计算其相应的Teager能量算子(Teager energy operator, 简称TEO)，对此TEO进行Fourier变换，实现了对滚动轴承弱故障模式的有效辨识。用美国凯斯西储大学公开的滚动轴承故障信号对所建立的方法与传统EEMD-Hilbert法和EEMD-TEO方法进行对比，结果表明：经本方法提取的敏感特征能准确突显滚动轴承故障频率发生的周期性冲击，可准确识别其故障类型。

摘要:针对伪迹干扰下脑机接口稳定性问题，以自由眨眼动作下稳态视觉诱发脑机接口的稳定性为切入点，进行了稳态视觉诱发脑电信号去眼电伪迹（electroculography,简称EOG）研究。提出了一种基于自适应神经模糊推理系统（adaptive neuro-fuzzy inferency system,简称ANFIS）的无眼电电极下脑电信号眼电伪迹的自适应消除方法并进行实验，验证该方法对自由眨眼动作下稳态视觉诱发脑机接口稳定性的提高。该伪迹消除方法通过自适应神经模糊推理系统逼近眼电信号源至眼电伪迹的非线性变换函数，达到消除脑电信号中眼电伪迹的目的。算法通过前额叶区脑电信号获得替代性眼电信号源，经延时处理后，输入自适应噪声消除器中以消除各通道脑电信号中的眼电伪迹。通过自由眨眼动作下稳态视觉刺激实验，对该伪迹消除方法中各参数及函数的选择进行了研究，并将该方法与经典滤波和传统独立成分分析（independent component analysis, 简称ICA）进行对比，证明了该方法在消除眼电伪迹的情况下保留了稳态视觉刺激的有效信息，识别正确率较经典滤波相比最高提高了6.25%,较传统ICA相比最高提高10%，保证了稳态视觉诱发脑机接口在自由眨眼动作下的稳定性。

摘要:通过大气边界层风洞刚性模型同步测压试验，对大跨度三心柱面网壳表面风压分布特性进行了研究。根据试验结果分析了结构不同风向下的平均和脉动风压分布、典型测点脉动风压谱以及相关性等。结果表明：风向角对网壳表面风压分布有较大的影响，一般情况下，结构迎风面为正压区，顶部为负压区，尾流区受分离、涡脱和再附等特征紊流影响明显；结构的边沿处受柱涡、锥形涡影响明显，风压梯度变化剧烈。迎风面大部分区域脉动风压功率谱类似于典型的纵向风湍流谱，呈单峰形状，主要激励为来流湍流；边沿处风压谱受特征湍流影响明显。结构表面相关性随测点间距离的增加而不断减小；风向不同，相关性衰减差别较大。

摘要:为了探究制动器摩擦颤振内在非线性特性，设计平路D档起步和坡道空挡下坡两种试验工况，采集制动器振动信号并进行时域、时频和相图分析。分析表明：平路D档起步工况下的摩擦颤振具有明显的短时、宽频带和冲击征，振幅随制动压力变大而增大，持续时间随压降率减小而增长；坡道空挡下坡工况下既会发生短时、宽频带和冲击颤振，也会发生长时、多频率和周期型颤振。在不同的相对运动速度下，会因摩擦速度非线性发生单周期、倍周期、多耦合周期乃至混沌振动。摩擦颤振存在3种不同的基础频率及其非线性耦合关系，表明颤振机理既有黏滑振动效应，也可能有底角系统的模态耦合效应。

摘要:针对行星齿轮箱故障诊断的需求，以及内齿圈齿根应变难以准确测量的工程实际问题，提出了一种光纤光栅(fiber Bragg grating , 简称FBG)动态测量内齿圈齿根应变的方法。首先，通过理论分析，仿真计算得到了内齿圈齿根应变的分布曲线以及变化曲线；其次，研究了光纤光栅在非均匀应变场作用下的传感原理，从测点布置以及测量系统构建等角度分析了所提出的测量方法；最后，在行星齿轮箱实验台上开展了内齿圈齿根应变的测量实验。实验与仿真结果对比分析表明，利用所提出的测量方法获取的内齿圈齿根应变信号表现出明显的单、双齿交替啮合区间，且每个区间的范围以及各区间下齿根应变的大小与理论计算结果具有较好的一致性。与传统方法相比，该方法更加适用于行星齿轮箱内狭小空间下齿根应变的在线测量任务。

摘要:为了准确分析翼面热环境，提出了一种并行迭代耦合方法。气动加热和结构传热分别采用有限体积法（finite volume method, 简称FVM）和有限元法（finite element method, 简称FEM）求解，且采用基于虚拟空间的插值方法进行数据传递。进行了圆管算例分析，2s时刻驻点温度计算值与试验值相对误差为5.16%，验证了并行迭代耦合方法的精度。进行了翼面热环境和热模态的分析，结果表明翼面最高温度与马赫数呈近似线性关系，且非耦合方法获得的翼面最高温度比耦合方法高342.2K，这是由于非耦合方法未考虑气动热与结构传热之间的耦合效应。相比热应力引起的结构附加几何刚度，热环境下材料刚度的降低是翼面刚度和固有频率下降的主要因素，并且随着马赫数的增加，低阶比高阶固有频率下降得更快。

摘要:基于转子系统轴心轨迹的形态分析，提出一种对多故障中的裂纹故障进行初步诊断的简便方法。通过对转子系统1/2临界转速附近的轴心轨迹形态分析，表明在1/2临界转速附近，裂纹碰摩双故障转子系统轴心轨迹的内环形状随着转速的变化而改变，内环的偏置方向也随转速旋转一定角度。在碰摩转子系统中，其1/2临界转速附近的轴心轨迹形态与裂纹碰摩双故障转子有明显区别。多故障系统轴心轨迹的形态分析为对其中的裂纹故障进行初步诊断提供了新方法，使转子故障诊断效率得到提高。同时结合分岔图及频谱图对不同转子系统的动力学响应进行了分析，利用Bently转子实验台对裂纹转子系统的轴心轨迹进行了实验验证。

摘要:为分析变形缝处理措施对现有相邻结构动力特性的影响，对某设置伸缩缝的钢筋混凝土框架剪力墙结构进行了环境振动测试，识别得到了缝两侧结构的四阶自振频率、阻尼比和振型，并计算了伸缩缝两侧测点间的相干函数。对该相邻结构进行长期振动监测，得到其各阶自振频率随温度变化的规律。提出了考虑不同温度下伸缩缝作用的所测相邻结构的有限元建模方法。结果表明：伸缩缝处建筑装修面层未中断使环境振动下缝两侧结构的动力特性相同，形成一个体系；结构体系前两阶自振频率随温度升高变化不大，第3阶自振频率（缝处的连接作用引起的扭转模态频率）随温度升高明显增大；缝处的连接作用可利用与缝同宽的不同弹性模量的板进行有限元模拟。

摘要:提出了拥有多种工作模式的新型非共振式压电直线电机。对电机的核心部件定子结构进行了设计与建模，分析了其在3种工作模式（连续作动模式、交替步进模式以及单步作动模式）下的作动机理。对电机的布置形式、夹持机构以及预压力机构进行了设计与研究，利用有限元软件辅助分析了结构的机械强度。制作样机并分别在3种工作模式下进行了一系列实验。实验结果证明了多工作模式的可行性：在连续作动模式下施加电压为100 V、频率为100 Hz的正弦信号，电机输出速度为446.4μm/s；在交替步进作动模式下施加电压为100V、频率为100 Hz的方波三角波信号，电机输出速度为6 031μm/s；在单步作动模式下，电机作动单步步距小于同等条件下交替步进模式步距，当施加电压为30V、频率为1Hz脉冲信号时，其平均步距约为333.33nm。新型直线电机可以适应多种不同场合的工作需求。

摘要:（1.??????????? 同济大学结构防灾减灾工程系 上海，200092）（2.上海市房地产科学研究院 上海，200031）

摘要:针对采用固体耦合方式的超声波对粗糙表面工件进行探伤，分析了固体耦合界面反射系数、表面粗糙度和界面压力之间的关系。提出了一种可以推导出干耦合界面刚度的方法，结合准静态刚度弹簧模型计算反射系数，通过模型对比与实验分析验证了理论的正确性。将模型预测值与实验测量值进行比较，最大相对误差为3.56%。此模型可以为干耦合超声检测中，在一定粗糙度表面下达到理想耦合效果所需给定压力的估算值提供一个可靠的理论数据。证明了固体耦合界面粗糙会显著降低耦合效果，增加固体界面间的压力可以提高耦合性能。通过建立的随机粗糙界面模型，可以将检测界面与界面压力的影响进行量化分析。

摘要:针对时变参数辨识中常见的固有频率辨识和虚假频率剔除问题，引入了一种基于新信息准则的子空间跟踪辨识算法，结合实验提出了一种消除虚假固有频率的后处理方法。首先，利用基于新信息准则的子空间跟踪算法辨识出伪时变模态参数；其次，通过聚类方法估计各阶伪固有频率；最后，利用滑动的数据窗比对数据剔除虚假频率。该方法仅需要给出预估的活动模态数即可。不同频率变化形式的仿真算例结果证明了本研究方法较其他辨识算法在信号信噪比较低时具有较高的辨识精度。高温环境下的时变模态实验也验证了该方法的可行性，说明该方法在实际工程中具有较高的应用价值。

摘要:针对传统转子动平衡方法需多次启车确定平衡配重、平衡效率低、平衡成本高的问题，提出了集成遗传算法（genetic algorithm，简称GA）及粒子群算法（particle swarm optimization，简称PSO）的转子多点不平衡量在线识别方法。该方法的核心是将转子不平衡量分解为数目、位置、质量和相位信息，分别获取转子系统理论不平衡响应与实际振动特征，正反问题角度相结合实现转子多点不平衡量的准确识别。首先，采用集成化的GA-PSO优化算法进行不平衡量识别；其次，通过引入正则化思想构造新的目标函数，利用遗传算法获取不平衡数目的稀疏表示，实现不平衡量数目识别；最后，采用粒子群算法进行不平衡量位置、质量和相位识别，通过缩小粒子群算法初值范围，提高不平衡位置、质量和相位识别精度。仿真和转子实验台实验数据的识别结果表明，该方法可以有效对转子不平衡量进行在线预估，并可有效指导现场无试重动平衡，从而降低后续转子系统现场动平衡的成本，提高其平衡效率。

摘要:针对结构不确定性损伤识别中经典区间算法容易发生扩张的问题，提出将模态区间分析和改进解析冗余度（improved analytical redundancy reduction，简称IARR）相结合的损伤识别方法。首先，将结构静力平衡方程用约束条件方程组表示，通过改进解析冗余度使得方程组仅包含平动变量；其次，把与假定损伤单元相关的方程集中在同一子集，代入区间变量将方程扩展成区间形式，通过模态区间运算判断各约束条件的满足情况来实现损伤定位；最后，采用静载作用下的试验钢梁验证所提出的方法，结合刚度参数、挠度参数和外荷载3种随机变量，建立各梁段约束条件方程。结果表明：考虑测试误差、参数不确定性时，能通过约束条件的不满足有效定位梁的小损伤。

摘要:将风激励作用转换为导线长度的周期变化，对单档距架空线路碳纤维复合芯导线无覆冰时的舞动特性展开了实验研究。与实验研究对应，用两端简支柔索结构参数共振模型对横向风载激发的导线舞动现象进行模拟。对具有相同截面尺寸的碳纤维复合芯导线和钢芯铝绞线的舞动现象进行了对比分析，从参数共振动力不稳定区域的角度解释了实验观测到的不同激振频率下两种导线系统的舞动模态。结果表明，在相同静态张力加载下，相同截面尺寸的碳纤维复合芯导线相比于传统钢芯铝绞线更不易发生舞振现象。

摘要:针对滚动轴承振动信号降噪时，克服模式混叠、保证各频率成分完整性和独立性问题，提出最大类间方差-经验小波变换分解（maximum between-cluster variance-empirical wavelet transform，简称MBCV-EWT）与奇异值差分谱相结合的信号降噪方法。首先，针对传统区间划分的不确定性问题，提出MBCVEWT信号分解方法，通过最大类间方差对信号频谱自适应划分，并在每个划分区间上构建带通滤波器；其次，针对分解分量冗余，提出脉冲指标作为调幅-调频分量筛选准则，选取最优的分量用于降噪；最后，对最优调幅-调频分量进行奇异值分解，根据其差分谱重构分量并实现降噪。仿真及实验结果表明，该方法能够实现频谱自适应划分，有效克服模式混叠等问题，保证分解得到的各成分主频独立且完整，调幅-调频分量筛选准确，降噪效果明显，为故障识别和预测奠定研究基础。

摘要:基于充液管路振动方程，采用理论解析与试验测试结果相结合的方法，建立管路系统各部件阻抗传递矩阵，对管路系统振动响应进行计算，并搭建管路系统振动试验验证平台。仿真与试验结果表明：阻抗理论预测与商用软件计算、试验测试的结果均具有较好的吻合度，采用该计算方法进行充液管路振动响应计算具有较高的精确性，尤其在中高频范围内用于工程预测和估算具有一定的应用价值。

摘要:振动方向角是影响振动机械筛分效率和输送速度等性能的关键参数，为了实现振动方向角的动态调节，针对双轴椭圆振动系统研究了两激振电机供电频率对振动方向角的影响。首先，采用拉格朗日方法建立系统动力学模型，经过理论推导得到两激振电机在不同供电频率下能够实现稳定同步状态，但相比于同供电频率而言，椭圆轨迹的振动方向角发生改变；其次，利用数值方法建立振动系统仿真模型，计算得到系统椭圆轨迹并分析得出振动方向角随供电频率的变化规律；最后，通过搭建双轴椭圆实验样机进行实验验证。研究结果表明：在系统保持同步运转下改变两激振电机的供电频率，振动系统稳定同步状态发生改变且振动方向角能够实现大幅度（0~90°）调节。

摘要:针对形状记忆合金（shape memory alloy, 简称SMA）阻尼器控制力不可调和压电摩擦阻尼器启动难的问题，提出了一种SMA单元和压电摩擦单元依次工作的复合减震装置，进行了相应的电力学性能试验，分析了位移幅值、激励频率和输入电压对复合减震装置力学性能的影响。在试验结果的基础上，建立了以速率符号、电压和位移为神经元输入的优化反向传播(back propagation，简称BP）神经网络预测模型。结果表明，该复合减震装置的滞回曲线饱满且基本对称，工作性能稳定，随着电压的增大，滞回环的面积逐渐增大，耗能能力不断增强。在位移幅值为12mm、电压为120V下，单圈耗能量提高了138.23%，等效阻尼比提高了94.23%。两种智能材料经过合理组合而成的SMA压电复合减震装置耗能好、适应性强，可以更好地用于工程结构的减震控制。BP网络预测模型能够较好地跟踪SMA类复合减震装置的输出，而优化后的BP网络更加稳定，能够快速得到误差更小的网络模型，该神经网络算法为SMA类复合减震装置本构模型的建立和应用提供了新途径。

摘要:含有同频成分的机械振源信号不满足统计独立条件，无法直接采用传统盲源分离方法进行分离与识别，为解决该问题，提出了一种基于改进S变换（modified S-transform，简称 MST）和独立成分分析（independent component analysis，简称 ICA）的相关源分离方法。首先，通过改进S变换对观测信号进行时频化处理，利用相关成分在时频域中实部和虚部的向量夹角，识别并剔除混合信号中的相关项，保证新的观测信号满足独立性条件;其次，以负熵为独立性测度，基于快速固定点独立成分分析进行分离矩阵估计;最后，将该矩阵用于最初的观测信号，从而分离出振源信号，定量计算各个振源的贡献比。通过仿真和实例分析验证了该方法在相关性振源分离中的有效性。

摘要:轴承-轴承座系统振动特征与局部故障尺寸的关联关系是轴承内部故障精确定量诊断的要依据。针对不同尺寸局部故障诱发的轴承-轴承座系统振动特征的问题，采用显示动力有限元算法，综合考虑其各部件的弹性变形、重力和轴承元件之间的接触与摩擦的影响，立含局部故障的轴承-轴承座系统有限元动力学模型，研究不同尺寸局部故障诱发的轴承轴承座系统的振动特征。分析局部故障尺寸变化对其振动特征的影响规律，揭示局部故障寸与轴承-轴承座系统振动特征之间关联关系，为获取其准确的振动特征提供了一种可行手段，也为轴承-轴承座系统内部轴承早期局部故障的准确定量诊断提供了有效参考。

摘要:为了掌握钢筋混凝土连续梁桥在地震作用下从完好到倒塌的破坏历程，首先，基于振动台试验研究对两跨连续梁桥模型进行倒塌仿真分析；其次，建立结构层次的单一倒塌准则；最后，根据影响结构倒塌的关键构件提出两跨连续梁桥地震损伤的整体评价指标D和破坏等级划分标准。结果表明：提出的能量比指标可以有效识别出地震损伤时刻甚至倒塌时刻，当能量比小于能量比限值时即可判定进入倒塌阶段；纵向地震动作用下中墩墩柱和固定支座是关键受力构件；基于关键构件提出的两跨连续梁桥地震损伤整体评价指标D可对不同损伤程度的两跨连续梁模型桥进行评估，该评价体系也可为同类桥型的地震损伤评估和抗震加固提供参考。

摘要:为从含有较强噪声的缸盖振动信号中提取有效的故障特征并进行故障分类，提出了采用独立变分模态分解（independent variational mode decomposition，简称IVMD）与改进核极限学习机（improved kernel extreme learning machine，简称IKELM）的发动机故障诊断方法。首先，根据频谱循环相干系数选取匹配波形对信号进行端点延拓，并利用变分模态分解（variational mode decomposition，简称VMD）将延拓后信号分解为一系列固有模态分量，有效抑制了VMD中的端点效应；其次，选取有效分量作为输入观测信号，进行核独立成分分析，进一步分离干扰噪声与有效信号，并消除模态混叠，得到相互独立的有效故障特征频带，进而提取各频带的自回归模型参数、多尺度模糊熵和标准化能量矩构建故障特征向量集；最后，建立基于社会情感优化算法的IKELM分类模型，对故障特征进行分类，实现发动机故障诊断。仿真和实验结果表明，所提出的方法可有效抑制VMD的端点效应，提高信号分解精度，消除噪声干扰并分离出相互独立的有效故障特征频带，增强特征参数辨识度，最终提高发动机故障诊断速度与精度，发动机故障诊断平均准确率达到99.85%。

摘要:基于广泛研究的声子晶体单板结构，通过在板面之间周期贴附“弹簧质量块”共振单元，提出局域共振型声子晶体双层板简化模型。通过对传统平面波展开法加以改进，建立改进平面波展开法用于计算该模型能带结构。数值结果和分析表明，在低频段，能带结构可以打开一条完整的带隙。扭簧以及软材料的尺寸和黏性对带隙的影响比较明显，但转动惯量对带隙几乎无影响。该研究方法及结果可以为工程中减振降噪领域双层板甚至夹层板类声子晶体结构的研究提供理论参考。

摘要:为了准确测试高速电主轴角接触球轴承的动态支承刚度，提出了采用同步激励的方式在线测量主轴动态支承刚度的方法。通过研究残余振动位移和激励响应位移之间的角度关系，推导出了动态支承刚度测试原理，在型号为150SD40Q7的电轴上进行了动态刚度测试实验，并和仿真结果进行了对比分析。测试结果和仿真结果变化趋势吻合良好，误差较小，验证了该测试方法的有效性，为主轴动态运行刚度的测试提供了种可靠方法。