摘要:现有硬质传感器因黏接耦合到待测结构所带来的检测结果可靠性差、附加质量重及体积大等局限，难以在实际工程结构中全面应用。针对此问题，新型柔性传感技术利用聚合物等柔性材料，结合新型制备工艺，可将整个传感网络直接制备于待测结构，灵活布置于复杂形廓位置，具有检测灵敏度高、重量轻、柔性好和可设计等优点。针对主流的基于超声技术的结构健康监测方法，柔性传感单元可形成大面积、高密度的完备传感网络，并且具备信号调制能力，能够完成多种形式的主被动监测任务，为结构健康监测技术在航空航天、轨道交通和石油管道等工程结构的应用提供关键的技术保障。

摘要:在压电能量采集器分布参数模型的基础上，对驰振作用下悬臂式压电能量采集器的振动和能量采集情况作进一步理论分析，得到质量块起振风速以及从起振到驰振过程中所采集到功率的解析解。利用直流式闭口低速风洞分别对正三棱柱、正四棱柱悬臂式压电能量采集器进行实验测试，结果表明，正四棱柱能量采集器和正三棱柱能量采集器的采集功率分别达到0.248 5 mW和0.125 9 mW。通过对采集功率和电压时程曲线进行对比，其理论解和实验值吻合程度较高，理论模型具有较高精度。通过理论模型分析发现：风速越大，质量块质量越小，能量采集器采集功率越高；对于不同条件下的能量采集器均存在最优外载阻值，低风速下还会出现双最优外载阻值。

摘要:针对汽车车身减振降噪需求，开发新型复合黏弹性阻尼材料。基于经典的自由阻尼和约束阻尼耗能原理，提出了一种含弹性约束的具有剪切和弯曲复合耗能机制的复合阻尼层结构。基于层间位移连续关系和薄板理论建立了阻尼复合板的位移方程和应变能能量方程，针对局部阻尼敷设及四边简支边界条件，结合假设模态法，推导出了复合阻尼板的运动微分方程、振动频率特征值方程等，求解得到了复合阻尼板的固有频率及损耗因子。复合阻尼层可用于研究单相材料不同参数特性及多相材料性能对比，且随着弹性层的上移，减振性能越好。复合耗能机理公式的推导，也为其在汽车上应用提供理论依据。

摘要:下击暴流等极端风具有强烈的非平稳特性，给风场特性分析、结构响应计算带来挑战。根据经验将非平稳风分为时变平均风和零均值脉动风分别进行分析，是处理非平稳风速信号的有效方法。分析了几种常见时变均值提取方法的优缺点，在此基础上提出一种基于能量波谷寻找的经验小波变换方法，用于下击暴流时变平均风速提取，并将提取的时变平均风和脉动风用于分析某幢高层建筑顶部位移响应。对2组下击暴流的分析结果得出：与经验模态分解和离散小波变换方法相比，基于能量波谷寻找的经验小波变换方法模型提取的时变平均风更符合预期，对应的结构响应偏于安全。

摘要:为提高往复压缩机、航空发动机等复杂机械故障分类的准确率，依据特征参数对不同故障的敏感度存在差异的特性，提出一种狄利克雷过程混合模型(Dirichlet process mixture model,简称DPMM)与贝叶斯推断贡献(Bayesian inference contribution,简称BIC)相结合的分析方法。采用DPMM方法自学习机械振动信号高维特征的统计分布模型，并依据BIC理论计算得到各特征参数对模型的贡献率，通过对比观测数据与各类故障数据特征贡献率间的差异实现故障分类。试验结果表明，该方法的平均分类准确率比基于高斯混合模型(Gaussian mixture model,简称GMM)的故障诊断方法的平均分类准确率提高19.29%，比基于Relief算法的故障诊断方法的平均分类准确率提高32.71%，且该方法的时效性高，泛化性能强，能够更有效地进行复杂机械故障分类。

摘要:研究了超分子作用对材料阻尼性能的影响，建立具有超分子修正项的分数阶导数Kelvin-SI模型。采用模型对材料的动态力学性能进行描述，研究其在不同环境条件下的性能变化情况。模型可以准确有效地对材料在不同温度（240～420K）、不同频率（1～100Hz）下的存储模量以及损失模量进行描述。未修正的分数阶Kelvin-Voigt模型计算的损失模量偏小而存储模量偏大，拟合程度较差，拟合度R-squared值仅为0.787 3。修正后的材料模型拟合较好，拟合度R-squared值在0.98以上。材料的存储模量以及损耗因子都随着温度的增加逐渐减小，随频率的增加逐渐增大。模型的各项参数与物理事实相符合，参数的变化可以对材料的动态力学行为的变化进行正确的描述。

摘要:旋转机械中的滚动轴承常工作在变负荷、强噪声的环境中，而传统的滚动轴承故障诊断方法难以在复杂工况下自适应地提取对其故障诊断有利的特征，针对此问题，提出一种改进AlexNet的滚动轴承变工况故障诊断方法。首先，将采集的一维时域信号按横向插样构建便于改进AlexNet输入的二维特征图，于现存的纵向插样和二维频谱而言，保留了特征自动提取过程中振动信号的时序性和关联性；其次，改进调整AlexNet卷积层的功能层且经过卷积和次采样等操作，从二维特征图中自动提取出利于滚动轴承状态辨识的特征；最后，以softmax的交叉熵为损失函数，利用Adam按小批量迭代优化法实现对滚动轴承故障的诊断。通过与多种方法对滚动轴承不同位置、不同损伤程度的12类状态诊断效果比较，结果表明,该方法对变负荷、强噪声条件下的滚动轴承故障诊断的精度更高，鲁棒性更强。

摘要:针对不利因素导致的管道运行异常问题，提出一种基于递归理论的泵站管道运行状态监测方法。首先，通过振动传感器提取压力管道关键部位的实测信息，并将同一位置不同方向的数据信息进行融合，得到一组反映结构整体动力特性的综合数据；其次，利用伪近临法与互信息法分别选取相空间重构参数m和τ；最后，绘制并计算代表管道动力特性的递归图及递归量化指标。将该方法应用于景泰川工程二期七泵站管道运行监测，通过设置不同的运行工况进行验证，结果表明：机组开关瞬间与稳定运行工况下，管道结构振动信号的递归图呈现不同模式，递归量化指标-确定性、对角线平均长度L、递归率及递归熵也呈现明显差异，能有效区分管道振动状态。该方法为压力管道的无损动态监测提供了新思路。

摘要:高速列车转向架区的噪声包含气动噪声、轮轨噪声和设备（结构）噪声，为了将这几种噪声进行分离，将工况传递路径分析（operational transfer path analysis，简称OTPA）技术用于转向架区气动噪声分离。低速运行工况，转向架区的噪声主要是轮轨噪声和由电机、轴箱、齿轮箱等动力设备产生的结构噪声，气动噪声很小可以忽略不计，通过低速运行工况的传递路径分析可以得到轮轨声和结构声路径的传递函数；高速运行工况，转向架区目标点的噪声是3种噪声贡献叠加的结果，在假定轮轨噪声和结构噪声传递函数不随速度变化的前提下，用低速运行工况下的传递函数可以求得轮轨噪声和结构噪声的贡献量，与目标点总值比较，差异部分即为气动噪声的贡献量。分离结果表明，气动噪声占主导的速度转折点出现在200 km/h，350 km/h速度级下气动噪声的贡献量达到60%，轮轨噪声的贡献量约为30%，仍不可忽略。

摘要:发展了一种机翼极限环颤振的全隐式紧耦合数值方法。流场的空间和时间离散分别采用基于有限体积法的Roe格式和双时间步长法。结构瞬态响应采用基于Newmark法的有限元法求解，并考虑机翼大变形情况下的几何非线性。此外，流场和结构分析均采用隐式时间推进格式。紧耦合方法在传统松耦合方法的基础上增加了伪迭代，当伪迭代收敛后再进行与真实时间步相关的物理迭代的分析，即能降低传统松耦合方法分析过程中冻结边界条件带来的时间滞后效应。进行了切尖三角翼的跨声速极限环颤振分析，结果表明，紧耦合方法获得的翼尖极限环振荡的幅值和频率均优于传统松耦合方法，更靠近试验结果，因此，紧耦合方法在一定程度上能消除时间推进累积的误差，具有更高的耦合时间精度。

摘要:由于载荷变化会削弱准零刚度隔振器的隔振特性，设计了一种可变负载的准零刚度隔振器。首先，阐述了该隔振器的隔振原理，建立了数学模型，分析了隔振器的静力学特性；其次，采用平均法研究了振动的主共振响应，得到了相对位移的幅频特性及振动的位移传递率，并分析了隔振参数对振动特性的影响。研究结果表明：该隔振器可以通过改变准零刚度弹簧的夹角，来适应负载的变化，而且角度增加能削弱共振，降低起始隔振频率；隔振器同时还具有渐硬-渐软特性，能压缩共振频段，降低向下跳跃频率，可变负载的准零刚度隔振器低频隔振性能优于普通准零刚度隔振器。

摘要:针对行星齿轮箱中各部件所激起的振动成分混叠、早期故障特征经常被较强的各级齿轮谐波成分以及环境噪声所湮没的问题，提出一种多共振分量融合卷积神经网络（multi-resonance component fusion based convolutional neural network，简称MRCF-CNN）的行星齿轮箱故障诊断方法。首先，对振动信号进行共振稀疏分解，得到包含齿轮谐波成分的高共振分量和可能包含轴承故障冲击成分的低共振分量；其次，构建多共振分量融合卷积神经网络，将得到的高、低共振分量和原始振动信号进行自适应的特征级融合，通过有监督的方式训练模型并进行行星齿轮箱故障诊断。对行星齿轮箱实验数据的分析结果表明，该方法能够有效分类行星齿轮箱中滚动轴承和齿轮的故障，成功对行星齿轮箱故障进行诊断，同时能够进一步增强卷积神经网络对振动信号所蕴含的故障信息的辨识能力。

摘要:针对大载荷、低动态频率的机械装备的隔振需求，提出了气动准零刚度非线性隔振技术方案，利用气体负压为静载、波纹管结构提供动刚度，实现了隔振装置的高静态低动态刚度特性。阐述了光滑型气动准零隔振器的结构及工作原理，根据气体状态方程推导了隔振装置的非线性刚度理论模型。为了得到符合设计要求的刚度特性，分别研究了气体占比与初始压强等参数对隔振装置刚度特性的调控规律，发现了合理的气/液比例，既可以实现较低的动态刚度，同时起到大幅振动下位移限位的效果。探讨了过载加速度对隔振系统固有特性的影响，研究发现，过载的存在使得隔振静平衡位置偏离设计的平衡点，因此其线化系统固有频率会发生较明显的变化，这是工程设计根据实际情况需要考量的一点。

摘要:为实现电动负载模拟器的高精度控制，针对负载模拟器运行中受到的摩擦力影响问题，提出基于改进布谷鸟算法（improved cuckoo search algorithm，简称ICSA）的摩擦模型参数辨识方法。首先，搭建了电动负载模拟器试验样机，建立了动力学数学模型,并引入一种连续摩擦模型代替传统不连续摩擦模型；其次，将布谷鸟算法（cuckoo search algorithm，简称CSA）进行改进，在辨识中自动调整判定概率和步长的数值，提高了收敛速度和收敛精度；然后，通过逐点试验的方法得到了负载模拟器角速度范围为［-1,1］rad/s的摩擦力数据，并利用ICSA算法对摩擦力模型进行辨识；最后，进行了验证试验。试验结果表明： ICSA算法能准确快速地辨识出连续摩擦模型的6个参数，且收敛速度快、准确性高；当迭代达到最大迭代次数时，ICSA算法的目标函数值较CSA算法减小了45.2%。

摘要:高频机电阻抗(electromechanical impedance, 简称EMI)方法利用粘贴在结构表面的压电传感器(piezoelectric transducer, 简称PZT)进行主动激励，通过连续监测和分析PZT机电导纳信号的变化评估结构的健康状态；然而EMI方法容易受到环境工况变化的影响，导致结构损伤的误报。针对此问题，采用时间序列协整方法处理及消除结构工作载荷对阻抗谱特征信号的影响。该方法是基于结构动荷载作用下PZT阻抗谱导纳信号的非平稳特征，将动荷载影响下的阻抗谱非平稳时间序列经线性组合变换成平稳时间序列，根据得到的协整余量序列有效判断结构的健康状态。为验证该方法的有效性，开展了动应力影响下铝梁结构的螺栓松动损伤识别实验。结果表明，协整消除了动态应力对EMI方法的影响，当铝梁内存在持续变化的应力时，仍可以准确识别螺栓松动。机电阻抗协整方法能够消除结构健康监测中荷载作用的影响，及时准确地进行结构损伤识别。

摘要:针对管道振动现象，设计了一种整体式挤压油膜阻尼器并分析其刚度影响规律。利用SAP2000软件模拟仿真阻尼减振效果。搭建二维门型管道振动试验台，在管道上安装整体式挤压油膜阻尼器，研究整体式挤压油膜阻尼器控制管道振动的影响规律。结果表明：整体式挤压油膜阻尼器安装在激振源处且与激振力平面平行时的减振效果最佳，较原始振动降幅达51.83%；安装在激振源处且与激振力平面垂直时的减振效果最差；安装两个整体式挤压油膜阻尼器减振效果优于安装一个整体式挤压油膜阻尼器；安装在激振源处的减振效果优于安装在远离激振源的效果。

摘要:基于欧拉梁的假设，将双晶片简化为3层压电层合梁，由Hamilton原理建立系统的动力学模型，得到描述轴向预压缩压电双晶片的偏微分方程及特定边界条件，通过求解上述微分方程的边值问题得到双晶片在不同轴向力下的输出特性的解析表达式。利用有限元软件对双晶片进行仿真，验证了理论分析的正确性，增加理论分析结果的可信度。最后通过实验的方法研究双晶片的静、动力学特性，证明了施加轴向力可以降低双晶片的弯曲刚度和固有频率，显著增加其机电耦合效率，提高力和位移输出能力。轴向力虽然会影响双晶片启动时的位移峰值，但是对响应时间和带宽影响较小，大轴向力下双晶片仍具有带宽高与响应快的优势。

摘要:贝叶斯模型修正框架下，以频响函数作为目标，提出了一种使用近似似然函数的不确定性模型修正方法。相比于模态参数，频响函数包含了结构更加充分的信息，用于结构动力学模型修正时有诸多优点，但现有的不确定性模型修正方法并不能很好地实现将频响函数作为目标进行修正。针对此问题，介绍了频响函数和贝叶斯框架下的不确定性模型修正理论，基于近似贝叶斯计算提出了一种近似似然函数，可适用于频响函数作为目标进行不确定性修正。将提出的似然函数应用到三自由度数值和H型非对称梁的有限元模型修正算例中，并结合DREAM算法对不确定性参数进行识别。研究结果表明：修正后参数的上、下限与目标值相差无几，修正后模型的频响函数与目标值几乎重合，在一定噪声水平下仍具有较好的修正效果，验证了所提方法的有效性。

摘要:针对传统主成分分析(principal component analysis, 简称PCA)方法中有效主成分的选择依赖于先验知识的缺点，提出利用协方差矩阵特征值差分谱的概念来描述有效主成分与次要成分的特征值差异性。首先，通过理论推导得出奇异值与特征值之间关系，即奇异值与特征值之间存在平方关系；其次，利用差分谱理论进一步研究了Hankel矩阵方式下PCA信号处理原理；最后，提出一种基于差分谱理论的PCA算法，通过仿真信号验证该算法的有效性。研究结果表明，根据协方差矩阵特征值差分谱的最大峰值位置可自动选择有效主成分的个数，且通过不同谱峰之间的分量信号的组合可以提取出不同的频率成分。将此PCA算法用于大型滑动轴承试验台转子的轴心轨迹提纯,提纯效果优于传统PCA算法。

摘要:为了提高长短时记忆神经网络模型(long short-term memory recurrent neural network, 简称LSTM-RNN)对滚动轴承故障分类的正确率并减少训练样本量，提出一种基于多标签LSTM-RNN的滚动轴承故障分类方法。首先，建立滚动轴承故障信号仿真模型，分析滚动轴承故障仿真信号频谱特征及其故障分类特点；其次，结合多标签LSTM-RNN模型结构特点，对滚动轴承频谱特征向量进行编码，并利用仿真故障信号验证多标签LSTM-RNN分类方法的有效性；最后，搭建滚动轴承故障模拟试验台，采集3类转速不同故障类型滚动轴承故障振动信号，并采用3种特征提取方法得到共9组试验数据，基于该数据对多标签LSTM-RNN分类方法和单标签LSTM-RNN分类方法进行对比试验。试验结果表明：多标签LSTM-RNN分类方法相比于单标签LSTM-RNN分类方法，平均分类正确率从69.07%提高到99.21%；在保证两种分类方法正确率相近情况下，多标签LSTM-RNN分类方法训练所需样本量比单标签LSTM-RNN分类方法平均减少69.55%。多标签LSTM-RNN分类方法适用于复杂振动信号分类，对于实现快速准确的旋转机械故障诊断具有应用价值。

摘要:根据现有主减反共振隔振和主动控制理论，设计新型直升机主减隔振原理样机模型。随着直升机工作频率的改变，隔振系统识别频率的变化，自动调节隔振器质量块位置，使系统始终有隔振效果。以直升机原理样机为对象，加入基于神经网络的控制方法，对实验对象进行动力学特性标定，获得质量块位置与工作频率之间的关系。研究频率跟踪算法，将神经网络和频率跟踪算法两者结合，编制出可以采集信号，识别频率的LabVIEW程序。实验结果证明，新型主减隔振系统隔振效果和控制效果符合预期，可以为直升机主减的振动主动控制系统设计提供一定的指导。

摘要:多重调谐质量阻尼器（multiple tuned mass damper，简称MTMD）常被用于大跨楼板结构的竖向振动舒适度控制中。为改善目前工程中使用的MTMD对频率调谐敏感和难以调频的缺点，提出了一种自适应多重调谐质量阻尼器（adaptive-passive MTMD，简称AP-MTMD）减振系统。该系统中的每个自适应调谐质量阻尼器（tuned mass damper，简称TMD）均具有可变质量的构造，以及由加速度传感器、控制电路板和驱动装置组成的伺服控制系统。环境激励下，控制电路板采集置于主结构上加速度传感器的信号，通过基于小波变换（wavelet transformation，简称WT）的频率识别方法识别得主结构的主导自振频率，然后自发地启动驱动装置改变TMD的质量以调谐自身频率至所识别得到的主结构频率。以某大跨楼板结构为例进行分析，首先，通过现场实测修正有限元模型；其次，根据修正前的结构模型设计了一套自适应多重TMD系统，验证了其频率自适应调节的鲁棒性；最后，通过施加若干种人行荷载，对比了启动调节前后的MTMD系统对修正后模型的减振效果。结果表明，自适应多重TMD能够自发地调谐自身频率，提高对楼板结构人致振动的减振效果。

摘要:针对某型涡轴发动机整机台架测振时频谱分量多且对应激振源或调制因素不明确的问题，采用经验模式分解（empirical mode decomposition，简称EMD）对其振动数据进行滤波处理，发现某一中低频分量包含了原始数据较为显著的信息。经过多传感器、多状态测量，将测振参数进行时频分析，证明该频率分量为燃气发生器联合转子的亚同步频率，且二者之比为0.443。通过排除法和整机断滑油实验，确定该分量为燃气发生器转子前定心弹性支撑外挤压油膜涡动的特征频率。

摘要:描述了5通道铁磁探测仪的研发和应用，该仪器能在管外发现发电锅炉过热器管和再热器管内是否有铁锈堆积，并评估堵塞程度，目的是通过检测防止爆管事故。采用磁学探测方法，在管外表面的1条圆周线上布置5个测量点，进行了有限元数值模拟和标定曲线的计算。对计算结果进行了实验验证，与计算值相比较，测量值的标准误差（相对误差）为5.2%。现场检测得到的堵塞面积与管内孔的面积之比，与X射线摄影测得的结果比较，确定铁磁探测仪检测的标准误差（绝对误差）为3.9%。通过为5家热电厂进行过热器管和再热器管堵塞检测，发现超标堵塞30多处，解剖验证无一误报，所以用该仪器进行堵塞检测能够防止上述锅炉管爆管事故。

摘要:为了提高油液中与设备运行状态相关信息的提取效率，获取更为完整的信息来评估设备的当前状态，提出一种设备油液监测技术——全谱技术。基于全谱法制备油液污染颗粒全谱片，首先，利用图像分割技术、自动计数算法、模糊支持向量机模型实现谱片分析流程的自动化，完成谱片信息的智能提取，以此获取反映设备运行状态的关键信息；其次，将该技术应用到旋挖钻机设备的状态监测诊断中，通过对设备液压油、齿轮油中悬浮颗粒的定性、定量分析，实现了设备当前润滑、磨损状态的定性评估，为旋挖钻机的维修维护提供了指导。结果表明，油液全谱技术能够完整、快速、准确地提取油液中包含的信息来反映设备的运行状态，具有检测效率高、分析内容丰富的特点，可进一步推广应用到其他设备的油液监测诊断工作中。

摘要:准确掌握Beta阻尼线的消振特性是大跨越输电线路微风防振设计的关键问题。基于阻尼线微风振动特点，推导了Beta阻尼线谐振频率与其花边长度的计算公式，分析了阻尼线花边长度的合理取值范围，并结合IEEE输电导线振动测试指南，设计制作了大跨越输电线路Beta阻尼线的消振特性试验模型，研究了Beta阻尼线花边长度、数量以及花边弧垂对大跨越输电导线微风振动的影响规律。结果表明：Beta阻尼线花边长度与谐振频率、质量和材料抗弯刚度密切相关，花边长度不宜过长；阻尼线花边长度对输电导线的微风振动影响较大，花边长度不同，不同激振频率时的消振效果也不同，多花边组合的阻尼线相比于单花边阻尼线的防振频段更宽，防振效果更加；Beta阻尼线花边弧垂对输电导线微风振动影响较小。

摘要:采用有限元方法对近断层速度脉冲型地震动引起的钢筋混凝土框架结构的响应行为进行了初步研究。利用PKPM软件建立了3个不同层数的钢筋混凝土框架模型。使用SAP2000有限元软件并采用塑性铰模型，对框架结构在近断层地震动下的响应进行了数值模拟，并对比分析了有、无速度脉冲情况下的动力响应行为。同时，探究了近断层速度脉冲型地震动引起结构破坏的主要因素。研究结果表明：结构损伤或倒塌破坏的程度与速度脉冲型地震动的高频成分和峰值加速度有关；高频成分丰富的速度脉冲型地震动对结构的破坏更为明显；当框架结构进入塑性状态后，含有速度脉冲的地震动会引起结构更大的楼层位移和层间位移角。