高铁列车提速使声屏障动力问题凸显. 以列车高速行驶时引发的直立式声屏障的动力放大系数为研究对象，探究直立式声屏障结构的振动特性及影响参数. 首先，建立高铁桥上直立式声屏障有限元模型，分析其基本动力特性；然后，开展声屏障在400 km/h移动列车脉动风荷载时程作用下的振动规律研究，据此计算声屏障钢结构的动力放大系数；最后，针对声屏障的振动响应和动力放大系数开展多参数分析. 结果表明：车速400 km/h时，5.0 m高声屏障立柱的动力放大系数约为2.76；声屏障安装位置距轨道中心线距离从3.8 m增大到4.7 m，弯矩响应的动力放大系数减小了0.3；2.3、3.3、5.0 m高声屏障立柱弯矩响应的动力放大系数分别为1.64、2.52、2.76，顶部的横向位移由0.45 mm增大至3.80 mm，根部弯矩则分别提高了26.8%和60.8%，增大声屏障高度不利于结构的振动特性.

复杂山区桥址区地形模型过渡段曲线直接影响到风洞试验或数值模拟结果的精确性，为探究桥址区地形模型边界过渡段所采用线型的合理形式，基于设置过渡段的2种思路，提出构造过渡段线型的基本原则；采用数值模拟方式对比研究3类典型过渡段线型在均匀来流流经时沿程气流分离特性、平均风速剖面、风攻角剖面及湍流动能沿程分布；分析过渡段斜率变化对流场的影响规律. 研究结果表明：平方正弦曲线在气流分离特性终同位置最大剪应力差为3.77 × 10⁻³ Pa，风特性过渡性能上同高度最大风速差0.09 m/s，最大湍流动能差1.46 × 10⁻³ J，均优于其他线型，为桥址区地形模型过渡段线型选取提供了重要参考.

为揭示弯曲空间效应对自振频率削弱的影响规律，选取剪力滞效应引起的附加挠度为广义位移，将箱梁翘曲附加变形纳入体系总动能中，运用Hamilton原理，建立考虑剪切、剪力滞及双重效应影响的箱梁弯曲自振频率变分解析解，引入空间效应对自振频率削弱影响的差值比参数，详细分析截面尺寸及边中跨径比对差值比参数的影响. 算例分析表明：考虑剪切和双重效应影响的箱梁自振频率解析解与有限元数值解吻合较好；频率阶数越大，各效应对自振频率的削弱程度越大，其中，双重效应影响最为显著，对一阶频率，双重效应对简支和连续箱梁自振频率分别削弱了4.72%和4.80%；跨宽比、宽高比和边中跨径比越大，自振频率差值比越小；板宽比越大，剪力滞、双重效应自振频率差值比越小，剪切自振频率差值比越大；同一跨宽比时，剪力滞和剪切效应对自振频率的削弱程度相当；不同宽高比下，剪力滞效应对自振频率的削弱程度近乎相同，剪切效应影响较为显著；低阶自振频率计算时可按不带悬臂板的箱梁进行计算.

在京昆高速公路雅安至西昌段泥巴山隧道场地区构造地质测绘中发现了新的地质构造现象，为论证泥巴山断裂带性质和新构造现象的区域地质构造意义，采用石英颗粒形态扫描、地质力学与岩体力学原理和数值模拟分析方法. 首先，阐述泥巴山隧道场地区的工程地质环境和新构造现象；然后，论述泥巴山断裂带边界断层和区域构造的活动性；其次，对新构造现象的区域地质构造意义进行探讨；最后，利用数值模拟分析论证新构造现象的存在性和区域构造新格架证据的合理性. 结果表明：泥巴山断裂带具有明显的新构造活动特征；新构造变形现象所属的泥巴山断裂带与川西“Y”字形活动构造带中的鲜水河活动断裂带有成因上的同根性，是鲜水河断裂带的东南延伸部分；泥巴山断裂带及其东南延伸断裂（峨边—马边—雷波段）与川西“Y”字形活动构造带构成了原生性的类“X”形构造模式，并具有孕育中强震活动的条件.

跨海桥梁大型预制钢沉井的定位下放施工面临着海洋复杂环境中极端波浪和水流的巨大威胁，深入研究波流作用下钢沉井定位下放过程中的动力特性，对钢沉井的定位准确性、下放稳定性及施工安全性具有重要意义. 基于LS-DYNA有限元程序构建波流作用下三维全尺寸钢沉井流固耦合模型，通过与Stokes二阶波浪解析解和已有水槽耦合实验结果进行对比，验证该三维流固耦合模型的准确性；使用已验证模型探究波浪参数、水流参数、锚缆布置形式以及结构下放位置等对钢沉井定位下放过程中所受的波流荷载和动力特性影响规律. 研究结果表明：所提出的锚缆布置形式可以有效降低钢沉井结构在不同波流作用下的位移和倾角，最大倾角不超过2°；相较于水流单独作用，波流共同作用对钢沉井造成的最大水平力、水平位移和倾角至少分别增加了约86.34%、25.15%和112.96%；随着钢沉井淹没深度的增加，钢沉井所受最大水平力和水平位移分别增大了约41.90%和50.62%，钢沉井的最大倾角却减小了约31.06%；在钢沉井定位下放研究中，应充分考虑结构在不同下放深度时所受的波流荷载和位移等的影响，为分析钢沉井下放过程中的稳定性提供可靠的理论基础.

为研究寒区遭受冻融作用的石膏质岩石的细观和微观孔隙结构损伤特性，以硬石膏岩为研究对象，基于核磁共振试验，获得硬石膏岩在冻融循环作用下的孔隙度、孔径和孔喉分布特征；结合分形理论，推导岩石孔径和孔喉分形维数的计算公式，探讨冻融循环作用对硬石膏岩孔隙结构分形维数的影响规律；建立不同孔隙结构及孔隙分形维数与孔隙度之间的关系，并指出对孔隙度影响程度较大的孔隙结构类型. 结果表明：冻融循环作用下,硬石膏岩的孔径呈“三峰”型分布，随着冻融次数增加，硬石膏岩微孔(孔径r ≤ 0.1 μm)、PT-Ⅰ (r∈(0～0.1] μm)孔喉、孔隙分形维数($ {\text{D}}_{\text{P}} $)和孔喉分形维数($ {\text{D}}_{\text{PT}} $)呈指数型递减，而中孔(r∈[0.1～1.0) μm)、大孔(r≥1.0 μm)、PT-Ⅱ (r∈(0.1～4.0] μm)孔喉和孔隙度则呈指数型递增，规模较大的孔隙、规模较小的孔喉以及孔喉分形维数对硬石膏岩孔隙度的影响程度较大.

为结合施工场景动态性强、遮挡严重、人员衣着相似等特点，实现对施工现场人员持续的位置信息感知，提出一种基于计算机视觉的施工现场人员信息智能感知算法. 首先，利用基于深度学习的目标检测算法实现人员的初步感知；其次，以行人重识别的视角提出一种数据关联方法，通过深度特征匹配实现目标ID分配，采用基于重排序的距离度量优化相似度度量结果，再利用缓冲机制和特征动态更新机制对匹配结果进行后处理，减少施工场景难点带来的错误匹配；然后，利用图像透视变换获取与ID对应的2D坐标信息及运动信息，为生产力分析提供基础数据；最后，利用所采集的包含不同施工阶段的图像构建标准测试视频，并对方法进行测试. 研究表明：在不同场景下，算法平均IDF1（ID的F1得分）和多目标追踪准确度（multiple object tracking accuracy，MOTA）分别为85.4%和75.4%，所提出的重排序方法、匹配后处理机制有效地提升了追踪精度，相比去除这些优化机制后的算法，IDF1和MOTA平均分别提升了52.8%和3.8%.

为研究表面超声滚压（SURP）处理对EA4T车轴钢疲劳性能的影响，首先，采用SURP技术对EA4T车轴钢试样进行表面处理，并对处理后的试样进行表面性能测试，分析表面三维形貌、粗糙度、硬度、残余应力、半高宽（FWHM）和晶粒尺寸的变化；然后，采用旋转弯曲疲劳试验机对EA4T车轴钢试样进行疲劳试验，获得应力-疲劳寿命（S-N）曲线，并分析裂纹扩展规律，研究SURP处理对EA4T车轴钢疲劳性能和裂纹扩展行为的影响；最后，采用BP（back propagation）神经网络建立了以加载应力幅值、表面粗糙度、表面半高宽、表面硬度、硬化层深度、表面残余应力和残余应力层深度为输入的超声滚压EA4T车轴钢疲劳寿命预测模型，并对超声滚压EA4T车轴钢试样进行寿命预测. 研究结果表明：SURP处理可以使试样表面粗糙度降低为0.17 μm，并去除表面梨沟形貌；试样表面硬度提升至420 HV，试样表面引入约 −500 MPa的残余应力以及约550 μm深的残余应力层；研磨试样和研磨抛光试样以及SURP处理试样均具有传统疲劳极限，研磨试样和研磨抛光试样的疲劳性能基本一致，且疲劳极限均为355 MPa，SURP处理试样疲劳性能显著提升，其疲劳极限为455 MPa，相比研磨试样提升了28%；疲劳断口观察表明，所有试样的疲劳裂纹均萌生自表面，SURP处理没有改变试样的疲劳破坏机制；SURP处理使试样的裂纹扩展门槛值从6.29 MPa·m^1/2增加到11.21 MPa·m^1/2，同时减缓了裂纹萌生以及短裂纹扩展，从而显著提高了EA4T车轴钢疲劳性能；超声滚压EA4T车轴钢疲劳寿命预测模型预测精度为88.5%.

为研究非点源交通拥塞的影响范围及关键路段识别，引入风险场强理论、区域生长法对烟羽模型进行适应性改进，以确定最大、核心影响范围及识别关键路段. 首先，对非点源交通拥塞的“源-路径-汇”进行界定，以2021年贵阳市的交通调查数据、交通状态数据等为基础，构建非点源交通拥塞的“源”风险场强模型；考虑不同土地利用性质的交通影响力及不同道路等级调整系数并进行标定，建立基于不同“源”风险的最大影响范围识别模型，引入区域生长法建立路段核心区影响范围确定模型；最后，以路段交通量、长度、时间构建交通拥塞路段损伤性评价指数并对交通拥塞程度进行定量化研究，对原有模型、改进模型及实际情况进行对比分析. 结果表明：不同土地利用性质和不同道路等级对路段交通拥塞影响程度不同；改进后的不同“源”风险影响范围识别模型有效性较强，且预测精度提高3.54%，更接近实际情况；考虑区域生长法的路段交通拥塞核心区影响范围准确性更高，与实际情况仅相差2.66%. 综上所述，本研究为城市非点源交通拥塞累积性风险区范围划定和风险关键路径确定提供一种新的思路，对进一步开展不同交通拥塞发生类型的治理提供理论依据.

为研究车载电缆终端应控管热老化条件下的特性及热老化作用下的电缆终端绝缘性能，首先，通过试验研究确定车载电缆终端应控管宏观介电特性及微观老化规律；其次，基于对热老化下应控管材料电导、极化和损耗特性测试进行分析，得到不同老化周期下的介电特性曲线；最后，建立考虑应控管老化特性的车载电缆终端电场有限元模型，并基于热老化下介电参数计算应控管电缆终端电场分布. 研究表明：140 ℃老化条件下电导率上升趋势最为显著，50 kV/m场强下电导率达到最大值1.1 × 10⁻¹⁰ S/m，高温（140 ℃）老化20 d时，相对介电常数达到最小值14.00，此外，热解反应过程中聚合物长链折叠、断裂等陷阱阻碍作用增强，介质损耗有所增大；在应控管官能团特性及微观形貌上，热老化导致应控管材料烯烃类聚合物发生热解聚反应，形成化学立体缺陷，且加剧应控管试样表面聚合物球晶的裂解以及无机氧化产物的生成，试样表面理化特性发生变化. 仿真发现，在热老化条件下电缆终端内部电场畸变区域呈现扩大的趋势，电场畸变区域沿应控管向终端高压方向不断爬伸，最终稳定在乙丙橡胶主绝缘层与应控管的交界处.

针对红外弱光环境下铁路异物侵限检测时存在检测精度低、难以实现轻量化实时检测等问题，提出一种注意力增强的轻量化铁路异物检测方法. 首先，采用深度可分离卷积改进Darknet53特征提取网络，轻量化提取红外弱光场景下的铁路异物特征；其次，利用语义引导的红外频谱池化进行特征增强，提升红外图像下采样的特征质量；然后，提出混洗注意力机制（shuffled-convolutional block attention module, shuffled-CBAM），实现对关键红外目标的特征提取与融合，提高网络对红外目标检测的精度；最后，采用无锚框轻量化网络完成铁路异物侵限检测输出，克服锚框检测非极大值抑制操作实时性差的缺点，减小计算量的同时提高检测效率. 实验结果表明：所提轻量化模型具有较高检测精度，同较改进前模型尺寸减小179.01 MB，检测速率提升至39 帧/s，为YOLOv4方法的3.9倍；相较于对比检测方法，本文所提方法能够快速精确地检测出红外铁路异物.

为研究城市分岔隧道中纵向通风和空气幕的协同作用对控制隧道火灾烟气的影响，基于1∶10小尺寸分岔隧道火灾实验，综合考虑纵向通风、空气幕射流速度、角度和厚度等变量，对纵向通风和空气幕协同作用下的分岔隧道沿程温度和最高温度进行分析. 首先，通过57组小尺寸隧道火灾实验，分析空气幕的防烟隔热效应；然后，根据隧道火灾顶棚最大温升的无量纲经验相关公式，在固定热释放速率47.9 kW下，构建空气幕和纵向通风协同作用下的最高温升模型；最后，将不同工况下的最大温升实验值与所构建的最高温升理论模型预测值进行对比验证. 研究表明：空气幕可以有效地帮助纵向通风降低主隧道温度，最高可降低420 ℃，同时可有效防止烟气进入分岔隧道；当空气幕射流速度较小时，纵向风速的增加，能有效防止烟气在分岔口积聚，提高空气幕对烟气的阻隔效率，隧道分岔点处烟气温度最高可降低170 ℃；最高温升理论模型与实验结果之间的误差小于10%.

松散颗粒堆积体在自然界和工业生产活动中广泛存在. 为研究其力学性质和失稳过程，基于声发射（acoustic emission, AE）技术探究松散体剪切过程的声学特征演化规律. 首先，分析松散颗粒在不同剪切速率下的AE特征参数；其次，结合加载过程的力学特征对AE演化阶段进行划分；最后，利用频谱变化和小波包能量占比进一步验证松散颗粒剪切破坏的AE演化规律. 结果表明：能量和振铃计数随剪切过程而逐步增大，且剪切速率越快，能量和振铃计数增幅越大；小事件数与大事件数的比值（b值）在剪切过程中逐渐降低，剪切速率越大，b值越小；不同速率下的颗粒抗剪强度约为140 kPa，剪切力峰值集中在400 N左右，振铃计数、AE能量与b值在剪切运动过程中的变化与剪切破坏阶段密切相关；频谱重心会随剪切过程逐步降低，从大约350 kHz降低至250 kHz，同时，较低频带能量占比增加、较高频带能量占比减少，导致频谱重心不断下移.

钢轨波磨作为地铁线路的典型钢轨损伤形式，其高发区段常伴随着扣件弹条断裂问题，严重影响列车的运营安全. 其中，科隆蛋扣件小半径区段是钢轨波磨的高发区段. 为探究科隆蛋扣件弹条的断裂机理，首先结合现场调研，构建包含完整科隆蛋扣件的轮对-钢轨-扣件系统有限元模型；然后，从共振响应的角度探究轮轨摩擦耦合振动激励下科隆蛋扣件弹条的共振响应；最后，从疲劳寿命角度，对比有无波磨区段科隆蛋扣件弹条的疲劳寿命情况，并以此量化不同弹条的疲劳损伤情况. 研究结果表明：在钢轨波磨高发区段，轮轨摩擦耦合振动主频与科隆蛋扣件弹条一阶约束模态一致，轮轨摩擦耦合振动引起的弹条共振是科隆蛋扣件断裂的主要原因；钢轨波磨加剧了轮轨摩擦耦合振动，使得科隆蛋扣件弹条寿命相较无波磨区段下降99.04%，仅为设计寿命的3.11%；此外，科隆蛋扣件小半径曲线区段低轨工作边一侧的弹条更容易发生疲劳失效，失效位置位于其弹条后拱端内侧.

为准确掌握城市交通拥塞源内在的主要参数及扩散传播规律，以实现交通拥塞源科学管控. 首先，引入用于大气污染物扩散的高斯烟羽模型并进行改进，将城市交通拥塞源划分为连续交通流和一系列间断性交通流，实现高斯烟羽模型结构解析；其次，利用Griewank、Schaffer和Rastrigin 3种测试函数对“单点源”参数反演算法进行测试，最终选用人群搜索算法；最后，通过交通拥塞源观测数据，从3个维度评估5种典型目标函数在不同参数数量(单、两、三)下的性能差异. 研究结果表明：在单参数情形下，基于单位面积交通密度偏差平方和目标函数稳定性较好；反演源强相对偏差绝对值置信区间为38.38% ± 9.94%，小于50%实验次数占全部实验次数的84.52%，各目标函数稳定性均较好；在两参数反演源强情形下，基于对数变换单位面积交通密度均方根误差目标函数准确性最高，反演源强相对偏差绝对值置信区间为51.42% ± 9.84%，小于50%实验次数占全部实验次数的92.16%，在反演位置方面，基于单位面积交通密度偏差平方和目标函数准确性最好(反演位置偏差的绝对值为37.22 m ± 10.64 m)，基于相关系数的目标函数稳定性最强(变异系数为0.022)；三参数情形下，准确性反演结果和两参数较一致，除对数变换目标函数外各目标函数源强稳定性均较差，但位置稳定性均较好.

针对难以精确选取具有代表性的超高维随机相位角问题，采用方幂好格子点法生成代表性轨道不平顺样本，并将该样本作用于车-桥系统，得到轮轨力的均值与标准差；然后，通过对比虚拟激励法、确定性时程法和蒙特卡洛法的计算结果来探究该方法的计算精度与计算效率；最后，采用线性与非线性轮轨接触关系研究考虑列车日运营量的脱轨系数阈值. 以和谐号通过桥梁为例，计算结果表明：与蒙特卡洛法相比，采用方幂好格子点法生成不同方向的轨道不平顺样本之间的均匀性较好；方幂好格子点法求得的随机动力响应的概率特征参数与其他方法相比，具有较高的计算精度，其计算效率较蒙特卡洛法提高了近5倍；分别采用线性与非线性轮轨接触关系时所得的脱轨系数阈值相差达4.68%，方幂好格子点法具有较广泛适用性.

出发追踪间隔时间是限制列车实现3 min追踪运行的主要瓶颈之一，压缩出发追踪间隔时间可有效提高线路通过能力. 首先，分析高速列车出发追踪运行过程，提出在出站信号机内侧一定距离设置预发车信号机，使列车在出站信号机开放时具有一定初速度且剩余出站距离缩短；并设计预发车过程的“故障导向安全”原则以确保列车不冒进出站信号机；然后，在分析影响压缩出发追踪间隔时间因素的基础上，研究不同预发车方案下的列车控车模式曲线；最后，以上海虹桥站高速场为例进行仿真验证. 研究表明：该方法能压缩列车出发追踪间隔时间，压缩效果随预发车距离的增大呈现先上升后下降的趋势；在到发线有效长可提供200 m预发车距离时，最大可压缩列车出发追踪间隔时间26 s以上.

为消除牵引供电系统穿越功率的影响，同时兼顾再生制动能量利用，提出一种穿越功率治理的新方法. 首先，结合贯通供电系统结构推导不同工况下的功率潮流，分析穿越功率检测方法；其次，在单相组合式同相牵引变电所的基础上，设置功率转移与能量储存单元，分析改进后系统的工作机制；然后，通过功率分配与负序满意补偿的上层控制策略和变流器控制的底层控制策略相结合，提出穿越功率治理协同控制策略；最后，以某线路试验数据为例计算穿越功率大小，评估治理措施的经济性，同时通过仿真验证所提方案的正确性和有效性. 研究结果表明：本文所提出的系统及其控制策略能够有效消纳穿越功率和再生制动能量，在考虑牵引变电所和牵引网损耗的情况下，功率转移与能量储存单元的穿越功率利用率在70%以上，具有良好的经济性和可行性.

在基于有限元模型的桥梁健康监测中，贝叶斯模型修正技术通常被用于量化有限元模型中重要参数的不确定性，以解决模型修正中由于测量误差、建模误差、计算误差等造成的非唯一解问题. 为解决由于大量调用有限元模拟运算，导致修正效率低下的问题，基于自适应嵌套抽样（ANS）算法，提出一种贝叶斯模型修正方法. 该方法利用模态参数构建概率目标函数，并采用 ANS 算法对其进行逼近，ANS 保留了嵌套抽样（NS）的性质，通过逐层缩小抽样范围，使得样本最终逼近最优参数；通过逐层近似，将高维积分问题转化为简单的一维积分问题，简化了证据值和后验概率密度值的计算过程；在此基础上，ANS 算法在迭代过程中通过自适应地调整样本数量，减少对有限元模型的调用；最后，对一座人行桁架桥进行了贝叶斯有限元模型修正试验. 结果表明：在相同算法参数设置下，ANS 算法相比传统 NS 算法降低了约 84% 的有限元模拟调用次数，节省了约 86% 计算时间，并能获得同等精度的不确定性修正结果.

针对主动磁悬浮轴承转子位置控制中系统响应速度慢、抗干扰能力弱等问题，本文提出将非奇异快速终端滑模函数与改进超螺旋趋近律相结合的位置控制方法，以获得快速、精确的动态响应控制效果. 由于系统内扰和外扰的存在，需要对滑模趋近律增加常值切换增益以保证系统的强鲁棒性，但会使得系统抖振进一步变大，本文通过采用非线性扩张状态观测器对干扰进行实时观测并动态补偿，折衷了抖振与抗干扰性之间的矛盾；通过李雅普诺夫稳定性理论证明了所提方法的稳定性，并对提出的控制方法进行仿真与实验验证. 研究结果表明：与传统的滑模控制器相比，所设计的控制器具有更快的响应速度和更强的抖振抑制能力，转子达到目标位置的时间缩短了56.4%，系统动态性能得到改善；控制电流的平均值减小了68.5%，系统抑制抖振的能力增强，即算法具有较强的鲁棒性.

新型电缆贯通供电系统能够实现长距离输电、减少电分相数目，但两级供电模式将导致该系统结构复杂. 为研究电缆贯通供电系统短路特性，首先，建立单位长度的牵引电缆和接触网-钢轨的二端口网络参数，将各个子网络级联等效成1个二端口网络，进而转化为Ⅱ型电路，实现牵引电缆和接触网-钢轨任意长度的分布参数建模；由于接触网短路后导致机车电压下降，基于车网耦合关系采用迭代计算求解短路电流电压，仿真验证计算方法的准确性. 最后，解析不同短路类型的电气特性，重点分析分布电容对短路电流、电压的影响. 研究结果表明：分布电容会引起短路电流增大，且在不同短路情况下均造成牵引变压器输出电压增加；接触网短路电流由两侧牵引变压器共同提供，距短路点越远提供的电流越少；电缆相间短路对非故障回路机车运行影响最大.

有效辨识关键节点对增强网络韧性、提高运行能力具有重要意义，为提高航路网络关键节点识别的准确性，提出基于TOPSIS（technique for order preference by similarity to an ideal solution，TOPSIS）-灰色关联分析法的综合评价方法和航路网络节点分级方法. 首先，从复杂网络统计特性、交通流量特性、脆弱性3个方面构建航路网络关键节点评价指标体系；通过引入相对熵改进逼近理想值排序法，并结合灰色关联分析法综合评价航路点重要程度，采用基于K-means聚类方法有效划分航路节点等级；最后，以民航空管实际运行数据为实例，开展关键节点识别. 研究表明：相较于单一指标，所建航路网络节点评价指标体系获得的评价结果更加全面；改进TOPSIS-灰色关联分析方法相较于传统TOPSIS法评价结果更加准确；本研究所提识别方法发现了我国华东地区典型繁忙航路网络中有29个关键节点，其在网络结构及交通流量方面具有关键作用.

在数字孪生技术中，复杂模型和生产逻辑的运行会消耗大量资源，且硬件能力与用户需求存在差异，进而导致模拟精度和实时性难以得到保证，降低系统可用性. 为此，提出一种可视化与逻辑运算协同处理的数字孪生制造装备实时同步计算框架. 首先，根据车间多维度信息构建设备数字模型，考虑硬件能力和用户个性化计算需求，提出可配置、自适应的系统环境映射方法以修正模拟保真度，确保孪生装备的实时准确运行，并以光照环境映射为例说明其流程；然后，提出基于仿真的六自由度机械手运动逻辑解算算法，将渲染帧时作为仿真时钟推进步长，保证模型运动准确以及可视化与解算同步，并将算法泛化，以应用到其他多体设备中；最后，基于web设计并开发数字孪生车间建模仿真云平台，以六自由度机械手与某转向架构架加工车间为应用对象对所提方法进行验证. 结果表明：随着映射保真度自适应下降，模拟响应速度提升45%，同时GPU和CPU的资源利用率有效降低；证明本文所提方法可实现资源合理配置与系统高效计算，并减少误差累计，是一种高可用的实时协同计算方法.

为设计高效稳定的演化算法，本文首次将方程求根的不动点迭代思想引入到优化领域，通过将演化算法的寻优过程看作为在迭代框架下方程不动点的逐步显示化过程，设计出一种基于数学模型的演化新算法，即不动点演化算法（fixed point evolution algorithm，FPEA）. 该算法的繁殖算子是由Aitken加速的不动点迭代模型导出的二次多项式，其整体框架继承传统演化算法（如差分演化算法）基于种群的迭代模式. 试验结果表明：在CEC2014、CEC2019基准函数集上，本文算法的最优值平均排名在所有比较算法中排名第一；在4个工程约束设计问题上，FPEQ与CSA、GPE等多个算法相比，能以较少的计算开销获得最高的求解精度.

针对当前刚性接触网-受电弓系统有限元模型仿真速度慢、计算时间成本高的问题，本文对采用三维接触算法的弓网仿真方法与流程进行改进. 首先，采用中心差分思想，将求解弓网接触副相对运动速度时需迭代计算的方程转换为可直接计算的显式方程；然后，将刚性接触网在静平衡处进行线性化处理，以避免刚度矩阵组装耗时，并加快刚性网内力计算；其次，对弓网接触状态进行惰性判断以减少计算量；最后，对本文所提快速仿真方法在不同情况下的计算效率与精度进行分析. 研究结果表明：在30跨8 m跨距的刚性接触网-受电弓仿真算例中，快速仿真方法相比标准仿真方法节省97.67%的仿真时间，且接触力结果最大偏差仅为0.48%；随着模型规模的增大，其节省的时间迅速增加，计算效率优势愈发显著，同时接触力结果偏差均小于1.0%；且随着运行速度的提高，所节省的时间占比基本不变，接触力结果偏差略有增大趋势，在230 km/h以下的速度工况中，接触力标准差偏差均小于1.0%.

城市道路中交叉口信号周期性变化会导致车辆出行的不确定延误，为降低车辆在交叉口处产生的信号延误，以路段旅行时间和交叉口期望延误最小为优化目标，提出一种改进的超路径规划方法. 首先，根据车辆到达交叉口的概率分布函数，推导出车辆在信号交叉口的期望等待时间和转向比例计算公式；其次，引入标号设定算法构建高性能超路径规划方法；最后，将改进的超路径规划方法应用于南京新街口区域的路网，通过最优超路径集合分析证实其适用性. 研究表明：与最短路出行策略相比，车辆遵循基于超路径规划方法的出行策略，在行进过程时从最优超路径集合中选择变换的行驶路线可降低67.1%的交叉口信号延误和22.3%的总旅行时间；此外，超路径出行策略可优化路网中的出行结构，缓解交通拥堵，实现流量均衡.

为研究磁浮轨道梁动力响应的变化规律，将磁浮列车简化为移动的均布荷载，采用解析法得到简支轨道梁动力响应的解析解，并讨论轨道梁最大值随车速、跨度等参数的变化规律，推导磁浮轨道梁动力响应的极值条件，利用有限元方法和车-桥耦合振动方法进行验证. 结果表明：列车与轨道梁跨度比值较大时，随列车速度的增加轨道梁跨中最大响应以波动形式增加，最大响应存在极值，轨道梁响应随轨道梁跨度、质量等参数也有类似规律；当车速和跨度的乘积为特定常数，或轨道梁一阶竖弯频率与跨度的乘积为车速特定倍数时，轨道梁产生消振现象.

城市轨道交通的发展对缓解城市交通拥堵问题有着重要作用，而其再生制动能量利用技术也备受关注. 目前，逆变式再生制动能量利用技术包括回馈电路拓扑结构、车-网电压关系和回馈装置优化；其余再生制动能量利用技术包括超级电容储能、飞轮储能、电池储能在内的各类储能式. 系统而全面地回顾了基于逆变回馈和储能回馈的城市轨道交通再生制动能量利用技术，指出技术发展过程中的特征、趋势以及关键研究问题，包括提升储能密度、系统稳定性与装置寿命，为该领域的进一步探索和商业化发展提供指导. 同时对城市轨道交通再生制动能量利用技术的研究趋势进行分析，未来研究方向可聚焦于系统拓扑优化、储能容量、系统稳定性、使用寿命及技术经济分析等方面.

为掌握新型高强钢丝布增强超高性能混凝土（UHPC）的约束效应，研究高强钢丝布面密度和层数变化对约束混凝土柱轴压性能的影响规律. 首先，利用混凝土泊松比、延性指数和韧性指数对高强钢丝布增强UHPC的约束效应进行评估；其次，考虑高强钢丝布与UHPC提供的约束力，建立复合约束层的侧向约束力模型；最后，基于Ottosen破坏准则和有效约束指标，建立约束混凝土轴压本构模型. 研究结果表明：约束柱受压时呈明显的延性破坏，高强钢丝布增强UHPC约束体系可有效抑制裂缝发展，减缓加载后期试件刚度退化；与未约束柱相比，约束柱的极限承载力、峰值压应变和峰值应力的最大增幅分别为147%、104%和58%；当高强钢丝布层数从1层增加至2层，面密度增加至3.3倍时，约束柱极限承载力、峰值压应变和峰值应力分别提高了8.4%、29.3%和15.8%，延性指数和韧性指数分别提高了50.3%和44.2%. 对比经典约束混凝土轴压本构模型，本文建立的模型与试验结果吻合度较高.

为研究Taylor-Couette环隙流场波状涡涡间的波动变化情况，采用大涡模拟（LES）方法对Taylor-Couette波状涡流场进行瞬态数值模拟，并从二维和三维的角度对环隙间波状涡流场进行分析. 结果表明：波状涡流场中二维环隙子午面速度矢量场存在周期性波动变化特征，在周期始末时刻速度矢量场基本保持一致；涡交界位置处的轴向速度方向在不断发生周期性变化，径向和切向速度方向保持不变；涡对间各向速度值均大于涡对内的涡间，主流液体传递主要发生在外向流的涡对间；另一方面，三维波状涡流场涡旋周期波动现象明显，也具有周期特征，各工况（10、20、30、40 r/min）的周期分别为12.94、6.80、1.93、1.49 s；随着旋转雷诺数增大，涡旋波动幅度大幅减小，波动周期也缩短；环隙间主流液体在涡间的周期性流动带动流体微团在环隙间绕内筒做螺旋偶合涡旋转运动.

为探究非对称渗流边界条件下小净距隧道渗流-应力场特征及衬砌结构的安全性，以深圳莲塘隧道为工程背景，开展小净距隧道渗流模型实验，并结合模型试验与相似模拟的方法，分析单侧水源条件下小净距隧道围岩渗流水压力分布规律，并揭示不同补水距离条件下渗流场的演化规律和衬砌的安全性. 结果表明：在单侧水源条件下，小净距隧道围岩渗流场呈现出显著的非对称分布，从补水边界到另一侧水位面呈非线性降低，在隧道附近的围岩中水压力在水平方向呈非对称的“W”形分布；围岩渗流场的非对称分布导致了左右洞水压力、排水量和安全系数的非对称；与远离水源的隧道相比，靠近水源的隧道平均水压力和排水量分别增大10.4%和5.5%，安全系数减小3.0%，并且水压力的非对称性更显著；从施工期到运营期，围岩和衬砌水压力分布的非对称性有小幅度增大；随着补水距离的增大，衬砌水压力线性减小，安全系数增大，水压力非对称系数增大；研究结果可为富水地区非对称渗流边界隧道的施工和运营提供一定的参考.

列车轮对的特征值与转速密切相关，进行轮对故障定量分析时需要采集某转速下一定长度的信号，而实际工作于变速工况的系统难以方便获得该信号，为满足定量分析的要求，提出一种不需要转速计的信号重构方法，该方法利用升降速工况下的短信号片段拼接成指定转速下的定速信号. 首先，采用STFT （short-time Fourier transform）峰值搜索方法获取转速曲线，并提取通过指定转速的多个信号片段；其次，将信号片段转换成角域信号，并通过互功率谱密度确定信号间的相位差，根据相位差和前信号的长度，得到信号间的拼接位置，并采用插值和融合技术保证拼接信号的连续性；最后，将拼接得到的角域信号恢复成时域信号. 经与轮对结构相似的转子实验台实验验证：某裂纹轴在升降速过程中，使用本方法获得的各转速拼接信号频谱和实验获得的定速信号频谱高度接近，其中15.0 Hz拼接信号与定速信号的1x、3x值的相对误差仅为0.9%、1.0%，将待拼接信号加入噪声且缩短到1.5个周期后，拼接相位误差不超过10°.

为解决输电角钢塔大荷载作用下的地螺连接问题，提出一种内嵌式十二地螺节点结构. 基于刚度差异演化的塑性屈服线理论，考虑地螺位置、地螺与塔脚板刚度差异的影响，推导出上拔荷载作用下内嵌地螺与外地螺内力不均匀计算的理论公式；然后，结合24组精细化数值分析，研究不同地螺直径、地螺间距和塔脚板厚度对内、外地螺上拔内力差异的影响，并对其刚度差异修正系数进行标定；最后，通过72组数值试验验证理论公式的合理性. 研究结论表明：内嵌式十二地螺结构较传统八地螺结构可以提高节点上拔承载力40%～50%；当内地螺布置在外地螺正交线上时，内、外地螺在上拔荷载作用下的内力不均匀分布系数约为1.1，且不随地螺直径和塔脚板厚度变化；当内地螺沿着对角线靠近外地螺时，内地螺内力的不均匀分布系数减小，但当塔脚板厚度增大时，不均匀分布系数会增大；考虑刚度差异演化的塔脚板塑性屈服线理论的计算结果与数值模拟结果相比，理论不均匀分布系数与数值不均匀分布系数比值的均值为1.01，变异系数为0.03.

车轮多边形磨耗会恶化轨道车辆振动环境，导致结构部件的共振疲劳失效，严重威胁行车安全. 为研究地铁车辆车轮多边形磨耗的形成机理，开展线路动态跟踪试验研究，建立车轨垂向耦合有限元模型和动力学模型，并进行轮轨长期磨耗迭代仿真分析. 研究结果表明：实测车辆发生了明显的7～9阶的车轮多边形磨耗，导致车辆出现50～70 Hz的强迫振动，频率与轮轨系统耦合振动P₂力频率接近；通过车轮磨耗迭代仿真分析，确定了钢轨周期性接头焊缝不平顺引起的轮轨系统P₂力共振是导致车轮7～9阶多边形磨耗的根本原因；对钢弹簧浮置板道床和梯形轨枕道床而言，长期轮轨P₂力作用会分别引起8阶和15阶车轮多边形磨耗.

在带时间窗的电动货车路径规划问题（EVRPTW）中，电动货车（EV）在前往充电站充电时可能需要排队. 为研究不同充电站配置方案对车辆路径和系统性能的影响，首先构建排队模型，刻画充电站中的排队现象；在EVRPTW基础上，综合考虑电量和流量约束，建立路径优化模型，并将充电站排队模型嵌入其中；优化目标包括最小化车辆耗电成本、司机工资、时间窗惩罚成本、充电桩总成本；为求解该模型，提出一种结合节约里程（C-W）和改进大邻域搜索（LNS）的混合启发式算法，其中，充电站的系统性能指标采用递归算法获得. 通过18组实验结果表明：同步增加充电桩数量可将车辆单次充电的平均排队时间控制在1～5 min以内，并有效减少2.6%～21.0%的总成本；增加充电站数量可缩短排队时间，但会增加整体路径总成本；当客户时间窗较短或服务时间较长时，充电桩数量变化对时间窗满足的影响更为显著.

针对经典元胞自动机交通流模型中元胞尺寸难以准确表达车辆间位置关系的问题，提出通过细化元胞尺寸对基于元胞自动机的双车道模型（symmetric two-lane cellular automaton，STCA）进行改进的方案. 首先，分析城市道路双车道环境下的位置、速度、加速度以及车辆间的相互影响，并基于元胞自动机搭建相应数值模型，特别地，针对现有基于元胞自动机的交通流模型与实际车辆行驶现象不符的问题，改进其道路尺寸和元胞表征形式，建立精细化元胞自动机车道模型；其次，结合实际车路环境，对STCA模型中的道路堵塞、换道等行为重新定义，并将车道规则与精细化车道模型相结合，建立新的交通流模型STCA-CH；最后，与STCA、STCA-I、STCA-S、STCA-M模型相对比，通过分析在不同车辆密度下的平均速度、平均流量、换道频率及时空图，验证STCA-CH模型有效性. 结果表明，STCA-CH模型的换道频率相较于STCA-M模型提高约21.14%，最大平均流量较STCA-I、STCA-S和STCA-M模型分别提升约25.76%、11.3%和3.75%.

为提高局部阴影条件下光伏发电的能量利用率，提出一种改进型快速全局最大功率点跟踪（global maximum power point tracking, GMPPT）算法. 首先，研究局部阴影条件下光伏阵列的输出特性，并根据光伏阵列输出曲线中膝点与开路电压的关系，将其划分为恒流区和恒压区；其次，分析传统的最大功率梯形（maximum power trapezium，MPT）算法和以MPT算法为基础的改进型快速GMPPT算法的工作原理，改进型快速GMPPT算法利用电压的动态上、下限来限定搜索区间，并跳过调整时间较长的恒流区，以提高跟踪速度；最后，通过仿真与实验验证算法的有效性. 实验结果表明：改进型快速GMPPT算法的最短跟踪时间为4.0 s，扫描电压与能量损失分别为17.34 V和98.19 J；与传统全局扫描算法相比，跟踪时间缩短68.25%，扫描电压降低74.86%，能量损失减少58.19%；与MPT算法相比，跟踪时间缩短68.00%，扫描电压降低75.63%，能量损失减少62.31%.

为揭示杆件初弯曲对弦支穹顶结构稳定承载力的影响规律，以多段直梁法模拟杆件初弯曲，采用随机缺陷模态法引入不同形状及幅值的杆件初弯曲，对弦支穹顶结构进行非线性屈曲分析；引入整体缺陷与杆件初弯曲，考察2种缺陷的共同施加对结构稳定性能的影响. 结果表明：仅考虑杆件初弯曲时，弦支穹顶结构的稳定承载力系数平均值显著降低(最大降幅为33.84%)，该结构对杆件初弯曲较为敏感；相比于正弦全波，以正弦半波为初弯曲形状来引入杆件初弯曲，对结构的稳定性更为不利；相比于理想结构，同时考虑整体缺陷与杆件初弯曲时，结构的稳定承载力系数进一步降低(最大降幅为44.80%)，但其降幅小于两者分别引入的降幅之和，2种缺陷的同时施加，对结构的稳定承载力存在耦合影响，一定程度上削弱了两者单独引入时的不利影响.

为分析高层建筑上外伸肋板的抗风工作机理，利用大涡模拟（LES）评估大气边界层来流下水平肋板对高层建筑的流场和风荷载的影响，对比不同类型水平肋板的抗风效果. 结果表明：水平肋板明显抑制了侧风面分离涡的形成，并拉长了尾涡；肋板会显著抑制建筑附近的竖向流，并在其附近诱导形成局部旋涡，最终导致近壁流动形式明显变化；流场的变化会影响风压分布和风荷载，水平肋板使建筑表面平均风压系数沿高度呈“之”字形分布，水平板明显降低侧壁面上平均和脉动风压，最大降幅分别约为20%和17%；对总荷载而言，水平肋板对平均阻力无明显影响，但能明显降低建筑上的脉动升力，最大降幅为27%；肋板的布置形式对气动特性的影响也明显差异，连续水平板通过改变近壁流、涡结构来影响风压分布和风荷载，而间隔水平板对风荷载的影响相对较弱.

交流电缆改为直流运行对于新能源发电并网以及提高供电容量有着重要意义. 以35 kV交流交联聚乙烯（cross-linked polyethylene，XLPE）电缆为研究对象，采用有限元方法对三线双极式、单极式和双极式3种直流拓扑结构下的三芯交流电缆进行温度场仿真；同时考虑配电网中常见的影响因素，如靠近热水管道、电缆集群敷设、电流不平衡等，研究其对交流电缆改为直流运行下的电缆载流量的影响. 研究发现：在相同工作温度下，35 kV交流XLPE电缆在单极式直流拓扑结构下运行时的载流量最小，在三线双极式直流拓扑下运行时的载流量最大；当交流电缆与城市供水管道水平间距为2.0 m，垂直间距为0.5 m时，在上述3种直流拓扑下运行时的载流量下降了约3.0%；在电缆集群敷设时，加载非同步峰值能使载流量最大提升90 A；电缆载流量随电流不平衡度先增大后减小，在不平衡度为0时，电缆载流量达到最大. 研究结果为35 kV交流XLPE电缆的直流改造提供了参考依据.

坝基渗漏问题是影响水库大坝整体安全的关键因素. 为有效、准确探测坝基渗漏，基于伪随机辨识原理，将M序列相关辨识的磁电法技术应用于堤坝渗漏探测. 首先，通过物理模型试验分析，获取不同渗漏深度下的磁感应强度分布、均方差及变异系数特征；然后，设计不同渗漏形态、高阻屏蔽层及渗漏通道数量条件，获取探测结果对倾斜通道、高阻屏蔽层以及多条渗漏通道的响应特征；最后，通过云南红石岩堰塞坝现场试验，分析该技术的可行性. 试验结果表明：在不同埋深条件下，磁感应强度最大值的变异系数均控制在2%以内；渗漏通道的倾斜引起磁感应强度沿渗漏方向缓慢降低，其磁场等值线图的脊线反映倾斜渗漏方向；高阻屏蔽层仅对磁感应强度产生影响，磁感应强度误差在10%～20%；多组渗漏通道会反映在磁场等值线图中异常场的多处集中分布；现场试验探测的渗流流向分别为NW300°、SW265°、W215°和NW305°.

随着市域铁路和油气管道的快速发展，铁路与埋地管道平行或交叉铺设的情况已不可避免. 为分析市域铁路牵引供电系统对油气管道安全运行的影响，首先，建立铁路交流牵引供电系统与邻近埋地管道的数学模型，并利用CDEGS软件进行仿真验证；然后，采用等效距离方法将斜接近和平行接近2种情况进行统一，探究牵引供电系统对邻近埋地管道的影响机理，分析土壤电阻率、导线与埋地管道间接近距离、机车负荷电流、铁路与埋地管道间并行长度、管道涂层电阻率、动车组电流谐波次数等因素对管道沿线感应耦合电压分布的影响；最后，结合贯通地线的设置，提出4种抑制感应耦合电压的方案进行对比分析. 研究结果表明：当市域铁路牵引供电系统与埋地管道的最大间距与最小间距比值小于4.5时，采用等效距离方法的偏差在5%以内；管道上的感应耦合电压极大值随着土壤电阻率的增加而增大；接近距离由50 m增大到250 m时，感应耦合电压降幅为50.6%；机车负荷电流在200～1000 A变化时，感应耦合电压增幅较大；并行长度在2～10 km变化时，感应耦合电压从22.6 V增加到170.7 V；谐波含有率和谐波次数对感应耦合电压的影响不可忽视；在贯通地线基础上增设一根回流线的方案对抑制感应耦合电压的效果最佳.

为探讨不同深度位置溶洞回填体与天然堆积层的沉降和应力随时间的变化规律，以成贵铁路玉京山隧道大型溶洞回填工程为原型，开展1∶100的室内离心模型试验，对溶洞大厅底部不均匀天然软弱堆积层长期变形规律进行分析，采用粒径小于2 mm的河沙模拟废弃洞渣回填体，使用川西黏土模拟溶洞底部软土层，并用现场监测结果验证室内试验可靠性. 研究结果表明：施工结束后1.5年，溶洞回填体变形基本达到稳定状态，且变形量约为总沉降量的86.9%；软土层的变形是隧道底部土体变形的主要组成部分，其变形量约占总沉降的87.5%；隧底沉降量与底部软土层厚度成正相关，并且当软土层厚度小于12.5 cm时，软土层厚度对隧道底部沉降影响较小；模型试验沉降变形与现场监测结果相差为3.83%，表明本文所开展试验能够反映出隧道底部土体长期变形特性.

随着电动汽车爆发式发展，充电负荷的冲击性与电网支撑能力的矛盾突出. 为此，提出一种基于供需双方博弈视角的电动汽车充放电（vehicle to grid，V2G）优化策略. 首先，结合用户充放电行为特性，构建使电动汽车充放电与基础负荷互恰的电能价格分享机制；然后，针对聚合商电能定价与电动汽车用户充放电行为选择过程中的领导-追随者博弈关系，建立优化模型，领导者层面以聚合商收益最大化为目标，追随者层面以电动汽车用户用电成本最小化为目标；最后，利用搜寻者优化算法分别求解双方的优化目标，进行博弈循环直到均衡，从而得到最优的电能定价策略和电动汽车充放电策略. 仿真结果表明：所提出的充放电策略能使电动汽车充放电负荷对基础负荷曲线起到削峰填谷作用，使基础负荷曲线方差减小56.6%，峰谷差减少28.0%，同时，电动汽车用户的充放电成本减少40.4%，而聚合商收益增加约40.1%.

针对中性点接地变压器直流偏磁电流受轨道交通动态杂散电流泄漏和段场接地影响的问题，综合考虑多列车运行工况，建立杂散电流分布扩散的车地网耦合模型，并采用复镜像法计算大地电位；定义接地网的自电阻系数和互电阻系数，建立直流偏磁电流与大地电位的耦合关系，根据杂散电流侵入路径的拓扑结构，构建大地电位和直流偏磁电流的场路耦合模型；设计轨道交通杂散电流侵入电网的缩比模拟试验，并通过试验与模型计算进行验证. 研究结果表明：试验结果和模型计算之间的最大误差为8.41%；钢轨对地过渡电阻从3.00 Ω·km增大到15.00 Ω·km，直流偏磁电流的绝对平均值减小82.4%；在车辆段和正线之间采用阻断式连接装置比采用单向导通装置减小23.45%的直流偏磁电流.

非饱和地层中的注浆渗透扩散是一个复杂的多物理场过程，为更加精确分析浆液在饱和与非饱和地层中的扩散特性，并估算注浆渗透扩散范围和注浆挤密区域，以混合理论为基础，建立一个非饱和多孔介质中的多物理场耦合模型. 通过ABAQUS二次开发，构建一种新型八节点五自由度四边形轴对称Serendipity单元，实现对注浆过程中土体变形、土体孔隙率、孔隙压力和浆液浓度分布的数值求解，以及对土体饱和度、渗透系数等状态变量的实时更新；结合一个三维轴对称注浆算例，分析浆液水灰比、注浆压力、土体初始干密度以及土体初始含水率对粉砂地层注浆效果的影响，并得到浆液水平和竖向扩散距离随不同因素变化的拟合曲线. 研究结果表明：浆液扩散范围受水灰比影响最显著，受注浆压力影响次之，受含水率和干密度影响最小；浆液扩散范围随水灰比增加而增长，水灰比大于1.0时增长显著；注浆管壁周围会形成挤密区域，浆液扩散区域内土体同时受到注浆压力的挤压和孔隙压力的支撑作用；随着远离注浆管壁，土体孔隙率在挤密区域内逐渐减小，在挤密区域外逐渐恢复，且挤密区域随注浆压力的增加而增大；研究成果可为土体注浆加固范围计算提供理论指导.

为保证复杂空间网格结构的施工安全性，对其进行施工过程优化分析与监测研究. 以某大矢跨比单层开口球面网壳结构为例，对该复杂异形结构进行施工全过程的有限元模拟，通过变化支座边界条件、肋杆轴线形状和临时支撑胎架支承方式建立不同的有限元分析模型，探讨其关键构件应力与结构位移的变化情况，以对施工过程进行优化分析；在此基础上，采用有临时支撑胎架的弧形杆模型作为最终计算模型进行施工模拟，并将卸载前后的计算结果与现场监测数据进行对比分析，以验证施工过程模拟结果的准确性；进一步对临时支撑胎架的失效敏感性进行研究，以避免出现结构安全问题. 结果表明：有限元分析模型与实际结构较为相符，卸载前后各测点的应力变化较小，最大拉、压应力变化量分别为10.61 MPa和−5.67 MPa，该大矢跨比异形球面网壳结构在施工过程中处于可控状态；某一支撑胎架失效对其周边相邻区域的杆件应力、结构位移有较大影响，其中杆件应力最大变化为28.00 MPa，竖向位移最大变化为13 mm，因此，施工过程中应确保支撑胎架的可靠性.

为研究高速电磁阀内部的能量分布及能量参数与动态响应之间的耦合关系，对高速电磁阀性能进行优化. 首先，基于有限元法建立高速电磁阀动态模型，并通过实验数据验证模型的准确性；其次，利用D最优实验设计方法和最小二乘法，构建以能量参数为因素的电磁阀动态响应特性响应面预测模型；最后，使用元效应分析法开展了高速电磁阀动态响应显著能量参数及参数交互作用的仿真分析. 研究结果表明：单参数中涡流能量E₁是影响高速电磁阀开启响应时间T_o的较敏感参数，T_o随着E₁的增加相应地增加了约25%，涡流能量与阻尼能量（E₃）和焦耳能量（E₄）之间的交互是影响T_o的高敏感参数，同时涡流能量与焦耳能量之间的交互也是影响关闭响应时间T_c的高敏感参数；交互参数中起主导作用的因素会随取值范围而改变.

在直线位移测量中，基于PCB （printed circuit board）工艺的新型电磁感应式位移传感器因具有较大栅距，在制造、装配等工艺环节易导致短周期误差. 在所导致的短周期误差类型中，1次和4次误差是PCB型电磁感应式直线位移传感器中最常见的短周期误差. 为减小测量过程中产生的1次和4次误差，本文从输出信号出发，针对此2种误差的产生机理开展研究，并提出一种不依赖外部基准的误差自我修正方法. 首先，从理论层面分析短周期1次和4次误差的来源，以及2种误差与传感器原始SIN （Sine）和COS （Cosine）信号的函数关系；然后，建立基于传感器原始SIN和COS信号特征的短周期误差函数模型，并根据本文传感器样机的实测数据计算出误差函数模型中1次和4次误差的相应参数；最后，将1次和4次误差模型用于传感器样机的误差补偿. 研究结果表明：补偿后的样机实验结果显示误差峰值由51.6 μm减小到36.2 μm，其中，短周期1次误差减小了约64.5%，短周期4次误差减小了约83.0%.

为探求侧风下的拱桥变形对列车平稳性的作用机理，通过风-车-桥耦合系统得到跨中横、竖向位移，分析不同风速、车速下的列车行车平稳性，量化桥梁变形对风-车-桥系统中列车横、竖向加速度的贡献；结合车体加速度响应的敏感波长及桥梁变形的时频特性，分析桥梁变形对行车平稳性影响机理. 结果表明：桥梁竖向位移差异较横向位移差异较小，且主要位移由车致桥梁变形产生，最大幅值达到了−9.2 mm；在列车及风荷载作用下，桥梁横向及竖向位移较为显著，但其对列车平稳性的影响主要体现在交界墩位置处，约为其余位置响应的4倍；除交界墩区域，桥上列车的行车平稳性主要由风致列车振动及轨道不平顺决定；车体横向及竖向加速度功率谱密度分布与轨道不平顺的波长密切相关，其对应的敏感波长区间均小于120 m；车体横向及竖向加速度主要受车辆荷载作用引起的桥梁变形影响，而风荷载引起的桥梁变形主要分布于主跨范围内，波长大于120 m，因而未对列车车体加速度产生显著影响.

为探究更能反映实际透水能力的排水边界对超采地下水导致的地面沉降问题的影响，首先，通过引入孔压随时间指数衰减的连续排水边界，建立连续排水边界下潜水层水位变化引发的下卧弱透水层一维固结模型；其次，采用分离变量法获得其模型普遍解析解答以及水位瞬时下降和水位单极等速下降2种特殊降水模式的解析解；然后，通过特定条件下解析解的退化初步验证本文解析理论的正确性；最后，以水位单级等速下降为例，利用本文解计算不同界面参数下弱透水层的固结曲线，着重分析界面参数对固结性状的影响. 结果表明：理论计算的沉降曲线与室内试验沉降曲线对比，最大误差为13%，进一步说明连续排水边界更贴合实际透水边界；界面参数越大（排水边界透水性越好），孔压消散速率越快，固结速率越快，越早完成固结，但其并不影响最终固结状态.

为提高水泥基增强复合材料（ECC）经济效益并控制修复周期，以较低成本的聚丙烯纤维和快硬早强硫铝酸盐水泥为关键组材，设计聚丙烯纤维硫铝酸盐水泥基（PP-SACC）修复材料，并探究水胶比、纤维掺量及骨料粒径对修复材料弯曲性能的影响规律，联用灰色关联模型对PP-SACC各工况进行综合评价. 研究结果表明：纤维掺量是影响强度、韧性及裂缝特性最重要的因素，纤维掺量对初裂强度、韧性指标及平均裂缝宽度的影响因子分别为−0.68、0.79和−0.98；骨料粒径对裂缝特性同样有明显的影响，石英砂尺寸对平均裂缝宽度的影响因子为−0.86；水胶比对强度和韧性也有着显著的影响，合理的水胶比更有利于充分发挥纤维的桥连效应；PP-SACC修复材料在具备优异韧性的同时具有挠曲硬化特性.

为探究地震下大型高墩渡槽止水的性能表现，基于流固耦合方法建立渡槽结构有限元模型，模拟动力效应下渡槽-水体的非线性耦合行为，通过引入止水变形失效阈值，重现槽跨间止水的失效过程，模拟止水失效后槽内水体的外溢；依托某实际高墩渡槽结构，通过非线性动力分析得到渡槽的宏细观地震响应，包括槽墩应变、支座位移、止水损伤等，揭示不同支座类型、减隔震装置对渡槽抗震性能的影响. 研究结果表明：在罕遇地震下，槽墩、槽身不会发生显著材料损伤，地震下渡槽结构安全具有保障；但设计地震下，渡槽止水即发生失效，无法保障渡槽震后保持正常引水功能；加入钢阻尼器可有效控制槽跨的变形，保障设计地震下渡槽止水不发生破坏，但罕遇地震下止水不可避免发生破坏，强震下的槽跨变形控制依然面临着挑战.

高寒动车组服役环境长期受温度的影响，车辆悬挂元件参数和轨下参数具有很强的季节变化特性，为了探究高寒动车组中橡胶元件温变特性对运行性能的影响，本文建立高寒动车组多体动力学模型，分析不同温度下的车辆动力学特性；利用Jendel磨耗模型探究不同温度下的车轮磨耗特性；基于疲劳预测模型提出车轮表面疲劳因子. 结果表明：温度变化会改变悬挂参数的刚度和阻尼值，随着温度降低，悬挂参数刚度增大；低温状态下，动车组动力学性能整体下降，随着温度降低车辆磨耗都会增大，当运行20万里程后，−40 ℃下车轮的磨耗深度最大，较20 ℃ 时增大6.2%；随着温度降低，表面接触疲劳指数也逐渐增大，温度分别为20、−20、−40 ℃时，车轮表面疲劳因子分别为6.4648×10⁻⁴，6.615×10⁻⁴，6.7885×10⁻⁴；温变特性对高寒动车组悬挂参数有较大影响，低温下整体动力学性能下降，磨耗增大，车轮表面疲劳增大.

基于一阶逻辑的自动定理证明器（ATP）是知识表达和自动推理研究中占据重要地位，而启发式策略则是提升ATP性能的关键研究方向. 主流的启发式策略通常通过描述子句属性来确定属性优先级，从而选择子句，但属性优先级受人为因素影响，且评估子句耗时较长. 为此，本文基于矛盾体分离（S-CS）规则，提出一种新的多属性决策（MCDM）子句评估方法. 首先，利用熵权法对子句属性进行客观赋权；其次，结合偏好顺序结构评估法（PROMETHEE Ⅱ）对子句进行评估，得到子句的完全排序；最后，将提出的MCDM方法加入自动定理证明器contradiction separation extension 1.5（CSE 1.5）、Vampire 4.7和Eprover （E 2.6）中，分别形成新的证明器MCDM_CSE、 MCDM_V和MCDM_E. 对MCDM_CSE测试了国际定理证明器问题库TPTP （Thousands of Problems for Theorem Provers）中一阶逻辑格式的定理，并对MCDM_V和MCDM_E测试了2022年CADE （Conference on Automated Deduction）竞赛例（一阶逻辑组）. 实验表明：MCDM_CSE比CSE 1.5多证明了151个定理（来自TPTP），并且能够证明Vampire 4.7无法证明的5个定理、E 2.6无法证明的41个定理以及Prover9无法证明的293个定理；在更短的平均时间内，MCDM_V比Vampire 4.7多证明了6个定理（来自CADE 2022），MCDM_E比E 2.6多证明了8个定理.

为提高装配式桥墩的受力性能和耐久性，提出采用现浇纤维增强水泥基复合材料（ECC）和预制榫卯混合连接的装配式桥墩，开展不同设计参数(凹槽深度和现浇ECC层厚度）的桥墩拟静力试验，建立经试验验证的ABAQUS有限元模型；同时进行拓展参数分析，在其基础上进行理论推导，提出混合连接装配式RC（reinforced concrete）桥墩的骨架曲线特征值计算方法和恢复力模型. 结果表明：3根桥墩试件破坏模式均为压弯破坏，各试件的ECC现浇段均未发生破坏；凹槽深度、现浇ECC段高度的变化对桥墩的延性系数、极限位移的影响较为显著；理论分析计算结果与有限元分析结果吻合良好，除峰值位移外，各公式计算值与有限元计算值之比均在0.85～1.14，计算结果可靠；混合连接装配式桥墩恢复力模型计算的滞回曲线与试验曲线吻合较好，可用于桥墩弹塑性计算.

岩石强度是衡量岩石稳定性和安全性的关键参数，而高效准确地预测岩石强度可以有效指导隧道的开挖和支护工作. 本文收集分析源于不同设备的数字钻进参数和岩石力学性质相关数据，基于钻进过程中的能量传递分析建立数字钻进参数与单轴抗压强度的定量关系；采用机器学习方法建立基于钻进参数的岩石强度预测模型，选择BP神经网络、随机森林、卷积神经网络和长短期记忆网络4种算法比较不同算法的预测效果，最终确定最优模型. 结果显示：相对于理论公式和其他3种机器学习算法，BP神经网络算法在岩石强度预测中表现优秀，其预测结果的均方根误差为5.794，平均绝对误差为4.129，相关系数为0.9749.

为研究新型X形轨枕道床承载力和横向阻力特性，开展X形轨枕与Ⅲ型轨枕道床刚度和横向阻力的缩尺模型试验，通过离散元法建立有砟轨道三维模型，并从细观上对比分析2种轨枕道床的竖向荷载传递机制及横向阻力. 研究结果表明：在最大竖向荷载时，X形轨枕道床的竖向位移（刚度）相较于Ⅲ型轨枕降低了约26.3%（提高了约46.6%）；与Ⅲ型轨枕相比，X形轨枕的横向极限阻力提高了约22.4%，有效提高了轨道横向稳定性； X形轨枕与枕间道砟的接触面积和应力均明显增加，轨枕接触力沿X形4个夹角范围扩散，使得枕间道砟充分参与分担荷载；由于X形轨枕的叉形结构能够提升枕间道砟的参与，使得道床刚度和横向阻力分别提升约29.2%和31.6%，与试验结论较接近.

为研究地铁小半径曲线段梯形轨枕轨道上内轨波磨的形成机理，基于饱和轮轨蠕滑力引发的摩擦自激振动导致钢轨波磨的理论，建立导向轮对-梯形轨枕轨道系统有限元模型，模型中采用实体单元对扣件系统进行建模；应用复特征值分析和瞬时动态分析分别求解轮轨系统的运动稳定性和时域动态响应；研究了缓冲减振垫参数和梯形轨枕结构对轮轨系统摩擦自激振动的影响. 研究结果表明：饱和轮轨蠕滑力引发的频率为150 Hz的摩擦自激振动是小半径曲线段梯形轨枕轨道上内轨波磨的成因，预测得到的波磨波长约为69 mm，与实测结果很接近；参数敏感性分析表明增大侧向缓冲垫阻尼及铺设横向钢管间距为1.25 m的梯形轨枕可以在一定程度上抑制梯形轨枕轨道上的钢轨波磨.

为解决竖井全断面掘进机类“W”型刀盘滚刀布局困难的问题，基于离散元法研究滚刀安装排布参数对滚刀破岩效果的影响规律，通过粒子群优化算法得到滚刀整体布局优化方案. 首先，分别建立掌子面凹陷区域处和锥面处滚刀组协同破岩的二维离散元模型；然后，研究不同布刀间距的凹陷区域处滚刀组协同破岩效果，揭示锥面处滚刀刀间距及安装倾角对岩石破碎情况、滚刀载荷和破岩效率的影响规律，以破岩比能为指标得到合理的锥面处滚刀刀间距和安装倾角；最后，分析确定星型布局方式是适合异型刀盘上滚刀的布局方式，并利用粒子群算法优化滚刀布局方案. 研究结果表明：千枚岩地层中凹陷区域处应该缩小滚刀组的布刀间距；锥面处异型刀盘的滚刀采用垂直锥面安装方式时，岩石破碎效率更高；滚刀布局优化后的异型刀盘径向载荷减小24.07%，刀盘合力矩减少40.83%. 研究成果可为竖井工程中异型刀盘的滚刀布局提供参考.

为研究共轨喷油器各喷孔喷油规律，根据动量法研发了多孔喷油器喷油规律测量装置；在不同的负荷工况下，使用研发的装置测量喷油器各喷孔的喷油量差异性，并与商业单次喷射仪EMI 2的测量结果进行对比；在不同的喷油压力下，针对单一喷孔进行喷孔喷油稳定性研究. 研究结果表明：在低喷油压力下，喷油量波动率随着喷油脉宽的增加而降低，整体上喷油量波动率为10%～20%，此时针阀无法完全打开，针阀-针阀座之间燃油的不稳定流动会造成较大的喷油量波动；在高喷油压力下，针阀更容易达到最大升程，喷孔参数间的不一致性是导致喷孔喷油量波动的关键因素，在0.5～2.0 ms的喷油脉宽范围内，喷油量波动率处于5%之内，远小于相同条件低喷油压力下的喷孔喷油量波动率，针阀无法达到最大升程是导致共轨喷油器喷油不稳定性的主要原因.

为研究栓钉在纤维增强水泥基复合材料（ECC）中的抗剪性能，开展模型试验研究与有限元数值分析. 基于推出模型试验，明确ECC中栓钉的破坏模式，通过参数化有限元数值分析，进一步阐明栓钉直径、栓钉长径比、栓钉抗拉强度、ECC抗压强度对连接件抗剪性能及其失效模式的影响规律，并在上述研究的基础上，建立适用于ECC中栓钉抗剪承载力的计算方法. 研究表明： ECC中栓钉抗剪强度与推出模型的失效模式紧密相关，当推出模型的破坏模式表现为ECC压溃时，连接件的抗剪强度取决于ECC的抗压性能；当推出模型的破坏模式表现为栓钉剪断时，连接件的抗剪强度取决于栓钉的抗拉强度与ECC的抗压性能；提高ECC抗压强度与减小栓钉长径比均有利于提升连接件的抗剪刚度，但栓钉的抗拉强度对连接件的抗剪刚度影响较小；当栓钉长径比小于4.6时，栓钉抗剪强度随长径比的减小有所降低，建议采用长径比大于4.6的栓钉作为钢梁与ECC桥面板的剪力连接件.

为解决城市轨道交通土建工程传统造价预测模型缺乏决策信服力的问题，首先，运用特征选择与知识判断方法提取城市轨道交通土建工程造价关键影响因素并建立工程案例数据库；然后，通过粒子群优化（PSO）聚类算法筛选相似案例，采用基于灰狼优化算法（GWO）的极限学习机（ELM）建立土建工程造价非线性预测模型并设计双环境对比实验；最后，将Sobol'全局敏感性分析和Curve Fitting分析用于模型解释性反演，并以成都市轨道交通10号线1期工程为例验证模型优越性. 研究结果表明：模型平均绝对误差与均方根误差分别为0.113 9和0.127 4，平均绝对百分比误差为4.14 %，非线性造价预测模型预测效果优于线性模型，同时采用因素优化与案例聚类方法所得预测效果更好；全局敏感性分析发现，地下线长度和地下车站数的总敏感度明显高于其他因素，可作为方案优化重点调节因素；采用Curve Fitting分析提高了机器学习智能预测模型作用机理“黑箱”效应33.70 %～64.52 %的解释性.

建立合理准确的管棚理论分析模型并对其进行求解，对推动管棚预支护技术的进一步发展具有重要意义. 本文在隧道开挖、支护的施工过程以及未开挖段由于掌子面扰动而导致管棚约束反力有所降低的基础上，建立了基于Euler-Bernoulli梁理论的管棚荷载结构模型，同时引入Pasternak弹性地基模型来确定初期支护及掌子面前方岩体对管棚的约束反力，推导出每一循环隧道开挖支护过程中管棚的受力和变形解析表达式，并通过叠加法求解掌子面掘进至任意位置时管棚的受力和变形分布；通过案例比对，验证了本文建立模型的合理性和有效性. 研究结果表明：管棚钢管环向间距越小、直径越大越有利于提升管棚的预加固能力；管棚合理搭接长度为1.8 m.

为研究在低周反复荷载下超高性能混凝土（UHPC）预制管混凝土组合柱的抗震性能，进行共计3根UHPC预制管混凝土组合柱和1根钢筋混凝土柱的拟静力试验，分析在不同UHPC强度和核心混凝土有无配筋情况下，各组合柱试件的破坏模式、位移延性、耗能能力、刚度退化等方面抗震性能. 分析结果表明：UHPC预制管混凝土组合柱试件的滞回曲线较为饱满，破坏形态基本相同，均为整体压弯破坏；与传统钢筋混凝土（RC）柱相比，UHPC预制管混凝土组合柱刚度、屈服荷载、延性性能均有提升；随着UHPC强度增大，组合柱试件的滞回曲线更为饱满，耗能能力增强，残余位移小，水平峰值荷载和位移延性系数分别提高了20.6%和6.4%，表现出良好的整体抗震性能；采用ABAQUS程序建立组合柱的有限元分析模型，计算结果与试验结果吻合良好；轴压比、长细比、UHPC强度是影响UHPC预制管混凝土组合柱抗震性能的重要参数，可为同类工程设计提供参考.

动车组制动盘在长期服役过程中会形成复杂的残余应力，进而使盘体在拆解后形成不可回复的翘曲变形，为探究残余应力与翘曲变形对制动盘后续维修和重复利用可行性的影响，首先，通过测试动车组轮装铸钢制动盘材料不同温度下的拉伸应力-应变数据，构建了对应的材料Ramberg-Osgood本构模型，在有限元软件中建立制动盘循环对称三维瞬态仿真模型；其次，针对列车不同制动初速度、不同平均减速度等制动工况，采用间接耦合方法分析了制动盘表层与心部残余应力的形成与平衡过程，研究了制动盘结构约束释放后的翘曲变形量变化，采用分段函数与多项式拟合了制动盘变形量与制动能量、热输入功率的函数关系；最后，通过对服役后的制动盘进行翘曲变形量测量与X射线残余应力测试，对比分析了对应仿真条件时制动盘摩擦面残余应力分布规律，发现仿真结果与实测数据具有较好的数据和趋势一致性. 研究表明：制动盘翘曲变形量与制动能量、制动减速度呈正相关关系，制动工况越严苛制动盘翘曲变形量越大；仿真与实测均表明高残余拉应力位于摩擦面中部螺栓孔附近，且制动工况越严苛高残余拉应力值越大.

为研究地铁小半径曲线轨道上e型弹条异常断裂的原因，通过长期跟踪和测量成都地铁X号线钢轨波磨的发展情况，并基于摩擦自激振动理论，建立轮对-轨道-扣件系统的全实体单元有限元模型；采用隐式动态分析方法和谐响应分析方法，研究短波长波磨、长波长波磨对e型弹条振动疲劳寿命的影响. 研究表明：这2种类型的钢轨波磨都会导致地铁e型弹条振动疲劳寿命减小；波磨幅值越大，导致弹条的振动疲劳寿命越小；钢轨波磨不仅能够引起e型弹条产生与钢轨波磨“同频”的受迫振动，还容易激发弹条产生该频率的倍频振动；对于短波长波磨而言，由于2倍频的存在，在相同波深幅值的短波长波磨影响下，25 mm 和40 mm波长的钢轨波磨最容易导致e型弹条产生振动疲劳断裂；波长为120 mm的长波长波磨的波深幅值较大时，激发出的6倍频振动导致弹条的振动疲劳寿命急剧减小；由于振动强度的减弱，波长为240 mm的长波长波磨对弹条振动疲劳寿命的影响有限.

为深入研究竖向荷载作用下土工格栅加筋埋地管道的防护效果，基于室内模型试验，建立离散元仿真分析模型，从细观层面探究竖向荷载作用下土工格栅加筋埋地管道与周围土体系统的力学响应与变形行为，揭示不同管道埋深与不同筋材埋深条件下，加载板荷载-沉降关系曲线、模型内部颗粒间接触力、颗粒位移与管道垂直径向变形等发展演化规律. 研究结果表明：当管道埋深H较浅时（H=0.25D，D为管道模型外径），其极限承载力小于管道埋深较大的工况，虽然相同荷载作用下加载板沉降较小，但管道垂直径向变形较大；对管道上方进行土工格栅加筋后，模型系统承载力显著提高，管道垂直径向变形减小；土工格栅埋深越浅，加筋效果越显著，当土工格栅埋深从0.75D减小至0.25D时，极限承载力提高约57.2%，管道径向变形减小约27.9%. 本研究从细观层面揭示了管道、土体与土工格栅之间的相互作用机理，实现土工格栅加筋防护埋地管道力学与变形行为的可视化.

为研究轴心受压冷弯薄壁不等肢卷边角钢屈曲性能和承载力设计方法，采用试验和有限元程序分析其屈曲性能和极限承载力，并基于直接强度法提出承载力设计建议方法. 首先，开展32根不同截面、长细比和宽厚比的冷弯薄壁不等肢卷边角钢轴压试验；随后，采用ABAQUS有限元软件对冷弯薄壁不等肢卷边角钢在不同宽厚比、肢宽比、长细比等条件下的屈曲性能和承载力进行参数化分析；最后，基于试验和有限元分析结果提出轴心受压冷弯薄壁不等肢卷边角钢构件承载力计算的修正直接强度法公式. 结果表明：宽厚比较小试件易发生弯扭屈曲，宽厚比较大试件易发生局部屈曲或弯扭和局部相关屈曲；构件极限承载力随长细比增大而降低，随着宽厚比的增大，承载力增长趋势逐渐减缓；提出的修正直接强度法计算轴心受压冷弯薄壁不等肢卷边角钢构件承载力的可靠度指标均值均大于3.2，建议方法准确且安全可靠.

为研究砂土中能源桩在热冷循环温度作用下的承载能力，开展不同密实度奉浦砂土中细长能源桩的离心机模型试验. 试验中进行20次热-冷温度循环作用，获得能源桩轴力、侧摩阻力、单桩承载力等的变化规律，并进行对比研究. 试验结果表明：随着温度循环次数增加，能源桩桩身轴力均逐渐衰减并趋于稳定，且中密砂中能源桩最大轴力衰减值远高于密砂中能源桩；在热冷温度循环过程中，中密砂中能源桩桩身中下部存在中性点，在冷循环过程中中性点以上存在正的附加侧摩阻力，下部存在负的附加侧摩阻力，而在热循环过程中中性点以上存在负的附加侧摩阻力，下部存在正的附加侧摩阻力；密砂对能源桩下部存在明显的约束作用，使其在冷循环过程中全桩身相对桩周土体存在向下的位移趋势，产生全桩身正的附加侧摩阻力，而热循环过程中产生负的附加侧摩阻力；长期循环荷载作用使得能源桩的桩基承载力发生折减，与相应原型桩相比，埋设于中密砂和密砂中的能源桩承载力分别减小了7.3%和15.6%；密砂中的原型桩及能源桩承载力均高于中密砂中原型桩约11%；当实际工程中能源桩处于不同密实度的砂土层中时，需采取合理的措施，以满足能源桩的承载要求.

矿用自卸车主要用于小型矿山运输，常在道路条件恶劣、超载严重等工况下工作. 油气悬架因其刚度和阻尼的非线性特性，能较好适应外载荷激励变化，在大型工程车辆中广泛应用. 以徐工生产的XDR80t型矿用自卸车为研究对象，针对采集到的轮胎质心加速度以及车身加速度数据，利用频域积分的方法求解活塞杆相对位移量数据. 采用AMESim仿真平台建立机液联合仿真模型，研究了不同悬架结构参数下车身振动特性的变化趋势. 研究发现：阻尼孔直径对于车身振动状态影响较为明显. 当阻尼孔直径由8 mm变化至14 mm时，加速度峰值减小约49.27%，均方根值RMS减少约49.42%，但相应的俯仰角却呈增加趋势；随着缸径/杆径由180/150 mm增加至200/170 mm，加速度峰值和RMS分别降低16.84%与18.62%；当预充压力从1.5 MPa增加至2.25 MPa时，加速度峰值及RMS均方根值分别减小27.67%及27.49%，俯仰角也减小.

为进一步研究工程地震动场地效应的影响，基于水平垂直谱比法（HVSR）、线性反演法2种经验方法对四川强震区地震动场地效应进行对比分析. 首先，依据震级、台站、震中距离等因素挑选出汶川地震余震中由17个强震动台站捕获的233组强震动波形；其次，基于龙门山地区铰链三段式衰减模型，采用线性反演法估计S波的品质因子Q_s，同时应用旋转HVSR、多向HVSR 2种方法解释了地震波传播中方位角对HVSR场地效应的影响机制；最后，分析了线性反演法与HVSR法计算的场地效应产生差异性的原因，在此基础上提出了改进的HVSR法以提高场地效应评估的准确性. 研究结果发现：该区域S波的品质因子与频率相关，且在0.4～20.0 Hz内近似等于199.2f ^0.8（f为频率）；HVSR的结果具有优势方向，随着方位角的改变，场地效应会在某一角度突然增大，与场地土层的各向异性有关；竖向地震动的放大，即场地土层、工程基岩或中深部硬岩层耦合形成的竖向场地效应，是HVSR法与线性反演法产生差异的主要原因.

为有效评估在使用过程中LS-FA-211001吸力锚的可靠性水平，考虑外部载荷的累积效应，建立循环载荷作用下的时变可靠性模型；结合LS-FA-211001吸力锚的不确定性量化数据，对其展开时变可靠性分析；利用蒙特卡罗模拟（MCS）方法对吸力锚可靠度进行验证. 结果表明：在可靠度要求95%以上的条件下，LS-FA-211001吸力锚的寿命即使在恶劣勘探点也能达到100次；同时，在循环载荷不同作用次数下，本文建立的吸力锚时变可靠性模型与MCS方法评估出的可靠度结果相比，误差不超过2.15%，验证了本文方法的有效性.

钢轨打磨发生在钢轨打磨车行驶过程中，会受到钢轨打磨车动力学性能的影响. 钢轨打磨一般设置为恒功率打磨，涉及到砂轮钢轨接触关系、砂轮钢轨磨削关系、液压系统、控制系统等，是一个机电液耦合过程. 在考虑机电液耦合的钢轨打磨过程中，基于车辆轨道耦合动力学，建立机电液耦合的钢轨打磨整体模型，包含车辆轨道耦合动力学子模型、砂轮钢轨接触子模型、磨削子模型、液压系统子模型；通过与已有的实验数据对比，对该钢轨打磨模型进行验证. 研究结果表明：车辆轨道动力学模型验证时，脱轨系数最大误差为11.11%，轮重减载率最大误差为7.69%，轮轴横向力最大误差为11.68%；液压控制模型验证时，在0.7Hz与1.7Hz波磨下，无杆腔压力偏差率分别为−2.96% ～ 2.92%、−0.32% ～ 1.38%，无杆腔流量偏差率为−24.11% ～ 0、−48.72% ～ 0；磨削模型验证时，整体趋势一致，最大偏差点处偏差量为0.036 mm；以上偏差均在可接受范围内，此模型能应用于实际的钢轨打磨研究中.

为研究高原地区铺设无缝道岔的可行性与高原气候环境对跨区间无缝线路稳定性的影响，探讨了不同气候、不同海拔和不同结构型式道岔实现无缝化时，铺设锁定轨温差对无缝道岔力学特性的影响. 首先，基于高原铁路自然地理环境与线路运营条件，选取青藏线升级改造过程中实现无缝化的典型道岔作为研究对象；其次，结合不同结构形式下的道岔关键传力部件力学特性开展室内参数测试，掌握高原气候低温环境对扣件、道床等阻力的影响；最后，构建考虑多场耦合和塑性阻力的无缝道岔计算模型，揭示铺设轨温差与无缝道岔受力变形的关系. 研究结果表明：当线路所处温差越大，铺设锁定轨温差引起的基本轨温度附加力增加速率从4.5 kN/℃（达琼果站）增加到6 kN/℃（唐古拉北站）；无缝道岔与相邻线路或相邻道岔间的铺设锁定轨温差对无缝道岔受力与变形影响较大，而线路轨节/道岔轨节铺设锁定轨温差引起的横向位移增加速率从0.010 mm/℃（达琼果站）增加到0.011 mm/℃（唐古拉北站），左右轨与直侧轨铺设轨温差对道岔失稳影响较小；考虑到高原道岔涉及多股钢轨锁定，易造成锁定轨温差相差较大，为提高安全冗余，铺设锁定轨温差应控制在±3 ℃，相邻轨节锁定轨温差不超过5 ℃.

灾害易发性评估通常是基于灾害空间分布特征进行概率建模，然而灾害本身存在空间异质性. 本文以汶马高速汶川至理县段沿线崩滑灾害为例，为解决灾害的空间异质性问题，利用K-mean算法将研究区灾害威胁对象（人员、财产）及危险程度（损毁房屋面积、损毁道路长度）进行空间聚类并赋予研究区不同聚类属性；从水文、地质、地貌条件等方面综合选取坡度、高程、坡向、曲率、地表切割度、河型弯曲系数、距构造带距离、岸坡坡体结构和地层岩性9个因子，将样本划分为70%的训练数据、30%的测试数据，对比K-RF模型与传统RF模型在易发性评估中的性能，以期为高速公路的运营安全及灾害防治提供理论支撑. 结果表明：K-RF模型极高易发区共包含82.95%灾害点，相较于单一RF模型取得了更好的评价结果（AUC值提高5.4%）；采用聚类的方法解决灾害空间异质性是可行的，但本文局限性在于未能从灾害本身反映灾害空间异质性，耦合模型结果本质上是易发性和易损性的综合反映.

为研究典型应力-剪胀关系对常见岩土材料力学响应的预测效果，构建适合岩石材料的应力-剪胀关系，提升本构模型的准确性，本文结合试验数据对典型应力-剪胀关系展开对比分析，并构建适用于岩石的应力剪胀关系模型. 首先，基于热动力学框架和能量守恒方程，梳理出3种典型的应力-剪胀关系模型，并将多种岩土材料的应力-剪胀数据与典型应力-剪胀关系进行对比；随后，以Rowe剪胀关系模型为基本框架，考虑多种因素影响，提出适用于岩石的改进Rowe应力-剪胀关系模型，分析了其对试验数据的拟合效果，并对比所提模型和变剪胀角模型对加载过程剪胀角演化的模拟效果；最后，将修正Rowe剪胀关系与修正剑桥模型耦合，与经典的修正剑桥模型的模拟结果和试验数据进行对比校验. 研究结果表明：由于黏聚力的影响，基于纯摩擦假设推导的经典应力-剪胀关系无法准确描述含黏聚力岩土材料的应力-剪胀响应；修正Rowe剪胀关系模型可以有效反映岩石的应力-剪胀响应，并能模拟数据中的“回旋勾”现象；本文提出的应力-剪胀关系模型不仅形式简洁，且参数数量较变剪胀角模型少；应用所提修正Rowe剪胀关系模型可以提升本构模型在变形预测方面的准确性.

为探明超高性能混凝土（UHPC）键齿接缝的抗剪承载力及其计算方法，以接缝类型、侧压应力为参数开展5个UHPC键齿接缝和1个UHPC平接缝的足尺模型试验，研究UHPC接缝试件的破坏模式和抗剪承载力变化规律；基于混凝土剪压强度准则，采用八面体应力公式推导UHPC键齿接缝的抗剪承载力计算公式，并与试验结果进行对比验证；通过收集62个UHPC键齿接缝的已有试验数据，对本文所提的计算公式进行精度分析. 研究结果表明：UHPC键齿接缝因键齿根部出现竖向贯通主裂缝而破坏，具有明显的脆性特征；在相同侧压应力下，胶接缝试件的极限荷载比干接缝大21.3%，当侧压应力由3 MPa增大至12 MPa时，胶接缝试件的极限荷载增大了26.9%；本文计算公式可较准确地预测UHPC键齿接缝的抗剪承载力，且离散性较低，计算结果总体偏保守，其中本文5个键齿接缝试件的平均绝对误差为11%，62个已有试件的平均绝对误差为21%.

斜拉索是斜拉桥的主要承重构件之一，其外层护套病害容易渗透影响索内钢丝健康，采用视频图像法智能识别出拉索表观病害意义重大. 从传统图像检测和深度学习两方面系统地综述了基于图像识别的斜拉索表观损伤识别方法，以及各个方法的基本原理和应用效果，对目前的检测实例进行深入分析；介绍一些前沿深度学习方法，为拉索表观检测提供参考；归纳各类方法的主要特点，对目前检测中存在的问题进行了探讨和展望. 以深度学习模型为主的图像识别方法具有较好的识别准确率和算法鲁棒性、较强的学习能力和适应性，综合图像缺陷识别效果最优，但仍存在检测精度和速度难平衡、图像数据需求大和标注成本高等难点. 为此，可以采取提高图像质量、构建更多半监督和无监督相关的深度学习模型、提升检测模型学习能力等手段改善检测方法.

为研究弓网系统摩擦自激振动对碳滑板与接触线之间接触损耗的影响，基于摩擦自激振动理论，建立地铁刚柔过渡段处受电弓-接触网系统有限元模型，并利用复特征值分析方法研究不同弓网参数对该系统摩擦自激振动的影响. 分析结果显示：弓网系统由摩擦自激振动引起接触线波磨产生的主频为399.61 Hz；当摩擦系数大于或等于0.11时，受电弓-接触网系统出现不稳定振动，且摩擦系数越大，该系统出现不稳定振动的趋势越强；法向接触力、碳滑板与接触线的接触位置以及弓头弹簧刚度对弓网系统摩擦自激振动的产生有很大影响；摩擦系数低于0.11并且选择合适的法向接触力或调整弓头弹簧刚度可以抑制甚至消除弓网系统的摩擦自激振动，进而减少弓/网间摩擦引起的接触损耗.

为了研究汽车声学包设计参数对其多性能目标的影响，首先，改进了传统的深度信念网络（DBNs）方法，并提出SVR-DBNs （support vector regression- deep belief networks）模型，提升了模型映射的准确度；其次，从车辆噪声传递关系与层级目标分解角度出发，提出了一种多层级目标预测与分析方法；最后，将所提方法应用于具体车型的前围声学包性能、重量与成本多目标预测与优化分析. 研究结果表明：SVR-DBNs方法对前围声学包性能、重量与成本目标预测准确度均在0.975以上，优于传统的反向传播神经网络（BPNN）、SVR与DBNs模型；基于SVR-DBNs模型的优化结果与实测结果接近，两者加权目标相对误差为1.09%（平均传递损失（MTL）、重量和成本相对误差绝对值分别为1.44%、1.04%与0.71%），优化后的实测结果较前围声学包原始状态性能、重量和成本分别提升了5.51%、9.01%与4.40%.

随着正弦干扰频率的提高，扩张状态观测器（extended state observer，ESO）的性能会下降，为提高磁悬浮转子系统中ESO的干扰抑制能力，首先，建立单自由度磁悬浮轴承转子系统数学模型；其次，设计ESO并分析其干扰抑制效果下降的原因；在此基础上，提出一种模型辅助扩张状态观测器(model assisted extended state observer, MESO)以改进带宽配置方式，提高干扰抑制效果；然后，在频域内分析基于MESO的自抗扰控制器的稳定性；最后，通过仿真与试验验证了所提出观测器的有效性. 研究结果表明：带宽的增加会放大系统噪声的影响，使系统的控制电压增加；随着干扰频率的提高，MESO对高频正弦干扰的抑制效果会下降，但仍可以降低转子的模态振幅；对50 Hz旋转频率下的转子分别施加频率为10 Hz、振幅为2 mm的基础简谐干扰与1g的基础冲击干扰， 相比ESO，MESO控制下的转子位移分别降低了16.3%与22.6%，控制电压降低了约14%.

为了分析运行效率更高的双源动车组在青藏线（格尔木—拉萨段）运行的可行性，建立机车动力学模型并进行了验证；采用动力学方法研究了双源动车组机车（动车）和青藏线成熟运营的HXN₃内燃机车在直线段、曲线段和坡道上的牵引黏着系数、牵引力、蠕滑率与速度之间的关系；通过对比2个机车的动力学响应，验证牵引工况下双源动车组的黏着特性. 通过分析可以发现：1） 机车的牵引黏着系数与机车的牵引力成正比，当车速在40～120 km/h时，双源动车组机车的黏着系数由0.19降低至0.09，黏着富裕度则由59.0%提高至85.7%；2） 在直线段和坡道情况下，双源动车组的黏着富裕度均大于HXN₃机车，对适应恶劣外界环境引起的轮轨黏着下降能力更强，对高原环境的适应性更优；3） 曲线段，忽略结构引起的黏降差异，R300 m曲线时双源动车组和HXN₃型机车的黏降幅度分别为6.3%和6.8%，R800 m曲线时，HXN₃型机车曲线黏降幅度为3.0%，而双源动车组低于限值，可以保证有足够的黏着.