轧机是计算机控制的复杂机电系统。由于设计问题、结构损伤或系统故障,在某种条件或干扰下,可能产生持续自激振动。轧机的这种运行故障严重影响产品质量,损坏设备,甚至使生产中断。提出一种基于多参数同步综合测试、系统辨识和动力学分析与修改的综合方法,从试验与理论上分析了轧机产生自激振动的原因与消除方法。在研究的工程实例中,由辊缝位移传感器安装结构的动力学特性造成辊缝位移信号的响应延迟,引发板厚液压控制系统(AGC)非线性自激振动,从而产生整机持续的剧烈强迫振动。通过结构动力学修改,最大限度地减小位移反馈信号的延迟时间,大幅度地提高了系统的闭环稳定性,消除了正常工作条件(或正常扰动)下的自激振动,从而保证了轧机高效、稳定地工作。

运用频域法在广义正交域中识别二维分布动载荷。基于数学拟合理论，二维动态载荷在广义正交域中可分解为二维正交函数的级数形式，未知的二维分布动载荷就可以表示为各阶正交基函数线性叠加，这时未知的复杂分布动载荷的识别就可以转化为简单的正交拟合系数的识别。根据线性系统的叠加原理，将待识别载荷的分解基函数看成已知分布动载荷作用于结构时，结构的响应与待识别载荷作用下结构的响应成线性关系。只要结构实测的响应点数大于待识别的系数，就能求出各系数，因而就可以识别分布动载荷。通过计算机仿真验证该方法能有效识别二维分布动载荷，且能与有限元方法结合，识别复杂结构上的分布动载荷。该方法具有很好的通用性，能简单方便运用于工程结构，能很好地抑制噪声的干扰。仿真试验说明该方法具有很好的识别精度。

通过推广和修改ESO方法来进行结构形状优化设计,以达到控制地面运动激励下的结构随机动力响应的目的.根据工程实际要求,用随机动力学理论构造具有白噪声功率谱的地面运动的随机动响应表达式.基于特征导数的模态截断法和近似处理, 导出了一套平均均方动响应的灵敏度公式.在优化软件上实现了形状优化算法,提供的算例显示了本方法的合理性和有效性.

应用Kronecker代数和矩阵微分理论,系统地发展了振动系统的特征值和特征向量的矩阵灵敏度分析方法,给出了向量值和矩阵值函数的结构系统的特征值和特征向量的灵敏度,通过求导数排列成二维矩阵,所得的结果易形成计算机程序.该方法可以扩展延伸到具有一般矩阵和重根的特征值灵敏度分析的问题之中.

由于结构动力学有限元模型的评估具有主观性,本文将模糊数学有关理论应用于动力学有限元模型的评估,提出了一种动力学有限元模型的一致性模糊综合评估方法.评估中将动力学模型计算振型、频率与试验结果相比较,通过建立模型的评判对象因素集、评价集和权重集,寻找隶属函数,构造模糊关系矩阵,完成有限元模型的模糊综合评估.该方法不仅能界定有限元模型是否可用,还能对多个模型进行排队选优.文中算例表明了该方法对单个模型评估准确,并能从多个模型中选出最优者.

提出将模态频率和有效模态质量构造的残差作为遗传算法的目标函数进行结构动力学有限元模型修正的方法。有效模态质量不但可以为结构动力学响应分析提供一种判断模态贡献程度的方法,而且能够为有限元模型修正提供更多的信息量。介绍了有效模态质量的概念和基于遗传算法的结构动力学模型修正理论,在此基础上采用仿真算例验证了所提出方法的正确性和有效性。仿真结果显示,模型修正后参数最大误差为-0.062%,不管是在修正频段内还是修正频段外,频率和有效模态质量的均方误差都小于0.025%。研究表明,使用有效模态质量和遗传算法的结构动力学有限元模型修正是有效可行的。

对结构动态载荷反演问题进行深入研究,提出了一种基于灵敏度分析法的结构动态载荷识别时域分析技术。将结构输入动态载荷表示为一系列参数的形式,通过灵敏度迭代分析来确定相应的载荷参数,从而确定结构的动态输入载荷。在灵敏度迭代求解过程中,为减少响应测量噪声引起的影响,引入正则化求解技术来寻求满足工程要求的稳定近似解。最后提出的方法成功应用于正弦级数迭加形式的输入载荷识别,仿真结果表明灵敏度分析法在载荷识别中是有效的。

传统结构动力学模型确认方法通常采用单目标优化,存在精度不足和稳定性差等缺点,难以满足实际工程需求。基于此,提出一种采用神经网络作为代理模型,建立以马氏距离和鲁棒性为不确定性量化指标的多目标优化模型,并将NSGA2多目标进化算法用于求解。针对NSGA2存在无法有效识别伪非支配解、计算效率低和解集质量较差等设计缺陷,提出一种基于支配强度的NSGA2改进算法INSGA2-DS。INSGA2-DS将支配强度引入非支配排序,采用新型拥挤距离公式和自适应精英保留策略,以提高收敛效率和解集质量。GARTEUR飞机算例的仿真结果表明,INSGA2-DS求解复杂工程问题时具有更好的收敛性和分布性,而考虑鲁棒性的结构动力学模型确认方法可以获得同时满足多种目标要求的Pareto解集,提高了模型确认的精度和稳定性。

采用有限方法建立3－PRS并联机构的刚一弹耦合的多体系统动力学模型，并求解了该模型。建立的模型与MSCPatran的计算结果相差无几，误差率不超过5％，这说明模型是正确的，而且完全满足精度要求，从而开辟了虚拟轴机床动力学研究新的思路。

将位移的三阶导定义为超加速度,并基于常平均超加速度假设推导了一种新的三阶隐式直接积分法。分析了该方法的稳定性、计算精度和计算效率。证明在不增加所需存储空间和计算量情况下,该方法是稳定的且有三阶精度。最后,用三个算例验证了该方法的准确性和适用性,能够解决实际工程问题中遇到的多种结构动力学问题。