车辆与线路的耦合振动动力学特性复杂，求解困难，其作为振动源给周边环境结构造成的振动影响涉及噪声、结构稳定性等多方面。问题动力学本质复杂，分析求解相当困难，且还未有成熟、通用的分析方法。本项研究立足于此，从振动随机性本质入手研究这种复杂体系的动力学基本问题，通过建立合理的耦合统一模型，运用我国自主创新的计算力学高效分析方法进行动力学响应分析，并结合所建立的优化设计快速灵敏度方法对随机响应进行相应的优化与控制。对车-线/桥-环境结构通过子结构理论建立统一的整体模型，以位移协调条件作为装配条件，避免了在耦合振动中分部建模所引起能量耗散和人工边界误差；基于虚拟激励方法对随机激励的本质进行描述，构造平稳/非平稳下基于随机特性的复杂系统分析方法，引入辛对偶体系对无穷结构证明辛正交性，建立无限循环子结构来降低系统计算规模，实现精细积分下的快速时程分析，据此建立复合多系统耦合随机动力学的高效、精确数值响应分析方法；在动力学分析的基础上，构造系统运动方程的灵敏度动力方程，结合虚拟激励方法和精细积分方法建立快速系统灵敏度分析算法，同时结合正交试验理论，自适应识别振动影响因素的重要性指数，实现对关键振动因素的灵敏度分析和优化。运用这系列创新方法，项目研究了无砟轨道-列车-基础、汽车-路面-受振建筑、车辆-桥梁等复合问题的随机振动基本问题，并以降振减振为目的实现了系统动力学响应优化，数值分析结果显示了系统方法的可行性、快捷性和精确性，同时也探讨了在交通荷载环境振动中振源体系对临近结构的影响规律。该项研就有现实工程意义，其创新数值方法和技术思路也可引入其他类似动力学随机振动系统。方法以数值分析实现性和计算高效性为特点，构造简单易于掌握，且对此类复杂系统随机动力学问题具有通用性，项目研究结果既具有工程指导意义，亦是对随机振动理论的丰富。 2100433B