为了提高索杆张力结构的刚度和减小结构受力,在结构杆件中引入作动器,主动调整杆件的长度,改变结构的形状.在荷载态下,将作动器主动工作产生的杆件内力改变量视为结构独立自应力模态的线性组合,根据虚功原理及变形协调关系建立了节点位移向量、杆件内力向量与作动器主动调整量之间的迭代关系.同时,以杆件受力最小为目标,构造了结构形状优化模型并编制了相应的求解程序.算例分析表明：结构所有杆件均布设作动器的效果与仅在索中布设作动器的效果相同,均可以实现既提高结构刚度、又改善结构受力的目的;仅在杆中布设作动器调节杆长来提高结构刚度的代价是增大杆件的内力.通过有限元方法与本文方法对算例求解结果的对比分析,发现两者符合较好,验证了本文方法的正确性.

将弹塑性纤维模型引入基于柔度法的非线性梁柱单元,通过有限元分析软件OpenSees对钢筋混凝土桥墩在低周反复荷载作用下的受力性能进行了模拟.对墩底截面内力、变形和钢筋受拉应变进行了参数分析.结果表明:墩底截面内力和刚度随轴压比和配筋率的增大而增大,截面变形和钢筋受拉应变随轴压比和配筋率的增大而减小,随着延性比的增加,轴压比较大的试件的截面曲率和受拉钢筋应变的增长程度更加显著,钢筋硬化参数对于分析结果有较大影响.

为研究蜗壳和外围混凝土联合受力情况下座环的结构特性,结合一实际工程垫层蜗壳结构,采用三维有限元方法,从座环应力、位移和变形以及抗剪性能几个方面分析座环结构的受力特性．结果表明:相比于座环结构强度,其位移和变形更值得重视,垫层变形模量和摩擦系数的大小应该成为座环结构分析的重要考虑因素;座环承受较大的剪力,垫层蜗壳结构设计中不能忽视此问题．

应用线性船舶水动力学理论,将有限水深开尔文移动兴波源格林函数分解成Rankine源集合、局部扰动项和波函数项3部分,利用高斯拉盖尔及最速下降积分方法加快了局部扰动项的计算速度．采用面元法计算了有限水深船体表面的面源强度,并与无限水深结果进行对比,进一步求解出有限水深船舶的兴波阻力,与其他方法所得结果基本一致,在跨临界航速中有限水深兴波阻力明显大于无限水深的结果．

根据计算流体动力学和数值传热学理论建立了考虑浮力作用的热射流水平排放及浮升规律的数学模型,采用有限体积法离散求解三维热射流的数学模型,对圆形热射流和椭圆形热射流的温度分布特性进行了数值计算分析,得到了圆形热射流与椭圆形热射流轨迹的温度场分布图像,分析了出口形状对热射流轨迹温度分布的影响．对计算结果的分析表明：椭圆形出口有利于加快热射流的热量扩散,能够更好地减弱热排放对环境的热污染．

采用格林-拉格朗日应变张量推导了桨叶的应变-位移关系,把无轴承旋翼桨叶作为多路传力系统进行处理,并应用哈密顿原理建立了桨叶运动的有限元方程,气动模型采用二维准定常片条理论和动力入流模型,研究了摆振销对无轴承旋翼悬停状态下气弹稳定性的影响．结果表明:摆振销可引入负的变距-摆振耦合,明显提高无轴承旋翼桨叶的一阶摆振模态阻尼;摆振销垂直偏置距离对无轴承旋翼桨叶的一阶摆振模态阻尼具有重要影响,距离增加,有利于加大一阶摆振模态阻尼,从而提高旋翼的气弹稳定性．

针对嵌入式系统中广泛存在的安全威胁以及嵌入式系统空间有限、资源宝贵等特点,在分析纯软件保护方法的缺点基础上,采用安全协处理器的方法保护嵌入式系统中软件的安全,提出了基于SHA-1引擎的嵌入式安全协处理器结构,并对其中关键运算模块进行小面积、低功耗优化,在华虹NEC 0.35 μm工艺库下综合等效门数为1.637×104门,功耗为0.582 mW,测试结果表明该安全协处理器能够满足嵌入式系统安全保护要求．

从时频联合设计的角度出发,提出了一种多输入多输出-正交频分复用(MIMO-OFDM)训练序列及相应的时频同步方案．首先利用提出训练序列的时域共轭对称性完成定时同步,然后利用训练序列良好的频域自相关性完成频率同步．该方案不仅具有更高的定时和频率偏移估计精度,而且频偏估计范围更大,理论上可以达到(-N／2, N／2)．仿真结果表明：在多径信道下,该方案符号定时偏移估计精度更高,在小信噪比下尤为显著;当频偏估计性能在均方误差为1×10-4时,提高大约3 dB．

针对正交频分复用水声通信中,为实时同步和多普勒补偿而频繁加入辅助数据使通信速率降低的问题,通过设置导频的相位和幅度,把导频转变为首尾相位连续的线性调频信号,该方法使同步与导频复用,同时可以进行多普勒估计,从而节省了额外加入线性调频信号所占用的时间．湖上试验结果表明：系统通信速率为0.25 bit／(s•Hz),未经纠错编码的最低误码率为2.68％,验证了该方法的可行性和有效性．

以能量检测作为频谱感知的基本方法,以次用户平均信道效率作为衡量认知无线电系统性能的参考标准,分析了存在多条主用户信道时,在次用户频谱感知的不同阶段,感知时长对认知无线电系统性能的影响.推导了授权用户对干扰的防护得到满足的前提下,使次用户平均信道效率最大时,感知时长必须满足的条件,并通过仿真对理论分析进行了验证.仿真结果表明:次用户可以通过选择最佳的感知时长,使其平均信道效率得到优化.

针对PDMS(二甲基硅氧烷)液体变焦透镜在使用过程中常会发生边缘脱落从而影响透镜性能甚至毁坏整个器件的问题,提出了一种基于单点金刚石切削和软刻蚀工艺的双腔体可调焦透镜模型,该模型相比仅由单PDMS腔体和PDMS薄膜粘合的结构,能有效防止在大变形条件下变形膜边缘脱落,从而更大可能地保证透镜正常工作．测试结果表明:相比于单腔体的模型,该透镜在保留可调焦透镜性能的同时,具有更好的工作稳定性．

针对激光点对点通信方式的不足,根据实战需要提出了利用海面作为激光漫反射媒介进行组网通信的设想,并且采用前后向迭代的数值方法结合格林函数谱加速算法对激光海面漫反射通信的能量分布特性进行了研究．通过仿真计算和实验验证,得出了二维激光海面双站散射系数,并对激光光束入射海面后的散射场进行了分析.结果表明:入射激光束经过粗糙海面散射后,能量大部分集中在前向散射区域上,而后向散射强度很弱,并且在散射场的边缘处能量迅速衰减,说明激光海面漫反射组网通信方法是可行的．

针对多于5个变元的复杂多项式系统的Dixon矩阵的构建问题,基于递归算法提出了一种改进算法．采用动态规划的思想,自下而上地构建Dixon矩阵,避免了Dixon多项式的重复计算,并给出了使用该算法计算Dixon矩阵的具体实例．该算法与递归算法一样,可以在同样的计算平台上处理其他方法所不能解决的一些复杂多项式系统求解问题,但与递归算法相比,减少了须要计算的Dixon多项式的数量,提高了计算效率．

针对船舶过闸计划生成的难题,提出了基于蚁群算法的船舶过闸计划生成方案,建立了船舶过闸排档问题的优化模型(包括目标函数和约束条件),给出了基于蚁群算法的船舶排档问题求解算法和船舶过闸排档计划生成的蚁群算法的构造过程,包括信息素策略、概率转移策略、约束条件的处理和算法步骤．依据该算法并结合三峡南线船闸的实际调度数据,给出了实验结果，证明船舶过闸计划生成方案是有效的．

提出了一种基于微分代数方法的运载火箭自抗扰姿态控制方法.通过微分代数观测器得到输出的一、二阶导数估计,将二阶导数估计值作为模型摄动及外部扰动的观测值，在输出反馈控制器中加以补偿.控制器采用改进的PID控制算法,并给出了一种控制器参数选取方法.仿真结果表明：该方法不仅具有自抗扰的性质,而且对于火箭发动机停摆故障具备很好的容错控制性能.

在传感器、控制器和执行器均工作于时间驱动的工作模式下,综合考虑网络化控制系统(NCS)出现时延和丢包问题,提出一种拟T-S模糊模型．以时延和丢包出现的概率作为隶属度,根据丢包出现在系统中的不同环节,分别构造相应的系统模型,并利用线性矩阵不等式(LMI)方法证明系统的稳定性．在系统存在外部扰动输入的情况下,构造相应的反馈控制器,并通过对一个二阶倒立摆系统的数值分析证明系统具有一定的鲁棒控制律．

针对传统的逆系统在设计上需要精确数学模型和逆模型的解析解的限制,提出一种新的逆系统容错设计方法．该方法仅对非线性不确定系统的可逆部分求逆,通过引入鲁棒滑模观测器,对不可逆部分及执行器故障进行在线估计,从而以补偿方式在线修正逆模型并调节故障,使其在数值上精确地逼近非线性不确定受控对象的逆模型．仿真结果表明:该方法不仅对无显式的多变量未知非线性不确定系统具有良好的控制效果,对执行器故障也有较好的容错效果．

针对现有的二型模糊系统规则库精简方法不能有效地消除冗余模糊集合的问题,提出了新的普通二型模糊相似度与包含度．首先,基于2种模糊性测度的公理化定义,提出了计算公式;然后,讨论了普通二型模糊包含度的性质,并提出了2种测度的相互转换定理;最后,通过实例验证了2种新测度的性能,并将提出的普通二型模糊相似度用于高斯普通二型模糊集合的聚类分析,聚类结果由不同α-水平上的层次聚类树组成,可以合理地区分这些集合．

利用模拟分解炉悬浮及喷腾条件的气固试验台对水泥行业中2种典型煤样的煤焦及煤粉再燃条件下还原NO进行了试验研究,考察了在有无生料催化作用下煤焦及煤粉还原NO的特性．研究结果表明：煤粉对NO的还原能力远强于煤焦,对不同挥发分含量的煤粉,随着挥发分含量增加,煤粉还原NO的能力增强;水泥生料对煤焦及煤粉还原NO均具有一定的催化作用,且水泥生料对挥发分较高的烟煤还原NO催化作用更强；煤焦及煤粉对NO的还原作用随温度升高而增强,且水泥生料对煤粉及煤焦还原NO的催化作用随着温度的升高而增加．

利用金属网反应器研究了大同烟煤在空气气氛和O2／CO2气氛不同氧气体积分数下的着火特性,并利用热重分析仪分析了2种气氛下煤焦的反应性．试验发现：在相同氧气体积分数下, O2／CO2气氛的煤粉着火温度较O2／N2气氛的高, O2／CO2 (φO2=21％,φCO2=79％)气氛下大同烟煤着火温度较空气气氛提高了35.7 ℃,在O2／CO2气氛下出现着火延迟；在O2／CO2气氛下φO2=30％时,大同烟煤与空气气氛具有比较接近的着火温度；在N2和CO2气氛下制得的煤焦,在相同氧气体积分数2种气氛下的表观活化能差异明显,煤焦反应性是影响煤粉着火温度在O2／CO2气氛下出现延迟的重要原因．

针对机械结合面G-W接触模型和M-B接触模型存在的不足,基于分形理论,提出一种能描述2粗糙面接触的配对几何粗糙特性的法向刚度力学模型.该模型在几何尺寸上独立,给出了结合面面压与刚度的解析解,能有效求解结合面配对接触的法向刚度.根据应变能相等的原则,把结合面法向刚度和切向刚度折合成连续体的材料属性,建立了描述结合面特性的虚拟材料模型,试验证明了该方法的有效性.

建立了600 kN／1 500 kN•m锻造操作机大车行走机构的液压系统数学模型,运用模糊自整定PID控制理论设计了基于电液比例方向阀和液压马达的操作机行走位置控制系统,以减小系统的超调和振荡．通过Matlab／Simulink对控制系统进行仿真,结果表明：基于模糊控制器的系统能够消除响应超调和振荡,且较基于普通PID控制器的系统降低了25％左右的峰值速度,使操作机运行更平稳．基于S7-300 PLC编写操作机控制系统,采用存储器间接寻址的方式实现模糊控制表的在线查询,提高了控制算法的实用性．

为了降低柴油机气缸盖的热负荷,以重载柴油机气缸盖为研究对象,进行了缸盖底部温度测量实验,并建立了发动机一维工作过程计算与缸盖内三维流动、传热与应力的多场耦合仿真模型,在此基础上提出了优化鼻梁区冷却通道尺寸并削薄缸盖底板的优化设计措施.结果表明:改进措施使该气缸盖的最高工作温度由336.3 ℃降低为325.7 ℃,最大热机耦合应力由498 MPa降低为491 MPa,有效降低了气缸盖的热负荷.

为考察表面粗糙度对织构表面摩擦学性能的影响,采用求解基于平均雷诺方程的表面织构润滑计算模型的方法，研究综合粗糙度和方向参数等对摩擦系数及最优织构参数的影响规律.结果表明:当织构表面具有横向粗糙条纹时具有较优的摩擦学性能表现;当综合粗糙度σ<0.5 μm时,摩擦系数和最优织构深度不随综合粗糙度的变化而变化,当σ≥0.5 μm时,摩擦系数和最优织构深度随粗糙度的增大而增大;最优织构直径随综合粗糙度的增大而增大,最优织构面积比与综合粗糙度之间不相关,最优织构参数不随方向参数的变化而变化.在仿真结果的基础上,建立考虑粗糙度影响时表面织构的最优参数设计模型,试验验证所建立的模型是合理的和正确的.

分析了铝合金筋板构件挤压变形过程的金属流动规律,提出了计算成形载荷的包络圆等效载荷模型,该模型由筋条区域的平面应变问题主应力分析模型和腹板区域的轴对称问题主应力分析模型耦合而成. 对比分析了包络圆等效载荷模型的解析解与经验公式解、数值解和试验数据的一致性,讨论了筋宽和腹板厚度对成形载荷的影响.结果表明：包络圆等效载荷计算模型不仅能够描述构件尺寸要素对成形载荷的影响,而且计算结果与数值模拟及试验结果比较一致,准确性高于经验公式;当筋板构件包络圆半径与腹板厚度的比值大于24时,模型解析解偏差较大.

在遵循水玻璃模数测定原理的基础上，提出了一种基于电位法的水玻璃模数自动测定方法并设计了相关仪器,采用金属锑电极和温度传感器组成的信号采集单元采集到的电位信号取代传统的指示剂判断滴定终点;采用微型蠕动泵对待测溶液进行精确加液滴定代替手工加液滴定;采用STM32F103微控制器控制整个滴定过程并进行数据处理;采用磁力加热搅拌器对整个滴定过程进行加热搅拌.试验结果表明采用该方法及仪器可以自动、快速、准确测定水玻璃模数.

在K2ZrF6-Y(NO3)3-NaAlO2电解液中采用微弧氧化技术在AZ91D镁合金表面制备了Y2O3-ZrO2-MgO复合膜层(Al-Zr-Y膜)．运用电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和电化学分析与高温氧化等方法研究了Al-Zr-Y膜的组成与结构、耐腐蚀性及热稳定性．结果表明:Al-Zr-Y膜主要由Y2O3, ZrO2, MgO和Al2O3等物相组成,与Na2SiO3-(NaPO3)6电解液中的膜层(Si-P膜)相比,Al-Zr-Y膜的厚度较小,但膜层的致密性较好、表面粗糙度小;腐蚀电流密度较小、开路电位较正、极化阻抗较高;在5％ NaCl溶液中的腐蚀速率低于Si-P膜,约为AZ91D镁合金的1％．Al-Zr-Y膜层比普通Si-P膜层具有更好的抗高温氧化性能和耐热冲击性能．

以FePO4•2H2O，Li2CO3和蔗糖为原料,采用碳热还原法合成LiFePO4／C材料．高温合成时采用木炭粉代替惰性气体保护以降低成本,对样品进行X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜 (SEM)测试和电化学性能分析．结果表明:当合成温度为650 ℃时合成的材料具有较好的电化学性能,0.1倍率下首次放电比容量为153.0 mA•h／g,30次充放电循环后容量保持率为95％,具有良好的循环性能．

针对单独采用连续体法或离散元法分析桩体复合地基褥垫层的不足,以单桩模型试验为背景,采用有限差分法(FDM)模拟桩体和桩间土,采用离散单元法(DEM)模拟褥垫层,对刚性桩复合地基建立耦合计算模型,并对该模型各加载阶段的桩顶刺入量、褥垫层的受力特性和变形特性进行了分析．结果表明：当上部荷载较大时桩顶边缘出现沿竖向的滑裂带，褥垫层的调整均化作用是通过桩顶附近的颗粒从桩顶高应力区向低应力区流动实现的．

在现有的纤维增强复合 (FRP) 材料片材的锚固技术基础上,开发出一套基于FRP材料的波形锚和相应的锚具系统．针对特定的FRP片材,设计并制作了典型的锚具样品,利用该系统在实验室进行张拉试验．试验结果表明:FRP片材破坏时,单层材料比双层的强度利用率高,FRP波形锚能正常工作,片材中的受力不均匀问题是影响和制约锚固体系的主要因素．针对实验中出现的受力不均匀问题,改进了张拉装置,且在FRP片材张拉前每隔一段距离进行涂胶固化,改进后的系统成功应用于加固工程中．