对等离子旋转电极(PREP)法制备的TC4合金粉末,采用扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS),研究了两种热等静压(HIP)工艺下TC4零件表面形貌和表面附近微观组织．结果表明:同时升温升压的HIP工艺得到宏观波浪状致密零件表面,波峰呈圆形,波谷存在尖角,表面轮廓最大高度不超过最大粉末颗粒半径,零件表面与内部组织相同,主要是典型细小板条状α+β组织;先升温后升压的HIP工艺得到宏观平直的致密零件表面,表面粗糙度与控形型芯表面粗糙度相当,零件表面附近为等轴细晶区,零件内部为粗大魏氏体组织；两种HIP工艺得到的TC4零件表面均未发现明显的控形型芯元素扩散.

设计并制造了一种注塑模具型腔信息在线检测装置,综合利用传统传感器检测法、可视化观测法和超声波检测法,分别检测塑料熔体在模具型腔中的热、力学变化情况,以及充填模式信息和微观形态演化行为.在检测装置中,塑料模具设计成带侧向分型抽芯的模具结构,同时运用多媒体计时器技术和多线程编程技术开发数据采集系统.实验结果表明:所设计的模具安全可靠,检测装置可获得成形过程中塑料熔体的温度及压力信息、充填模式图像和结晶形态的形成与演化行为,实现真实加工条件下注塑成形过程的全面可视化.

基于PLCopen标准,结合PLC(可编程逻辑控制器)编程和运动控制编程,设计并实现了一种运动控制器．此运动控制器采用PLCopen标准定义的功能块模块模型,一方面达到了PLCopen标准定义的运动控制要求,另一方面实现了运动控制器的图形化编程模式．为了满足PLCopen定义的功能块模式的变换,在研究PLCopen标准定义的模块间关系基础上,设计了一种打断锁,通过对打断锁的操作,实现了PLCopen标准定义的模块间不同模式的交互方式．最后,在基于Beremiz开源开发平台上,以单轴模块验证了运动控制系统的可行性.

针对沸腾冷却在强化发动机上的应用问题,以Deutz1015和S1110发动机缸盖为研究对象,进行了充分发展沸腾起点与临界热流密度点的标定实验;以气泡在水腔内消失为控制点,提出了气泡排除控制线StC=89×Pe-0.74,形成了沸腾冷却参数设计可行域.从参数设计角度提供了合理规划沸腾热流场的方法,即将沸腾控制在靠近气泡排除线区域,以解决沸腾高效与气泡控制难题.

为评价纯电动轿车制动能量回收效果,在分析纯电动汽车能量流的基础上,提出采用电机回收的能量与制动过程中的总能量的比值,即制动能量回收率作为纯电动汽车制动能量回收评价指标．分析已有试验方法,选取在转鼓试验台上进行NEDC(New European Driving Cycle)循环工况法为纯电动汽车制动能量回收试验方法．选择三款纯电动汽车,根据所述试验方法进行试验,得到了三种车型的制动能量回收率．试验表明:所提出的试验方法简单,评价指标合理,有利于纯电动汽车的制动能量回收的评价.

以SAE(美国机动车工程师学会)模型为研究对象,采用计算流体力学数值模拟方法研究非光滑表面布置位置对车身气动性能的影响.通过对钝体模型的不同位置(侧部、底部、顶部、尾部)布置凹坑型非光滑表面,计算钝体模型的空气阻力系数,比较光滑表面与非光滑表面速度矢量、压力以及湍动能,分析了非光滑表面气动减阻机理和减阻效果差异的原因,根据分析结果得到在模型的侧部、顶部、尾部和底部布置非光滑表面均能起到减阻作用,尾部非光滑表面的减阻效果最明显,减阻率达到5.73％.

针对机构转速波动与系统内力间存在耦合关系问题,在考虑电机功率特性曲线、摩擦因素影响及工作载荷的状态下,给出了曲柄滑块机构的动态静力及转速波动的精确计算方法．通过实例对系统的转速及其波动进行了计算,对影响转速波动的因素及其影响权值进行了分析比较;对系统动态静力分析的简化解与精确解之间的误差进行了分析说明．分析结果表明:系统机构参数及运行速度是影响转速波动的主要因素,摩擦因素及电机功率对转速波动几乎没有影响;传统动态静力计算的偏差主要由忽略转速波动引起.

基于改进的空化模型和SST k-ω湍流模型,对轴流泵的流量-扬程曲线、空化特性及其诱导非定常空化压力脉动进行了数值模拟和分析．数值模拟结果表明:设计工况下的扬程、效率和必需空化余量预测误差分别为3.41％,4.10％和6.32％,获得了较高的预测精度;轴流泵叶轮空泡主要分布在叶片背面进口10％～30％区域,从轮缘到轮毂叶片空化区域逐渐减小;轴流泵叶轮出口在空化条件下的压力脉动的主频仍为叶频,谐频为叶频的倍数．叶轮出口受到叶轮外缘严重空化流的影响,在临界空化余量工况下,靠近轮缘处的空化压力脉动幅值是轮毂侧4倍左右;在导叶出口处两者差异逐渐减小,轮缘处的幅值比轮毂处仅大40％左右．随着空化余量不断降低,叶轮内空化趋于严重时,空泡发生区的压力脉动幅值显著增大;但在叶轮进口处,由于空化流向叶轮下游发展,叶轮上游流场受到空化的影响较小,在不同空化余量下压力脉动幅值变化较小.

基于超声速细长体运动理论,采用理想可压缩流体无旋定常流动以及超空泡尾部Riabushinsky闭合方式假定,建立了描述水下超声速条件下细长锥型射弹超空泡流动的非线性积分微分方程．针对超声速流动特点,发展了该方程数值离散和迭代求解的新方法,采用一阶近似解作为超空泡流动数值计算的初始解,优化了初始迭代条件,提高了计算速度和精度．通过与超空泡细长比渐近解结果进行比较,验证了理论模型和计算方法的正确性及有效性．在超声速条件下,分析了流体压缩性效应以及不同马赫数对细长锥型射弹超空泡形态、表面压力系数和压差阻力系数的影响,为超空泡射弹的弹型优化和水中弹道预报提供了理论基础.

采用哈密顿原理建立了水下复合夹层矩形板在机械激励作用下的振动与声辐射模型,并通过瑞利-里兹法求解动力学方程,夹层板的位移场用离散层理论进行描述,为了减少系统运动方程的维数,利用近似处理方法使得各位移分量均可用横向位移来表示．计算板表面声辐射阻抗时,给出了一种基于一重积分的快速计算的方法．计算结果与有限元软件ANSYS分析的结果一致,证明了算法的正确性．最后分析了夹芯板芯层几何参数与材料参数对声辐射的影响,指出根据具体工况合理设置芯层厚度和弹性模量能有效降低辐射噪声,可用于结构噪声被动控制.

为了设计出高效节能的对转桨,采用螺旋桨的旋涡理论分别对前桨和后桨进行设计,前桨和后桨之间的相互影响通过诱导速度来考虑,并用面元法分别进行水动力性能预报．通过实例设计分析发现:在设计进速条件下,该方法设计的对转桨与设计的单桨相比效率可提高10.24％;在一定进速范围内,进速系数越大对转桨节能效果越佳.

用阶跃函数构造三角脉冲载荷分段函数,利用汉克尔变换和拉普拉斯变换求解了三角脉冲载荷作用下浮冰的动力学方程,得到了其响应函数的积分式.计算了浮冰在三角脉冲载荷作用下的瞬态响应,分析了浮冰的几何、物理参数以及水深对响应的影响,揭示了浮冰和水的固液耦合使得浮冰在冲击过程中具有丰富的动力学行为的原因.研究表明:计算结果与实验结果基本一致,证明了此方法的有效性和合理性.

为解决因为强辐射噪声源(判为干扰)的存在影响对弱辐射噪声源(判为目标)的检测和参数提取,甚至得不到弱辐射噪声源声图的问题,提出了一种基于矩阵空域预滤波处理的近场聚焦波束形成方法.通过设计一个空域的矩阵滤波器对水听器阵列数据进行矩阵处理,抑制指定范围内的强干扰信号,且尽量保证其他感兴趣范围内的信号无畸变通过.通过水面舰船辐射噪声声图测量的具体实例来说明该方法对系统性能的改善效果,仿真结果表明:该方法提高了对弱辐射噪声源的探测和定位能力,优化了聚焦波束扫描声图质量.

为了研究曲边柱壳受动态内压载荷作用下的变形规律,建立了精确考虑壳体几何构型的非线性动态控制方程,提出了一种基于静力变形模式的动态响应计算方法,然后通过能量方程建立了均匀内压作用下曲边柱壳动态解的增量求解算法,求解结果与有限元方法LS-DYNA计算结果十分一致．分析了加载速率和载荷形式对曲边柱壳动态响应的影响,发现加载速率和载荷形式可以较大程度地改变曲边柱壳的动力学行为,因此可以通过改变动态加载速率和载荷形式来控制曲边柱壳不同的动态特性.

为了了解中国航海博物馆工程这一包括钢结构和混凝土结构的复杂竖向混合结构的地震响应特点,利用ANSYS程序对该工程进行了抗震分析,分析中采用了谱分析法和时程分析法,并求出了该混合结构的交界面楼层反应谱．计算结果表明:结构变形满足规范限值,下部混凝土结构对地震动输入有放大作用,使得钢网架底部加速度输入远大于地震地面运动加速度,建议上部钢结构单独进行抗震设计时,采用多条地震波输入下的楼层反应谱的包络作为设计地震输入谱.

对新型竖缝式墙型阻尼器进行理论和试验分析,推导出适用于竖缝式墙型软钢阻尼器的力学参数计算公式,主要涉及弹性抗侧刚度、受剪承载力和屈服位移．结合试验分析和有限元模拟,进一步确定了承载力调整系数,并以某钢框架为例进行了算例分析.结果表明:在地震作用下,阻尼器能够充分耗散大部分地震能,从而使装有竖缝式软钢阻尼器的钢框架具有良好的减震性能.

在研究GFRP／CFRP层间混杂复合材料极限拉伸性能的基础上,对外贴GFRP／CFRP混凝土加固梁的弯曲性能进行了研究,并建立裂尖闭合力阻裂模型,分析了GFRP／CFRP混杂效应机理和GFRP／CFRP加固梁的阻裂增强机理．结果表明:外贴GFRP／CFRP能显著降低加固混凝土梁裂纹尖端的应力强度因子,加固梁具有优越的抗裂性能和承载能力,开裂荷载和极限荷载较普通梁分别提高37％和172％以上;GFRP／CFRP加固梁中,裂纹在约70%梁高处停止扩展直至裂纹出齐,与阻裂机理模型分析结论一致;与单一FRP材料拉伸呈线弹性破坏性质不同,GFRP／CFRP呈现材料分级断裂性质,具有明显的屈服台阶,其加固的梁延性破坏特征明显;不同GFRP／CFRP粘贴加固方式中,U型加固方式的阻裂增强效果最佳,加固梁开裂荷载、极限荷载较I型加固方式分别提高17％和34％以上.

采用里兹能量变分法构建剪切应力作用下考虑弹性转动约束边界的组合梁高腹板临界屈曲应力计算模型,基于弹性薄板理论分析混凝土桥面板、剪力钉、钢翼缘板结构特性、材料参数与边界弹性转动约束系数之间的关系,推导由剪力钉连接的钢混组合翼缘板对腹板的弹性转动约束系数求解公式,通过与工字钢组合梁有限元模型及经典理论边界解的比较,验证了该理论计算模型的准确性,结果显示理论模型计算结果与有限元分析结果符合良好.

基于斯潘格勒理论,简化了有限元分析中管土间复杂的相互作用．通过最小二乘法确定了有限元建模中的变量参数最大土压,从而建立了呈抛物线分布的水平静土压模型,实现了埋地柔性管线的有限元迭代计算;分析了其埋设深度和土体力学性能对埋地管道的径向与轴向变形的影响,以及地基差异引起的管道沉降问题．结果表明:该方法能合理地反映出土体与结构的相互作用,获得埋地柔性管道的应力、应变等结果,可应用于长距离埋地柔性管道和管件的设计及结构设计.

为满足闪存控制器中BCH解码器对速度和面积的要求,设计了一种高速小面积BCH(8528,8192,24)解码器,其关键方程电路采用简化的RiBM算法,利用二进制BCH码的特性简化关键方程电路结构和迭代轮数．使用关键方程电路的可折叠特性和逻辑资源复用,对解码器架构进行了面积优化,结果显示：与传统iBM算法相比,电路的关键路径延时减小了约50％,与RiBM算法相比,关键方程迭代轮数减少了1／2,电路资源减少了约1／3；该系统架构能够在保证吞吐率的前提下减小约70％电路面积.

为加快直升机动力学模型的解算速度,基于拉格朗日方程,以一个仿真步长内机身的微小位移和转角(IDRA)为广义坐标,提出了直升机动力学建模的IDRA法,简化了相邻步长间机体坐标系的转化矩阵,节省了CPU计算时间．同时,将直升机轮胎视为带有黏性阻尼的三维线性弹簧,将其势能、动能和耗散能用新的广义坐标表示,建立了集飞行与着陆于一身的机身动力学模型．实验结果表明:与传统方法相比,利用IDRA法可以节省1／3的CPU计算时间,飞行与着陆之间曲线过渡合理,从而验证了该方法的可靠性和实时性.

针对室内复杂环境三维建模问题,提出一种移动机器人快速三维同时定位与地图创建(SLAM)方法．利用RGB-D相机分别获取环境纹理和三维信息,通过图像特征提取与匹配,结合相机标定模型,建立三维点云对应关系,运用随机抽样一致性(RANSAC)算法作为位姿估计的策略求解基于对应点迭代最临近点的模型,有效解决机器人精确定位问题;引入keyframe-to-frame关键帧选取机制,结合立体栅格法及空间点云法向唯一特征,实现三维地图的更新与维护．室内环境下的实验结果验证了所提方法的可行性与有效性.

为了抑制舰船系泊对准过程中的高频随机干扰,提出一种在惯性系对准的基础上引入2D-HMM／KF(二维隐式马尔可夫模型卡尔曼滤波)的新方法．高频随机噪声在通过2D-HMM／KF滤波器后被滤除,近似周期性的中等频率干扰通过积分运算正负基本抵消,进而提取出载体惯性坐标系下低频的重力矢量信息以完成初始姿态矩阵的获取,与传统数字低通滤波器相比该方法不存在滤波延迟问题．利用多次系泊实验分析了引入滤波前后惯性系对准方法的对准结果,研究表明:采用该滤波技术的系泊对准方法将方位对准精度提高了一倍,且具有更好的鲁棒性.

根据延迟容忍网络中的数据活跃程度与其扩散速度直接相关的规律,提出了数据活跃程度感知的延迟容忍网络数据转发机制．根据数据平均投递周期,节点以分布式方式衡量数据的活跃程度,并在此基础上预测数据期望投递跳数,进而控制数据复制转发的扩散程度．仿真结果表明该机制能够大幅度改善数据成功投递率和网络平均延迟.

设计了基于模糊PID(比例积分微分)算法的药厂净化空调监控系统,该系统主要分为上位机、下位机、现场仪表和控制算法四个部分．上位机采用工业上常用的工控机,并使用组态王6.51进行软件编程;下位机使用西门子S7-200PLC及其扩展模块,并配以MT6070ih触摸屏进行操作,同时采用模块化的方法进行编程;现场仪表主要由JWSL-5ATD温度、湿度传感器、EE65风速变送器和ML7420A阀门执行器组成.设计了基于模糊控制和PID控制相结合的模糊PID控制算法,在PID控制的基础上,通过模糊规则进行模糊推理,查询模糊矩阵表进行参数自整定,从而实时调整PID各项参数,达到对系统的精确控制．运行结果显示:该系统与常规PID控制相比,超调量降低了9.1％,同时系统的调节时间减少了13.2％,大幅度提高了控制效果.

介绍了基于统计线性回归的确定采样型滤波器结构,回归点选取的差异是这一类滤波器的本质区别,针对确定性采样型滤波器在选取回归点过程中为获得协方差矩阵的平方根矩阵所采用的矩阵分解问题,通过对协方差矩阵的分析,提出将协方差矩阵分解为标准差对角矩阵和相关系数矩阵,采用对相关系数矩阵进行奇异值分解的方法来获得协方差矩阵的平方根矩阵,从而得到一种新的回归点选取方法.该方法消除了状态向量中量纲的影响,获得了更准确的回归点,从而可以提高滤波精度.最后,采用两个典型的非线性模型对新的非线性滤波方法进行了验证,通过仿真验证了该滤波方法的有效性.

为了有效抑制多普勒效应对脉冲到达时间精度的影响,提出了一种基于星光多普勒的脉冲星脉冲到达时间补偿方法．该方法首先根据多颗恒星的星光多普勒频移解算出高精度航天器速度信息,然后利用该速度信息对X射线探测器获得的脉冲光子到达时间进行补偿,最后利用历元叠加法累积脉冲光子获得脉冲到达时间．该方法能有效抑制航天器高速运动对脉冲到达时间的不利影响,理论分析和实验结果表明了该方法的可行性和有效性；该方法的补偿精度比轨道外推方法高出两个数量级,且该方法的鲁棒性比轨道外推方法更强.