将Dijkstra算法引入复杂刀具结构节能优化设计,提出了基于Dijkstra算法的麻花钻主刃曲线节能优化设计的方法．针对应用Dijkstra算法求解麻花钻最小钻削功率主刃曲线时存在计算精度不高、效率低、难以保证刃形曲线的光滑性和可刃磨性等问题,利用主刃曲线在半径方向不会发生回头式弯折的特点,提出将前刀面螺旋面离散网络进行径向分段与逐步缩小周向搜索范围来加密网格相结合的方式改进Dijkstra算法的求解过程,以降低其时间复杂度、提高计算效率和计算精度．计算结果表明：改进后的Dijkstra算法既可以使计算效率提高千倍以上,又可以很好地保证主刃曲线及其切削角度分布曲线的光滑性,提高优化主刃的可刃磨性.

为了有效地控制液压非线性系统,提出基于RBF神经网络的自适应最优控制系统,应用于机器人液压驱动器．首先,建立了液压系统的动力学模型;然后,输入幅值和频率连续变化的信号,应用卡尔曼滤波器估计液压系统状态,进而计算出模型参数,对模型参数进行分组用于训练RBF神经网络;接着,对不同组参数求平均作为参考点,用RBF神经网络学习最优控制器反馈增益随系统参数的变化规律;最后,训练完成的神经网络根据卡尔曼滤波器参数估计值在线预测并调节控制器增益．经实验验证,该控制系统调节时间和跟踪误差仅为普通线性二次型最优控制器的1/2和1/3左右.

基于Preston方程分析了气囊抛光特性,确定去除函数的三个重要特征，即抛光斑尺寸、形状以及去除量,得到影响光学元件气囊抛光材料去除效率的主要参数.通过定点抛光实验,分析气囊充气压强、压缩量、主轴转速对BK7光学元件去除函数和材料去除效率的影响.结果表明:充气压强与压缩量对于气囊抛光去除函数的形状影响较大,去除效率随气囊充气压强增大先升高到2.08 mm3／min后逐渐降低然后又升高,压缩量与气囊转速的提高增大了材料的去除效率，分别可以达到6.84 mm3／min和5.04 mm3／min.

针对射流表面流场特性,以回转体的UPVC管为实验样件载体,在其表面上加工出按菱形排布的射流孔结构.在射流表面减阻测试实验平台上,对光滑表面和不同射流孔排布方式的射流表面所受摩擦扭矩进行模型实验,分析射流孔排布、射流速度、旋转速度等因素对射流表面减阻率的影响,研究射流孔不同排布方式下射流表面减阻特性.结果表明：不同排布方式的实验样件射流表面具有较好减阻效果,射流孔菱形排布的两个对角线均能影响射流表面减阻特性.

提出一种使用回归分析提高绝对式光栅尺测量精度的方法.分析了影响绝对式光栅尺测量精度的因素以及提高其测量精度的方法；对JC09型绝对式光栅尺的测量值和真值进行回归分析,得到回归方程；对回归方程进行了显著性分析,并提出了修正方程;通过实验验证了该方法能够有效提高绝对式光栅尺的测量精度.实验结果表明:在绝对式光栅尺800 mm测量长度内,测量精度由0～18.25 μm提高到-4.21～5.72 μm.另外,该方法具有成本低、计算量少以及易于实现的优点.

针对GTN模型不能模拟剪切破坏这一缺陷,基于Nahshon和Hutchinson的修正,在隐式有限元过程中开发了同时适用于拉伸和剪切断裂模式的细观损伤材料本构．首先,推导了适用于修正后损伤本构的全隐式数值积分公式和一致性切线模量,给出了UMAT子程序的计算流程;然后,采用一个单元分别施加拉伸和剪切边界条件,验证了细观损伤材料本构的有效性;最后,分析了薄壁结构在扭转载荷下的弹塑性响应.与试验结果的对比研究表明:修正的细观损伤模型能够较好地预测出延性材料的剪切损伤演化过程.

为了建立一种由基体的黏弹性获得复合材料黏弹性的新方法,从基体材料的黏弹性模型出发,提出一种复合材料单向板黏弹性模型．由该模型的平衡方程组,经拉普拉斯变换与逆变换推导其黏弹性本构关系,该表达形式与基体材料的黏弹性本构方程具有相同的形式．进行了基体材料和复合材料单向板的黏弹性实验,结果表明:复合材料单向板的蠕变柔量公式的实验拟合参数值与理论推导的参数值较为接近,该模型能够较准确地表达复合材料单向板的黏弹性行为．该模型只须测出基体的弹性模量及蠕变常数、复合材料单向板的弹性模量及基体含量,即可预测聚合物基复合材料单向板的黏弹性行为.

通过外加电流加速试验获得锈蚀钢筋混凝土柱,采用纤维增强聚合物(FRP)全裹方法对其进行加固,然后通过盐溶液干湿交替方法对FRP加固柱进行钢筋锈蚀试验,利用电化学工作站量测FRP加固柱的钢筋半电池电位和线性极化曲线,分析FRP加固柱的钢筋锈蚀电化学特性．试验结果表明:随着干湿交替次数的增加,外粘CFRP和GFRP加固柱的钢筋半电池电位呈先升高后稳定趋势,线性极化电阻呈增大趋势,腐蚀电流密度呈降低趋势;外粘CFRP和GFRP加固法均能在一定程度减缓钢筋混凝土柱的钢筋锈蚀,CFRP延缓钢筋锈蚀效果优于GFRP.

利用有限元软件ABAQUS,对时变约束混凝土梁的升降温全过程内力变化进行了探讨．首先考察了梁端轴向和转动约束刚度的变化趋势;然后对单调升温以及先升温后降温情况下,时变约束混凝土梁的轴力和梁端弯矩变化过程进行了计算分析,并与定常约束混凝土梁的相应结果进行了对比．结果表明:高温下时变轴向约束梁的最大轴力比小于定常轴向约束梁,轴向约束刚度比初值越小二者相差越大;高温下时变轴向约束梁的最大梁端弯矩与定常轴向约束梁几乎相同;时变转动约束下梁的轴力比和梁端弯矩随升降温时间的变化曲线都与定常转动约束下的相应曲线一致.

提出了可应用于中低层和多高层隔震结构的近似实空间解耦方法．利用强迫解耦法、Kelly法和近似实空间解耦法对具有非经典阻尼特性的隔震结构进行了对比分析,并将结构位移响应用具有明确物理与工程意义的系列二阶标准振子位移响应与速度响应线性组合来表示．通过理论分析和算例求解可知：近似实空间解耦法具有很强的优越性和很高的计算精度,结构隔震层和顶层的位移响应最大误差仅为0.361％和1.444％,可推广应用于隔震结构的动力响应分析.

对不同类型1／2比例模型的生态复合墙体水平低周反复加载试验进行分析,总结不同类型生态复合墙体的破坏模式,对比分析内填砌块材料、肋柱数量、高宽比、轴压比等因素对于墙体破坏模式的影响规律．在对墙体进行非线性数值扩展分析的基础上,进一步归纳关键因素指标对生态复合墙体破坏模式的影响规律．将可拓识别方法引入到生态复合墙体破坏模式定量识别中,确定生态复合墙体破坏模式可拓识别方法的实现步骤,并对试验墙体的实际破坏模式与实例计算结果进行对比分析．试验研究与理论分析表明:可拓识别方法能较真实地反映复合墙体在水平荷载作用下的破坏模式类型,具有较强的识别评判能力,为生态复合墙结构的设计理论提供了一种关键构件破坏模式的快速识别方法.

为了研究柔性非晶硅薄膜光伏电池-乙烯四氟乙烯共聚物(简称PV-ETFE)气枕结构的温度特征,设计了由三层ETFE气枕与集成于其中层膜上表面PV组成的气枕1及由双层ETFE气枕与集成于其上层膜上表面PV组成的气枕2,实测了两种气枕的PV和ETFE薄膜的夏季温度数据．通过分析得到:两种气枕的PV和ETFE薄膜温度差分别为35.4 ℃和26.2 ℃;气枕1和气枕2 ETFE薄膜受气枕内空气温度和气枕外空气流动影响明显；PV温度受阴影及太阳光入射角影响.

为将格子玻尔兹曼方法(LBM)用于土木工程结构的气动弹性计算,提出了一种基于浸没边界格子玻尔兹曼(IB-LB)方法的流固耦合算法.该算法在多松弛时间格式的格子玻尔兹曼框架下构造大涡模拟作为流场求解器;采用龙格库塔法求解结构运动方程.为满足流固耦合面的无滑移性并提高算法的计算精度,采用一种迭代格式的浸没边界实施流固耦合面的数据交换.基于流固耦合算法编制分析程序对矩形断面的横向风振和福斯桥的颤振等气动弹性问题进行了模拟.与现有试验及数值结论的对比分析表明:本文算法可以较准确地预测矩形断面的涡振锁定风速、驰振临界风速及福斯桥的颤振临界风速.

结合贯流叶轮中相对运动的特点,以叶片形线为介质绕流不动叶片的相对运动流线,求解额定工况下流线流速的分布函数;根据初始时刻各单元流道中心的坐标位置,确定介质的轴向涡旋相对运动和绝对速度的分布函数,再将绝对流速函数代入纳维斯托克斯方程,求出叶片表面的静压分布函数;由相关公式计算出风机全压和流量等外部性能参数,完成叶片表面的流动解析.性能实验结果表明：解析推导与性能试验结果误差较数值模拟与性能试验的要小;解析预测的叶片内流参数分布与数值模拟存在一定差异,当转速降低时两种方法计算的流速和压力会减小,两者的差值也会减小;与数值模拟方法相比,流线分析法具有快速方便的特点.

以旋转圆筒型热工设备为研究对象,设计了大直径水平旋转圆筒实验装置.利用微型热电偶,测量了高格拉晓夫数(1×108)下圆筒表面各个方位角处空气热边界层的温度分布.实验结果表明:旋转对圆筒表面0°和180°处的局部对流传热系数的影响有明显差异;旋转使得圆筒表面温度和局部对流传热系数的分布不均匀,尤其当旋转雷诺数大于临界雷诺数时的影响尤为突出.确定了临界雷诺数的准则数关联式.

利用数值模拟与实验研究相结合的方法对Y型管道过滤器的工作特性进行研究．利用CFD软件,通过合理简化实现了圆柱形滤芯向平面计算模型的转换,并结合多孔介质模型,将滤芯部件的阻力特性转换为三维仿真模型的边界条件,所得到的模拟结果与实验数据符合良好．实验测量发现该过滤器对于平均直径为150 μm的颗粒分离效率达96％以上．研究结果可为管道过滤器的设计与设备选型提供一定的参考.

针对高压隔离开关操作力矩过大引起支柱绝缘子断裂的问题,采用电阻应变测量技术对GW6252型隔离开关操作绝缘子进行了动态应变测试,分析了三相绝缘子应变大小及分布特性,测试了隔离开关机构卡涩、合闸不到位、平衡弹簧故障情况下的绝缘子应变．结果表明:隔离开关动作过程中,操作绝缘子上节顶端承受扭转应力最大;三相连杆安装调试不当、传动和转动机构卡涩会导致绝缘子异常受力,其最大应力可达正常动作情况下的4.3倍,接近绝缘子的破坏应力.

基于粒子图像测速(PIV)技术对双层刚性植被水流进行了水槽实验,分析了植被在不同流量、水深以及不同植被排布方式下对水流的影响,研究了双层刚性植被水流的纵向流速、垂向流速和紊动强度等水力特性．实验结果表明:当水深和流量相同时,线性排列的植被对水流的抑制效应强于交错排列的植被;当植被排布方式相同,流量和水深在一定范围内增大时,植被对水流的抑制效应也随之增大；双层植被的存在,使水流的流动结构及紊动特性变得更为复杂,在植被层顶部附近物理量变化最为显著.

针对化学辅助除磷过程中化学、生物同时作用机理进行实验研究.结果表明:化学辅助除磷过程中发生生物与化学协同作用;化学絮凝剂对活性污泥生物絮体除磷作用既有正面影响也有负面影响,投药量／总磷初始量<30时,投药量／总磷初始量与总磷去除率间呈线性关系,总磷去除率最高达到84.44％;化学絮凝剂的投加使活性污泥混合液电导率由51.14 ms／m增加到52.30 ms／m,颗粒表面电位由-13.2 mV降到-9.1 mV,有利于胶体脱稳沉淀和电性中和作用的发挥,对污泥沉降性能影响不明显;化学絮凝剂与活性污泥生物絮体表面发生了化学反应,使絮体表面孔隙明显减少,絮体更加密实;投药量超过10 mg时,生物絮体胞外聚合物总量减少,蛋白质和多糖的比例提高,核酸比例降低,增强了生物絮体的桥联作用.

为了提高快滤池的利用率和生产效率,提出在快滤池进水渠道内添加堰板的方案．以镇江金西自来水厂为例,采用拟水平方法设计L9(34) 正交表,选取了堰板距进水渠道前端面的距离、高度和宽度因素,每个因素取3水平,设计了9种堰板．然后采用CFX中的均相流自由表面模型和基于SST模型的k-ω方程的数值模拟方法,对渡槽、过渡段和快滤池进水渠道内的自由表面流动进行了数值模拟．以各虑池流量均布为优化目标,确定最优方案并进行现场改造试验．试验结果证明:1号滤池的流量提高了16.5%,各池流量较均匀分布,最高差异为1.4％．均相流自由表面模型为自来水厂等水利工程提供新型的优化设计方法.

针对船舶舵机伺服系统的非线性和运行时受未知时变干扰的问题,提出了基于非线性鲁棒观测器的故障检测方案,可以在干扰力信息未知的情况下,对系统进行有效的故障检测．在对系统建模后,给出了观测器的设计步骤和存在条件,并采用线性矩阵不等式来解决观测器的求解问题．搭建了基于NI-PXI设备的故障检测实验台，在线检测观测器的观测能力、鲁棒性以及对故障的检测能力,设计了自适应阈值进行故障决策解决系统瞬态误报警的问题．实验结果表明:所提的故障检测方案有效且可用于在线故障检测,优于现有的一些故障检测方案.

利用船模拖曳水池及自行开发的吊舱推进器测量系统,对双桨串列式吊舱推进器在直航及操舵工况下的水动力性能进行了模型试验研究.在进速系数为0～1.08,舵角为0～90°范围内测量了前后桨的推力和扭矩,以及吊舱单元(包括舱体及前后桨)整体推力、侧向力和转舵力矩.结果表明:前桨受吊舱舱体及后桨的影响较小,后桨则受前桨及舱体的影响较大;吊舱推进器推力随舵角的增加而减小,侧向力及转舵力矩随舵角的增加而增加.

为了及时掌握动态变化的裂尖塑性区尺寸,以承受交变拉伸载荷作用的含有中心穿透裂纹的有限平板模型为研究对象,提出了一种基于裂纹最大张口位移变化量确定动态变化的裂尖反向塑性区尺寸的简便方法．以理想弹塑性材料的无限大板为基础,通过理论分析和有限元数值计算,建立了裂尖反向塑性区尺寸与裂纹最大张口位移变化量之间的函数关系,并研究了模型尺寸、裂纹长度、弹性模量、屈服极限和应力比等因素对函数关系的影响．研究结果表明:提出的方法能够消除这些因素的影响,适用于应力比大于等于0交变载荷作用的任意材料的有限平板模型.

在考虑空间衰落相关性(SFC)的同时引入天线单元方向性,研究基于统计信道模型的终端MIMO多天线模型及性能评估方法．在Kronecker的MIMO信道建模中应用终端波达信号方位角功率谱(APS)模型．利用此MIMO信道模型概念,分析在统计衰落信道中MIMO阵元方向性对系统性能影响,包括对空间衰落相关系数、MIMO多径信道容量和误码率(BER)的影响．仿真和优化结果表明:终端MIMO多天线模型中阵元方向性对系统性能影响显著,合理安排阵元波束方向可增加约10％多径信道容量并明显减小误码率.

为了解决无线广播环境下空间关键字查询的问题,研究广播环境下空间关键字k近邻查询处理(BkSKQ),设计了一种结合kd树、倒排位图和(1,m)索引机制的空间关键字索引(ISKW)结构,以有效地组织对象的关键字信息、位置信息以及索引信息．该索引结构为客户的查询处理提供有效的指导,使得他们尽可能只下载查询处理所必须的数据信息．在ISKW索引结构的基础上,提出了BkSKQ查询处理算法．最后,通过模拟实验验证了提出的索引结构和算法的性能，实验结果表明所提出方法在访问时间和调谐时间上明显优于基于IR树的方法(BIRM).

针对SAR图像的压缩感知重建问题,在分块压缩感知框架的基础上,提出了基于视觉显著性的分块自适应压缩感知算法．在采样阶段,每个子块的采样率依据显著信息自适应的变化;在重建阶段,根据不同图像显著信息的差异,自适应地滤波．实验结果表明：该方法不仅重建结果的整体质量更优,视觉效果更好,而且在重建后的图像中能更好地保持边缘和目标等重要特征