采用离心力使硅片直角边与模具凹槽直角边贴紧对准的思想,提出了一种用于三维系统封装的多芯片对准技术．基于该技术原理制作了对准装置,并实现了多芯片一次性对准键合(6层芯片)．具体过程包括:加工带方形凹槽的模具;将芯片切割为形状一致的方形,并保证边缘整齐;将芯片置入凹槽并旋转模具,对准后停止旋转并夹紧固定堆叠芯片;将固定后的芯片转移至键合腔内实现键合,试验测试键合后对准误差为4μm．具体分析了影响多层芯片对准精度的因素,并提出了优化方案,论证了离心对准技术的可行性.

为揭示双轴差速立式捏合机混合釜内流场产生剪切及拉伸运动的机理,根据混合釜结构特征、桨叶运动特点以及固体推进剂物料特性,采用有限体积法建立综合动网格、用户自定义函数的三维数学模型,以VKM-5立式捏合机为研究对象,计算其功率准数、流场及压力场分布．结果表明:功率准数与实验实测值符合良好;捏合区、近壁区、釜底区存在轴向流、切向流、径向流的相互作用,且物料分别在正压力和负压力作用下做强烈的剪切运动和拉伸运动,物料混合剧烈程度依次为捏合区、近壁区、釜底区及其他区域.

设计了一款无线遥控的四轮驱动小型管涵探察机器人STIR（smart tunnel inspection robot）.采用并行处理的双CPU体系，实现了STIR的遥测、遥控及运行姿态调整；融合多个传感器群的信息，实现了管涵内部和STIR本身的信息、数据采集和远程运动控制，通过操作站的上位机监控软件，完成管涵内探察画面的回传和参数监测.STIR所配备的动态电源监控及里程量度机构，能确保其能源充足并安全进出管涵及对所发现的管涵内异常点进行有效定位.实验证明: STIR设计合理，机械结构紧凑，功能完备，四轮驱动动力强劲，跨障碍能力强，遥控操作及监控方式灵活、透明.其转弯半径小，仅20 cm，最大行走速度为10 m/min，可探查管涵的直径为30~100 cm，可克服的垂直障碍高度7cm，吃水深度30 cm，探测时间120min，无线遥控半径在400 m以内.STIR可以实现水利输水涵管、输油管道、地下电缆管道等内部状态的清晰、立体勘测，完成管涵的隐患和质量评估工作，运行稳定可靠，为小型管涵的高效探查提供了有力手段.

针对起重机回转传动系统快速启动时冲击载荷容易导致设备损坏的问题,提出了一种基于磁流变技术的冲击载荷控制方法,即通过改变回转传动系统的传递刚度和阻尼特性,实现对快速启动时冲击载荷峰值和脉宽的控制．根据起重机回转传动系统启动工况的特点,建立含齿侧间隙、齿轮啮合刚度与磁流变非线性刚度和阻尼的系统动力学方程,考察了启动工况下影响回转传动系统动态特性的磁流变联轴器刚度、阻尼等关键参数,预测了电流磁致效应对启动冲击载荷峰值的抑制效果．结果表明:采用磁流变联轴器的回转传动系统具有强大的动力传递能力,并可方便有效地调整启动冲击载荷特性,显著地抑制冲击载荷峰值.

以205／55R16乘用车轮胎为研究对象,采用计算流体动力学建立了考虑胎面花纹变形的轮胎滑水分析模型;以气-液二相流数值模型分析了轮胎的滑水性能,并将临界滑水速度仿真值与NASA滑水速度预测值及轮胎发生滑水时力平衡下的速度进行对比．在此基础上,引入仿生减阻理念,研究了夹角为60°、高度为0.6 mm的仿生对称V形结构对花纹沟排水量和水流阻力的影响,并将其结构特征信息等效移植到接地区轮胎花纹沟底,进行了仿生花纹轮胎的滑水性能分析．结果表明:所建滑水分析模型可用来分析轮胎滑水时的流体运动特性;相对原花纹轮胎,仿生非光滑花纹沟轮胎通过提高接地区花纹沟内水流速度,降低了胎面动水压力,提高了临界滑水速度.

为了获得耦合器负载突然变化的动态工况下的内部流体环流形态及油液向辅助腔分流的动态运动规律，通过对YOXD200型液力耦合器进行建模并抽取三维全流道，视工作腔内介质的运动为层流运动，采用流体体积法（VOF）两相流模型，通过用户自定义函数UDF对耦合器动态工况进行描述，使得耦合器由同步工况降至制动工况以及由启动工况升至同步工况，从而进行连续工况下的CFD数值模拟分析.研究结果表明：耦合器转矩启动时由于泵轮与涡轮的速度差而达到最大，涡轮输出转矩突然升高，但在前辅腔分流降转矩作用下迅速降低，达到降低启动转矩形成软启动效果；耦合器转矩在高转速比时较小，随着转速比的降低，耦合器转矩逐渐增大；耦合器转速比降低时流体俯冲入前辅腔从而降低转矩，使得转矩在转速比为0.63附近突然跌落，符合耦合器实际工作过程的转矩变化规律.

以六缸增压中冷发动机为研究对象,采集不同工况下示功图并对NOx排放进行了测试,分析了外特性燃烧特性及排放随转速的变化规律．试验结果表明:在外特性整个转速范围内,瞬时放热率呈先急后缓的趋势,转速越高,瞬时放热率峰值越低;由于低速时滞燃期较长,因此天然气预混燃烧比例较大,各燃烧阶段分界较明显,转速升高到1 100 r／min时,滞燃期明显缩短,天然气预混燃烧比例减小,扩散燃烧成为天然气主导的燃烧模式;转速小于900 r／min时,NOx排放随转速升高而增加;转速在900～1 600 r／min之间时,随转速升高而降低;转速高于1 600 r／min时,NOx排放没有明显变化.

根据湿式离合器分离状态下油液质量流量守恒关系,推导了全油膜状态下径向槽摩擦片和平直摩擦片润滑油流量方程和油膜等效收缩半径方程．基于摩擦片带排转矩的实验数据,引入流量修正系数,建立了双圆弧槽摩擦片润滑油流量表达式和带排转矩模型．仿真实验结果表明:当摩擦界面平均半径处的相对摩滑线速度小于8.83 m／s时,双圆弧槽型摩擦片的带排转矩特性接近于径向槽摩擦片;当相对摩滑线速度大于9.39m／s时,双圆弧槽摩擦片的带排转矩特性可以用平直摩擦片评估,且增大槽宽或槽深,均可以有效降低带排转矩.

基于材料低载强化特性,研发设计了一种新型转向驱动桥变径全空心半轴结构,建立了包含英制渐开线花键齿和合理的圆角过渡等精细特征的新型半轴三维模型,运用有限元法对新型半轴的模态振型、等效应力及疲劳寿命等力学特性进行了分析，结果表明:半轴的前10阶非零振型主要为弯曲变形,新型半轴的固有频率与实心半轴的固有频率相近,在使用过程中可有效避免共振;新型半轴等效应力最大值发生在花键末端圆角过渡部位,低于半轴材料的抗扭强度,满足强度设计要求;在扭矩为1 500 N•m的交变载荷下,新型半轴疲劳寿命最小值发生在花键末端圆角过渡处,与半轴应力集中节点位置一致,实际加工制造时应采用半轴冷精锻和花键轴向冷挤成型技术,以提高新型半轴的强度和使用寿命.

针对前纵梁高强激光拼焊板成形过程中出现的破裂和回弹变形量大的缺陷,对其成形过程建立了基于整件评估的破裂和回弹目标函数．以压边力、拉延筋阻力系数和凹模口圆角半径为优化变量,通过中心复合实验设计和模拟仿真,构建了反映优化目标和优化变量间关系的回归模型,并采用基于遗传算法的多目标优化技术对工艺参数进行自适应寻优,得到一组综合最优解．经有限元模拟验证和生产实践,结果表明:拉裂情况消除,回弹情况显著减小.

采用CFD(计算流体力学)数值模拟的方法,对水平轴潮流能水轮机的空化特性进行研究．重点讨论叶片空化的特性和对水轮机水动力性能的影响,得出不同空化数下叶片空化程度和位置及对水动力性能的损耗．在相同空化数下,分别研究来流速度及叶轮旋转角速度对叶片空化情况的影响,得出不同工况下叶片的空化区域,针对空化区域的不同研究水动力性能的降低程度．结果表明:叶片的空化程度及区域不仅和空化数有关,还受到叶尖速比的影响;空化的发生并不一定会严重影响水轮机的水动力性能,空化对水动力性能的影响关键在于空化发生的区域,只有当空化数低于一定数值,叶片中段发生空化时,才会大幅影响水动力性能.

以周向分布线力作用下,浸没在黏性流场中的无限长弹性薄圆柱壳为研究对象,分析流体黏性对黏性流场-圆柱壳耦合系统的振动能量流输入的影响规律,考虑周向分布线力作用下,薄圆柱壳壳体与由有黏、可压缩流体组成的流场之间的相互作用．首先采用Flügge薄壳理论分析壳体结构振动,然后把线性化的连续性方程、线性处理后的纳维斯托克斯方程和小振幅波动下的状态方程结合起来得到了黏性流场中的声波波动方程,进而根据声场与圆柱壳外表面的运动协调条件推导得到耦合系统的声振耦合方程,提出了相应的数值计算方法,并与理想流体中的特性作了对比,研究了流体黏性对黏性流场圆柱壳耦合系统的振动能量流输入的影响规律,为水下结构的减震降噪提供理论依据.

为解决评估铺管船作业能力的难题,提出一种适用于评估铺管船动力定位能力的方法,开发了动力定位能力评估程序系统,并针对高海况环境条件设计了优化的辅助作业方案.采用数值计算方法对铺管船作业期间的平均二阶力、风载荷以及流载荷进行仿真计算,建立了环境载荷与动力定位系统提供的推力之间的平衡关系,给出了用于评估铺管船动力定位能力的系统模块,采用动力定位能力包络线的方式表达动力评估结果.在高海况作业中给出安全建议,即采用辅助拖轮作用于船舶适当位置以增强动力定位能力，从而降低工程作业风险.

分别以静止机翼、螺旋桨和存在动静相互作用的混流泵为研究对象,采用大涡模拟(LES)和分离涡模拟(DES)计算其脉动流场,并预报对应的流动动力噪声．计算结果表明:当预报静止固体壁面对应宽带噪声时,LES精度要高于DES,且LES对应噪声结果与试验值基本一致;螺旋桨作为运动固体边界,基于DES所预报的螺旋桨负载噪声精度与LES相当;混流泵由于存在动静相互作用,使得DES对应的泵总噪声预报结果在中低频段与LES符合较好,但高频差别较大;此外,在泵进口截面叶轮引起的线谱噪声是总噪声的主要贡献者.

根据考核工况药包的设定及冲击波的传播特性,计及冲击波的水面截断效应及平台底部的局部空化现象,给出平台在球面冲击波作用下的垂向刚体运动计算方法．通过数值仿真计算及相关试验数据,验证了计算模型的合理性及仿真计算的有效性．对于刚度较大的浮动冲击平台,其垂向刚体运动速度在总体响应中占有较大比例.理论计算模型及分析结果为舰用设备抗冲击能力的评估和新型浮动冲击平台的设计提供参考.

为突破传统排水型两栖车辆阻力墙现象,基于蛇怪蜥蜴踏水仿生学原理设计了一种轮叶复合式仿生推进装置,针对如何提高该推进装置的负载性能,以设计的仿生叶轮为研究对象,对其施加不同的负载质量,构建流体动力学模型,采用基于欧拉网格的有限体积法和动网格技术,动态监测、分析仿生叶轮自由运动过程中的物理参量变化,讨论仿生叶轮在不同负载下的力学性能和运动规律,并对基于不同负载性能需求的仿生叶轮优化设计方法进行了分析.

以7050铝合金锻件为例,首先利用ANSYS软件得到等势线,即预制坯的形状,与压机速度、温度、摩擦因素一起作为参数变量,把成形载荷、填充率、晶粒尺寸作为目标函数,然后借助Matlab软件建立参数变量与目标函数之间的数学模型,并利用该软件中的优化模块对模型进行多目标优化,得到最佳参数组合,即摩擦系数0.2,压机速度9.8 mm／s,坯料温度478 ℃以及等势线为0.425 V时的预制坯形状．通过有限元模拟,证明了该方法的可行性,不仅得出了锻件的最佳参数组合,同时还很好地解决了锻件成形过程中易出现的缺陷, 给复杂类锻件预制坯的合理设计提供了一种可行的方法.

超声辐射杆在铝熔体中产生空蚀严重制约其使用寿命及铝熔体的纯净度,针对这一问题,进行了铝熔体钛合金超声辐射杆空蚀试验,采用失重法及熔体Ti元素检测法描述了辐射杆空蚀进程,运用扫描式电子显微镜(SEM)及能谱仪对空蚀试样进行宏／微观形貌观察及成分检测,探讨空蚀各阶段机理．结果表明:辐射杆空蚀以端面为主,随时间推移由端面中心逐渐在横向辐射扩张并在纵向加深;空化孕育期是由于空化泡溃灭冲击辐射杆产生塑变引起的;空化加速期钛合金基体与铝熔体反应生成Al3Ti,该物质硬而脆的特性使钛合金基体在空化冲击作用下脱落是导致失重率快速上升的主要原因;钛合金辐射杆在铝熔体中的空化破坏是由空化泡溃灭冲击及化学腐蚀共同作用导致的.

以自制超早强剂与普通硅酸盐水泥为试验对象,采用常规工艺技术,制备出的快凝快硬高强混凝土6 h抗压强度10 MPa,抗折强度1.5 MPa,1 d抗压强度大于40 MPa,抗折强度达到5 MPa,28 d抗压强度80 MPa,抗折强度10 MPa,且180 d强度有明显增长．使用XRD和TG-DSC等测试手段对水化试样进行分析,结果表明:超早强剂的掺入加速了硅酸盐水泥水化,促进早期钙矾石晶体生成,以及Ca(OH)2向钙矾石转化，从而促进早期强度发展,尤其促进6 h到1 d的水化硬化.

编写了复合材料损伤的VUMAT子程序,并结合Johnson -Cook金属损伤模型和表面内聚力行为层间分层方法建立了玻璃纤维增强铝合金层板(GLARE)受落锤低速冲击的数值模型．分析了能量吸收、形变情况及锤头接触力的变化,并通过与实验结果的比较验证了有限元方法的可靠性．利用有限元方法能够更全面分析材料损伤变化的优势,模拟了GLARE三维渐进失效、铝合金层的失效以及纤维层和铝合金层界面分层的破坏模式.通过综合分析该三种渐进失效与能量吸收、形变情况及锤头接触力的变化,揭示了玻璃纤维增强铝合金层板受落锤低速冲击下的破坏机理,验证了铝合金层板的加入对于玻璃纤维增强铝合金层板抗冲击性能增强规律.

为了解决树脂基碳纤维传感器存在的蠕变和零漂移的问题,使之能够更加适应工程结构监测的需要,使用低温焊接法制备了树脂基碳纤维传感器,并针对树脂基碳纤维复合材料的应变传感性能中存在的零漂移、蠕变等问题,研发了树脂基碳纤维应变传感一体化技术．该技术含双恒流电桥平衡电路、软件零点追踪及改进的六端比例测量法．实验结果证明:该一体化技术使碳纤维应变传感器的蠕变由1.3％降低到0.002％,零漂移由6.5％降低到0.001％;能够有效地解决树脂基碳纤维传感器存在的蠕变和零漂移问题.

基于分形理论构建泥沙颗粒的絮凝沉降模型,从三维角度动态模拟絮团在布朗运动、颗粒静电力和重力作用下的发育、沉降过程．研究结果表明:絮团形态与泥沙颗粒的表面电荷量有关,电荷量越大,絮团形态越开放;不同带电量泥沙颗粒的絮凝速度与沉降速度具有差异性,表面电荷量越大絮凝沉降速度越缓慢;泥沙颗粒的带电量对絮团平均粒径分布有显著影响,不同带电量下絮团达到最大直径所需时间不同．研究成果进一步揭示了天然河流中黏性细颗粒泥沙絮凝现象的内在机理.

针对聚变堆包层第一壁圆角处温度过高的问题,对局部结构进行流动传热模拟分析,并采用螺旋槽纹管结构进行改进．分析了螺旋槽纹管的槽深、槽宽、节距以及近壁面处螺纹覆盖的角度范围对圆角处换热的影响;结合理论分析和数值模拟结果,对第一壁圆角处的结构提出优化方案．研究结果表明:螺旋槽纹管对第一壁强化换热有很强的辅助作用,从热经济性角度分析,0.7 mm左右的槽深能够最有效地优化模型;对第一壁的设计采用短节距的螺旋管型经济性能并不高;流道面对等离子体一侧的螺旋槽纹包裹角度应设计在90°～100°的范围.

以直流输电系统的短路保护为研究对象,根据电流变化率保护的要求,基于罗氏线圈原理,设计了电流变化率传感器．给出了电流变化率传感器分布参数模型及集总参数等效模型,讨论了该传感器幅频特性及时域特性．通过理论分析、计算仿真及试验验证了该传感器的可实施性,仿真和试验结果表明:在保证灵敏度大于0.15V/(A•μs-1)的同时,该传感器输出的上升时间可控制在5μs以内,并且能够正确反映故障电流的变化.

针对目前采用通用计算机、多CPU并行、DSP等方法实现实时图像处理的不足,研究了一种基于FPGA的图像处理系统,由图像采集和图像处理基本算法两部分组成．图像采集选用OV7670图像传感器,其内部集成了传感器及图像处理单元,可以直接输出数字信号给FPGA．图像处理选用Altera公司的Cyclone II系列的FPGA芯片,在芯片上完成了图像采集的控制,模拟了I2C总线协议,通过设计FPGA的内部逻辑实现了图像灰度化、中值滤波、边缘检测等图像处理基本算法,使处理速度远远快于软件方法．仿真结果显示: 该系统实现了实时图像的快速采集和处理,最高能达到30帧／s,并且分辨率为640×480.

为了提高语音感知哈希算法的鲁棒性和识别小范围篡改定位的能力,利用人类听觉模型提出了一种语音感知哈希算法．该算法基于人类听觉特性,首先对倒谱系数MFCC算法每帧的滤波器数量进行控制,得到每帧语音的梅尔频率倒谱参数;其次对自适应梅尔倒谱系数MFCC参数和语音LPCC系数进行融合,并采用分块方法对特征矩阵进行处理,对特征块进行2DNMF分解运算,降低特征矩阵的复杂度;最后对分解后的系数矩阵进行哈希构造,得到语音感知哈希串，利用哈希匹配实现语音认证．结果表明:该算法可以有效提高哈希认证的鲁棒性,并能够实现语音小范围篡改定位功能.

提出了一种基于几何直方图的特征描述方法, 本方法把特征区域的周长引入基于空间直方图的特征描述框架,以使特征描述更丰富更准确．空间直方图包含若干个基于每个同质区域中像素坐标的矩,此外,提出的几何直方图还包含关于该同质区域周长的信息．实验结果表明:与空间直方图相比,提出的方法能够更好地改善特征描述效果.