针对工作台空运行自激励难以对机床主轴进行有效激励的问题,提出一种基于主轴空运行自激励的数控机床激励方法,主要利用主轴旋转过程中产生的偏心冲击力对机床进行激励,尤其是对主轴部分进行激励.对主轴空运行自激励运动方式进行了设计,同时对设计过程中可能存在的影响激励效果的因素进行分析，主要针对主轴空运行自激励方式设计中冲击速度的选取以及不同刀具对激励效果的影响进行实验分析.相对于工作台空运行自激励,该方法可以对机床主轴结构进行有效激励;而相对于敲击实验方法,主轴空运行自激励是在机床运动状态下进行的,能更准确反映机床结构在工作状态下的动态特性.

针对有效全局优化(EGO)方法计算时间长、收敛速度慢且易陷入局部最优区域的缺点,提出一种基于克里金模型的多采样点序列全局优化算法．在序列优化过程中,该算法主要引入中点距离最小舍弃方法来获取多个采样点,并以广义EGO方法作为填充采样准则，对多个采样点进行并行优化,以提高算法效率,同时有效平衡局部和全局的搜索行为．两个数值测试算例和一个工程仿真实例验证了该方法的有效性和实用性．

针对小样本故障数据集降维问题,提出一种基于主元分析(PCA)和核局部费歇尔判别分析相结合的子空间降维方法．该方法首先应用PCA提取数据集中的关键信息并实施降维,然后将该子空间通过高斯核方法映射至高维线性空间,并在高维空间基于局部费歇尔判别分析训练出一个最有辨别力的低维分类特征集．用双跨转子实验台的一组故障特征数据集进行验证，结果表明：该方法能有效应对小样本的降维问题,达到增大不同故障样本集合间距离、使同类故障样本间的类内距离减小的效果,为基于数据驱动途径实现智能故障辨识技术中涉及的小样本故障数据集类别划分问题提供了一种新方法．

分析研究机器人模块化手臂工作空间灵活性问题．首先采用DH法进行手臂结构建模,得到了正运动学模型;而后采用立方体对其工作空间进行网格化处理,得到离散位置,在离散位置球体的均布点上建立坐标系进行姿态离散并建立位姿可达度指标;然后以Matlab为平台,结合机器人工具箱,通过正运动学模型采用随机采样法得到空间离散位置点云,并进行位姿可达度计算,采用可视化方法完成了该手臂工作空间操作能力地图绘制;最后通过分析发现该构型手臂操作能力在其工作空间的分布规律,并对形成原因进行了分析．

推导了圆柱接触面周向接触间隙的表达式,以赫兹接触理论为基础,对粗糙平面接触的GW模型进行改进,建立了圆柱面接触的接触刚度模型．通过仿真得到接触力、装配间隙、接触长度、表面粗糙度等对接触刚度的影响,并通过实验进行了验证．研究结果表明:接触刚度随着接触力的增加而增加,减小接触间隙、增大接触面粗糙度可以有效提高圆柱面接触刚度．

为了揭示表面微织构对径向滑动轴承承载能力的影响规律及机理,以指导滑动轴承微织构的优化设计,在考虑空化效应和紊流影响的前提下,采用基于N-S方程的CFD技术建立了三维织构化滑动轴承的仿真分析模型,分析了微织构分布位置、形状和尺寸对轴承承载能力的影响,并从微织构对油膜压力的影响这一层面,探讨了微织构对滑动轴承承载能力的影响机理．分析表明:微织构的存在一方面具有增加油膜厚度、降低织构区油膜压力的负面作用,另一方面也具有推迟油膜破裂、扩大油膜承载区的积极作用,这两方面的共同作用形成了微织构对滑动轴承承载能力的影响机制;微织构对轴承承载能力的双重作用,导致只有在轴承主要承载区附近布置微织构方可提升承载能力,且当微织构布置于有利于提升滑动轴承性能的位置时,存在一个最优的织构轴向分布率、密度、宽度和深度,使得滑动轴承的承载能力最大．

针对一体式电液复合制动系统,进行了制动意图解析及一致性评价研究．分析了基于一体式主缸的液压系统轮结构及其制动需求表征,试验分析了制动过程司机动作信号变化机理,搭建了一体式主缸简化模型并进行了参数辨识．通过联合仿真模型,提出了基于模糊算法、利用踏板感觉模拟器压力及变化率进行制动意图识别的方法,并提出了司机制动意图解析一致性的评价指标．采用xPC target,MotoHawk和液压系统搭建了硬件在环仿真台架,进行了司机制动意图解析及制动力施加一致性试验．试验结果表明:利用模拟腔压力及变化率能够较好地识别司机制动意图,制动意图一致性指标小于0.02g,施加的再生制动力与液压制动力与制动意图比较一致,满足了电液复合制动需求．

以液力变矩器冲焊型叶轮为研究对象,采用基于弹簧光顺动网格的流固耦合分析方法,计算叶轮强度和形变并分析其影响．分析表明:冲焊叶轮的变形量与应力值随时间产生小幅度波动;涡轮由于油液冲击,在入口处产生较大变形并在涡轮外环与涡轮毂连接处产生应力集中,所受变形与应力及其波动幅值随涡轮转速的升高而降低;泵轮受油液载荷影响的变形较小,主要在叶片出口处发生变形,应力分布较均匀．

为研究双流道污水泵叶轮径向力非定常特性,采用Mixture多相流模型对泵内固液两相流进行了非定常数值计算,研究了运行工况、颗粒物性和叶轮外径等参数对泵径向力的影响,并进行了试验验证．结果表明:各参数方案下径向力基本呈椭圆形分布;随流量增大,平均径向力峰值、径向力及其波动幅度均先减小后增大,径向力矢量中心从坐标系第二象限向第四象限移动;颗粒体积分数一定时选择合适的输送粒径，或粒径一定时选择合适的输送浓度，都能减小径向力,且相比清水工况径向力最大均可减小5.8％;随叶轮外径增大,径向力峰值及径向力变化幅度清水时均逐渐变小,而加入颗粒后则先减小后增大;各外径下径向力在原点附近分布较集中,而在远离原点的第四象限内分布较稀疏．

为了解决倾角仪在硬岩掘进过程中强振动环境下的失效问题,基于倾角仪输出精度高、微型机电系统(MEMS)陀螺仪抗振动强的优点,提出了多传感融合的姿态测量方法.采用Allan方差方法建立MEMS陀螺仪的随机误差模型,并用扩展卡尔曼滤波算法对陀螺仪的零漂进行有效估计和补偿,在倾角仪失效情况下采用修正过的陀螺仪数据计算掘进机的姿态角.仿真和实验表明:该算法能有效实现振动环境下姿态测量的计算,保证多传感器融合系统误差不超过0.06°.

结合隧道直流聚焦地质超前预报电法技术,选取掘进机数个刀头作为主电极,通过刀盘的旋转进行扫描模式的地质超前探测,预测掘进掌子面前方潜在灾害体.采用ANSYS参数化设计语言(APDL)进行二次开发,对聚焦电场进行有限元仿真,求解不同地电条件下的三维电阻率模拟的异常特征,同时观察稳定电流场的变化.结果表明:该方法能实时、直观、准确反映出隧道掘进掌子面前方异常地质体的位置,有效减少旁侧干扰物对探测结果的影响.

为了研究压铸模具钢的热疲劳性能,采用脉冲Nb:YAG激光在热处理后的Dievar钢表面进行了熔凝强化处理,并应用自约束实验考察了试样的热疲劳性能．结果表明:经激光熔凝强化后试样的热疲劳裂纹扩展速度明显比未处理试样慢,疲劳裂纹在靠近强化位置时有明显的停滞、转折和延迟扩展的现象;熔凝区的晶粒大为细化,合金元素基本均匀分布,未形成颗粒状碳化物;经激光熔凝处理后的汽车雨刷支架压铸模使用寿命由原来的2.5×104模次提高到3.8×104模次．

以一类八层非粘结柔性立管为研究对象,对防摩擦层分别采用计入实际几何形状的螺旋带模型和简化的圆柱壳模型,采用理论和数值方法计算立管在不同边界下的轴向及扭转刚度．计算结果表明:数值解与理论值符合较好;在轴向拉力、逆时针扭矩、顺时针扭矩(限制立管轴向位移)下,使用两种防摩擦层模型对立管刚度影响可以忽略;在轴向压力、顺时针扭矩(自由边界)下,采用圆柱壳模拟防摩擦层会大幅增大立管刚度．

对波浪能装置中的圆柱形浮子采用计算流体力学(CFD)方法进行时域模拟,通过浮子运动幅值与国外权威数据的对比,验证了CFD方法的准确性．利用该方法研究了浮子吃水、直径和底部形状与浮子运动性能的关系,并从流场的角度分析了底部形状对浮子的能量吸收与耗散的影响．结果表明:直径相同的圆柱,吃水较大圆柱垂荡运动幅值较大;吃水相同的圆柱,直径较小的圆柱运动幅值较大;对于相同尺度的圆柱,半球形底的圆柱比平底圆柱垂荡性能好,俘获宽度比也较高．

基于面元法及有限元方法,采用分区迭代方式开展复合材料螺旋桨流固耦合分析,重点讨论了材料纤维角度和结构铺层方式的影响.针对桨叶剖面变厚度特征与单层材料有限厚度之间的矛盾,提出了更具实用意义的沿叶面往叶背方向逐层退化的铺设方式,并发现该铺设方式复合材料螺旋桨流固耦合性能主要受靠近叶面的铺层结构控制.后续铺层结构优化设计中可仅考虑近叶面若干铺层以节省计算工作量.

考虑到船体结构腐蚀的随机性,给出了随机腐蚀船体板的极限强度分析方法．根据散货船测厚报告中腐蚀数据,研究船舯甲板边板腐蚀数据的分布规律,建立随机腐蚀模型．采用非线性有限元方法对腐蚀板结构的极限强度进行计算分析,通过蒙特卡罗仿真方法计算确定腐蚀甲板边板极限承载能力的概率统计特性,最后对板结构极限承载能力进行可靠性分析．结果表明:甲板边板的腐蚀数据和极限承载能力均符合对数正态分布,船体板的极限应力比与腐蚀体积比成线性反比关系．

为了对对转桨的脉动压力场指向性进行计算,采用面元法计算了对转桨的空间脉动压力及其指向性．采用诱导速度考虑对转桨前桨和后桨之间的相互扰动以及螺旋桨与流场内给定实体球面之间的相互扰动．采用傅里叶变换将螺旋桨在非均匀流内旋转一周诱导的空间脉动压力从时域变换到频域内进行分析．通过对轴向指向性进行计算分析可知:和单桨相比,对转桨产生相对较弱的脉动压力场,可有效地改善船尾振动．

针对变送风温度的变风量空调系统,提出了一种简化的双线性控制算法.此控制算法可以在送风温度大幅度波动的情况下,将室内温度维持在设定值.利用TRNSYS软件建立仿真平台,对简化的双线性控制算法进行测试,结果表明:简化的双线性控制可以获得比传统的比例积分(PI)控制更好的控制结果,简化的双线性控制算法可以很好地应用到变送风温度的变风量空调系统中,提高室内温度控制的鲁棒性.

将菲分子(A3)作为成核和沉积组分,重建了碳烟成核和表面沉积模型,结合详细的化学反应机理,模拟了低压乙炔／氧气／氩气层流预混火焰,获得火焰中主要气相组分摩尔分数和碳烟颗粒体积分数、粒径等相关信息．通过将模拟值与实验值对比分析,结果表明:采用改进的碳烟模型可以较为准确地预测主要气相组分的摩尔分数,该模型对碳烟颗粒的数密度、体积分数和表面积的计算更为准确,验证了模型改进的有效性．

针对煅烧白云石作为生物质热裂解催化剂时,存在机械强度低、容易破碎等不足,提出以白云石和石英砂为骨料,炭粉为造孔剂,硼酸锌为助熔剂,羧甲基纤维素为黏结剂,采用添加造孔剂法制备生物质催化热裂解用的多孔陶瓷球,并对炭粉质量分数变化对多孔陶瓷球的气孔率、堆密度、抗压强度、抗热震性、热导率等的影响规律进行研究．结果表明:在试验范围内,随着炭粉质量分数的增加,气孔率几乎呈直线增大,堆积密度和抗压强度逐渐降低;在相同测试温度下,多孔陶瓷球的抗热震性不断下降,并且在400 ℃和600 ℃时,抗热震性随着炭粉质量分数的增加几乎直线下降;当炭粉质量分数较低时,热导率的下降趋势并不明显,但在炭粉质量分数增加到10％以后,热导率会急剧减小;炭粉质量分数变化对多孔陶瓷球的热膨胀性影响很小．

为解决社交媒体中缄默用户的性别预测问题,提出利用用户文件夹中的兴趣标签进行区分的方法．针对标签存在稀疏和歧义性的特点,设计了一种基于概念类推断用户性别的框架．首先依据社交心理特征将标签划分为若干概念类;其次通过关联挖掘方法扩充概念类;最后通过概念类压缩用户特征空间．在新浪微博真实数据集上进行验证,实验结果表明:所提方法对于缄默用户性别有显著的区分效果,在不使用任何微博信息的条件下,区分准确率达到71％．

针对处理机具有任意释放时间的异构并行与分布式系统,通过寻找最优的处理机调度顺序和任务分配方案,使得任务的完成时间达到最短．首先,在给定处理机调度顺序的情况下,分析了处理机释放时间对任务完成时间的影响,得到了任务分配方案关于处理机调度顺序和时序约束条件的解析解;然后,以调度顺序和时序约束条件为变量,以任务的最短完成时间为目标,建立了一种新的可分任务调度模型;最后,设计了高效的全局优化遗传算法求解该模型．仿真结果表明所提算法比已有算法完成任务的时间更短．

提出一种基于最优量化的原始回波压缩方法,在描述弛豫时间谱数学模型的基础上,分析了核磁共振离散方程组的病态性．在综合考虑反演精度和计算量的前提下,确定合适的离散化回波个数,并通过改进的最优量化的方法,对核磁共振回波信号进行最优化离散,获取离散点的最优分布．结果表明该方法能够在保证反演精度的前提下,有效提高弛豫时间谱反演的效率．

将Polar码与高阶调制相结合,构成级联Polar码多级正交幅度调制(M-QAM)系统．为该级联系统提出了确定性比特信道熵参数,解决了级联系统Polar编码信息比特位的选取问题；同时,利用比特信道熵的累积概率分布,分析了Polar码码长和比特信噪比对级联系统中Polar码无差错传输最大可达码率的影响．通过对级联系统在16QAM和64QAM两种调制方式下系统误比特率性能的仿真发现；级联Polar码64QAM系统比级联Polar码16QAM系统具有更快的误比特率下降速度和更高的比特信噪比效率．

针对强点源目标探测时灵敏度近似解析值与实际值偏差较大,不利于成像探测系统的性能表征问题,从毫米波综合孔径辐射图像全局入手,应用矩阵理论对图像平均噪声功率进行研究．建立了图像平均噪声功率与系统参数之间的关系,在此基础上提出均方灵敏度的概念．仿真结果表明:均方灵敏度受观测场景亮温分布的影响小,仅依赖于系统参数,更适合表征毫米波综合孔径成像探测系统性能．

针对现有的三维细化算法会出现断裂、不连续以及破坏物体原有的拓扑结构等问题,提出一种基于保拓扑结构和具有旋转不变性的新的三维细化算法．首先,自行设计和完善了具有各向同性的删除模板,使模板在各个方向上保持一致,保证了算法具有旋转不变性;其次,根据需要定义了真伪删除点,讨论提出的算法满足连续性保持的条件．通过假设验证法,检测候选删除点删除前后26邻域内目标体和背景组的数目变化,确认删除点的真伪,保持了原有的拓扑结构,进而确保物体旋转后细化结果的连续性不变．同时,在三维细化的基础之上,研究了基本尺寸、基准线和基准面等特征的提取方法,实现了三维非接触测量．实验结果表明:新的细化算法具有连通性保持不变,几何及拓扑性质保持不变,及旋转后细化结果保持不变的性质．