利用LS-DYNA建立了某二层砌体结构的有限元模型,研究了泥石流冲击作用下砌体结构的破坏机理,对比了黏性泥石流和稀性泥石流冲击作用下结构的整体响应,讨论了泥石流速度对结构破坏位置和位移的影响．结果表明:在黏性泥石流冲击作用下,结构仅碰撞位置发生破坏;在稀性泥石流冲击作用下,结构在碰撞位置和底部支座处均发生破坏;碰撞过程中,结构整体位移很小,除被撞横墙外,其余部位均处于弹性状态;结构的位移响应随泥石流速度的增加而增大,当速度增加到一定程度时,结构位移响应不再符合上述规律．

测得结构的较大位移,利用柔性悬臂梁的大变形研制了一种量程为±500 mm的位移传感器.利用数值积分建立了柔性悬臂梁受法线方向力时的几何非线性本构关系,借助Matlab中Lobatto法对本构方程进行求解并获得了相应的挠度与集中力和固端弯矩曲线,分析了挠度与柔性悬臂梁各参数的关系及产生大变形的主要原因,通过试验和误差分析得出了本构关系的正确性和有效性.研究结果表明:柔性悬臂梁的几何非线性本构关系与试验结果符合,固端弯矩理论值在y方向上分量是产生大变形的主要原因,各项静态参数指标良好,此柔性悬臂梁大变形的本构关系可应用于构件或结构的大位移测量.

结合双跨梁的显式简化模型与能量平衡的原理,提出钢框架连续倒塌的简化非线性分析方法．将多层钢框架结构简化为双跨梁,求双跨梁在集中荷载作用下的显式简化模型,并对梁端转动刚度和轴向刚度进行修正,根据内力变化将双跨梁的受力分为4个阶段,推导了其在不同阶段的荷载跨中挠度计算公式．以不同跨数不同层数的两个二维框架为例,采用简化方法预测柱失效后的最大位移,并与其他相同框架的非线性动力分析结果进行对比,表明采用本文方法可以取得准确结果,且分析过程简单．

采用ANSYS非线性接触分析方法,考虑层理效应并应用于重庆四面山隧道V级砂泥互层段进行围岩稳定性分析及初期支护优化.研究表明:隧道开挖后拱顶下沉值为水平收敛值1.5～2.0倍,拱肩处锚杆受力较拱顶处大,拱腰及拱脚处锚杆几乎不受力;根据水平软硬互层隧道开挖后围岩变形及支护受力特点,优化锚杆支护,得出砂泥互层施工段可将与岩层夹角小于35°范围的锚杆取消.在原有方案及优化方案施工段进行现场测试,结果显示模拟及优化数值与测试值基本符合.研究成果可在类似隧道施工中推广应用.

为了研究大直径钢筒仓在温度作用下产生的温度侧压力,首先对由于温度作用产生的附加侧压力的各种经典计算方法进行对比研究,分析其内在的联系和区别;然后建立考虑散料和仓壁间相互作用的三维有限元接触模型来模拟温度作用对钢筒仓侧压力的影响.散料和仓壁采用可以考虑温度作用下两者变形的柔柔接触类型和面-面接触方式.选取两种高径比和三种类型的温度作用来分别模拟温度对深仓和浅仓侧压力的影响,并将数值计算结果与经典方法和试验得出的温度侧压力进行对比分析.通过参数分析研究了不同径厚比、散料的弹性模量和泊松比对侧压力的影响,提出计算温度侧压力的改进方法.

对12根冷弯C形构件进行了轴压试验,考察了构件弹性受力阶段和屈曲后承载阶段的板件变形情况．结果表明:试件进入局部屈曲后承载阶段,板组效应的影响仍然存在,主要表现为腹板和翼缘在其交线处的变形协调,但这种协调作用已具有非线性．基于试验结果和已有的试验数据,对我国规范GB50018和美国规范AISI—S100的直接强度法(DSM)进行了考察．结果表明:这两种方法由于未考虑到局部屈曲后承载阶段的非线性工作状态,其计算结果存在规律性的误差,当截面宽高比趋于1时,随着宽高比的增大,GB50018计算的承载力呈现出逐渐偏于保守的趋势,而DSM则逐渐偏于不安全．

根据岩爆孕育及发生过程中围岩变形量的自相似特征,提出了一种时间分形计算方法．基于该方法,针对某水电站深埋引水隧洞施工过程中大量不同等级即时型的岩爆典型案例,进行岩爆过程围岩变形量的时间分形研究,结果表明:深部岩体隧洞岩爆过程中围岩变形量在时间上具有分形结构,并且表现出很好的自相似特征;依据围岩变形量时间分形维数可以对即时性岩爆进行等级划分,强烈岩爆分形维数均大于1.8,中等岩爆分形维数在1.5～1.8内,轻微岩爆分形维数小于1.5;在岩爆孕育及发生过程中,每一日的变形量时间分形维数随着岩爆孕育过程不断增加,当岩爆发生时达到最大值．上述研究结果可以为高地应力条件下深埋硬岩隧洞施工过程中岩爆灾害的预测与防治提供合理的科学依据．

通过分析絮团在沉降过程中所受不同性质的力与絮团形状参数之间的关系,提出了一套新的絮团粒径定义方法．以两种不同性质的泥沙为对象,使用新定义与传统的等效圆定义分别计算了泥沙絮团二维图像的粒径,并对比了两种结果的优劣.研究结果表明:与传统定义相比,新定义的计算结果更加符合实测沉速的分布规律,计算精度也有较大幅度提升;当计算形状不规则絮团的沉速时,提升幅度要明显大于平均提升幅度;与传统定义相同,当使用新定义计算絮团沉速时,小颗粒絮团的计算结果要优于大颗粒絮团.

针对非静压模型计算效率低下的问题,提出一个基于Windows多线程并行计算的非静压水动力学模型．推导了水深平均的非静压水动力学模型方程组;采用分块并行计算的策略,将计算域进行分区并创建两条子线程分别负责两个子区域的计算,利用生产者-消费者模型和线程互锁-解锁机制实现子线程的同步通信．最后通过孤波实验和正弦波实验的算例验证了模型的有效性,结果显示：并行计算方案能有效提高计算效率,比串行程序节省20％～30％的计算时间．

针对大型耐压闸门橡胶O形圈密封结构进行泄漏机理研究．根据界面泄漏机理分析,将接触界面区域的微观细致结构视为多孔介质,建立了基于多孔渗流原理泄漏率预测模型,其中影响泄漏率的两个关键参数渗透率和接触宽度,分别依据粗糙峰和密封圈变形过程的有限元分析结果计算获得．应用所提出的预测模型对三种硬度的O形圈密封性能进行了比较,发现硬度较低的密封圈在事故条件下(对应内部升压工况)可以保持较好的紧密性．搭建了耐压闸门的泄漏率测试试验台,结果表明试验测量值与理论预测值符合良好．

为了验证本实验室新建造激波管的稳定性和可靠性,对该激波管的激波衰减率、非理想气体效应等物理特性进行了实验研究．结果表明:该激波管的激波衰减率为1.0%／m～2.2％／m,与国际上其他激波管激波衰减率在同一范围；非理想气体效应造成实验区的实际温度比理论温度要低；由于边界层效应与燃烧波的影响，侧壁的着火延迟时间比端壁要短．侧壁处测得的甲烷着火延迟时间与文献中侧壁处数据以及基于USC 2.0机理模拟的结果表现出较好的一致性,端壁处测得的甲烷着火延迟时间在低温条件下与文献中端壁处数据符合较好,在高温条件下存在一定的偏差．

利用缸内燃烧可视化技术研究了催化柴油的碳烟生成过程和浓度分布规律,并分析了高压共轨柴油机燃用催化柴油的燃烧特性和烟度排放．结果表明:随着CeO2质量浓度的增大缸内燃烧时碳烟火焰出现位置提前,消失的时刻更早;与燃用纯柴油相比,催化柴油的缸内碳烟生成区域减小,碳烟浓度降低,碳烟面积占有率比较小,而柴油机排气烟度有所降低,且随着负荷的增加改善效果更明显;纳米CeO2颗粒会改善燃油燃烧过程并提高放热速率,柴油机燃用催化柴油后燃烧始点提前,缸内压力峰值、放热率峰值和压力升高率峰值均增大,且对应相位更加靠近上止点．

在保证CFD模拟长短叶片混流式水轮机可靠性的基础上,通过改变蜗壳进口流量,模拟得到了水轮机历经额定运行、甩负荷、部分负荷稳定运行、增负荷和额定运行五个阶段的尾水涡带演变规律．结果表明：长短叶片水轮机偏负荷工况不会形成常规混流式水轮机的螺旋涡带,尾水管边壁压力脉动幅值较小．采用Q准则和本征正交分解(POD)方法分析尾水涡带结构,当流量改变时,主流在尾水管中心和边壁之间转移,伴随复杂的涡带结构演变．随着负荷减小,单一柱状涡带、多级缠绕螺旋涡带和管壁处多股片状螺旋涡结构所携带能量依次增强,在部分负荷时管壁处螺旋涡结构能量占比达到8％以上．

以某型额定电流2 kA电弧触发器为对象,建立了基于ANSYS平台的温升及弧前模型,分别对纯石英砂与水玻璃砂两种填料和绝热条件下的触发器进行了仿真计算.结果显示:填料对触发器稳态温升特性影响不明显,但会增加触发器弧前I2t值及延长弧前时间;触发器采用纯石英砂填料较采用水玻璃砂填料的弧前时间更短．最后制作了采用以上两种填料的触发器试验样品并进行了温升及弧前特性试验,试验结果与仿真分析结果一致,其中触发器采用纯石英砂填料比采用水玻璃砂填料弧前I2t值降低了21.1％,表明触发器采用纯石英砂填料更优．

研究了MERRA网格点与输入变量的数量对插补精度的影响.以人工神经网络与遗传算法为工具建立MERRA数据与缺测数据相关关系的数学模型,基于该模型对现场缺测数据进行插补．该方法解决了在缺少合适参考气象站、参考测风塔数据时的缺测数据插补难题．以湖北某山区风场为例进行验证,结果表明：插补精度与选取的MERRA格点数量一定范围内呈正比关系,输入模型变量的较优选择为风速、风向、单位时间气温变化、日夜以及季节,计算得到的插补数据与缺测数据相关系数达到0.814,相对采用参考气象站数据和参考测风塔数据作为数据来源的方法,相关系数分别提高97.6％和10.3％．

在非对称逆布局模式表示模型的基础上,提出了基于非对称逆布局正方形子模块合并的彩色图像表示(NAMS-CBM)算法．算法将Lab彩色空间下像素点之间的欧氏距离权重作为分块的标准,可以保持彩色图像各个色彩通道之间的联系；此外将逆布局子模块中的独立点和面积较小的子模块进行合并,可以减少因过分割而产生的数据冗余．理论分析和实验结果表明:与经典的线性四元树算法和原始的非对称逆布局彩色图像表示方法相比,NAMS-CBM算法可以在很大程度上减少子模块数的同时保持图像的结构、边缘和轮廓等信息,突显出图像的显著性区域,平滑图像的背景区域．对于显著性检测、目标追踪等图像处理算法预处理步骤而言,NAMS-CBM算法是一种更好的图像表示算法．

针对高光谱影像处理应用中,标记样本往往数量较小且质量不均而未标记样本大量存在的问题, 结合半监督学习方法,提出一种面向高光谱影像分类的半监督极限学习机分类算法．首先根据图理论,联合高光谱影像空间光谱信息,对标记和未标记样本共同构建无向加权图;然后,考虑平滑性约束和结构最小化原则,构造分类目标函数;最后,利用核方法求解最优参数,进而实现高光谱影像的半监督分类．采用该方法进行分类对比实验,结果表明:该方法能够有效利用未标记样本信息,提高小样本下的高光谱影像分类精度．

为了实现环境友好的通信,提高信道空间复用率进而提高网络吞吐量,提出了一种采用指向性换能器的水声传感器网络功率控制算法.设计支持指向性的邻节点发现过程,使节点获取信道信息,以归一化系统容量最大化及对邻近节点的干扰最小化为目标建立效用函数.以海洋生物发声影响阈值为限定条件,通过求解最大化效用函数的最优解对节点进行功率控制.该算法既能缓解隐藏终端和暴露终端问题,又能避免干扰海洋生物.仿真结果表明：相比于全向通信,对于不同的换能器波束宽度,本算法可使网络的能耗降低,吞吐量提高2～3倍,端到端延时降低20％～30％.

根据单脉冲雷达等幅面阵方位和俯仰维方向图相互独立的特点,利用俯仰维差信号、方位维差信号及双差信号经加权处理分别对消主瓣干扰信号．理论推导了主瓣干扰对消原理并进行仿真验证,结果表明：所提方法在对消干扰信号的过程中没有引起单脉冲曲线变形．最后,根据干扰角度无法先验获知的实际情况,提出了通过迭代处理实现对目标角位置估计的法．

提出了一种在中高频交流叠加直流磁场的作用下利用磁流体布朗弛豫时间进行温度测量的方法.通过测量交流磁化率得到磁流体的布朗弛豫时间,根据在交直流磁场(交流频率为5 ～10 kHz,磁场为6×10-4T,直流激励磁场为7.5×10-4～30.0×10-5T下布朗弛豫时间与温度的关系模型获得温度信息.构建了交流磁化率的测量系统来获取弛豫时间并用实验实现了温度测量方法,测量的温度误差小于0.15 K.该方法可以实现磁纳米粒子在中高频交流激励磁场下的非侵入式的温度测量.

为了准确获取用户的需求,提出了一种基于移动数据的用户间影响力度量方法.首先,根据移动用户的交互行为构建社会网络,利用网络的拓扑结构和移动用户行为计算用户自身影响力.然后,根据用户自身影响力、用户间的交互行为和用户偏好相似度计算用户间影响力.计算基于用户交互行为的用户间影响力时,考虑了相应的上下文信息;计算基于用户偏好相似度的用户间影响力时,考虑了上下文信息以及用户偏好发生的先后顺序.最后,通过真实数据集与现有方法相比,得出本方法获取的用户间影响力的准确率更高.

针对现有资源受限偶发任务低能耗调度算法存在的不足,提出基于RM策略的资源受限偶发任务低能耗调度算法．首先,借鉴抢占阈值的思想,通过修改任务优先级的概念,提出双优先级单调速率调度(RM／DPP)算法,并且给出RM／DPP算法可行的必要条件．然后,以RM／DPP算法为基础,提出资源受限偶发任务低能耗调度(STLPSARC)算法,并且给出该算法可行的必要条件．最后,通过实验验证STLPSARC算法的性能,结果表明：STLPSARC算法比RM／DPP算法平均节约大约65.03％的能耗．

针对船舶四自由度操纵运动仿真对运算速度和精度的要求,提出了一种改进的变步长龙格库塔算法以求解船舶动力学和运动学方程．该算法每一次迭代求解过程中在局部将各运动姿态与步长转化为线性关系,根据各姿态实际相对误差与给定相对误差允许值之间的比值来调整步长,使得步长能够根据微分方程梯度变化情况进行自动调整．以某大型货船四自由度模型为对象,对比分析了本文变步长算法、定步长龙格库塔算法和常规变步长龙格库塔算法的仿真性能，结果表明变步长算法具有更快的运算速度和响应速度，非常适用于船舶操纵运动的一般仿真研究．

针对超空泡航行体动力学模型存在强非线性及耦合等特点,提出一种基于松弛变量的线性参数变化(LPV)系统鲁棒变增益控制器设计方法．通过对系统中非线性滑行力进行分析变换,将非线性系统转换为含有变参数的线性参变系统,由调度策略得到其多胞形描述形式．为降低系统保守性,在多胞形各顶点设计控制器时引入松弛变量,实现系统矩阵与李雅普诺夫函数解耦,将各顶点控制器进行插值综合后得到依赖参数调节的系统全局控制器．仿真结果表明:所设计的控制器能够使系统快速准确地跟踪给定指令,同时对外界干扰具有一定的鲁棒性．