随着芯片功率增加和封装集成度不断提高，热积累引发的器件可靠性问题日益严重．封装基板是实现芯片支撑与保护、电互连和散热的关键材料，直接影响器件性能与可靠性．陶瓷转接板为含有表面布线层和垂直互连结构的陶瓷基板，具有导热/耐热性好、图形精度高和可垂直互连等技术优势，满足了功率半导体器件小型化、集成化、高可靠封装需求，在半导体照明(白光发光二极管)、杀菌消毒(深紫外发光二极管)、激光与光通信、电力电子、高温传感、热电制冷、微波射频等领域得到广泛应用，并在先进封装中起重要作用．为了制备高性能陶瓷转接板，须要解决陶瓷微通孔激光加工、无缺陷电镀填孔、高速低应力厚铜电镀、陶瓷覆铜板表面研磨等关键技术．首先介绍了陶瓷转接板发展历史，然后重点分析了陶瓷转接板制备关键技术，最后对陶瓷转接板应用进行了展望．

为评价材料切削加工导致的表面完整性改变与应力腐蚀裂纹萌生敏感性的关系，在模拟核电站高温水环境下，采用高温慢应变率试验研究了不同加工表面的304L奥氏体不锈钢试件的应力腐蚀开裂行为；分析了加工表面残余应力、表面缺陷与应力腐蚀开裂的关系，提出了表观应力强度因子与切削加工表面应力腐蚀裂纹萌生的关联模型，揭示了高温水环境下304L奥氏体不锈钢加工表面缺陷和残余应力对裂纹萌生的综合影响．结果表明：表观应力强度因子与试件应力腐蚀断裂时间有很强相关性，当应力强度因子大于0.7 MPa∙m0.5 时，加工表面应力腐蚀敏感性明显增大．

为了探索纵向磁场对电弧增材制造边缘焊道流淌的影响规律，通过纵向磁场辅助电弧增材制造模拟和实验，对比分析了纵向磁场对焊道形貌的影响，探索了电弧增材制造中的边缘焊道流淌纵向磁场抑制方法．实验结果表明：纵向磁场通过与焊接电流相互作用产生洛伦兹力搅拌熔池，可以推动熔池发生环向流动；正向磁场可以使熔池后端在凝固后致使焊道向被搭接方向偏斜，改变焊道形貌对称性；在1.67倍单位时间质量输入(即60%正常行走速度熔积)下，纵向磁场可以显著抑制边缘焊道成形时的熔池外溢与流淌．

针对变矩器解锁工况下的缓速器稳态制动转矩预测问题，考虑变矩器反传工况，结合计算流体动力学(CFD)仿真模型与试验数据，建立液压-液力联合仿真模型．探究缓速器的泵吸效应及出口压力变化，获取液压-液力系统的压力流量特性与缓速器的充液特性，开展台架试验验证．结果表明：缓速器工作时具有泵吸效应，使系统流量增加；液压-液力联合仿真模型得到的压力流量特性与试验数据相符合，仿真数据与试验结果相对误差不超过10%；缓速器的充液率与出口压力、动轮转速相关，通过联合仿真模型预测的充液率与试验误差不超过5%；充液率随出口压力的增加而增加，随动轮转速的增加而减小．

为了提高水下推进器的推进效率，提出一种新型的基于被动折展机构的往复正推推进形式，消除了横向诱导水流导致的能量损失，使推进效率提升至73.8%．将该推进方式与4-PRU并联机构相结合，设计出一种能够实现推进与转向的矢量水下推进器．利用螺旋理论分析4-PRU并联机构的自由度，证明其能够满足水下推进器的操纵性要求．建立了水下推进器的动力学模型，并以最大推进效率为优化目标，得出了不同运行速度下的最佳推进速度曲线．通过Ansys流固耦合仿真分析验证了动力学模型的可靠性．

针对双护盾隧道掘进机盾体间相对位姿测量困难的问题，提出了一种基于差分进化算法的多传感器联合测量方法．首先分析了盾体间的机构关系并设计了多传感器测量方案，通过推导运动学反解关系构建了相对位姿求解约束条件，将复杂的相对位姿正解问题转化为多元连续函数的极值优化问题；进而提出了一种适用于该优化问题的动态自适应差分进化算法，生成了包含相对位姿理论值及对应的多传感器测量数据的仿真实例，分别利用该算法和多个差分进化变种算法进行相对位姿求解对比测试．仿真结果表明：该算法与其他差分进化算法相比避免了陷入局部最优的情况，相对位姿求解误差更小、计算效率更高；同时，也通过大量随机抽样仿真试验分析验证了该算法的相对位姿求解精度及鲁棒性．最后，多盾体试验台的应用测试结果表明：该方法能实现盾体间相对位置测量误差小于5 mm，相对姿态测量误差小于2 mrad，测量周期小于3 s，满足工程测量规范及应用要求．

针对现阶段压载水处理方法存在效率低、能量消耗高且易产生二次污染的问题，提出一种基于水力空化的新型压载水处理方法——对转水力空化装置．该对转水力空化装置通过两个不同结构的转子在蜗壳内相向旋转，利用高速摄像机观测内部空化过程，明晰空化发展过程；同时改变转速、转子倾斜角度及叶轮间隙等参数，探索对转水力空化装置的热特性．结果表明：对转水力空化装置的最大发热量为3.03 MJ/h(0.84 kW)，最大热效率为84.57%；斜齿转子和平齿转子转速的增加对对转水力空化装置的热性能影响更大，特别是斜齿转子转速对平齿转子的转速贡献更大；分析发现斜齿的倾斜角度和齿间距都对整个空化装置的热效应产生影响，可为后续该装置的大规模应用提供数据支撑．

为了更好地预测材料的多轴疲劳寿命，在利用疲劳寿命缩减因子和非比例度因子修正的美国机械工程师学会(ASME)等效应变模型的基础上，基于临界平面理论并结合Smith-Watson-Topper (SWT)平均应力修正方法，构建了一个可以考虑平均应力影响的多轴疲劳寿命预测模型．新模型通过引入权重系数来反映拉伸平均应力和压缩平均应力对疲劳寿命影响的不同，利用7075-T651铝合金、Ti-4Al-6V钛合金和S460N钢等3种材料在18种加载路径(包括11种对称循环加载和7种非对称循环加载)下的256组疲劳试验数据，对新建模型的预测能力进行了验证．结果表明：无论单轴加载还是多轴加载，也无论对称循环加载还是非对称循环加载，新模型都具有较好的预测精度，95.3%的试验点位于3倍误差带以内．

为精确获取伺服电机双向同步串行接口(BiSS)协议编码器的角度位置及快速读写寄存器数据，提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)+QT平台的BiSS协议解码方法，包括嵌入式FPGA模块和PC上位机软件．基于BiSS通信协议，首先设计FPGA嵌入式系统硬件，用Verilog HDL语言实现了有限状态机，并通过Modelsim对FPGA各模块进行时序验证；基于QT平台设计了PC上位机软件，其与FPGA模块协同对编码器数据进行处理并可视化显示．实验结果表明：设计的FPGA与PC上位机解码系统能精确获取BiSS编码器角度信息，实现BiSS -B和BiSS-C协议准确解码，并能读写编码器存储的电子铭牌信息，在伺服控制和伺服电机维修领域具有重要的实践意义和良好的应用前景．

基于可压缩流体体积(VOF)方法数值模拟了近壁区两个大小相近空泡上下排列时的动力学特性，通过网格、计算域无关性研究及对比单空泡实验结果验证了数值计算结果的准确性．通过对比分析不同近壁距离下单空泡与双空泡的动力学特征及瞬时形态，发现在双空泡配置下，由于空泡彼此相互影响致使两个空泡的瞬时形态及溃灭时间均发生明显改变，近壁空泡溃灭前的微射流最大速度及溃灭压力明显增大，且增幅随着泡间距离的增大而逐渐缩小；此外，上下两空泡的生命周期均被不同程度延长，且当近壁空泡的无量纲距离≥2时，在同样的泡间距离下，上空泡对近壁空泡生命周期的影响规律趋于一致．

为解决实行分道通航制的内河宽水域船舶航行决策问题，以浏河口至江阴大桥的深水航道为例，构建了结合数字化交通环境模型、分档车钟模型和航向航速控制方法的时序滚动航行决策框架．探究了基于研究水域船舶行为特征的避碰机理，融入量化解析的航行规则，提出了能动态自适应系统剩余误差和目标船随机运动的航行决策方法．在预设场景下，在0，1 595，1 766，3 188和4 194 s时刻左转5°、减速、左转9°、减速、左转6°安全通过，在286，2 005，3 685和4 393 s时刻跟踪航线．实验表明所提出方法能在多船约束的分道通航制内河宽水域中控制船舶安全避让并及时跟踪航线．

针对传统两方程湍流模型的不稳定性导致波浪数值模拟中湍流黏度随时间增长出现伪增长的问题，为了研究该现象对不规则波数值模拟精度的影响，分别采用RNG k-ε模型、标准k-ω模型、BSL k-ω模型、SST k-ω模型及SST k-ω湍流黏度改进模型对不规则波进行模拟，分析不同海况下各模型得到的湍流黏度变化情况及其对波浪模拟精度的影响．结果表明：在RNG k-ε模型中湍流黏度主要在波面区域内变化，且随时间增长变化幅度较小，湍流黏度对波浪模拟精度影响不大；在k-ω模型中湍流黏度增长区域主要分布在造波区，并且在长时间模拟后湍流黏度远超出合理范围，波浪出现严重衰减；在SST k-ω模型中采用湍流黏度计算改进公式可抑制湍流黏度伪增长现象，不规则波模拟精度得到明显改善．

针对高海况下大型船舶的颤振响应显著、波浪载荷呈强非线性、难以准确预报的问题，建立了计及高频响应的全非线性时域水弹性数值模型．该方法瞬态更新自由液面及湿表面，能够真实反映船体在波浪中的航行状态．采用该数值方法对一艘超大型集装箱船的波浪载荷进行预报，在大幅波浪下数值结果与分段水弹性模型试验结果较为一致．基于1×10-8概率水平的长期分析结果，采用数值手段预报了服务工况(经济航速)及极限工况(低航速)非线性等效设计波下的载荷水平，规范、数值模拟及模型试验结果的对比分析表明现有集装箱船纵向强度标准UR S11A的安全裕度不足，在此基础上提出了一套大型船舶设计载荷评估流程．

将毂帽鳍和导管结合形成复合节能附体，进一步提高导管桨的水动力性能；采用基于诱导速度的面元法预报毂帽鳍式导管桨水动力性能，验证了该方法具有不错的网格无关性，并对比分析了毂帽鳍对导管桨的节能效果；通过与文献结果对比，证明这套程序在中低进速下有较好精度；最后对影响毂帽鳍节能效果的四个参数进行了变参数分析，根据计算结果得到了最佳毂帽鳍参数．结果表明：毂帽鳍螺距角对导管桨的水动力性能影响很小，鳍桨相位角对其有一定的影响；鳍桨间距比和鳍片高度比对节能效果影响较大，并且在合理的范围内鳍桨间距比和鳍片高度比尽可能小，可以进一步提升其节能效果；该研究可为毂帽鳍式导管桨提供一种快速预报方式，并为后续毂帽鳍式导管桨的研究提供数据支撑．

针对不同尺度结构模型下波的传播特性，从理论上验证信号能量的对数值与传感器、冲击源之间的相对位置存在线性相关性，建立信号能量与传感器相对于冲击源位置的多参数模型．通过平板和大尺度舱段模型敲击试验，利用灰狼优化算法最小化目标函数解算出冲击源位置．试验结果表明：平板和大尺度舱段模型的冲击源定位误差及定位误差度与相关系数呈现较强的线性负相关关系；由于波的反射，冲击源定位的预测精度随数据信号长度的增加而降低；平板模型的相关系数高于大尺度舱段模型，平板和大尺度舱段模型定位误差度的变化区间保持一致，位于10%～22%之间．

针对索杆结构的拉索在长期服役过程中会发生蠕变及松弛，导致结构刚度降低和内力重分布的问题，为保证结构的安全性能，基于可靠度理论与结构的两种极限状态，分别建立了极限状态方程与不等式．推导了基于长度为变量的钢索内力与节点位移变化公式，引入钢索蠕变模型并结合数学规划，提出了一种考虑蠕变效应的索杆结构钢索蠕变伸长限值及结构安全年限计算方法．对一莱维(Levy)型索穹顶算例进行分析，并取多个可靠度指标与规范限值及蠕变模型计算结果进行对比．结果表明：现有规范的可靠度指标取值偏小，计算出的钢索蠕变伸长限值及结构安全年限大于蠕变模型计算结果；按该值对结构进行设计维护，将有较大的失效概率使得结构在服役期间突破极限状态，因此应综合考虑规范限值及对应的结构极限状态进行取值．

针对标准和声搜索(HS)算法串行迭代特点及全局搜索能力不足的问题，提出了一种用于提高结构优化设计效率的具有并行计算能力且强化全局搜索性能的改进和声搜索算法．不同于标准和声搜索算法，改进算法构建了多个子和声记忆(SHMs)，迭代过程中每个子和声记忆同时进化以实现并行运算并提高全局搜索能力．为了实现子和声记忆之间的信息传递和平衡算法的勘探与开发能力，提出一种基于粒子群优化(PSO)算法的种群信息共享策略的新和声生成算子．通过6个基准函数对比研究了改进算法较标准和声搜索及其他优化算法在勘探能力和开发能力方面的优势，最后将该算法用于600杆桁架优化问题，进一步评估其在大规模复杂结构优化问题中的性能和效率．优化结果表明：改进算法获得了比标准和声搜索算法更好和更稳定的最优解，并且因其所具有的并行能力，优化计算效率较标准和声搜索算法也有大幅提升．

为研究采用铸钢节点连接全装配式型钢复合墙的破坏机理和抗震性能，对3个型钢复合墙试件进行了拟静力试验(所有试件的比例均为1/2)，通过改变型钢复合墙的内置型钢类型和高宽比，分析了型钢复合墙在低周往复荷载作用下的破坏过程、破坏模式、滞回特性、抗剪承载力和变形能力．试验结果表明：采用铸钢节点连接的型钢复合墙均发生剪切破坏，铸钢节点未发生破坏，其性能稳定；利用OpenSees软件对各试件进行了数值模拟，计算结果与实测结果符合度高；提出了适用于装配式型钢复合墙的双参数地震损伤模型，并进一步建立了基于损伤的型钢复合墙恢复力模型，通过与实测滞回曲线的对比，验证了恢复力模型的合理性．

为研究土工膜和压实黏土衬垫组成的复合衬垫中一维土体固结与污染物运移全耦合问题，分别推导得到了土体固结和污染物运移的控制方程，并结合相应的求解条件建立了可考虑土体固结与污染物运移相互影响的耦合模型．通过采用有限差分法，获得了该耦合模型的数值解；将所建耦合模型的计算结果与COMSOL软件的计算结果展开多方面的比较分析，验证了所建耦合模型的正确性．利用所建耦合模型，采用铅离子作为代表性污染物进行模拟分析．结果表明：污染物运移一方面会使得土体固结时的超孔隙水压力消散速率加快，另一方面会使得沉降量减小；土体固结会使得与污染物运移过程相关的参数减小，因而同一时间下污染物的浓度会下降，底部运移通量会降低．

基于极限平衡理论，建立不同掘进方向的端头平均土压力三维楔形体滑块分析模型，将延伸至地表的滑裂面起始位置设置在隧道两腰所在水平面，隧道两腰以下滑块的几何尺寸与盾构掘进方向β建立关系．对盾构拱顶上、下土体分别进行受力分析，建立平衡方程，得到考虑掘进方向β的端头平均土压力的统一解．通过与既有水平盾构端头土压力的研究成果对比，验证了研究思路及所建模型的合理性．结果表明：盾构端头土压力与掘进角度、直径、埋深及土体抗剪强度指标密切相关；一定埋深条件下，当盾构的半径减小到一定程度或者向下掘进(β＜0°)，并满足一定掘进角度和抗剪强度指标时，端头土压力都会消失，此时盾构端头土体自然稳定．

针对近场动力学方法存在的计算效率问题，提出了一种近场动力学方法与有限元方法的混合建模策略．通过在断裂区域和非断裂区域设置近场域和有限元域，利用交界面单元和虚拟边界层连接近场域和有限元域实现混合建模；构建虚拟边界层作为近场计算域的外边界，传递有限元域形变对近场域的反馈，其位移场信息由有限元计算域更新传递．经过带预制裂纹板拉伸的算例验证，发现混合模型与单一近场动力学方法的计算最大误差为2.6%，但是计算效率提升了24.0%，显示出较好的应用前景．

针对以往水锤计算通常仅考虑稳态摩阻，低估了瞬变压力的衰减问题，引入了高效简化卷积动态摩阻模型TVB (Trikha-Vardy-Brown)，建立了考虑动态摩阻的水锤模型，同时设计搭建了不同尺度的水锤实验系统，验证了TVB动态摩阻模型的准确性．通过对动态摩阻压力衰减的理论分析，确定了动态摩阻相对重要性的敏感性参数，计算分析了管道长度直径比、马赫数、管道摩擦系数、初始雷诺数等敏感性参数对水锤压力衰减的影响，并提出一个无量纲参数K来评估动态摩阻的相对重要性．结果表明：管道直径长度比、马赫数、管道摩擦系数越大，初始雷诺数越小，动态摩阻在水力瞬变过程中对水锤压力衰减的相对贡献也越小．