为了探究切缝药包爆破定向裂纹与张开节理的相互作用过程，采用动态焦散线方法，结合高速摄影技术，开展了爆破模型实验研究。研究结果表明，张开节理对切缝药包爆破定向裂纹的扩展有阻滞作用，定向裂纹不会穿过张开节理继续扩展，而是在经过与节理相互作用后在节理端部产生两条翼裂纹。当定向裂纹垂直入射时，节理两端的受力状态基本相同，两条翼裂纹的起裂和扩展行为基本一致，两条翼裂纹的分布状态基本对称。张开节理的几何特征对翼裂纹起裂时的动态应力强度因子有显著影响，一定程度上决定了翼裂纹起裂的难易程度。当定向裂纹倾斜入射时，节理两端的受力状态存在差异，靠近定向裂纹入射点的一端能够获得更多的起裂能量，从而优先起裂和扩展，并形成更长的翼裂纹

矿用车辆无人驾驶是实现矿山无人化开采的关键技术, 而路径跟踪控制是无人驾驶系统的核心技术之一.路径跟踪控制系统是多变量、多约束系统, 采用传统方法在多约束条件下存在执行器饱和等问题.针对上述问题, 本文引入模型预测控制方法, 通过考虑车辆的姿态与位置之间的关系, 以跟踪路径的横向偏差最小化和车辆的航向角偏差最小化为目标对预测控制的目标函数进行优化, 以获得车辆速度和铰接角度的最优控制量, 实现对多变量、多约束系统的求解.针对模型预测控制算法不能提前判断道路曲率突变而导致跟踪超调的问题, 提出基于预瞄距离的控制方法, 通过提前判断道路突变信息, 提高车辆路径跟踪精确性和稳定性.使用Matlab/Adams仿真软件进行对比仿真试验, 结果表明: 使用模型预测跟踪控制器能够解决多变量、多约束系统控制问题, 有效防止执行器饱和; 而使用基于预瞄距离的模型预测跟踪控制器能够使车辆的横向位置偏差保持在±0.04 m, 航向角偏差保持在±1.8°范围内, 相较于改进前的控制器, 其横向位置偏差减少了80.9%, 航向角偏差减少了59.1%, 证明改进后的控制器具有更好的横向稳定性和精确性

颗粒与基体之间难以均匀稳定的混合以及二者的界面结合强度较差是限制颗粒增强金属基复合材料制备以及推广应用的共性关键问题，而目前的主要解决措施\预制体法\以及\润湿化预处理技术\又存在生产效率较低、制备成本较高等问题.基于此，在液态模锻的基础上，提出了不做预制体、也不进行润湿化预处理的制备颗粒增强金属基复合材料的新技术——\随流混合＋高压复合\技术，并采用此方法成功制备了复合效果良好的ZTA/KmTBCr26抗磨复合材料.研究了ZTA/KmTBCr26复合材料的微观组织、硬度以及冲击性能，发现复合材料内部颗粒分布比较均匀，颗粒与KmTBCr26基体的结合紧密，属于微机械啮合.冲击试验结果表明，复合材料的冲击韧性与单一金属基体相比显著降低，冲击断口形貌显示材料的断裂是沿颗粒内部扩展的，没有出现颗粒的整体脱落，说明陶瓷颗粒与金属基体具有比较高的结合强度.考察了ZTA/KmTBCr26复合材料与单一KmTBCr26的干摩擦磨损性能，结果表明，低载荷条件下ZTA/KmTBCr26复合材料的磨损性能是KmTBCr26的1.82倍，而高载荷条件下复合材料的磨损性能则是KmTBCr26的3.3倍

开口管桩由于其承载力高、质量可靠、施工方便等优点得到越来越广泛的应用.土塞的生成使得开口管桩沉桩阻力不同于闭口管桩, 不仅包括桩外侧摩阻力、桩端阻力, 桩内侧摩阻力亦是其重要组成部分.针对开口管桩沉桩受力特性, 采用自主研发的大尺度模型试验装置, 进行不同桩靴形式下开口管桩的贯入试验, 并与闭口管桩进行对比分析.研究表明, 开口管桩随沉桩深度的增加趋于闭塞, 沉桩阻力随沉桩过程基本呈线性增加, 桩内、外侧单位摩阻力均存在\侧阻退化\效应; 桩体贯入时桩周地表隆起量随径向距离增加逐渐减小, 隆起速率随沉桩深度增加逐渐变缓, 桩周土影响范围约为5~7倍桩径; 桩靴对开口管桩土塞生成、沉桩阻力和挤土效应均有重要影响, 内30°桩靴土塞生成高度、桩内侧摩阻力及其所占总沉桩阻力比例最大, 桩周土地表隆起量最小, 外30°桩靴与内30°桩靴情况相反, 直角桩靴居中; 闭口管桩沉桩阻力、外侧摩阻力与挤土程度均大于开口管桩

轧件发生局部变形是楔横轧的主要工艺特征，尤其小断面收缩率轧件轴向流动能力弱，内外变形差异显著导致楔横轧成形困难.除了容易产生心部破坏缺陷，在轧件表层一定范围内出现的螺旋组织缺陷，也会降低产品的机械性能.本文通过轧制实验，展示出轧件螺旋组织缺陷宏观上呈现为车削后在表层一定深度范围内沿展宽螺旋线分布的亮带，微观上由轧件表面折叠向内部延伸呈带状分布的组织形态.结合有限元数值模拟方法研究了缺陷产生的主要原因，发现由于成形区的金属发生沿展宽负向的金属流动，导致轧件形成沿展宽螺旋线分布的表面折叠和小轴向应变带.同时，螺旋带附近较大的径向压缩使轧件由表面向内部沿折叠裂纹方向组织具有方向性.采用对模具楔尖倒圆角局部改善金属沿负展宽方向的轴向流动，可以既消除表层螺旋组织缺陷，又避免轧件心部损伤风险，使成形质量满足使用要求.经实验验证，确定了模具楔尖圆角的最优取值

为了深入探究MgO对烧结矿矿物组成及冶金性能的影响，采用扫描电子显微镜和荷重软化熔滴设备研究了MgO对含钛烧结矿矿相结构与软熔滴落性能影响.实验结果表明，随着烧结料中MgO质量分数从2.04%增加到3.96%，烧结过程液相生成量逐渐减少，烧结矿中的赤铁矿和铁酸钙等含量都有不同程度的降低，赤铁矿质量分数从13.57%降低到9.99%，铁酸钙的质量分数由38.7%降低到30.17%，磁铁矿、硅酸盐和烧结矿中的孔洞逐步增加.因此，增加烧结矿中MgO会降低烧结矿中液相生成量，不利于烧结矿转鼓强度和还原性的提高.高碱度含钛烧结矿中的镁主要分布于烧结矿中复合铁酸钙相中，进一步提高烧结矿中镁的质量分数，烧结矿的磁铁矿相比例将增加，有一部分镁固溶于磁铁矿中；在高镁烧结矿中，也会形成一定量的橄榄石，其中固溶有少量镁、钛等元素.随着烧结矿中MgO质量分数的增加，开始软化温度逐渐升高，试样软化开始温度均在1120℃以上，软化温度区间ΔtA随着MgO含量的升高而逐渐变宽

采用电解相分析方法, 结合X射线衍射分析和电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等对高铝铁素体基体中的析出相颗粒粉末和电解液进行定性定量分析. 试验结果表明, 试验钢中固态析出相主要为NbC以及少量的Al2O3和AlN夹杂. 通过扫描电镜观察不同再加热温度下NbC分布状态, 发现随着固溶温度的升高, 铸态组织中存在的NbC析出逐渐回溶, 数量随之减少且发生明显的粗化行为. 当温度升高到1100℃, 大部分NbC已经回溶到高温铁素体基体中. 在利用Thermo-Calc热力学计算软件分析Nb及其碳化物的热力学性质基础上, 计算得到Al与Nb的相互作用系数, 表明Al能够降低Nb在铁素体基体中的活度, 提高其在基体中的固溶度, 进一步得到了NbC在高铝铁素体钢中的固溶度积公式, 发展了高温铁素体中的Nb微合金化理论, 为进一步的应用提供了理论基础

采用共沉淀法制备了Ni(OH)2前驱体材料，通过高温固相法制备了LiNiO2和B掺杂LiNiO2（B的摩尔分数为1%），利用X射线衍射（XRD）、里特维尔德（Rietveld）精修、扫描电子显微镜（SEM）、恒流充放电测试、循环伏安（CV）和电化学阻抗谱（EIS）对材料的晶体结构、表面形貌和电化学性能进行了系统性表征.XRD和Rietveld精修结果表明，LiNiO2和B掺杂LiNiO2均具有良好的层状结构，B因为占据在过渡金属层和锂层的四面体间隙位而导致掺杂后略微增大材料的晶格参数和晶胞体积，同时增大了LiO6八面体的间距，进而促进锂离子运输.由于掺杂的B的摩尔分数仅为1%，LiNiO2和B掺杂LiNiO2均表现为直径10 μm左右的多晶二次颗粒，且一次颗粒晶粒尺寸没有明显区别.长循环数据表明B掺杂可以有效提高材料的循环容量保持率，经100次循环后，B掺杂样品在40 mA·g−1电流下的容量保持率为77.5%，优于未掺杂样品（相同条件下容量保持率为66.6%）.微分容量曲线和EIS分析表明B掺杂可以有效抑制循环过程中的阻抗增长

为探讨富水充填材料在时效作用下的变形及其硬化体内水分损失特征,本文研究一定水固质量比的富水充填材料在不同应力水平下的蠕变性能,并通过扫描电镜观察、差热-热重分析等实验探讨充填体在蠕变过程前后的形变特征、水分损失及其与外界荷载的关系.结果表明:水固质量比为2.0的富水充填材料失稳破坏的临界应力为1.96 MPa,为其单轴抗压强度的90%;蠕变不会对富水充填材料中结合水含量造成影响;富水充填材料失稳破坏时内部结构发生非结合水的流失,非结合水含量损失相对值与所受荷载水平呈线性正相关关系;非结合水的流失导致结构内部出现更多的空隙,这些空隙在外界荷载作用下会迅速被压密,产生较大变形,导致充填体局部失稳,进而影响采空区的整体稳定

超低碳钢常用于生产汽车面板等表面质量要求较高的产品.连铸坯皮下的钩状坯壳很容易捕集夹杂物导致冷轧钢板表面出现翘皮、亮/暗线等缺陷,对产品质量具有严重危害.采用数值模拟分析了钩状坯壳的形成和演变过程.将计算的初生坯壳形状制作成物理模型,模拟了夹杂物在凝固前沿被捕集的过程,并对凝固钩区域不同位置的夹杂物的受力特征进行了分析.结果表明,凝固钩在弯月面中形成以后,不会直接湮没进坯壳内,而是要经历熔化、变粗、生长、湮没等逐步演变的过程.数值模型预测拉速1.3 m·min-1条件下最终存留在坯壳中的凝固钩深度约为2.5 mm,这与实际观察到的钩状坯壳的尺寸基本一致.模拟得到的钩状坯壳形貌与铸坯表层和漏钢坯壳的金相特征较为接近.夹杂物最容易在凝固钩下表面被捕集,不容易在凝固钩上表面被捕集,特别是对尺寸相对较大的夹杂物.但是溢流发生时,靠近弯月面处的夹杂物可能随着钢流进入到初生凝固钩上部而被快速冷却的钢液包裹.两道凝固钩之间的坯壳由于其凝固前沿处于垂直分布,小于100 μm夹杂物可能被捕集而大尺寸夹杂物不易被捕集