讨论了空间机械臂在轨插、拔孔操作的阻抗控制问题。为此，结合系统动量守恒关系，空间机械臂替换部件末端输出插、拔孔主动力与孔内所受摩擦阻力作用关系，以及第二类拉格朗日方程，推导得到了载体位置、姿态均不受控制情况下，空间机械臂在轨插、拔孔操作过程系统动力学方程。同时，根据相关操作控制系统设计需要，利用系统位置几何关系分析、建立了空间机械臂替换部件末端相对基联坐标系的相对运动雅可比关系。之后，由空间机械臂替换部件末端位姿与末端输出插、拔孔主动力之间的动态关系并结合阻抗控制原理，建立了二阶线性阻抗模型。在上述工作基础上，针对空间机械臂在轨插、拔孔操作过程同时存在运动学与动力学不确定性的情况，设计了空间机械臂替换部件末端力/位姿跟踪指数型阻抗控制策略；并通过李雅普诺夫理论，证明了控制系统的稳定性。提到的控制策略具有结构简单、收敛速度快、稳定性好的特点。系统数值仿真，验证了上述控制策略的有效性

以铌硅基高温合金定向凝固铸造过程为对象，通过实验测试和反求法确定了铌硅基高温合金和型壳的热物性参数，以及凝固过程各界面换热系数等边界条件；利用ProCAST软件对不同抽拉速率下铌硅基高温合金凝固过程温度场进行了模拟。结果表明，随着抽拉速率由5 mm·min?1增加到10 mm·min?1，固/液界面离液态金属锡表面的距离由12.1 mm下降到8.2 mm；平均糊状区宽度逐渐变窄，由11.5 mm减小到10.4 mm。针对抽拉速率为5 mm·min?1的实验结果表明，数值模拟结果与实际定向凝固实验获得的一次枝晶间距差异在6%以内，从一个方面验证了温度场模拟结果的正确性，相关结果可为铌硅基高温合金叶片定向凝固铸造参数的确定提供参考

从细观角度、采用颗粒离散元法开展了预制裂隙花岗岩循环加卸载的数值模拟试验。首先，使用图像处理技术识别花岗岩中的不同细观组分、结合室内单轴压缩试验结果对细观力学参数进行了标定。然后，通过编制颗粒流代码追踪裂隙的类型和扩展过程，分析岩石破坏过程中裂隙发展的阶段性特征。结果表明：不同倾角裂隙岩石的新生裂隙走向与预制裂隙贯通方向基本一致；根据新生裂隙的优势倾向分组得到裂隙起裂角与预制裂隙倾角的关系：倾角β≤45°时剪切和张拉裂隙的起裂角单调递减，倾角β≥60°时剪切和张拉裂隙的起裂角单调递增；循环扰动荷载增加了裂隙岩体的轴向变形，轴向累积残余应变曲线呈反S形、提高扰动荷载应力上限促使曲线进入加速阶段；试件峰值强度随裂隙倾角增大表现出先减小后增大的趋势，峰值强度为实验室完整岩石单轴抗压强度的63% ~ 89%，反映了较为明显的劣化现象；在循环荷载作用下，剪切裂隙和张拉裂隙增长曲线表现出明显的变化特点，在裂隙不稳定扩展阶段中张拉裂隙数目增长速率显著大于剪切裂隙，对分析岩石变形破坏过程具有一定的参考意义

采用数值模拟及热态燃烧实验方法，分析了3种不同集束氧枪末端几何结构在常温及高温条件下的射流速度场及温度场分布特性，并重点研究了常用枪位条件下射流动压对熔池的冲击形貌特点的影响. 研究结果表明，采用收束式约束集束氧枪可有效抑制射流能量向径向的扩散，从而延长伴随流高温区长度，达到提高超音速射流核心段长度及熔池搅拌效果的目的

影响曲轴锻后组织的主要因素有变形量、终锻温度、金属流动及锻后冷却. 本文采用数值模拟的方法研究了曲轴用非调质钢1538MV的锻造过程,并对轧材原料和曲轴成品的显微组织进行了分析,探讨了模锻变形对曲轴显微组织的影响. 研究结果表明,曲轴较高的锻造温度和较小的变形量使得曲轴的锻后组织较轧材有所粗化. 曲轴变形过程中的温度和应变分布不均导致了曲轴组织的不均匀. 曲轴的铁素体含量和珠光体片层间距都低于轧材,且部分位置出现了贝氏体组织,这说明曲轴锻后的相变区冷速过快,应当进一步优化曲轴锻后冷却制度. 另外,曲轴锻造过程中的偏析区金属流动对曲轴的锻后组织产生了明显的影响,也是造成贝氏体组织产生的原因,应严格控制轧材的质量. 研究结果为轧材质量的提升和曲轴锻造工艺及锻后冷却制度的优化指明了方向

针对微米级软颗粒溶液在微小孔道流动不符合泊肃叶流动规律问题，考虑受固体管壁影响软颗粒形变产生的空间位形力作用，基于Navier-Stokes理论，推导软颗粒溶液在圆管中的流速分布及流量表达式，引入颗粒形变因子以表征空间位形力作用的影响；建立考虑空间位形力作用的圆管流动数学模型.由微尺度流动特征实验，得到软颗粒溶液微圆管流动规律，与泊肃叶流动对比，结果显示当管径小于颗粒直径时，相同压力梯度下考虑空间位形力作用的流速比泊肃叶流动拟合结果更接近于实验数据.通过数值计算分析发现，与泊肃叶流动下的速度分布和平均流量相比，当微圆管尺寸减小时，空间位形力作用随之增大，其更大程度上影响流体在微圆管内的流动规律；当颗粒呈非球形且最小投影面积相同时，偏离球形颗粒程度越大，空间位形力作用越大，因此空间位形力作用在微小孔道流动中不可忽略

新设计三维打印光敏树脂结构，其主要用在减震隔震组合结构中作为阻尼元件.首先利用微机控制电子试验机对其进行静力加载试验，得到静载下载荷—位移特性曲线，并计算得到特定点处等效弹性模量，利用疲劳机进行动力加载试验，得到结构件在从5 Hz到20 Hz不同频率下滞回曲线，并计算出相应等效阻尼系数.基于有限元法，建立光敏树脂结构有限元模型，并以和实验相同的工况进行静力学和动力学计算分析，并对试验数据和数值计算结果进行对比，得到计算结果与实测结果吻合良好，从而验证有限元模型的可行性.在此基础上通过有限元计算方法，研究不同几何参数缝隙宽度、内弧半径、外弧半径、厚度对光敏树脂结构特定点等效弹性模量以及等效阻尼系数的影响.此结构受力时，纵向保持刚度输出，维持小变形，横向位移放大，具有良好的减振和抵抗变形的能力

为提高储氢反应器的传热及吸放氢速率, 对现有金属氢化物反应器进行了系统的综合分析与评价.基于强化传热传质特性, 设计优化出了一种高效的新型椭圆螺旋微管束反应器(ESMBR), 其具有结构紧凑、传热效果好、反应速度快及操作方便等特点.对研究的储氢反应器进行了建模, 并通过实验验证了该模型的准确性和有效性.通过COMSOL软件对比ESMBR、圆形螺旋微管束反应器(SMBR)和直管微管束反应器(MTBR)的数值模拟结果得出, ESMBR在储氢时具有优异的传热传质性能.进一步的敏感性分析结果表明, ESMBR中椭圆螺旋管结构参数的敏感性顺序为主直径(Dc) >椭圆截面长轴(A) >椭圆截面短轴(B) >节距(Pt) >螺旋角度(α).采用多元价值取向模型对不同的反应器方案进行了系统的分析评估, 结果表明: ESMBR的综合优度高达0.845, 对比结果也明显优于其他反应器, 在氢能领域将有广阔的应用前景

基于实际的工程参数建立了高压直流干扰电场计算模型，利用数值模拟计算技术对高压直流干扰大幅值管地电位的产生原因进行探究。考察接地极与管道之间的间距、管道防腐层类型、管道长度及土壤结构等因素对高压直流干扰下管地电位的影响规律，得到高压直流干扰大幅值管地电位是在接地极与管道距离较近、防腐层的绝缘性能较高、管道长度较大及上低下高的土壤电阻率分层结构共同作用下产生的

高海拔寒区矿山岩质边坡变形破坏机制研究已取得一定的研究成果，但基于现行理论与技术还难以全面解决未来高寒边坡失稳机理和灾害防控的所有问题，至今尚未建立起完善的高寒边坡开采研究体系和边坡稳定性判别标准. 本文对高寒岩质边坡变形破坏的室内岩石力学试验、边坡物理相似模拟、多场多相耦合数值模拟、变形破坏原位监测、高海拔寒区岩质边坡失稳机理五个方面开展了大量的文献调研，总结高寒岩体变形破坏有关的研究成果，继而对存在的问题进行探讨并分析当前研究的不足，总结出高寒岩质边坡变形破坏研究领域亟待解决的关键问题：一是开采扰动条件下高海拔寒区矿山边坡岩体结构损伤劣化机制，二是冻融循环条件下流?固?气多相多场耦合边坡失稳时效特征与评价方法；并就未来高寒边坡变形和破坏研究方向及发展趋势予以分析，指出开展不同应力路径冻融循环耦合作用下岩体结构损伤劣化机理研究，开展爆破采动条件下高海拔寒区岩质边坡结构面致溃机制及边坡失稳破坏研究，开展地震荷载作用下高海拔寒区节理岩质边坡地震动力响应及致灾规律研究，研究多场多相耦合条件下节理岩体损伤劣化机理，开展高海拔寒区矿山边坡抗寒多参量实时安全监测及失稳预警技术研究五个方面是未来研究的趋势