通过开孔板压缩试验和建立的参数化多尺度有限元模型，获得微细(?0.11 mm)金属Z-pin植入体积分数和排布方式对开孔板压缩力学性能和失效行为的影响规律. 采用离散实体单元代表Z-pin，选用3D Hashin失效准则判断面内起始损伤，可以有效地模拟结构失效过程中扭结现象的不稳定扩展. 结果表明，所有加Z-pin开孔板的压缩强度均低于无Z-pin试样. 随着Z-pin植入体积分数的增加，Z-pin与层合板之间的桥联作用增强，加Z-pin开孔层合板压缩强度增加，开孔周围分层损伤区域受到抑制，损伤区域面积最高减小了67%. 在相同的体积分数下，Z-pin排布变化对开孔板压缩强度没有显著影响. 加Z-pin开孔板有限元模型的模拟结果与试验结果之间的最大相对误差为8.6%.
针对传统内置永磁电机损耗高、发热量大的问题，提出非对称混合磁极永磁电机拓扑结构. 介绍非对称混合磁极永磁电机的拓扑结构，对比分析两者的电磁特性与损耗分布特性. 针对非对称混合磁极永磁电机分布式绕组的结构特点，对绕组进行等效处理，确定等效导热系数，建立集中参数热网络模型. 建立单向磁热耦合模型，计算电机各部件的温度分布，验证了热网络模型的正确性. 考虑到温度对永磁材料的影响，建立双向磁热耦合模型，对比分析不同电流密度对电机温升的影响规律. 试制一台样机并搭建温升试验平台进行温升试验，验证了新型拓扑结构的有效性与合理性以及磁热双向耦合法计算结果的准确性.
为了实现隧道施工的同质化，提出基于极端梯度提升算法（XGBoost）预测模型的隧道掘进机（TBM）操作参数的智能决策方法. 定义场操作系数指数（FOI）作为替代传统场切深指数（FPI）的围岩级别特征参数，使用XGBoost算法建立预测模型以实现对FOI的预测，对围岩级别进行预测、判断. 通过对优秀司机在特定FOI下TBM操作参数的选择，建立专家模型实现FOI与特定TBM操作参数的关联，实现TBM操作参数的智能决策. 使用引松工程的现场数据进行对比实验，结果表明，设计的TBM操作参数的智能决策系统能够实现对优秀的TBM司机操作参数决策的复现，相比于以FPI为特征参数的传统智能决策系统，新系统的推进速度和刀盘转速两部分的平均相对误差分别下降8.84 %和7.97 %.
构造可以用于描述一维结构的形状记忆合金（SMA）的双程形状记忆效应的唯象动力学模型. 该模型基于与形状记忆合金中热弹性相变有关的唯象理论，将应力场和热场下的滞回环曲线视为马氏体相变和马氏体变体重构在宏观层面上的表现. 为了模拟温度诱发的相变，构造非凸自由能函数，使得函数的每个局部平衡对应于相变过程中的一个相. 在外部负载（力或者热）的作用下，可以通过模拟系统状态（应变）在不同平衡态之间的转变，研究温度诱发的相变. 相变动力学的控制方程采用拉格朗日方程，以非线性微分方程来表示. 利用非线性常微分方程描述单程形状记忆效应，通过对不同相变过程的加权组合描述双程形状记忆效应. 开展有关力和热负载下的数值实验，模拟热和应力诱发的相变以及热负载下与单程形状记忆效应和双程形状记忆效应有关的滞回环，模拟马氏体重构所导致的单滞回环以及超弹性效应所引起的双滞回环. 从实验结果可以看出，双程形状记忆效应及超弹性效应均可以被提出的模型成功捕捉，验证了该模型的描述能力.
为了实现复杂产品布局方案的快速设计，研究基于多域关联约束的复杂产品可重构布局设计技术. 从属性、约束、行为等角度定义复杂产品布局重构设计单元，提出布局重构设计单元的拆解和组合构建方法，建立功能域、运动域、形位域、结构域的多域关联约束；提出布局方案的纵向、横向和混合重构方式，给出复杂产品布局重构设计流程，通过多域关联约束的分类重建实现了复杂产品的布局重构设计. 以数控镗床的布局重构设计为例，对基于多域关联约束的复杂产品可重构布局设计技术进行应用验证.
针对磁悬浮轴承-转子大型化、重载化为控制系统设计带来的控制对象数学模型不易精确建立、控制参数较难调节等问题，以磁悬浮卧螺离心机中重载转子为研究对象，采用自适应控制方法进行控制性能研究. 设计支撑卧螺离心机的磁悬浮轴承-转子系统，转子长度约为3.4 m，质量约为1 090 kg. 通过仿真和试验验证了自适应方法可实时调节的控制性能，使得磁悬浮轴承支撑的重载转子稳定旋转至约4 740 r/min，转速较传统滚动支撑提高了50%以上，可以有效提高离心机的分离效率，通过ISO14839验证了稳定裕度及振动水平位均在B级安全以内.
为了提高车内信息显示设计的安全性，针对车内信息显示的位置设计进行研究. 研究选取5个常见的车内信息显示设备的安放位置，依据驾驶员视觉行为与驾驶安全之间的关系，设计模拟驾驶员驾驶汽车时信息读取任务的眼动实验. 通过实验数据的分析比较可知，不同的车内信息显示位置会对驾驶员读取信息时的注视频率、注视数据在兴趣区域（AOI）内的分布产生显著影响. 分析和比较被试者完成信息读取任务时的注视频率、AOI内注视时间百分比、AOI内注视点百分比的均值可知，在实验选取的5个车内信息显示位置中位置3的数据均最高. 说明被试者读取实验位置3的信息时精力更集中，实验位置3对被试者产生视线偏离的影响最小. 由于驾驶员视线偏离会造成分心驾驶，威胁驾驶安全，车内信息显示位置设计会对驾驶安全产生一定的影响.
为了实现智能电网的安全稳定经济运行，针对电力系统中广泛研究的经济调度问题，受到一致性模型和鞍点动态法的启发，提出基于一阶连续系统的分布式算法. 该算法考虑了迭代过程中节点生产能力和网络总负荷需求的约束，且每个节点只知道自身的代价函数. 为了解决上述约束，该算法设计3种对应的拉格朗日乘子. 为了实现控制参数的常量化，该算法添加了一个变量，用于平衡局部梯度差值. 由于有向网络的权矩阵是非对称的，该算法引入一变量用于平衡各有向边的权增益. 通过节点局部梯度与拉格朗日乘子，获取节点输出功率. 实验结果表明，该算法针对经济调度问题是可行且有效的.
为进一步探索产品族设计风格在实际产品设计中的应用,提出基于情境的产品族设计风格DNA(Deoxyribonucleic acid)的研究方法.将产品设计融入到特定的情境中,对基于情境的产品设计模型、产品族设计风格DNA进行了探讨.通过对显性因子、隐性因子和情境因子的定义,提出了产品族设计风格的遗传与变异模型,将生物界的遗传变异理论引入到产品族设计的显性因子与情境因子的杂交过程中,并探讨了基于情境的产品族设计风格DNA关键技术.以叉车造型设计为例,构建了叉车产品族结构模型和计算机辅助叉车设计系统软件,包括三维造型设计模块和情境知识库模块,基于此系统可以实现叉车造型设计的快速生成与设计评价,验证了基于情境的产品族设计风格DNA理论体系．
综合应用自由曲面模型的全局美化技术和基于离散边界约束条件及裁剪B样条曲面模型的任意边域曲面填充方法,提出了一种新的针对复杂自由曲面模型的局部协调设计技术.利用可微流形的无穷小变形技术,实现紧公差约束下对点云逼近的多张B样条曲面的全局美化,保证了N边汇交曲面相邻边界处收敛的G1光滑拼接，并改善了模型的整体形状.构造包含汇交点的局部区域来裁剪N边汇交曲面，并基于边界条件的离散化处理和裁剪B样条曲面模型重构局部区域,使得局部重构曲面（即协调曲面）与裁剪汇交曲面之间满足近似G1连续,同时光滑地逼近于局部区域的特征趋势.应用实例表明,该局部协调设计技术能够较好地实现复杂曲面造型和反求工程建模中模型的整体G1连续性和保形性,并且为进一步研究基于局部协调设计的拓扑还原技术奠定了坚实可靠的基础.
Stewart液压平台是一个多输入多输出（MIMO）非线性系统,其耦合运动过程中存在参数不确定性与干扰影响其轨迹跟踪精度,针对此问题,考虑了系统参数的不确定性,利用Backstepping方法结合滑模控制与自适应控制的优点,推导得到系统的多级自适应滑模控制器,以增强系统运行过程中对运动与力的跟踪性能.利用AMESim与MATLAB的联合仿真方法进行验证,与传统基于各缸位置偏差的比例积分微分（PID）控制器相比,结果表明,该方法在系统参数不确定所引起的干扰下,能更有效地降低各缸的位置和力的跟踪误差,从而提高了运动平台末端的动态跟踪精度.
通过分析车辆悬架弹簧静挠度和动挠度的功能特性,得到了悬架弹簧的理想刚度特性.这一理想工作特性可以通过在普通弹性元件的平衡点并联具有负刚度特性的元件实现,由此提出了车辆悬架的负刚度控制策略.通过数值仿真,对比分析了悬架负刚度半主动控制策略、天棚阻尼半主动控制策略、理想天棚阻尼控制策略的控制效果.对磁流变液减振器负刚度特性的分析表明,其可以作为具有负刚度特性的半主动作动器使用.讨论了在基于磁流变液减振器的半主动悬架中负刚度控制策略的技术实现方法,通过仿真和实验对负刚度控制策略和天棚阻尼控制策略进行了对比分析,结果表明,负刚度半主动控制能更好的抑制振动对车身加速度和轮胎动位移的影响.
提出了一种三绕组耦合电感组成的交错并联基本单元结构,并演绎出了一系列适用于大电流、高增益或高降压变换场合的DC/DC拓扑族.采用有源箝位软开关电路无损地转移了漏感能量和消除了主开关管上的电压尖峰.在整个开关周期内,主开关管和辅助开关管都是零电压软开关动作,减小了电路的开关损耗.三绕组耦合电感的漏感限制了输出二极管关断电流的下降速率,抑制了二极管的反向恢复电流.总结了一系列采用三绕组耦合电感和有源箝位软开关电路组成的交错并联DC/DC变换器拓扑族.最后,设计了一台40 V输入、380 V输出的1 kW Boost变换器试验样机,实验结果与理论分析一致.
针对某一特定形状仿蝉微飞行器的翅膀,进行了瞬时功率特性以及平均功率特性的分析.通过仿真,分析了翅膀在3种典型转动模式下的瞬时功率特性、平均功率与攻角幅值的关系,以及最大功率平均功率比值与攻角幅值之间的关系.结果表明,该型翅膀超前模式下的平均转动气动功率对攻角幅值的变化比较敏感；滞后模式下转动气动功率最大峰值平均值的比值对攻角幅值的变化也比较敏感；而平均拍动气动功率和攻角幅值之间的关系可近似地认为与模式无关；拍动气动功率最大峰值平均值的比值和攻角幅值之间的关系也可近似地认为与模式无关.
为研究流场结构设计对电池内的流动、组分传递和电池性能等的影响,建立了一个稳态的三维非等温质子交换膜燃料电池数学模型,应用此模型对一个交指状流场设计的电池单体（电极面积为64 cm ×65 cm）进行了数值研究.数值计算得到了电池的温度、组分质量浓度和局部电流密度等的空间分布,分析了不同电池反应物湿度等对电池特性的影响.结果表明,受传质的影响,沟道下方阴极催化层的温度大于相应沟脊下方的区域；与饱和气流进气的基本工况相比,降低阴极的进气湿度能提高电池的性能,而降低阳极的进气湿度则会导致电池性能的下降.
为了充分发挥具有快速爬坡能力的机组的性能,介绍了一种考虑机组爬坡策略的电力市场博弈模型.基于市场统一出清、负荷需求无弹性及发电商按边际成本报价等前提,讨论了发电商爬坡成本及降低爬坡申报值的可能性与限制措施；分析了在非线性边际成本时的发电商提高爬坡申报值的博弈行为,利用置换法结合图形分析得出其Nash均衡解析解.算例表明,发电商合理申报爬坡率能够有效降低市场出清价格和系统购电费用,减少高成本机组的运行与不必要的开停机,促进市场稳定.
