由超导磁体、杜瓦、低温系统等组件搭配组成的测试平台可实现超导体的力-热-电-磁多场测试，其中超导磁体的功能是提供背景磁场。分体式低温超导磁体可在中心处产生均匀的横向磁场，且其半开放式的结构为测试提供了便利和较大的操作空间。由于分体式超导磁体运行于低温、强磁场、大电流环境中，所承载的复杂的电磁力、热应力及装配力等可能会降低其电磁性能和稳定性，因此需对磁体结构及其性能进行核验。本文综合运用低温应变片、低温热传感器及霍尔片等测试仪器，并基于无线应变测试方法开展了超导线圈的动态绕线过程、线圈组件的降温及励磁过程的实验研究。结果表明：动态绕线时线圈内积累的应变与绕线层数近似呈线性关系，且应变伴随绕制时间略有回落；通电情形下超导线圈组件的应变及其周围的磁场与加载电流有较好的同步性；线圈内的应变演化规律能够有效揭示超导磁体各个加工与测试过程的特征。

聚对苯撑苯并二噁唑（PBO）纤维由于具有优异的力学性能、高热稳定性和阻燃性等受到广泛的关注，在航空航天、交通运输、新能源等领域拥有广阔的应用前景。然而，PBO纤维在潮湿环境下的老化行为严重影响了材料的长期服役性能，限制了其在高新技术领域的发展和应用，因此如何提升PBO纤维在潮湿环境下的抗老化特性是亟待解决的问题。本文采用纤维单丝微拉伸实验方法，研究了石墨烯涂层对PBO纤维在潮湿环境下的防护作用，结果表明，PBO纤维在潮湿环境下会发生水解，造成弹性模量和断裂强度的降低。使用共价交联氧化石墨烯涂覆于PBO纤维表面能够显著增强其力学性能，但仍无法改善其耐湿性。共价交联氧化石墨烯高温热解制备的还原氧化石墨烯具有致密的层状堆叠结构及良好的疏水性，可以有效提升PBO纤维的抗老化性能。还原氧化石墨烯涂覆的PBO纤维在50%相对湿度下的强度保留率达到98.2%，在80%相对湿度下的强度保留率达到96.4%。

为了实现复合材料结构在高温、冲刷、振动耦合环境下动态性能退化的测试，设计了高温-冲刷-振动环境下先进复合材料结构退化测试平台并进行了测试。首先，介绍了测试平台各部分的功能设计及实现原理，并完成了平台的组建。然后，利用所开发的测试平台，以石英纤维陶瓷基复合材料薄板试件为例，对其在不同温度、退化时间及冲刷时间条件下的退化现象进行了一系列测试，获得了相应的固有频率和共振响应的退化曲线。研究表明：高温、振动与冲刷环境导致陶瓷基复合材料动态性能退化，具体表现为前2阶固有频率下降及共振响应显著增大。

及时识别微裂纹对混凝土结构的安全控制十分重要。本研究对玄武岩纤维混凝土试件进行四点弯曲实验，并结合数字图像相关方法获得了加载过程中试件表面的应变场信息。在水平应变场中，选择应变较大的300个点作为兴趣点（Points of Interest，POI），基于POI在应变场中坐标的标准差计算聚集因子，并利用聚集因子在加载过程中的分布演化提出了仅与单一应变场相关的识别微裂纹方法。这种方法可以排除人为判断微裂纹产生的误差，但不足以识别多个微裂纹。该方法的准确率超过95%，适合工程应用。

为研究不同冷却方式对高温后超高性能混凝土（UHPC）单轴受压力学性能的影响，以冷却方式、受热温度为变化参数，设计制作了45个100 mm×100 mm×300 mm的试块进行高温后的单轴抗压试验。通过观察高温后试块的表观特征、质量损失及破坏形态，分析了冷却方式及受热温度对抗压强度的影响规律。结果表明：随着受热温度升高，试块表面裂纹增多，不同冷却方式下的质量烧失率均增大；相同温度下，自然冷却时试块烧失率大于浸水冷却烧失率，自然冷却下烧失率呈先快后慢的增长趋势，浸水冷却下烧失率近似呈线性增长；抗压强度均呈现先小幅增大后减小的趋势，与常温工况相比，自然冷却、浸水冷却时最大抗压强度分别提高了18.3%和13.4%；受热温度为800℃时，自然冷却、浸水冷却抗压强度分别降低至常温下的20.8%和18.8%；受热温度超过600℃时，试块表现出较好的轴向变形能力；相较于自然冷却，浸水冷却下峰值应变发展较快，但800℃时基本趋于一致，自然冷却、浸水冷却下峰值应变分别增大至常温工况下峰值应变的2.22倍、2.24倍；与自然冷却相比，浸水冷却下弹性模量相对较小，且均经历慢降、快降、慢降3个阶段。基于试验，提出了浸水冷却后的UHPC残余强度计算方法，该方法可为建筑消防灭火后混凝土承载能力评估提供依据。

为探究钬激光消融人体内结石的动力学过程及对周遭组织的附带伤害，使用凝胶与石膏块模拟真实人体的软组织和结石，基于自主研制的钬激光器开展一系列钬激光消融凝胶-人造结石组织的模型实验，实验变量包括激光能量、光纤芯径和光纤距离人造结石的高度。首先通过动态高速阴影成像观察到消融过程中加载区域及附近的凝胶组织中出现葫芦状空化气泡，并根据阴影成像的差异讨论了不同加载工况下空泡形态演化的不同机制。然后通过光学成像与扫描电子显微成像开展了回收凝胶与人造结石样品的表征，发现凝胶组织遭受的附带伤害主要来自烧蚀、空化、破碎和人造结石碎片溅射；另外发现人造结石消融坑内壁侧面与底部形貌显著不同，这与坑内不同区域经历的材料失效机制不同有关。最后通过白光干涉扫描获取了高精度的消融坑几何参数，用以定量分析不同实验变量对消融坑几何参数的影响，数据统计结果表明，消融坑体积与激光能量呈线性正相关。

镜面反射结构的高精度全场形貌测量是众多高端制造领域中不可或缺的重要环节。为了实现镜面形貌的高精度测量，本文提出一种移动相位偏折术。以单目单屏为基础，给出了完整的条纹相位-梯度-高度关系模型，并通过表面连续性假设实现了模型中的基本约束条件；提出了一种模型参数的求解方法，解决了传统相位偏折术中存在的二义性问题，该方法能够通过显示器的任意刚体位移实现被测结构形貌及位姿的测量；通过开展一系列验证实验，分别讨论了被测表面梯度、高度变化对该方法形貌测量能力的影响，验证了方法的形貌测量综合能力。实验结果表明，在镜面反射结构形貌测量中，本文方法相较于传统方法的测量精度显著提升。

精确预测锂离子电池寿命对保障设备用电安全至关重要，在电池寿命预测过程中，间接参数的选取是关键环节，然而目前对间接参数与电池内部反应机理的研究较少。本文针对电池寿命预测中的间接参数与电池反应机理的关系开展实验研究，设计了电池充放电循环、电化学阻抗和声发射一体化实验方案，通过实验获得了容量、阻抗和力学损伤随循环圈数的非线性演化规律；分析电荷转移阻抗R_CT和固态电解质界面膜阻抗R_SEI的演化规律，发现了R_CT和R_SEI通过影响电池内部电荷的传输和转移来影响电池寿命衰退的机理，从而阐述了电池容量-阻抗-损伤的内在定性联系；根据阻抗和力学损伤的定性联系，采用皮尔逊相关系数量化了R_CT和R_SEI与声发射累积撞击次数的关系，结果显示，R_CT和R_SEI与声发射累积撞击次数的相关性系数均高于0.9。上述实验结果与分析表明，阻抗与电极力学损伤关系紧密，阻抗R_CT和R_SEI既包含电化学因素又包含电极力学损伤信息，而且阻抗与力学损伤的关系也通过不同充放电倍率和不同电极材料的实验得到了验证。

缝洞型碳酸盐岩储层孔隙度、渗透率、弹性模量等岩石物理力学参数是影响油气开采效果的关键因素，为此，本文以塔里木盆地富满地区奥陶系缝洞型碳酸盐岩储层为研究对象，通过单轴、三轴压缩实验、声发射实验和应力敏感性实验等，系统研究了储层岩石力学参数以明确原位条件下的储层受力状态。结果表明：1）随着围压的增加，岩石的抗压强度和弹性模量逐渐增大，岩石从脆性转变为塑性，表现出应变硬化特性。2）碳酸盐岩储层渗透率随着围压的增大而逐渐降低，且在围压30 MPa以下变化显著。3）研究区最大水平主应力为186.14 MPa，最小水平主应力为150.82 MPa，垂向应力为172.89 MPa，表现出走滑断层应力特征。本文研究结果可为深层缝洞型碳酸盐岩储层高效勘探开发提供技术支撑。

部分航空金属结构在服役过程中常面临海洋腐蚀环境与反复冲击载荷的联合作用，从而导致材料表面发生腐蚀损伤并显著劣化其冲击疲劳性能。为深入探讨这一现象，本文对航空领域关键结构材料AerMet100钢与TC18钛合金在中性盐雾腐蚀不同时长作用下，对其冲击疲劳寿命的影响进行了系统研究。通过中性盐雾腐蚀试验、落锤冲击疲劳寿命测定试验及扫描电子显微镜（SEM）表征技术，系统揭示了腐蚀时长对2类缺口三点弯曲试样冲击疲劳寿命的影响及其损伤机制。结果显示，随着盐雾腐蚀时长的增加，AerMet100钢的U/V-90°型缺口试样和TC18钛合金U型缺口试样的疲劳寿命均呈现近似线性的衰减趋势，AerMet100钢在腐蚀240 h后疲劳寿命降至未腐蚀试样的约50%，而TC18钛合金的U型缺口试样在腐蚀480 h后降至未腐蚀试样的约50%，相比之下，TC18钛合金的V-90°型缺口试样由于缺口处较高的应力三轴度，其疲劳寿命主要受应力状态影响而非腐蚀损伤。另外，SEM结果分析表明，随着腐蚀时间的延长，AerMet100钢试样表面的腐蚀产物和点蚀坑数量显著增加，并伴随表面龟裂，因此促进了疲劳裂纹的萌生与扩展；而TC18钛合金因表面氧化膜对腐蚀介质的屏蔽效应，可有效阻止腐蚀介质的深入侵蚀，从而限制裂纹的扩展路径，保持较高的疲劳寿命。