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。

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。

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。

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。

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%。

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。

数字图像相关（DIC）是一种非接触式光学测量技术，该技术以散斑为变形载体进行物体表面位移和变形场测量，目前已被广泛应用在航空航天、机械工程、动力工程等重要工业领域。DIC测试与分析中需要专用软件，特别是在疲劳和动态测量中，涉及大数据的分析与处理，会造成计算时间长和效率低等问题。随着人工智能技术的发展，深度学习为DIC方法提供了新的发展机遇。然而，在DIC深度学习网络构建中，需要庞大的数据集进行网络构建，这不仅增加了数据采集成本还需耗费较长的计算时间。为解决上述问题，本文提出了一种基于迁移学习的DIC-2D位移测量方法。该方法将多级特征提取器、注意力机制与深度可分离卷积层融合到U-Net网络中，在网络的预训练过程中，使用模拟散斑图像作为训练数据集，形成预训练网络；在此基础上，采用多种迁移学习微调策略，利用少量具有不同平均灰度梯度的真实散斑图像进一步优化网络参数，形成迁移后的网络，并采用真实散斑图像进行验证实验。分析表明，在不同平均灰度梯度散斑图像的训练中，全局微调策略训练的网络表现出较高的精度和较好的鲁棒性；本文所提出的DIC迁移学习方法可显著减少训练时间和数据采集成本。

点阵夹芯板因具有高比强度、高比刚度、强抗冲击性等特点而受到广泛的关注。在结构动态力学性能方面，目前大部分研究仅关注结构整体振动响应，忽略了点阵桁架局部振动特性对结构动态性能的影响，而这种影响正是无损检测方法的基础。为研究点阵夹芯结构局部振动特性和无损检测方法，首先，本文从数值模拟和实验测试2个方面研究点阵桁架对结构中导波传播的影响，并对波信号进行傅里叶分析和小波变换，结果表明波信号会集中在某些峰值。然后，通过分析导波信号和点阵单胞的局部共振模态，证明了波信号频率峰的位置取决于点阵桁架的振动模态频率，尤其是拉压轴向振动模态频率。最后，本文提出了一种利用波信号频率峰位置的变化对点阵桁架进行损伤识别的方法，并通过数值模拟进行了验证，结果表明该方法能有效地检测和定位桁架的损伤。

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。

预应力混凝土结构在服役期间由于受到环境腐蚀的作用，会造成钢筋腐蚀，从而使结构出现不同程度损伤，导致结构承载力下降。为了探究钢筋腐蚀对预应力混凝土梁抗弯性能的影响，对预应力混凝土梁进行了腐蚀后的四点弯曲试验，结果表明：当钢绞线腐蚀率相同时，试验梁的开裂荷载和极限荷载受钢筋腐蚀影响不大，但对屈服荷载影响比较明显；当普通钢筋腐蚀率为3.8%时，试验梁屈服荷载下降15.6%；钢筋腐蚀率对试验梁的屈服挠度影响较小，但对极限挠度影响较为明显；当钢筋腐蚀率为11.5%时，极限挠度下降8.6%；试验梁的开裂荷载和屈服荷载受钢绞线腐蚀影响较大，是影响预应力梁承载能力和变形能力的主要因素；当钢绞线腐蚀率为7.6%时，试验梁的开裂荷载下降32.9%。在试验的基础上，采用有限元软件ABAQUS对各腐蚀梁进行有限元模拟，并根据腐蚀后钢筋的性能劣化规律，提出了普通钢筋腐蚀和钢绞线腐蚀预应力混凝土梁承载力计算方法，计算值和模拟值均与试验值吻合程度较好。