为深入认识双圆形孔洞对岩石的力学特性及裂纹扩展过程的影响，采用颗粒流程序PFC^2D构建了含双圆孔类岩石试样的单轴压缩模型，根据试验和模拟得到的宏观力学参数的对比验证了数值模型的正确性和合理性。然后，对含双圆孔试样的裂纹扩展过程以及圆形孔洞周围应力场的演变过程进行了分析。结果表明：数值模拟与试验结果吻合良好；圆孔的上下两端首先萌生初始拉伸裂纹，随着轴向应力的增大，通常在孔壁左右两侧形成结构薄弱区，初始拉伸裂纹的萌生方向都为轴向加载方向，与桥角α无关，但试样的强度和破坏形态受到桥角α的影响；初始拉伸裂纹在受拉应力集中区萌生，随着初始拉伸裂纹的扩展，圆形孔洞上下两端的拉应力集中区域相应地移动和消散，应力分量σ_yy的受压应力集中区位于圆形孔洞的左右两侧，而在圆形孔洞的上下两端则形成了一个“梭形”的压应力集中屏蔽区，且与圆形孔洞垂直中线的距离越近，屏蔽效果越强，压应力越小。

研究柔性腿无缘轮被动动态行走器建模，并分析阻尼系数对系统动力学的影响。根据行走器的几何特征，选择独立广义坐标描述系统的位置，使用第二类拉格朗日方程建立柔性腿无缘轮被动动态行走器的动力学模型。对柔性腿的结构和物理性质进行分析，得到腿与地面的冲击阶段伸缩腿的切向发生冲击，而径向不传递冲击力的结论，并提出部分冲击假设条件下的状态跳变模型。采用不同的阻尼参数进行柔性腿无缘轮被动动态行走的数值仿真，结果验证了所提方法的有效性。选择较大的阻尼系数，周期行走的双支撑阶段占整个行走周期的77.6%，单支撑阶段占整个行走周期的22.4%，斜坡角度在0.1~0.7 rad范围内可以实现周期行走。柔性腿无缘轮可被动动态行走的斜坡角度，随着阻尼系数的减小而减小。

采用第一性原理计算，研究了掺杂元素（Re，Ru）含量对Ni-Al二元模型单晶高温合金稳定性和占位倾向的影响。结果表明，随着Re和Ru元素含量的增加，体系的总能量逐渐降低，说明体系的稳定性得到了提高。同时，使用Ru替换Ni的体系的稳定性最低，Re替换Al的体系的稳定性最好，Re和Ru均更倾向于替换Al，这与之前的实验结果一致。并且当Re和Ru元素含量占比约为1.4%替换Al时，替换形成能相较于其他含量的Re和Ru是最低的。此外，通过去除Ni-Al二元模型中的一层原子，获得了2种不同的层错模式。对于这2种层错模式的研究表明，用Re和Ru替换Al可以使体系的稳定性得到提高，且含Re的体系更稳定，替换形成能也比Ru替换Al更低。然而，对于不同的层错模式，使用Re和Ru替换Al，当体系稳定性最好，替换形成能以及层错能最低时，所需Re和Ru的含量不相同。使用Re替换Al，层错体系具有更好的稳定性，但稳定性最好的体系中Re的含量取决于所选择的层错模式。

在钢混组合结构中，由于存在一定的界面滑移及腹板剪切变形，平截面假定不再适用。为科学研究剪切变形及界面滑移对组合梁挠度及界面滑移的影响，通过Goodman假定和Timoshenko梁双广义位移假定，引入组合梁的应变关系和单元微段力学平衡，推导了考虑剪切变形及界面滑移的双倒T型钢-混组合梁弹性弯曲微分方程，并基于等效弹簧模型和等效杆系弹簧模型推导了腹板嵌入式连接件弹性抗剪刚度理论计算式。利用已知的组合梁变形及约束条件，求得简支组合梁在跨中集中荷载作用下的挠度及滑移解析解，并通过4根不同参数的双倒T型钢-混组合梁试验结果进行验证。结果表明：理论计算所得挠度、滑移值与实测值吻合较好，同时验证了腹板嵌入式连接件弹性抗剪刚度理论计算式的正确性；在高跨比为1/10的双倒T型组合梁挠度变形中，弯曲引起的挠度值约为总挠度的56%，界面滑移引起的挠度值约为总挠度的36%，剪切变形引起的挠度值约为总挠度的8%。本研究综合考虑了剪切变形及界面滑移对组合梁挠度及滑移的影响，相比于不考虑剪切变形及界面滑移的模型结构具有明显的改善。

为了在细观层面上研究骨料不规则程度对混凝土力学性能及破坏形态的影响，采用Python程序二次开发了ABAQUS生成尖锐程度不同的随机分布骨料模型，分别建立零厚度cohesive单元与可变厚度的实体界面过渡区（interface transition zone，ITZ）。首先通过改变网格尺寸和加载垫块与混凝土间的摩擦系数确定合适的参数，并与实验对比验证模型的可靠性，随后分析2种ITZ建模方式的优劣，最后对三维细观混凝土模型进行单轴受压模拟，从应力-应变曲线、破坏形态、能量耗散方面进行分析。结果表明：零厚度cohesive ITZ与实体厚度ITZ模型都可预测混凝土抗压强度，具有实体厚度的ITZ模型的应力-应变曲线及破坏形态与实验更加贴合；混凝土破坏形态受骨料形状参数影响明显，球形骨料模型内部与表面均为贯穿式裂缝，多面体骨料模型应变能较大，混凝土内部微裂缝较多，容易受压破坏成更多的碎块；随着骨料不规则程度的增加，混凝土抗压强度略有提高但峰值应变不受影响。

为描述瞬态入渗下圆台形基坑主动土压力沿深度的分布规律，基于非饱和土的广义有效应力强度公式和瞬态入渗下的基质吸力，建立了圆台形基坑主动土压力的滑移线方程，继而采用差分迭代法获得了瞬态入渗下非饱和土圆台形基坑主动土压力的滑移线解答，最后对所得滑移线解答开展准确性验证和影响因素分析。研究结果表明：所得滑移线解答相比现有解能合理考虑瞬态入渗（时间、入渗率、吸应力非线性分布）、土体类别（砂土、粉土、黏土）、基坑模型参数（墙壁倾角、墙土摩擦角）和环向应力系数对基坑主动土压力的综合影响，其准确性在特定条件下得到文献饱和土圆台形基坑主动土压力滑移线解答（吸应力为0时）、瞬态入渗下平面挡墙主动土压力极限平衡解答（基坑半径趋于无穷时）的退化验证；时间、入渗率对黏土基坑主动土压力大小及分布的影响最明显，对粉土基坑主动土压力的影响次之，而对砂土基坑主动土压力的影响可忽略不计，这是由不同土体的吸应力非线性分布造成的；基坑主动土压力随着墙壁倾角、墙土摩擦角、环向应力系数的增加均显著减小，且沿深度的分布及变化与土体类别密切相关。

近十年来，民航飞机的重着陆事故引起了广泛关注，约1/3的民航飞机安全事故与着陆相关，其中重着陆事故几乎占着陆事故的1/5。重着陆不仅对飞机结构造成损害，严重时甚至会导致飞机毁坏或人员伤亡。然而，关于重着陆的统计数据仍不足。本研究通过定量标准、仿真分析和机器学习方法，系统研究了重着陆的判定标准及其对飞机结构的损伤模式，并通过对波音737、空客A320等主流机型过去十年内53起典型重着陆事故进行了详细统计与分析。研究结果表明，重着陆事故通常会对飞机的起落架、机身、机翼等关键部件造成不同程度的损伤；不同类型的重着陆事故对飞机结构的破坏程度差异显著。

高超声速飞行器在飞行过程中，面临着极高的气动阻力和加热作用，对飞行安全和稳定造成威胁。采用灰色田口法开展构型参数对高超声速飞行器减阻降热性能影响的研究，以减阻杆长径比、气道直径比、气动盘直径比、侧喷角为尺寸因子，飞行阻力、钝体峰值压力系数、斯坦顿数为响应目标进行正交试验，通过计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）数值计算获得响应结果。研究表明：飞行阻力受减阻杆长径比的影响最显著，受侧喷角的影响最小。对于钝体峰值压力系数和斯坦顿数，尺寸因子表现出相同的影响等级，两者受到气动盘直径比的影响最显著，其次是减阻杆长径比。增加减阻杆长径比和气动盘直径比均能提升飞行器的减阻降热综合性能，但提升效果随着尺寸的增大逐渐减弱。相比于正交设计的最优构型，采用灰色关联法优化出的最佳构型综合性能提升了4.6%。