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%。

陶瓷燃料在高燃耗条件下产生大量裂变气孔，气孔中的裂变气体释放至裂纹空腔对裂纹扩展行为具有较大的影响。开发了一种变内压作用下的裂纹动态扩展模型，实现了裂纹空腔内压与裂纹扩展过程相互耦合作用的动态开裂技术。内压大小随裂纹扩展而变化，同时开裂行为受内压大小的影响。并将此模型成功应用于高燃耗结构陶瓷燃料颗粒内的开裂行为模拟，研究了裂变气体释放对裂纹扩展的力学作用。基于全局内聚力单元模拟了裂纹产生和扩展过程，建立了气体释放对裂纹扩展力学作用的研究方法，分析了气体压力对燃料颗粒内部裂纹产生和扩展过程的影响。结果表明，气体总量不变情况下气体释放至裂纹空腔会基于气体压力和裂纹几何特征对裂纹扩展产生抑制的效果。对于不同气体初始压力的情况，气体初始压力越大，止裂时裂纹扩展长度越长。该动态裂纹模拟技术为精确研究弥散型燃料芯体失效提供了分析方法及数值参考，也为载荷与裂纹扩展相耦合的情况提供一种研究方法。

基于Euler-Bernoulli梁理论的经典纤维模型忽略了剪切变形给截面带来的影响，为了建立更加精确的钢筋混凝土纤维梁单元徐变分析方法，基于考虑剪切效应的纤维梁单元，根据Timoshenko梁理论，推导了该纤维梁单元的刚度矩阵，利用混凝土徐变分析的初应变法，导出单元徐变等效节点力的有限元列式，最终建立了钢筋混凝土纤维梁单元徐变分析的有限元方法。利用FORTRAN语言编制了计算程序，进行了普通梁与钢筋混凝土梁的弹性分析，以及钢筋混凝土梁的徐变分析，分别与解析解、ABAQUS有限元解以及其他文献解进行了比较。结果表明：该方法在准确计入剪切效应的同时，能清晰界定钢筋与混凝土在钢筋混凝土梁徐变性能中的行为；同时也表明钢筋混凝土梁徐变分析模型中计入钢筋能有效提高计算结果的精度。

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。

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。

为探究黄土与土工合成材料界面的力学特性，对加筋黄土工程设计提出针对性建议，本研究采用大型结构面剪切仪开展土工格栅-黄土界面直剪试验，研究黄土含水率和压实度对筋土界面剪应力-剪切位移关系、抗剪强度指标和剪切带厚度的影响，分析其机理，并探讨土工格栅-黄土界面本构模型。试验结果表明：随含水率增加（不超过塑限），土工格栅-黄土界面的剪应力-剪切位移曲线从软化型向硬化型转变，界面黏聚力和摩擦角均显著下降，界面抗剪强度随之降低，剪切带厚度增大；黄土压实度对筋土界面抗剪强度影响较小，但对剪切带厚度影响显著，压实度达到90%时剪切带厚度大幅增加，建议加筋黄土工程的填土压实度不低于90%；土工格栅-黄土界面剪切带厚度的最大值约为3 cm，剪切带厚度沿剪切方向不断降低，在加筋黄土挡墙中表现为面板处筋土剪切带最薄，建议采用柔性或整体性较好的面板；双曲线界面模型可以较好地反映土工格栅-黄土界面的剪切行为。

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。

通过将金属薄壁管及蜂窝结构相结合，提出了一种四方蜂窝夹芯圆柱壳结构。通过实验以及有限元分析软件ABAQUS/Explicit研究了四方蜂窝夹芯圆柱壳在径向压缩载荷作用下的力学行为。通过对比验证了有限元模型的准确性，分析了结构在径向压缩载荷作用下的变形模式，探讨了该结构的增强机理。研究表明，四方蜂窝夹芯圆柱壳结构在径向压缩载荷作用下会经历弹性阶段、塑性阶段和折叠压溃3个变形阶段；结构主要通过塑性铰的形成以及芯体褶皱来耗散更多的压溃能；相较于单层圆柱壳及芯体的简单叠加，四方蜂窝夹芯圆柱壳的承载能力和能量吸收都得到提高，且结构主要通过塑性铰的形成进行耦合增强。进一步参数化讨论结果表明，无量纲芯体壁厚的增加将提高四方蜂窝夹芯圆柱壳的峰值力和比吸能。

大挠性航天器所携带的大型挠性附件具有体积大和刚度低等特点，导致大挠性附件振动会严重影响航天器的姿态控制。对此，将模糊控制和信息融合预见控制结合，设计了基于模糊的信息融合预见姿态控制器。依据信息融合理论，通过融合航天器期望轨迹和动态方程等信息推导了航天器的最优预见姿态控制律。此控制策略具有设计过程简单、计算量小且易于实现的特点。针对在实际工程中执行机构存在输出力矩受限问题，采用模糊控制在线调整控制律的相关参数，以使控制量满足受限要求。仿真结果表明所设计的控制策略可使挠性附件振动快速衰减，航天器姿态角能准确、快速地达到期望值，具有较好的控制性能，可为大挠性航天器姿态控制的工程应用提供借鉴。

为增强钢筋混凝土柱的抗震性能，提出了埋入钢丝网增强混凝土柱的方法。设计浇筑了1个钢筋混凝土柱、4个钢丝网增强柱和1个箍筋加密柱共计6个试件，对试件施加了恒定轴向压力并实施了水平拟静力循环往复荷载，测试了各试件的破坏形态、裂缝分布、滞回特性、延性和耗能能力等。对比分析了含钢量相同的钢丝网增强试件和箍筋加密试件的抗震性能，探讨了钢丝网层数和配置高度范围对构件抗震性能的影响。研究结果表明：适当配置钢丝网能够有效限制柱身贯通裂缝和“对角裂缝”的形成和发展，使试件的弯剪破坏模式转换为弯曲破坏模式。因此，相比于对照试件和箍筋加密试件，钢丝网增强试件表现出更大的初期刚度、更好的延性变形和累计耗能能力。研究结果初步明确了钢丝网层数、高度范围与试件延性变形能力、刚度退化、耗能能力的关系，相关成果可为埋入式钢丝网增强混凝土柱的设计提供参考。