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。

随着民用客机设计技术的发展，当今客机设计的重点开始从结构安全性向客舱舒适性过渡，振动舒适性是其中的重点因素之一。从民机乘员振动舒适性角度出发，开展了某型客机在空中巡航、低空飞行、及跑道滑跑3种运行工况下的振动传递路径试验，基于试验数据搭建了振动传递路径模型，并研究了影响客机振动舒适性的关键因素，得出了以下结论：空中巡航、低空飞行工况，客舱内振动响应主要来源于发动机转子基频和二倍频处激励与结构耦合；跑道滑跑工况，客舱内振动响应主要来源于低频范围（特别是50 Hz）左右主起落架激励与结构耦合。此次试验不仅为客机客舱的减振、隔振设计提供了依据，还填补了国内以客机全机为对象的振动舒适性测试、验证平台的空白。

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。

为了提高钢筋混凝土（reinforced concrete，RC）框架的抗侧能力，提出RC框架-框桁式复合墙（frame truss composite wall，FTCW）结构，并对2个缩尺比例为1∶2的RC框架-FTCW试件进行了拟静力试验。通过试验现象、滞回曲线、骨架曲线和刚度退化曲线，对其承载力、延性、刚度退化等抗震性能进行了分析。通过ABAQUS软件对可能影响RC框架-FTCW骨架曲线的因素进行了拓展研究，包括不同内填FTCW数量、框架柱配筋率、轴压比、混凝土强度、内嵌角钢及内填墙片布置方向。结果表明：内嵌墙体先于RC框架被破坏，而在墙体内部，内斜撑先于外框被破坏，从而形成一个多级能耗系统，达到抗震设计的目的；提高RC框架-FTCW承载力最有效的方式是增加内填FTCW的数量，其次是增大框架柱的配筋率，而增大轴压比和混凝土强度或在FTCW中内斜撑增设角钢对承载力的提高作用较小；另外，FTCW布置方向的影响是不可忽略的，FTCW的数量和位置应该对称布置。

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。

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。

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%。

现有高速列车所用的抗蛇行减振器为被动式的油压减振器，其阻尼特性无法根据车辆服役状态和运行环境的变化而调整，使车辆的平顺性和稳定性无法适应车况和环境的变化。基于磁流变技术的半主动式减振器结合智能控制技术可以解决这一难题。本研究根据高速列车抗蛇行减振器的技术要求和磁路要求设计了一种三线圈的磁流变阻尼器。首先建立了磁力耦合仿真模型，然后对阻尼器内部的磁场分布、流场状态以及压力分布进行仿真，并测试了不同电流、振幅和频率以及线圈通电方式下的阻尼性能。结果表明，该阻尼器的磁路设计合理，符合抗蛇行减振器的技术要求，其最大出力可达到46 kN，可调动态系数为28。此外，针对线圈间存在的磁耦合现象进行探讨，发现0.69倍线圈宽度的间距是该阻尼器的临界距离，远离这个距离会导致有效阻尼通道处磁场分布不均匀，这种磁场的改变会随着磁回路中某个部分达到磁饱和而停止。

面向大功率海上风电支撑结构抗扭承载力需求，研究了大空心率、大锥度和超限径厚比圆锥形中空夹层钢管混凝土（tapered concrete-filled double skin steel tubular，TCFDST）构件的扭转受力全过程机理，该类构件扭矩-转角曲线可划分弹性、弹塑性、塑性强化和破坏4个受力阶段；阐明了关键因素对TCFDST构件极限扭矩和刚度的影响规律，其中空心率、钢材和混凝土强度与扭矩和刚度呈正相关，内、外钢管径厚比对扭矩和刚度呈负相关，轴压比小于界限值时与承载力和刚度呈正相关，反之呈负相关；提出了“双薄壁分层筒”理论用于计算TCFDST构件扭矩-转角全过程曲线；结合我国规范和文献有关扭转承载力计算公式，建立并验证了适用于圆锥形和直筒形中空夹层钢管混凝土构件抗扭承载力计算的分层积分法，分析了不同方法计算压扭相关性（N-T）曲线的差异性。研究结果可对大空心率、大锥度及超限径厚比的圆锥形中空夹层钢管混凝土构件在风电工程的工程应用提供有益参考依据。

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。