为监测分布式驱动电动汽车中轮毂电机运行状态，确保整车运行安全，提出一种基于改进的多类支持向量数据描述（multi⁃class support vector data description，简称MCSVDD）的轮毂电机故障诊断方法。首先，针对MCSVDD算法的改进，基于近邻传播（affinity propagation，简称AP）聚类算法提出了MCSVDD以“距离类内簇中心最小”的类别判断法则，并基于Weibull函数构造了Weibull核函数，用于优化数据描述模型；其次，针对轮毂电机运行状态的多维特征参数组，提出一种基于最小距离传播鉴别投影（minimum⁃distance propagation discriminant projection，简称MPDP）的降维法，提高了不同工况下轮毂电机故障状态的可分性；最后，定制带有典型轴承故障的轮毂电机，采集7种工况下的振动信号，验证所提出方法的有效性。结果表明：基于MPDP降维后的轮毂电机运行状态观测样本的可分性优于线性判别分析（linear discriminant analysis，简称LDA）、局部保持投影（locality preserving projection，简称LPP）及最小距离鉴别投影（minimum⁃distance discriminant projection，简称MDP）方法，基于Weibull核函数的MCSVDD状态识别系统的识别精度整体高于基于多项式和高斯核函数的MCSVDD系统。

针对应答器周围存在大量金属物影响其电磁传输性能的问题，在电磁场仿真软件中建立应答器天线模型，从金属面面积、金属面到应答器垂直距离及金属面厚度3个方面进行仿真实验，得到不同参数下应答器上行链路信号幅度曲线，计算应答器传输性能指标值并分析其传输性能所受的影响。研究表明：金属面面积越大，应答器传输模块（balise transmission module，简称BTM）接收安全报文帧数等性能指标越小，且减小程度越明显，来自旁瓣区的干扰越大，当金属面积大于320 mm×320 mm时，不能满足应答器上行链路场强一致性要求；金属面到应答器距离绝对值越大，来自旁瓣区干扰越小，其值大于123 mm时才能满足场强一致性要求； 金属面厚度越大，来自旁瓣区干扰越大，其厚度不应超过1 mm。

为了研究大载荷循环作用下焊接结构的疲劳强度，采用数字图像相关（digital image correlation，简称DIC）和红外热成像（infrared thermography，简称IR）同步耦合测试方法，同时获取结构表面的全场应变和温度信息，解释了结构损伤的演变过程。首先，通过45#钢试样的拉伸试验，获得了45#钢拉伸过程中试样表面的温度和应变变化规律；其次，损伤过程各阶段中温度特征与材料载荷时间曲线吻合程度较好，反映了45#钢损伤状态的不同历程；最后，开展了发动机GH4061焊接结构超低周循环疲劳试验，捕捉了焊接结构在循环载荷作用下裂纹的萌生、发展和断裂的全过程，并进行了全场应变和温度的同步测试分析。试验结果验证了该方法在焊接结构疲劳损伤监测中的可行性与有效性。

针对螺杆转子铣削加工过程中的颤振问题，提出了一种基于RelifF算法优化最小二乘支持向量机（RelifF‑least square support vector machine，简称RF‑LSSVM）的颤振监测方法。首先，使用变分模态分解（variational modal decomposition，简称VMD）和RelifF算法对螺杆转子铣削过程中的振动信号进行分解、特征提取与选择；其次，利用增强鲸鱼算法（enhanced whale optimization algorithm，简称E‑WOA）对LSSVM的惩罚因子、核参数、RelifF算法近邻样本数和降维特征长度进行迭代寻优；最后，将降维后的颤振特征向量矩阵作为输入，以颤振发生状态为输出，建立颤振识别模型。实验结果表明，提出的VMD‑RF‑LSSVM模型与未优化的变分模态分解‑支持向量机算法（variational modal decomposition‑support vector machine，简称VMD‑SVM）模型相比，识别准确率更高，可以达到99.5%。提出的方法能够有效监测螺杆铣削过程中的颤振问题，为螺杆铣削加工过程的优化提供了一种思路。

为了分析高超声速飞行器的可靠性，将高超声速飞行器纵向模型等效为悬臂梁结构，并为其建立了极限状态函数。针对极限状态函数中变量参数的不确定性，提出了一种基于两阶段Kriging模型的混合可靠性分析方法。首先，第1阶段以满足一定精度的可能失效点为采样中心，选取初始样本点构建初始Kriging模型，使模型满足一定的精度；其次，第2阶段基于一次可靠度方法和初始Kriging模型对飞行器进行混合可靠性分析，该阶段结合学习函数对Kriging模型进行自适应更新，提高了可靠性计算的效率和精度；最后，在极限强度、悬臂梁高度和宽度的不同分布条件下，与已有的方法进行了对比。结果表明，所提方法能满足高超声速飞行器可靠性分析的实时性和精度要求。

为进一步加强Hertz软球碰撞模型中刚性颗粒与弹塑性材料碰撞的相关研究，利用弹塑性半平面接触本构关系，引入一种新的阻尼形式，建立了硬球颗粒‑聚氨酯平面的黏弹塑性碰撞模型，并推导出颗粒与弹塑性平面碰撞的非线性动力学方程。首先，通过测定球形煤精颗粒碰撞聚氨酯恢复系数实验，确定了所用聚氨酯材料的Meyer指数与动力学方程中的阻尼系数；其次，在方程中考虑不同的阻尼形式，对比证明了所提阻尼模型的正确性；然后，分析了不同阻尼系数下，不同阶段接触力的变化机理；最后，探讨了颗粒与弹塑性聚氨酯碰撞过程中位移、速度及接触力的变化规律。研究发现：随着初始碰撞速度的增加，聚氨酯不可恢复的塑性变形量由1.636×10^-4 m增加至5.657×10^-4 m，颗粒恢复系数由0.583 2降至0.501 2，碰撞时间由6.963×10^-4 s降至4.737×10^-4 s，塑性压缩阶段的占比由59.81%降至59.04%；所建立的模型可用于颗粒与较软平面碰撞的场景，为颗粒系统的输送、碰撞、冲击和分离提供了理论支撑。

为了研究叶片裂纹故障机理，分析叶片裂纹对转子系统三维叶尖间隙的影响，并综合考虑叶片的径向变形、摆振方向和弦长方向的弯曲变形，基于连续梁理论建立了转子系统动力学模型。首先，基于三维应力状态的叶片呼吸裂纹模型，进一步建立了含叶片裂纹的转子系统三维叶尖间隙动态响应模型；其次，通过与有限元模型和实验结果进行对比，验证了动力学模型的准确性；最后，分析了叶片裂纹深度和位置对转子系统三维叶尖间隙的影响。结果表明，转子系统三维叶尖间隙高倍频分量的幅值随着叶片裂纹深度的增加而增加，三维叶尖间隙基频分量和高倍频分量的幅值均随着叶片相对裂纹位置增大而呈现非单调的变化趋势。该研究结果对基于三维叶尖间隙的航空发动机叶片裂纹监测诊断方法研究具有理论指导作用。

针对介电弹性体驱动器非线性动态特性难以准确捕捉的问题，提出了一种介电弹性体驱动器参数辨识方法。首先，基于瞬态提取变换 （transient‑extracting transform，简称TET） 的时频变换方法，利用扫频激励获得驱动器响应信号；其次，通过分离提取其中谐波分量与基频分量，分别计算不同分量的传递函数，从而获得介电弹性体驱动器的传递函数；最后，与实验数据进行了对比。结果表明，基频传递函数的拟合准确度为92.11%，二次谐波传递函数的拟合准确度为90.35%。所提方法无需考虑材料特性或自由能密度函数，且考虑了系统高次谐波分量的影响，为电活性材料结构的参数辨识提供新的思路。

针对现有模型不适用于木棉纤维材料流阻率预测的问题，测试了不同体密度的木棉毡。首先，使用已有的预测模型计算了木棉毡的流阻率；其次，通过对测试值拟合，给出了适用于木棉毡流阻率预测的经验模型；最后，考虑不同体密度下木棉纤维的截面形状与排布，基于Tarnow模型和哈根‑泊肃叶流动假设，通过推导微单元中的平均速度和摩擦力，给出了纤维圆形截面和扁平截面下木棉毡流阻率的分析模型，并使用压扁率对模型进行了修正。结果表明：与测试值对比，已有模型的木棉毡流阻率预测精度较低；修正模型适用于介于两种截面之间的过渡状态，修正后的模型在体密度20~180 kg/m³范围内具有较高的预测精度。

针对管道内腐蚀损伤厚度难以定量诊断的问题，提出了一种采用超声导波的管道腐蚀损伤定量成像方法。首先，基于频域有限差分法，建立了管中多路径螺旋传播导波的数值模型，可以在已知厚度图时快速计算出导波接收信号；其次，计算空间内存在随机损伤时的接收信号，重复运行数值模型生成了包含3 500组样本的损伤信号数据库；然后，构建了一维卷积神经网络成像模型，使用生成的数据库训练模型，建立了厚度图和接收信号的映射关系，将接收信号输入成像模型以输出对应的厚度图；最后，通过实验验证了该方法的可行性。实验成像结果与真实值之间的均方差为8.604 8×10^-4，相关性系数为0.711 6，成像模型运行时间为0.538 5 s，这表明该方法可以实现管道中腐蚀损伤的厚度定量成像，且成像效率较高。