为研究爆炸成型弹丸(EFP)轴向断裂机理，采用有限元分析软件LS-DYNA，引入Johnson-Cook失效模型及自适应算法，对典型EFP装药结构不同外曲率球缺形药型罩OFHC铜EFP成型过程中的断裂进行数值模拟，并通过实验进行验证。采用应力波理论分析了长杆形EFP轴向断裂机理并确定了速度梯度断裂临界值。研究结果表明：基于Johnson-Cook失效模型及自适应算法，采用LS-DYNA软件可较好地模拟EFP成型过程中的断裂现象；对于特定EFP装药结构的球缺形药型罩，存在药型罩曲率临界值使长杆形EFP发生轴向断裂；应力波理论计算所得速度临界值(60~ 83 m/s)与数值模拟所得EFP速度梯度断裂临界值(76 m/s)吻合较好。该研究结果对OFHC铜EFP的设计具有参考意义，理论分析方法可应用于确定长杆形EFP的速度梯度断裂临界值，并为新材料在EFP药型罩中的应用提供参考。

回程球铰副是应用于轴向柱塞变量泵的机械结构，为研究其空间相对运动特征，结合回程球铰副的几何特征与相对运动关系，提出基于柱面特征的油膜润滑机理分析模型。通过拓展经典JFO空化算法以考虑复杂表面剪切速度影响因素，建立回程球铰副油膜润滑数值分析方法；对比分析斜盘倾角7.5°、12.5°与17.5° 3种典型工作条件下的润滑状态，以及摩擦副表面剪切速度分布、间隙形状分布、空化指数分布和压力分布之间的关系。研究结果表明：间隙形状引起的动压效应与表面剪切速度引起的伸缩效应共同决定油膜压力场具有“双峰双谷”的分布规律，伸缩效应与斜盘的倾斜程度呈正相关性，是导致润滑承载力下降的重要因素；回程球铰副润滑设计需综合考虑伸缩效应与动压效应对油液成膜过程的复合影响。

针对某型车用柴油机机体缝合螺栓存在的断裂问题，研究机体缝合螺栓的失效模式及其失效机理，设计机体缝合螺栓模拟试验装置，进行机体缝合螺栓振动试验，实现机体缝合螺栓断裂失效的复现。在此基础上，研究机体缝合螺栓的可靠性增长措施及其有效性，将改进后的机体缝合螺栓安装在柴油机上进行应用验证。研究结果表明：机体缝合螺栓的失效模式为疲劳断裂，机体缝合螺栓在工作时发生共振是导致其断裂的原因；机体缝合螺栓采取可靠性增长措施后在安装状态下的固有频率得到显著提高，能够有效避免因共振引发的断裂失效。

为了研究延寿修复材料对武器身管的修复延寿效果，开展了延寿修复材料的应用研究。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、能谱仪、烧蚀试验机、摩擦磨损试验机等对延寿修复材料的形貌、相结构、烧蚀性能、腐蚀性能、摩擦磨损性能进行了表征；并利用某型枪、某型滑膛炮进行了实弹射击试验。研究结果表明：修复后，在金属表面附着一层涂层材料，枪管及炮管表面的凹坑、裂纹逐渐被填补，表面渐趋光滑；修复材料使用后能够明显降低枪管温升，且不会对枪的精度产生影响；对于中小口径火炮，修复材料可在一定范围内增大弹丸初速，减小膛径磨损量。

为进一步提高周向多爆炸成型弹丸(MEFP)战斗部的毁伤效能，设计一种偏心起爆MEFP战斗部，制备了中心起爆和偏心起爆两种原理样机，并进行了静爆实验。结合数值模拟方法分析了周向球缺型药型罩形成爆炸成型弹丸(EFP)的成型及飞散过程，模拟结果表明，两点偏心起爆模式下，EFP成型后的长径比更大，且更密实；对两种不同起爆模式下MEFP战斗部的静爆实验结果进行对比，偏心起爆模式能够有效提升EFP毁伤元的平均速度、分布密度和侵彻威力。研究结果表明，两点偏心起爆可以有效提高MEFP战斗部的综合毁伤效能，为MEFP战斗部的设计与应用提供了参考。

针对灰色理论在智能反坦克子弹药对地面目标航迹预测的精度问题，提出两种灰色残差修正的航迹预测模型：标准灰色残差修正模型(GRMM)和基于灰色Verhulst模型理论的灰色Verhulst残差修正模型(GVRMM)。建立目标航迹灰色预测模型，并分析了灰色模型的局限性；对预测值与测量值的残差序列采用GRMM和GVRMM两种模型进行了在线预估，并利用残差预测值对航迹预测值进行实时修正。通过仿真实验验证了基于在线残差修正机制的方法能够有效减少目标跟踪误差，GVRMM的误差修正效果更加明显，具有良好的实用性。

为适应引信微小型化发展的需求，采用基于微机电系统工艺技术，开展微小型起爆序列的设计及性能测试研究。起爆序列初步集成了引信安全与解除保险及发火功能，体积为3 cm³； 该结构包括底层、中间层和顶层，其中底层包括隔断单元和传爆药装药，中间层由微雷管和硅基烟火微驱动器构成，顶层为信息控制电路。测试结果表明，微小型起爆序列实现了解除保险、安全隔爆与可靠传爆的功能，平均输出爆轰压力为10.85 GPa.

为延长导弹压缩空气弹射的有效推力行程，提出一种新型两级提拉式单侧冷弹射方案。采用Peng-Robinson真实气体方程，建立了弹射内弹道模型；在Simulink中搭建内弹道求解模块、在ADAMS中建立了冷弹射方案的虚拟样机，以气缸输出力、气缸位移和速度为状态变量，实现联合仿真，获得了内弹道参量的变化规律，并基于小型原理样机试验对仿真结果进行了验证。验证结果表明：第1级低压室压强先升后降；气缸换级过程中，低压室温度、压强与导弹加速度发生突变，但对导弹速度、位移影响较小。以气源容积最小为目标函数，选定约束条件和设计变量，应用遗传算法进行优化设计。优化后的气源容积降低了64.5%，优化结果大大提高了发射装置的机动性。研究结果验证了新型两级提拉式单侧冷弹射方案的可行性。

点火延迟时间是超燃冲压发动机设计中的重要参数之一。为研究氮氧化物（NOx）对甲烷点火延迟时间的影响，在GRI-Mech 3.0机理的基础上添加R326、R327、R328 3个反应，利用CHEMKIN 化学动力学软件，对CH₄/O₂/NOx/Ar混合气体的点火过程进行数值计算，并将数值计算数据与文献\[6\]中的实验数据进行了对比。通过对比发现添加3个反应之后，GRI-Mech 3.0机理能够较好地模拟含NOx时甲烷的点火过程。研究结果表明：NO₂缩短甲烷点火延迟时间的程度比N₂O缩短甲烷点火延迟时间的程度大；CH₄/O₂/NOx/Ar预混气体在富氧条件下（燃气当量比为0.5）的点火延迟时间要比贫氧条件下（燃气当量比为2.0）的点火延迟时间短。

针对临近空间高超声速目标防御问题，根据目标特性提出了空基巡航段防御方案。在此基础上考虑临近空间防御特点进行中末制导交班问题分析，提出交班点性能指标，并得出连接中末制导阶段的有效零控拦截交班区域（零控交班）。结合模型预测静态规划理论与防御飞行器中制导终端状态约束条件，推导了最优控制问题的解析算法并将其作为防御飞行器的指令修正制导律，针对不同任务情况进行了数值仿真。仿真结果表明，零控交班区域分析结果可满足终端小速度比交会条件。设计的中制导律在显著提高计算效率的同时满足零控交班约束,且经过Monte Carlo仿真表明对初值扰动具有较强的鲁棒性。

为研究隔离度寄生回路对捷联图像导引头的影响，建立了捷联导引头隔离度寄生回路模型。通过无量纲化后得到无量纲特征方程，利用劳斯判据研究了制导参数、陀螺和探测器的刻度尺偏差和动力学偏差对稳定域的影响，并分析寄生回路对制导动力学的影响，建立非线性仿真模型；利用蒙特卡洛法研究脱靶量随刻度尺偏差和动力学偏差的变化规律，建立了半实物开环仿真测试系统，对隔离度寄生回路品质进行了评价。研究结果表明：角速率陀螺与探测器之间的刻度尺误差和动力学不匹配是引起隔离寄生回路的主要因素，其差值的正负分别代表隔离度寄生回路反馈的正负特性；正反馈的稳定域要远小于负反馈的稳定域，并且脱靶量对制导系统偏差的敏感度更大；为了提高系统阻尼，提高导弹末制导精度，需采用五轴转台半实物仿真测试系统对隔离度寄生回路的阻尼特性进行测试标定，或者消除刻度尺误差，完成动力学匹配，进而消除寄生回路的影响，或者构造负反馈寄生回路以减弱其影响。

将反演控制技术、预设性能控制和神经网络相结合，研究设计巡航飞行的高超声速飞行器精细姿态控制器。研究中考虑了高超声速飞行器弹性形变对飞行攻角的影响，引入诱发攻角的概念来刻画气动弹性对飞行器的影响；在考虑弹性的情况下，利用预设性能的设计来满足精细姿态控制的指标要求，同时可以兼顾系统的瞬态性能；利用全局调节动态神经网络在线逼近诱发攻角方程中的未知项，利用Lyapunov稳定性理论得到神经网络权值、中心点和影响范围的自适应调节律，引入鲁棒项来处理神经网络逼近误差的影响，最终设计出考虑气动弹性情况下的高超声速飞行器预设性能精细姿态控制器。通过Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性以及闭环系统所有信号均有界，仿真分析验证了所设计的控制器能够使系统跟踪误差满足预设性能的要求，以此实现姿态精细控制。

针对某海上螺旋副-虎克铰-球铰(HUS)柔性并联平台由快速稳定和大负载引起的支撑连杆弹性变形和负载瞄准位置偏差问题，进行了空间弹性动力学建模。采用模态函数和空间等截面梁单元模型对弹性连杆进行空间建模，基于虎克铰和球铰连接的连杆为两自由度空间运动，推导了空间单元坐标与系统坐标的两自由度转换矩阵，利用平台的运动学和动力学约束条件建立了HUS柔性并联平台的空间弹性动力学方程；运用Newmark方法对弹性动力学方程进行离散求解，分析了平台的弹性动力学响应和支撑连杆的最大动应力，并进行了动力学测试实验；进一步分析了弹性变形对负载瞄准精度的影响。研究结果表明：由弹性变形引起的支撑点最大位移为2.45 mm，且x轴明显大于y轴和z轴；由弹性角位移引起最大位置偏差为1.35 m. 实验结果与仿真结果一致，验证了数值建模的有效性。

基于单信标测距的定位方法，是水声定位技术一个新的研究方向，具有重要应用价值。针对单信标测距定位问题最小二乘结构，对高度非凸的测距定位方程首次提出了基于凸优化的解算方法。对带有误差的测距量测方程添加不等式约束条件，将其改写为有约束的解算方程；对目标函数和约束条件进行放射近似，将其进行凸化处理；引入松弛变量和罚函数，降低对迭代初值的敏感度。仿真结果表明：对于不同量级的初值误差，定位结果的差别在厘米量级，所提算法不需要可靠的初值即能迭代收敛得到高精度的定位结果；信标与圆形航迹的圆心距离越近，定位精度越高。通过湖上试验，进一步验证了所提算法的有效性。

为精确控制抛光阶段材料去除，实现光学元件的确定性抛光加工，在分析快速抛光原理和快速抛光材料去除机制基础上，从单颗磨粒受力和抛光垫峰点捕获的磨粒数出发，获得量化的单颗磨粒瞬时切除体积和抛光接触区参与有效磨粒数，从而建立一种光学元件快速抛光材料去除模型。研究结果表明：以材料去除量为实验对象，在不同抛光液、抛光垫和光学元件实验条件下，材料去除模型的理论预测结果与实验结果较为吻合,材料去除量误差可以控制在9%以内。验证了该模型对于光学元件快速抛光技术的适用性，从而可以确定性的控制快速抛光时间和效率。

采用常压铸造及热挤压方法制备Mg-4.3Li-1.08Y-5.83Zn变形合金，通过光学显微镜、扫面电子显微镜、能谱 和X射线衍射分析以及拉伸实验，研究合金的微观组织和变形行为及其力学性能变化。研究结果表明：Mg-4.3Li-1.08Y-5.83Zn合金的微观组织中形成了I-Mg₃YZn₆准晶相和W-Mg₃Y₂Zn₃及Mg_0.97Zn_0.03第2相，从而使合金的屈服强度和抗拉强度大幅度提高；在1×10^-5~1×10^-2 s^-1应变率范围内，该合金产生了明显的塑性不稳定行为，随着应变率提高，动态应变时效机制主导的塑性不稳定性是使合金的屈服强度和抗拉强度表现为负的应变率敏感性的根本原因。

装甲钢焊接热循环过程中固态相变对焊接残余应力的演变及大小有着重要影响，而现有的有限元软件本构模型无法考虑固态相变的作用。在传热学、固态相变理论和连续介质力学的基础上，建立了温度－组织－应力耦合的本构模型，本构模型中综合考虑了固态相变引起的体积变化、力学性能变化和相变塑性对焊接残余应力的影响，采用ABAQUS子程序UMAT通过二次开发将该本构模型嵌入通用有限元软件中，对装甲钢平板对接焊进行研究，获得了装甲钢焊接热循环过程中温度、组织及残余应力变化规律。研究结果表明：装甲钢平板中断面表面宽度方向，在纵向残余应力表征上，耦合本构模型的模拟结果与X射线衍射测量结果具有较好的一致性，验证了耦合本构模型的正确性，并表明相变塑性对相变区的残余应力存在一定的松弛作用；对于装甲钢近缝区纵向残余应力大小：完全相变区＜部分相变区＜未发生相变区。

为弥补高强钢在传统焊接中低效、变形严重、焊缝强度低等问题，采用6 kW光纤激光器和熔化极活性气体保护电弧焊复合焊接6 mm厚度的30CrNiMo钢板，在相同焊接工艺下使用ER50-6和ER308两种焊丝，焊后对两种焊缝的组织形貌和力学性能进行研究。研究结果表明：ER50-6焊丝焊缝为细小的针状马氏体组织，而ER308焊丝焊缝为粗大的柱状晶奥氏体；两种焊丝焊缝的硬度面分布也出现较大区别，ER50-6焊丝焊缝沿熔合线出现低硬度分布，ER308焊丝焊缝则在焊缝中心下部出现低硬度集中，二者对应拉伸断裂位置分别在熔合线处和焊缝中心；通过能谱分析得知，ER308焊丝中高含量的Cr元素在焊缝上部集中，导致焊缝上部淬硬性增强，硬度大幅上升，韧性急剧下降，并最终导致焊缝力学性能的薄弱。因此，采用复合焊接搭配ER50-6焊丝，可实现对6 mm厚30CrNiMo钢板以1.0 m/min速度的高效无变形焊接，焊缝强度高达1 197 MPa.

针对激光等离子体的边缘粒子对激光沉积类金刚石膜性能的不利影响，改进自转衬底一维变速平移技术的大面积均匀镀膜机构。利用开孔的挡板滤除等离子体边缘的粒子，同时在原有膜厚分布数学模型中加入相应的模块；通过优化模型中的机构运动参数，指导实验获得了直径200 mm的大面积均匀类金刚石膜。测试结果表明：该类金刚石膜的不均匀性为±4.5%，且膜厚分布特征与理论优化结果相同，同时纳米硬度和红外透过率较改进前显著提高；相对于改进前的大面积均匀镀膜技术，改进后的机构具有更实际的应用价值。

采用中心复合设计方法，研究服役条件对超音速等离子喷AT40涂层接触疲劳寿命的影响。基于回归分析原理，利用响应曲面方法建立了综合考虑转速、接触应力和滑差率的多因素寿命预测模型，并分析了转速、接触应力和滑差率对接触疲劳寿命的综合作用。研究结果表明：不同服役条件下AT40涂层的接触疲劳寿命具有相同的寿命分布；滑差率是影响接触疲劳寿命的主要因素，接触应力是次要因素，而转速的影响不显著；接触应力和滑差率的交互作用、转速和滑差率的交互作用均对接触疲劳寿命有显著影响。模型的显著性检验结果表明，所拟合的响应曲面回归模型具有较高的显著性，可用于表征转速、接触应力和滑差率与AT40涂层滚动接触疲劳寿命的关系。

为通过部件组合维修提高维修效益，对采用状态维修的多部件系统，建立了部件状态随机劣化模型。采用幂指数函数建立以状态值为变量的可靠度函数，在考虑不完全维修、维修时间随机分布等因素的条件下，采用蒙特卡洛仿真方法建立了系统状态劣化过程模型。以单位寿命费用最小为优化目标，建立了多部件系统状态维修阈值的优化决策模型。案例分析结果表明，建立的状态维修决策优化模型能够显著降低维修费用、提高系统可用度，是适用且有效的。

由于空中超声速弹丸激波的复杂性和易被干扰性而难以捕捉，其弹目偏差测试是一大难题。为研究基于弹丸激波特性的弹目偏差测试原理和方法，在描述弹目偏差测试场景的基础上，分析激波形成机理和激波形成前后参数关系，建立弹目偏差测试模型和基于弹群激波环境简化的线性及非线性干扰模型。综合采用时间宽度测试原理进行外场试验与采用激波压力场累积效应的压力测试进行仿真反演相结合，结果表明仿真反演与工程测试相符合，为超声速运动目标声学定位和跟踪提供了一种新思路和方法。

为提高机动管线的排空速度和机动能力，建立机动管线气顶排空的动力模型，采用特征线法求解，得到清管球速度和管内压力降的变化规律。利用该模型对排空过程进行了计算和实验验证，发现排空速度与空压机流量、压力以及管线的临界长度有关：当管线长度大于临界长度时，空压机的排气量起主要作用，使用大流量的空压机排空速度较快；反之当管线长度小于临界长度时，压力起主要作用，使用大压力的空压机排空速度较快。因此，为提高排空速度，可以在设计时首先计算临界长度，之后根据管线的总长度和临界长度选择性能合适的空压机，或者依据空压机的性能划分排空段的长度。

变分模态分解(VMD)是一种新的自适应信号分解方法，该方法的核心思想是假设每个模态的绝大部分都是紧紧围绕在某一中心频率周围的，然后将模态带宽的求解问题转化为约束优化问题，求解出每个模态。将VMD引入到机械故障诊断中，提出一种基于VMD的机械故障诊断方法，并与集合经验模态分解(EEMD)方法进行对比分析。仿真结果表明：VMD方法明显优于EEMD方法，能有效地分解出信号的固有模态；与EEMD方法相比较，该方法模态混叠现象弱，计算效率高，理论充分。将VMD方法成功地应用到转子不同碰摩严重程度的故障数据分析实验中，实验结果进一步验证了该方法的有效性，能够揭示出碰摩故障数据的频率结构，区分碰摩故障的严重程度。

要实现履带车辆的无人驾驶，在轨迹规划阶段需要准确预测其未来一段时间内的运动轨迹，然而履带与地面之间的滑动使车辆运动轨迹的准确预测变得非常困难。通过研究转向过程中履带接地段的运动，建立基于瞬时转向中心的履带车辆运动学模型。针对车辆的相对位姿是滑动参数的泛函，雅可比矩阵难以求解的问题，通过对泛函微分方程线性化，推导了雅可比矩阵的解析解。根据车辆相对位置计算值和测量值的差值，运用Levenberg-Marquardt算法迭代求解滑动参数，并结合给定控制序列预测未来一段时间内车辆的运动轨迹。该方法不需要提前知道土壤参数，并且能够实时估计滑动参数，以适应路面变化。实车试验结果表明，与传统轨迹预测方法相比，利用该方法预测车辆轨迹时，车辆位置偏差减少30%以上。

为改善液压滑阀开启过程中阀芯的工作性能，基于流体-固体耦合理论和动网格技术，建立滑阀开启过程三维流体-固体耦合数值分析模型，对阀芯在驱动力、弹簧力及液动力作用下的动作过程进行了模拟分析。针对阀芯受力分析结果，改进滑阀内部流道结构；以改进后阀芯槽口和凸台的4个结构参数为优化对象，利用最小二乘拟合和反向传播神经网络构建最大冯米塞斯应力与液动力峰值的目标函数，借助遗传算法确定了槽口和凸台的4个结构参数最优值。研究结果表明：优化后阀芯所受液动力和最大冯米塞斯应力的峰值分别减小了16.3%和22.0%；优化设计阀芯的结构参数可明显提高滑阀开启性能。

针对被动式电液力伺服系统存在固有的多余力矩、控制伺服阀的非线性以及参数时变性问题，提出一种自适应反步滑模控制策略。建立系统的非线性状态空间方程；基于反步控制理论思想，通过3步递推法设计系统的反步控制器；在反步法递推的第3步结合滑模控制方法，选择合适的Lyapunov函数，给出系统不确定参数的自适应律，设计出非线性自适应反步滑模控制器，并利用Lyapunov稳定性定理对所设计的控制器稳定性进行证明。仿真和实验结果表明，该控制器能够有效地抑制多余力矩，并且对参数摄动及外界扰动具有较强的鲁棒性。