为进一步提高弹体对混凝土类脆性靶体的破坏能力，提出一种可对混凝土施加轴线压缩与切向剪切联合破坏作用的头部非对称刻槽弹体，并在极坐标下表征非圆截面头部弹体结构。利用准静态柱形空腔膨胀模型，建立轴向压缩-切向剪切联合作用下的准静态柱形空腔膨胀理论模型，推导得到考虑剪切效应的靶体响应力函数。在此基础上，发展了头部非对称刻槽弹体侵彻半无限厚混凝土目标局部相互作用模型。基于前述分析，开展了头部非对称刻槽弹体侵彻半无限混凝土目标系列试验研究。研究结果表明：考虑剪切效应的二维空腔膨胀理论及局部相互作用模型的理论计算结果与试验结果吻合较好；与普通尖卵形弹体相比较，头部非对称刻槽弹体具有较好的侵彻能力，能有效提高侵彻深度。

针对悬挂结构及参数设计不合理导致的刚度曲线不理想、车辆姿态不一、调节困难等问题，在分析车辆电控空气悬挂特性指标、影响因素、约束条件基础上，提出了满足设计要求的电控空气悬挂特性优化设计规则与评价方法。建立多目标的悬挂结构优化目标模型，并对其结构及参数进行优化设计。研究结果表明：基于多目标电控空气悬挂结构优化目标模型、优化规则与评价方法，体现了前期悬挂设计与后期实车行驶的多方面要求；结构优化规则与评价方法科学、可行，适用于摆动缸与固定缸式油气悬挂的结构优化设计与评价。

为实现弹丸与身管耦合振动模型的快速准确数值计算，提出了弹丸与身管耦合振动问题的迭代求解方法。在分析弹丸与身管耦合振动动力学特性基础上，通过将弹丸在身管内运动时间离散化，实现了耦合振动连续过程离散化。基于微分方程理论，利用迭代计算方法对弹丸在身管内运动时对身管上各个点引起的耦合振动进行求解，进而求解出弹丸连续移动时对身管引起的耦合振动。在考虑弹丸惯性效应和梁的曲率变化条件下，构建了迭代解法的程式化流程，使得该方法更加易于实现数值计算。利用该方法对弹丸与身管耦合振动模型进行数值求解，结果表明该解法能快速有效地实现对弹丸与身管耦合振动问题的求解。

为准确地计算自紧身管强度及疲劳寿命，建立一种能反映其非线性应力与应变关系和包辛格效应等性能的材料本构模型，用以提高残余应力计算精度。基于非线性随动硬化模型，建立一种适用于表征自紧身管力学性能的非线性混合硬化模型，通过数值计算可获得残余应力分布情况；为提高数值计算的收敛速度，结合所建立的材料本构模型和各参量间的弹塑性关系，推导了与本构模型密切相关的一致切线刚度矩阵；为验证该本构模型的正确性，综合运用拉压试验和优化算法确定材料参数，进行了自紧身管残余应力有限元数值计算及分析。结果表明：数值计算的残余应力分布曲线与试验数据基本吻合；建立的炮钢本构关系模型能真实反映自紧厚壁圆筒的残余应力分布情况。

为研究爆炸成型弹丸（EFP）穿透钢靶后的后效威力，设计了长杆形EFP装置及对45号钢 靶板的侵彻实验。采用X光摄影方法观测EFP穿过靶板后的破片云形态及飞散特性；通过测量靶板后一定距离处验证板上的穿孔，得到靶板后破片数量。从拍摄的脉冲X光照片可以看出：EFP穿透钢靶后形成的破片云形状是截椭圆形，飞散角约50°. 从验证板上的穿孔可以看出：靶后破片可穿透10 mm铝板，破片穿孔分布相对随机，穿孔直径近似呈正态分布特征，破片飞散角与X光观测结果一致；随着靶板厚度增大，破片飞散角均为50°，但靶后破片数量呈先增大、后减小的趋势，即存在靶后破片数量最大化的靶板厚度。从回收到的破片可以看出：靶后碎片由EFP和钢靶碎片共同构成。

为解决传统熔铸炸药缺陷多、密度低、力学性能差等问题，将三维(3D)打印技术应用到熔铸炸药的成型制备中。采用自主研发的熔铸炸药3D打印成型原理样机，通过筛选熔铸炸药配方、优化工艺参数，成功打印出含纳米奥克托今和梯恩梯的熔铸炸药药柱。对打印的药柱以及传统浇铸的药柱进行了微观结构、密度和均一性、抗压强度以及爆速等性能表征对比。结果表明：3D打印成型的药柱结构密实，密度为1.65 g/cm³，提高2.0%；抗压强度为5.56 MPa，提高273%；爆速为7 184 m/s，提高2.1%；综合性能明显优于传统浇铸成型的药柱。

为研究六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的能量潜力，结合含能粘合剂端羟基聚叠氮缩水甘油醚(GAP)，计算了GAP、CL-20、氧化剂、可燃剂四元混合炸药的爆炸能量。计算结果表明，使用高氯酸锂作氧化剂可显著提高体系的能量密度，但将其在浇注混合炸药中得到应用需要进一步改性研究。制备了GAP、CL-20、高氯酸铵、铝粉四元混合炸药样品，利用水下爆炸测试方法，测试并估算了其水下爆炸能量。试验结果表明：在该四元体系中，CL-20含量为15%~20%时，体系能量密度可得到最大值；在CL-20含量为20%条件下，铝氧比为0.50时冲击波能可取得最大值，铝氧比为0.51~0.71时CL-20混合炸药能量密度可达到最大，通过水下爆炸试验数据估算其能量密度可达到2.88倍TNT当量。

为描述复合改性双基(CMDB)推进剂复杂的力学性能，推导出黏弹性-黏塑性-黏损伤本构模型。进行一系列蠕变-回复试验，获得了本构模型参数。通过不同应力水平和不同加载时间下的蠕变-回复试验和恒加载率-回复试验，验证了本构模型的有效性。结果表明：黏弹性-黏塑性-黏损伤本构模型能够预测CMDB推进剂的蠕变-回复响应和恒加载率-回复响应；与黏弹性-黏塑性本构模型相比，黏弹性-黏塑性-黏损伤模型对CMDB推进剂力学性能的预测能力明显提高；损伤变量随着应变增大，在经过缓慢增大和快速增大后逐渐趋于稳定，应变变化越慢，损伤变量越大，黏弹性-黏塑性-黏损伤模型和黏弹性-黏塑性模型的预测结果差别就越大。

为满足混合式惯性导航系统简化平台结构和提高可靠性的要求，设计全数字稳定平台，包括平台结构和工作模式。针对稳定加旋转这一新的工作模式，设计该状态下的控制指令算法，建立从陀螺原始输出数据到电机轴指令角速度的计算过程，并进行实验验证。实验结果表明，混合式惯性导航系统原理样机的全数字平台工作处于稳定加旋转模式时，静态控制精度优于2″，在实验给定的一种动态环境下的控制精度优于30″.

为研究爆炸冲击波作用于钢化玻璃产生碎片造成的次级毁伤效应，开展了钢化玻璃毁伤效应试验，进行了碎片质量分布统计。通过整理分析试验数据，得到了每发次试验碎片质量在不同飞散距离的试验统计结果。利用量纲分析，推导了碎片质量与飞散距离的无量纲函数关系式。基于该关系式，结合试验统计结果，利用最小二乘法拟合得到了碎片质量与飞散距离的半经验预测公式，并分析了公式的特点，验证了预测公式的合理性。研究结果表明，对于相同厚度的钢化玻璃，在相同破坏模式下其碎片质量分布规律一致，满足相同的分布规律预测公式。

为研究温压炸药内爆炸压力特性和威力，基于爆炸相似律与理想气体状态方程分析建立了冲击波超压及准静态压力计算模型，并利用爆炸罐开展了温压炸药和梯恩梯（TNT）炸药裸药柱内爆炸试验。结果表明：内爆炸压力效应包括冲击波压力和准静态压力，准静态压力上升伴随着冲击波的多次反射，反射结束后准静态压力上升到峰值并维持较长时间；温压炸药内爆炸冲击波超压峰值和准静态压力峰值较TNT炸药分别提高了18.0%和62.9%，基于内爆炸冲击波超压和准静态压力计算得到的温压炸药TNT当量分别为1.18和1.63.

为从数学角度分析和研究胚胎电子系统，提出了一种典型胚胎电子系统的数学描述方法。分析胚胎电子系统的结构特点和工作原理，建立电子系统的功能函数和工作状态函数。基于自修复能力和硬件消耗两个指标，建立电子系统的性能函数。利用建立的功能函数、工作状态函数和性能函数实现电子系统的数学描述，进而研究胚胎电子系统的功能判断、可靠性分析、性能评估、结构设计优化、自修复方式选择和预防性维修决策等。结果表明，胚胎电子系统的数学描述方法能够准确地对系统功能、性能和工作状态进行描述，从数学角度对胚胎电子系统开展理论研究。

为提升模拟电路故障隔离精度，结合基于故障特征间一维模糊度的特征选择算法，提出一种改进的l_p范数约束多核超限学习机诊断模型。该模型通过将带权分类误差融入超限学习机优化目标函数中，基于自适应Boosting策略构建了一种3层多核学习框架。在新框架下通过自适应调整训练样本的权重分布，使得每层框架能够聚焦于不同故障样本，进而提升诊断模型的辨识力。通过对2个电路实例的诊断，结果表明：所提模型在不同范数约束下具有近似一致的诊断性能；当故障属性单一时，在平衡漏警、虚警的同时，能够显著提升诊断正确率；当多种属性的故障并存时，能够将难以辨识的故障更加准确地隔离到少数模糊组中。

为研究射弹头型对低速倾斜入水空泡及弹道特性的影响，基于高速摄像方法，开展不同头型射弹低速倾斜入水对比试验，得到了射弹头型对入水空泡、运动速度、俯仰角和阻力系数的影响规律。试验结果表明：同一入水时刻，空泡直径随着头部锥角增加而增大，半球头型射弹入水空泡直径小于锥角头型射弹；锥角头型射弹速度衰减速率随着锥角增加而增大，半球头型射弹速度衰减率小于锥角头型射弹；入水过程中半球头型射弹俯仰角变化最为剧烈，弹道稳定性也较差；不同头型射弹在入水过程中运动参数呈现出较强的非线性特性。

为进一步提高聚能型爆炸反应装甲防护性能，增强坦克在战场上的生存能力，设计一种以环形聚能装药结构为基本结构的新型爆炸反应装甲，来拦截高速长杆式穿甲弹（简称长杆弹）。利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对环形爆炸成型结构干扰钨合金长杆弹穿甲过程进行数值模拟，分析了环形爆炸成型侵彻体成型过程及干扰长杆弹穿甲过程机理。在相同条件下，与线形爆炸侵彻体干扰长杆弹穿甲过程进行了对比。结果表明：环形聚能装药结构爆炸成型侵彻体具备更高的防御性能，长杆弹有效侵彻深度与线形装药结构相比降低32.5%，弹坑长度增加10.4%，且在环形爆炸侵彻体干扰下长杆弹弹杆断裂、偏航；模拟结果与试验结果吻合良好。

为研究爆炸载荷作用下夹层玻璃的动态响应，利用有限元软件LS-DYNA对爆炸载荷作用下夹层玻璃的动态响应进行了数值模拟。通过改变外层玻璃与内层玻璃的厚度，系统地研究不同组合下夹层玻璃的动态响应规律，描述爆炸产物与结构相互作用过程，分析夹层玻璃不同部分的能量吸收效率，观察夹层玻璃的裂纹扩展过程。结果表明：玻璃厚度的改变对结构动态响应有明显影响，随着爆炸距离增加，影响程度逐渐减小；爆炸产物先于空气冲击波对玻璃的冲击有损伤破坏作用；结构外层玻璃的能量吸收效率最大，聚乙烯醇缩丁醛胶层次之，内层玻璃吸收效率最小；爆炸载荷下夹层玻璃的裂纹以环向裂纹为主，径向裂纹相对较少。

针对树脂结合剂超硬磨具在应用方面普遍存在的磨削性能稳定性差等工程技术问题，选取不同树脂原材料、树脂置空时间、磨料层径向位置3个关键因素作为研究对象，开展了树脂金刚石砂轮平面磨削硬质合金试验。结果表明：酚醛树脂原材料对砂轮磨削性能有较大影响，普通型树脂不适于硬质合金磨削、耐热型树脂适于大切深磨削、增韧型树脂适于小切深精密磨削；树脂置空时间对砂轮磨削性能有一定影响，随着树脂置空时间延长，磨削比缓慢下降；砂轮磨料层径向位置对磨削性能影响较特殊，当磨料层在1.0 mm以上时磨削比变化不大，当磨料层在1.0 mm以下时磨削比出现明显下降。树脂超硬磨料砂轮制成工艺及磨削应用技术的细化有利于改善砂轮磨削性能的稳定。

电化学气体浓度检测系统检测响应速度慢、动态量程小，不能满足武器系统发射时产生的有害气体成分及浓度测量要求，针对此问题，基于可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术提出一种适用于武器发射现场的一氧化碳（CO）浓度在线检测方法。分析基于TDLAS技术的武器发射气体浓度在线检测模型，搭建武器发射时CO在线检测系统，并通过CO吸收峰的选择与控制避免了燃气射流与液体罐内的水对CO浓度测量的干扰；利用单兵火箭在有限空间内发射时产生的CO气体不易消散特点，对基于TDLAS技术的CO在线动态检测性能进行了验证，给出一种适用于武器发射的气体浓度测试方法。测试分析结果表明，基于TDLAS技术的气体浓度检测系统响应速度比电化学气体浓度检测系统快5~15 s，有效量程上限可至100%（体积比），可进行连发射击的快速测量，克服了武器系统发射过程中冲击振动对检测系统的影响。

针对既有随机变量又有区间变量的混合不确定性问题，提出一种新的可靠性分析方法。该方法基于泰勒展开，得到了结构功能函数上界和下界的表达式；借助于降维方法，将功能函数近似表示为n个一维变量函数之和，利用泰勒展开，推导结构功能函数的前4阶中心矩；运用四阶矩法可分别获得结构失效概率的上界和下界。该方法无需随机变量的分布概型，避免了对迭代最可能失效点的求解。数值算例结果表明，该方法具有较高的计算精度和较好的适应性。

步态控制是四足机器人适应复杂地形的关键，为此对机器人步态进行规划和控制，提出一种步态控制器。针对气动肌肉驱动的四足机器人，根据机器人Denavit-Hartenberg参数建立单腿运动学模型；采用Kimura振荡器设计四足机器人步态的中枢模式发生器（CPG）网络，并改进振荡器输出与关节角度之间的映射关系；采用摆线函数规划机器人足端轨迹，基于生物神经反射机理和虚拟模型控制（VMC），以肢体摆动相位和足端触地信息为状态切换条件，建立沟壑地形自适应步态控制器；搭建Adams与MATLAB联合仿真平台和实物样机测试平台，对步态控制器进行验证。结果表明：改进的CPG步态网络可减小步态参数间的耦合，所生成信号的幅值和相位稳定；基于CPG和VMC的步态控制器能实现机器人对角步态运动，并能跨越宽度为机器人足端宽度的2.50倍沟壑。

针对旋转机械设备受到测量误差及系统误差等因素影响，导致滚动轴承多故障模态信号难以分离的缺陷，提出一种误差影响下滚动轴承多重故障模态特征信号的盲源分离方法。对故障信号进行白化预处理得到白化矩阵，进而计算白化矩阵的4阶累积量，并构建4阶累积量矩阵；将累积量矩阵对角化，并取前K个较大特征值对应的特征向量作为新累积量矩阵；利用总体最小二乘方法估计最小化新累积量矩阵与目标正交矩阵的误差函数，最大程度地联合近似对角化新累积量矩阵，实现多故障信号的分离估计；为进一步评估该方法的有效性，选用时域相关系数及时频域双谱估计两种评价方法对分离结果进行验证。结果表明，该方法分离出来的信号与源信号相关系数高，并且时频域双谱估计相似，是一种有效分离多重故障的方法。

为了实现正常应力下自润滑关节轴承的可靠性评估，利用加速寿命试验的寿命数据及可靠性分析方法，针对自润滑关节轴承的寿命可靠性进行了研究。通过Weibull概率图检验法和F检验法 对自润滑关节轴承加速寿命试验中的寿命数据进行分布假设检验，结果显示自润滑关节轴承的寿命服从Weibull分布。采用最佳线性无偏估计法对寿命数据进行参数估计，得到了自润滑关节轴承在不同加速应力下的可靠度、可靠寿命、平均寿命和失效率等可靠性指标。外推出了自润滑关节轴承在正常应力下的寿命可靠度函数，并对其进行了试验验证；验证值与预测值比较接近，表明加速寿命试验是可行的，可以实现正常应力下自润滑关节轴承的可靠性分析。

针对低速、轻载航天轴承的摩擦力矩，建立了固体润滑航天轴承摩擦力矩的数学模型。结合拟静力学建立轴承受力平衡方程，研究径向装配位置偏差引起钢球受载变化情况，分析了轴向预紧载荷与径向装配位置偏差对航天轴承摩擦力矩的影响规律。研究结果表明：弹性滞后摩擦力矩、微滑动摩擦力矩和自旋摩擦力矩都随着轴向预紧载荷、径向偏载荷增加而增大；在轴向预紧载荷作用下，摩擦力矩组成分量中的弹性滞后摩擦力矩和自旋摩擦力矩增长趋势为下凸，微滑摩擦力矩增长趋势为上凸；而在径向位置偏差引起的径向偏载荷作用下摩擦力矩组成分量增长趋势为上凸；微滑动摩擦力矩和弹性滞后摩擦力矩为航天轴承摩擦力矩的主要组成部分；轴向预紧载荷和径向偏载荷导致摩擦力矩随其增加而增加，其中对差动摩擦力矩的影响作用最为显著，对弹性滞后摩擦力矩的影响次之，对自旋摩擦力矩的影响最弱。

数字天顶仪是一种高精度大地天文测量仪器，在进行星图识别时计算量较大，效率较低。考虑到在拍摄的恒星星图中存在着相同恒星，对恒星像点轨迹进行了理论推导，研究了星图中相同恒星的区域，并提出一种基于恒星像点轨迹的快速星图识别方法。该方法只结合星表对单个定位循环中间的一幅星图进行识别，其余星图采用该星图识别出来的恒星再进行识别，可简化恒星星表，减少了参与识别的恒星数量，使星图识别更具有针对性，从而提高了星图识别的效率和速度。试验结果表明，采用快速星图识别方法识别的恒星数量满足定位要求，且定位精度与运用恒星星表进行星图识别解算的精度基本一致。

作战实验是分析战争制胜机理的有效手段。针对作战实验中作战指挥建模及定量分析的需求，提出了面向作战指挥控制的作战能量（简称战能）传递函数构建方法。将实际作战过程转变为能量积蓄和释放过程，综合考虑作战布势、装备能力和指挥行为，分析了信息能力、攻击能力、指挥控制能力、保障能力和指挥行为等战能传递要素。采用模糊推理方法构造战能传递函数，将作战领域知识及指挥信息纳入到模糊推理规则中，建立了作战复杂系统变系数的线性微分方程，为实现作战进程有效控制提供一种新的解决方案。该方案已在某装备作战实验推演中得到应用，结果有效可靠。