针对高速列车轮轨磨损大、现有轮轨车辆磨损系数在评估轮轨磨损特性时存在显著偏差的问题，基于台架试验与仿真，在Archard磨损模型基础上结合轮轨材料特性，提出考虑车轮踏面斜率的轮轨磨损系数研究方法。试验测定与仿真验证的结果表明，在载荷、摩擦因数、相对滑移速度相同条件下，考虑车轮踏面斜率时轮轨的接触应力与最大磨损速率均较大，接触斑面积与磨损系数均较小，且接触斑面积缩减率非线性增大。
针对液压挖掘机启动阶段泵阀匹配滞后导致的压力冲击大与速度振荡问题，提出了基于动力学参数标定与泵阀动态匹配的旁路节流-进油节流混合调速方法。构建含连续可微摩擦项的拉格朗日动力学模型，采用激励轨迹优化与最小二乘法辨识惯性参数和摩擦模型参数，并设计基于神经网络的压力反馈控制器，实现主泵排量与卸荷阀开度的动态匹配。试验表明，该方法在保持速度响应的同时使启动压力冲击减小19.12%~35.43%，提高了启动平稳性与操控性。
针对新型电力系统建设背景下火电机组参与深度调峰导致运行经济性降低的问题，提出“多源进汽可变通流”汽轮机技术，通过重构蒸汽通流路径动态调整通流面积，构建多设计工况点通流，实现了机组全工况高效运行。汽轮机高压缸采用三段式变焓降通流结构，可在“串联”与“并联+串联”模式间灵活切换，在调峰工况下仍能维持较高蒸汽参数。热力系统建模及经济性分析结果表明，该技术具备先进性、可行性和工程应用价值。
基于耦合的一维模型和三维模型建立了汽车乘员舱多节点传热模型的仿真方法，开展了乘员舱部件材料的热物性参数测试和整车环境仓热舒适性测试，并对该仿真方法的计算精度进行了分析。仿真与试验测试结果表明：相比单节点传热模型仿真，多节点传热模型仿真的乘员头部温度预测精度更高，误差在5%以内，可满足工程应用。对某MPV车型的空调出风口设计方案的评估表明，该仿真方法可有效指导汽车乘员舱热舒适性能开发与方案设计。
针对船舶狭小空间焊接时作业空间受限、焊枪姿态约束多、轨迹干涉风险高、焊接可达性差等挑战，以机械臂最短时间完成焊接为目标，提出基于改进遗传粒子群算法（IGA-PSO）的时间优化方案以优化焊接轨迹。构建便携式机器人、工件和场景的三维模型，明确机器人运动逻辑，建立焊接轨迹模型并确定焊接工艺；综合考虑焊接时间和可达性，设计多目标约束适应度函数，并建立时间优化与可达率目标函数；结合遗传和粒子群算法，对惯性权重引入线性递减和指数递减机制，对学习因子设计探索、开发和收敛阶段，对变异进行非线性调整，以提高算法的性能。通过算法测试、仿真验证和现场验证对该方法进行了案例验证，结果表明，优化后的机械臂位移、速度、加速度曲线平滑、无突变，且焊接可达率达到90%，验证了IGA-PSO算法的有效性。
为系统揭示悬臂式掘进机截割滑移动力学行为及其影响规律，采用改进型D-H参数法构建掘进机滑移运动学模型，明确了位姿参数对截割断面空间形态的作用机制。基于Lagrange方程建立了掘进机位姿滑移动力学模型，结合Simulink理论计算与ADAMS多体动力学仿真，系统分析了不同工作坡度与煤岩硬度等多种工况条件下截割位姿的动态响应特性。最后，构建了掘进机位姿滑移工业性实验平台。结果表明：所建立的掘进机位姿滑移动力学模型能够较好地揭示断面截割过程中位姿滑移特性，其中位移偏差约为15%～30%，姿态偏移误差控制在10%以内。通过多维度分析方法系统阐明了悬臂式掘进机截割滑移的动力学演化规律，建立了涵盖运动学建模、载荷计算、动态响应分析的完整理论框架。
通过镁合金材料力学性能标定试验构建Johnson-Cook本构模型及断裂失效模型，建立实心自冲铆接成形过程仿真模型，分析机械内锁区材料的塑性变形和应力分布；开展三因素三水平响应面试验，揭示工艺参数的主效应与交互作用规律，探讨工艺参数优化路径。仿真分析与试验研究表明，建立的回归模型具有较高的工程应用可靠性；相较于传统半空心自冲铆接，采用实心自冲铆接并优化铆接工艺参数能够抑制机械内锁形变区表面及内部宏观裂纹的出现，实现镁/铝异质薄板材料高效、可靠连接。通过回归模型得到的最佳参数组合的最大失效载荷为3359 N，最大能量吸收值为5.59 J。
为研究高速列车提速至450 km/h后对轨旁信号设备的气动安全性能影响，采用滑移网格技术分析复杂工况下轨旁三灯信号机、道岔转辙机和终端盒的气动性能影响，以及高速列车经过轨旁设备时的流场演化规律。研究结果表明：在明线与交会运行条件下，随着车速的增大，轨旁设备的压力正波峰值、负波峰值与峰峰值均增大，且轨旁设备压力峰峰值与列车车速的平方成正比。轨旁设备会在列车头尾经过时产生两次压力波动，头车压力波对轨旁设备的影响大于尾车的影响。侧向力对各设备的安全性影响最大，且信号灯与转辙机受到的影响要远大于终端盒受到的影响。
为探究悬浮模块长度对车辆动力学性能的影响，探寻满足动力学稳定性和车辆经济性的模块长度，通过多体动力学软件SIMPACK建立了四悬浮架中置式磁浮车辆动力学模型，分析了不同悬浮模块长度下车辆经过道岔时的动力学响应。研究结果表明：悬浮模块长度和过岔速度共同影响车辆的过岔稳定性；以悬浮间隙波动不超过4 mm为技术指标，为确保车辆能够安全、稳定地通过道岔，当悬浮模块长度在2.8~3.2 m之间时，车辆侧向过岔速度不宜超过35 km/h；当悬浮模块长度增大至3.6 m时，车辆侧向最大过岔速度降低至 25 km/h；当悬浮模块长度减小至2.4 m时，虽能在一定程度上降低制造成本，但电磁铁与车体之间的垂向受力面积也会相应减小，导致电磁铁悬浮间隙的波动加剧，进而限制了车辆的过岔速度，使其不能超过30 km/h。通过对悬浮模块长度与侧向过岔速度匹配关系的深入研究，得到了悬浮模块长度的阈值，可为中低速磁浮列车悬浮模块长度的设计提供参考。
采用基于等效塑性应变与应力三轴度的损伤起始与演化准则，以航空常用TC4钛合金螺栓为例，建立了无耳托板螺母典型搭接接头有限元模型，对搭接接头承载的受力细节、螺母塑性变形以及破坏形式等进行分析，同时开展了搭接接头的拉剪静力试验与拉-拉疲劳寿命试验。试验结果表明：有限元仿真模型与试验载荷曲线的吻合性较好，破坏载荷误差不超过5%；螺母内壁与螺栓外圆存在间隙，搭接接头在承受静力拉剪载荷的过程中，螺栓变形后与螺母内壁接触形成支反力，最终断面与螺栓轴线存在约83°的夹角；与同规格自锁螺母相比，无耳托板螺母搭接接头的静力拉剪破坏载荷降低了5%~7%，但疲劳寿命延长了19%~182%；不同于静力拉剪试验，疲劳寿命试验的破坏形式均为连接夹层断裂。
为探究座椅靠背主动复位安全策略对后倾坐姿乘员运动响应、损伤风险以及潜在危险的影响，对比分析了未采用该安全策略时以及该安全策略采用不同复位速率时乘员运动响应和损伤指标的差异。研究结果表明，该安全策略对后倾坐姿乘员头颈部、胸腹部和腰椎-骨盆的运动响应、损伤风险和损伤机理存在影响。该安全策略可以显著改善腰椎-骨盆运动响应，降低乘员发生下潜和腰椎损伤的风险。当复位速率为2.585 rad/s时，可以降低后倾坐姿乘员整体损伤风险；当复位速率高于或低于2.585 rad/s时，将加剧乘员颈部和腹部损伤风险。
路径跟踪控制在无人驾驶车辆运动控制中至关重要，其控制性能易受到道路曲率快速变化的干扰。提出了一种面向曲率扰动抑制的自适应预瞄路径跟踪控制方法以提高系统在复杂道路环境下的鲁棒性与精度。通过将扰动项嵌入状态向量构造增广线性二次调节问题，并采用高阶Riccati方程降维求解策略进行求解。随后，经频域响应分析验证预瞄控制器的可行性。依据车速和远端预瞄点曲率设计动态调整预瞄步数的自适应调节策略，实现对预瞄距离的在线优化。硬件在环仿真与实车测试验证了路径跟踪算法提高路径跟踪精度与改善行驶稳定性的有效性。
针对泵控马达液压系统因固有频率低、阻尼比低且较恒定导致的系统振动问题，以某公司的318E分布式全液压压裂车为研究对象，采用实验与经典控制理论相结合的方式进行振动溯源及抑制。对压裂车进行实验，通过频域特征分析，初步确定振动源于压裂泵激励频率与液压系统固有频率相近。进一步建立泵马达系统数学模型，确定液压系统固有频率。建立压裂泵理论模型，明确特定流量下压裂泵工作转矩波动频率与液压系统固有频率相近导致系统振动。通过引入蓄能器，降低液压系统固有频率至压裂车不常用流量以避开振动。现场测试结果表明，相较于未增加蓄能器的原系统，液压系统压力振动峰值降低了60％以上，液压系统的寿命及可靠性显著提高。
为解决因光电吊舱的质心偏移导致的不平衡力矩问题，提出了一种融合信赖域框架的偏心参数估计方法和增广拉格朗日法的配平优化算法。通过构建质心偏移的数学模型，利用信赖域偏心参数估计方法实现高精度偏心参数估计。将配平优化问题建模为最小化不平衡力矩和配重质量的多目标优化任务，利用ε约束将多目标问题转化为单目标优化问题；在每一次更新ε值后，利用增广拉格朗日法，得到Pareto解集；使用加权和的方法确定最终解。经4 kg和10.5 kg光电吊舱各50组的实验，偏心距和偏心角误差分别达10-6量级和0.1°量级；配平后不平衡力矩合格率分别为96%和100%。结果表明，所提算法能够快速准确地找到最优配平方案，为光电吊舱静平衡配平提供了可靠的理论方法与实验依据。
针对现有煤矿巷道全断面矩形掘进机刀盘形式复杂、全断面一次掘进成形困难等问题，提出了一种基于勒洛三角形运动原理实现矩形截割的方法，设计了一种基于所提方法的偏心轴行星齿轮驱动勒洛三角形单刀盘，进行了运动轨迹仿真，搭建了全断面矩形刀盘截割试验台，进行了稳定截割状态下的多组试验。试验结果表明：中心鱼尾刀能增加截割过程的稳定性，较大程度地减小了X、Y、Z方向的振动，减小幅度最小达42.107%，最大达51.753%；进行了11组不同截割参数下的稳定截割岩样试验，得到了扭矩、油压与截割参数的变化关系，提出了设备经济截割参数区域的概念，确定了在试验岩样下所设计的刀盘经济截割参数区域为：转速n（N-p）min=［6.6，9.8］ r/min，掘进速度v（N-p）min=［14.25，18.3］ mm/min；对截割后的岩样断面轮廓进行三维扫描、重构和比对，得到理论断面、仿真断面、试验断面与标准正方形之间的图形差异率依次为3.18%、5.09%、6.64%，验证了该刀盘实现矩形截割的可行性。
在现有基于车辆动力学响应的路面高程信息识别技术的基础上，提出了一种自适应递归三步滤波算法以提高路面高程信息的识别精度。该算法通过引入动态统计估计环节实时调整系统模型参数和噪声统计参数，有效解决了因系统噪声和车辆载重未知导致的模型精度下降问题。通过离线仿真和实车试验，验证了所提算法在C级路面、凹坑路面和凸块路面上的识别效果，识别精度超过90%。结果表明，在存在系统噪声和车辆载重未知的情况下，所提算法具有更强的适应性和准确性，可为智能电动汽车在非结构道路行驶时的路面高程信息识别提供参考。
人-车共驾过程中，驾驶员的情绪变化会导致认知变化，进而改变车辆风险场，为此构建了一种考虑驾驶员认知-情绪状态的人因风险场模型。首先通过驾驶模拟器实验收集并分析车辆行驶数据和驾驶员生理信号；随后标定人因风险场中的驾驶员因子；最后通过六自由度驾驶模拟器采集实验数据并对人因风险场风险指标与多传统风险指标进行对比。人因风险场模型在边缘场景下能更有效和稳定评估不同情绪驾驶员的行车风险。
非结构化地形作业中，无人步履式挖掘机的姿态规划对底盘稳定性与作业安全起着至关重要的作用。针对车身姿态控制问题，提出一种基于多目标优化的姿态规划方法。建立底盘的七自由度运动学模型，并利用NURBS曲线生成步行腿轨迹。以姿态偏差和能耗为优化目标，构建融合地形约束的非线性多目标规划模型。数学-物理联合仿真及实车实验表明，所提方法可保证无人步履式挖掘机以良好的姿态穿越复杂地形。
为提高锚网绑扎效率及质量，设计了一种锚网自动绑扎装置。基于发明问题解决理论对手持执行器、动力驱动装置、软轴传动机构进行了结构设计，并建立了锚网自动绑扎装置的三维模型。建立了无刷直流电机可换向调速控制系统模型，电机响应速度、输出扭矩均满足绑扎需求。分析了软轴扭转角，发现最大扭转角为49.560°，电机运行滞后时间为0.017s。依据设计参数制作了样机，10组锚网绑扎测试的平均绑扎时间为1.8 s，装置各机构动作与仿真结果相符。
针对常压储罐底板检测等日常维护作业中存在的成本高、检测效率低、质量不稳定等问题，开发了一套储罐底板超声相控阵检测系统。该系统采用机械扫查装置辅助实现局部腐蚀损伤的在线高效检测，为保障储罐长周期安全运行提供了技术支撑。提出一种轮式相控阵全聚焦成像算法，提高了检测精度与图像质量。实验结果表明：在12 mm碳钢底板检测中，可稳定检出符合JB/T 10765—2023标准规定的底板下表面深度为20%板厚的人工缺陷；焊缝内表面裂纹检测灵敏度可达5 mm（长）×0.5 mm（深）；缺陷检测图像信噪比相比常规方法增大约10.4 dB。
针对航空发动机叶片前后缘抛光加工效率低、表面质量及轮廓精度难以保证等问题开展了整体叶盘叶片前后缘自动化抛光工艺研究。分析了工艺参数对前后缘抛光接触区域尺寸的影响规律，建立了法向抛光力预测模型，预测值与实际值均方根误差为1.24 N；基于Preston方程对抛光接触区域内压缩量、主轴转速、海绵砂圈半径、进给速度和磨具粒度对材料去除的影响规律进行了建模。基于所提出的前后缘抛光材料去除深度预测模型进行实验，结果表明，叶片前后缘表面粗糙度降低至0.18 μm，验证了该预测模型可以有效地预测材料去除深度，海绵砂圈可以有效改善叶片前后缘粗糙度。
现有的列车防爬吸能结构吸能量较低且变形模式难以预测，在复杂工况下极易发生弯曲，造成吸能量的大幅下降并伴随爬车和脱轨的风险。基于改进的拓扑优化方法提出了一种将负泊松比超材料应用于列车吸能器填充结构上的方法。首先采用改进的具有惩罚因子的实体各向同性材料设计了一种负泊松比超材料，通过激光选区熔融工艺制备了样件，并验证了样件稳定的负泊松比变形模式和优良的能量吸收特性。随后通过拉伸、周期排列形成了吸能器填充结构，在对心和40 mm偏心工况下，所提出的负泊松比结构的比吸能与传统的蜂窝结构相比高出了17.9%，且在偏心工况下，比吸能劣化率明显低于传统结构。
为了探明船用甲醇动力的特性并为建模仿真研究提供校核数据，对一台船用甲醇-柴油双燃料发动机进行了推进特性试验，对比了发动机在纯柴油模式以及双燃料模式下的经济性、燃烧性能及排放性能。研究结果表明，甲醇的加入对发动机的等效燃料消耗量影响较小，但同工况下最多可以降低18.22%的单位功成本；甲醇的加入会导致各工况点下的燃烧持续期缩短、平均有效压力降低；双燃料模式下发动机的CO与HC排放均高于柴油模式，双燃料模式下的NO x 排放仅在高负荷时略高于柴油模式。
针对自动驾驶汽车在道路大曲率弯道下跟踪精度不高的问题，聚焦于道路曲率对横向控制策略的影响，分别从车辆模型建模、横摆稳定性和时域优化三个角度对基于传统模型预测控制（MPC）算法的横向控制策略进行了改进优化。将道路曲率融入车辆模型，建立了曲率前馈的误差动力学模型，并以此为基础设计了基于曲率前馈MPC算法的横向控制策略。然后在策略中添加了一个由横向车速和稳态横摆角速度组成的横摆稳定性约束来提高车辆在大曲率工况时的横摆稳定性。基于遗传算法建立了车速、道路曲率和时域三者之间的MAP图，以优化策略的预测时域和控制时域。进行了仿真分析，结果表明改进后的横向控制策略能够有效提高车辆的路径跟踪精度和横摆稳定性。最后，实车道路试验验证了曲率前馈MPC策略的有效性。
针对传统检测手段难以深入工件内部进行三维量化分析的问题，提出一种基于多线程半全局立体匹配（M-SGSM）的双目视觉检测方法。首先采用张正友标定法获取双目内窥镜参数，并对图像进行畸变矫正与极线矫正；然后设计多线程区域叠加分割策略优化立体匹配算法，提高视差图计算效率，生成三维彩色点云；最后，提出自标定面积测量法结合欧氏空间距离计算实现三维量化分析。实验结果表明，优化后立体匹配算法计算效率提高约30%，所提检测方法生成的三维点云结构清晰，欧氏距离测量误差小于3%，面积测量误差小于1.5%。该方法为工件内部三维检测提供了高效高精解决方案。
针对传统NVH分析很难准确提取和预测车门转动过程中的动态激励与响应的难题，提出一种基于刚柔耦合识别多自由度激励的方法并应用于振动传递函数的分析。以某车型在关门过程中出现的窗框异常抖动为研究目标，采用多体动力学方法建立整车刚柔耦合分析模型，提取限位器安装点的多自由度加速度动态激励进行传递函数分析。仿真与试验对比结果表明，两者均在12 Hz处出现较为一致的振动加速度峰值，验证了刚柔耦合模型的准确性。基于此，通过仿真分析了影响关门过程窗框抖动的关键因素，得出以限位器结构为核心优化目标。据此提出优化方案，并进行动态激励下的振动传递函数分析，研究结果表明，优化限位器结构能够显著降低关门过程的窗框抖动水平。
长输管道在斜逆断层作用下更易发生较大变形，并且其应变极值难以精确表征，无法准确反映管道真实变形情况。针对这一问题，提出了一种基于应变传感器监测的管道应变极值表征方法，以提高埋地长输管道应变监测的精度和预警能力。构建了管-土耦合有限元模型，分析斜逆断层作用下管道的变形规律，并对模型的准确性进行验证；基于Stacking集成学习构建了高精度的拉压应变极值表征模型；最后建立管道应变数据集，将管道3、9、12点钟方向沿断层两侧各20倍管径的应变数据用于训练模型，该模型能够在多维非线性条件下精确拟合管道的应变特性，有效捕捉斜逆断层作用下管道的应力集中与变形模式。研究结果表明，所提出的应变极值表征方法能准确反映斜逆断层作用下管道的最大拉压应变，对管道变形监测与预警具有重要的工程应用价值。
针对Ti/Al双金属薄壁锥形件室温成形几何精度和力学性能较差的问题，提出使用激光辅助剪切旋压成形的方法来改善工件性能。对变形前沿的温度场进行分析，建立了激光功率需求随时间的变化模型。理论分析表明，通过控制激光功率增长曲线可以实现温度场的稳定控制。基于此建立了有限元模型，通过模拟结果研究了变形规律和物理场分布规律，并在旋压实验中对工艺进行了验证。研究结果表明， 激光辅助剪切旋压时，Ti层和Al层在变形过程中的应力传递和应变分配提高了不同层间的协调变形能力，使成形件获得了良好的强度和塑性组合。与室温剪切旋压和不施加激光热源的热旋工艺相比，激光辅助剪切旋压可以显著提高Ti/Al双金属薄壁锥形件的贴模度和变形均匀性，改善整体的力学性能。
基于高斯分布的直接火焰冲击热流密度模型，结合直接火焰冲击加热烧嘴的特性、烧嘴的布置情况及其与带钢的位置关系，将空烧补偿热量以类侧墙辐射的方式作用到带钢上，建立了带钢横向线热流量分布模型。根据此模型分析边部烧嘴天然气流量折减变化对带钢横向线热流量的影响。以线热流量在带钢宽度方向上分布均匀度为优化目标，开发出直火加热段边部烧嘴天然气流量控制技术。将该技术应用于生产实践，根据最优折减系数调节天然气流量，可得到适合于不同宽度带钢加热时的边部喷嘴与中部喷嘴的天然气流量设定值。以典型带宽1300 mm、1100 mm、900 mm为例，中部单个烧嘴流量分别为12.6 m3/h、12.1 m3/h、11.8 m3/h时，最优折减系数分别为0.89、0.78、0.65，边部单个烧嘴流量分别取11.21 m3/h、9.44 m3/h、7.67 m3/h。此时，炉内带钢横向受热均匀，带钢在宽度方向上的温度分布满足生产需求，直火加热炉内带钢运行的稳定性大大提高。
以松花江河冰为研究对象，从河冰细观结构研究入手，结合超声辅助切削验证实验，对超声辅助切割冰块的效果以及提高生产效率的可行性进行分析。仿真结果表明，对于晶体复杂的天然河冰，超声辅助切削能减小约38%的切削力。验证实验表明，超声辅助切削在提高进给速度的同时能保证冰体切削质量，不易发生崩边和裂纹，相较于传统切削，对河冰生产质量和效率的提高效果显著，超声辅助切削用于大规模制备标准冰块是可行的。
为提高联合收获机割台纵向高度与横向倾角的协同仿形能力，并提高仿形装置的检测灵敏度，设计了一种割台协同仿形系统。系统由曲臂式仿形检测装置、割台升降与调平液压系统、PLC控制单元、HMI显示屏及手动调控模块等组成。通过对比分析直臂式与曲臂式两种仿形装置的检测灵敏度及其影响因素，优选出检测灵敏度更高的曲臂式仿形装置。提出一种割台协同仿形控制策略并结合改进的灰色预测变速PID算法进行系统控制，基于割台与其底部地形呈现的相对平行或倾斜状态，实现独立或联合调节割台高度与倾角。仿真结果表明，与传统PID相比，仿形系统调节时间相对缩短58%，有效提高了系统的调节速度。田间试验结果表明，在4~10 km/h的作业速度下，仿形系统保持较高的作业精度，留茬高度合格率相比手动模式平均提高42.42%，各组留茬高度与目标高度绝对误差均控制在15 mm以内，留茬更加均匀，表明仿形系统具有良好的协同仿形性能。
为减小堵塞度，严格控制某大型连续式跨声速风洞双转轴机构装备尺寸，研制出一种用于大负载双转轴机构的小体积、高扭矩、高传动精度的减速单元。通过对比分析渐开线行星、摆线针轮、谐波及蜗轮蜗杆传动等常用精密减速方式，提出了成熟摆线针轮RV传动与NGW行星传动串联组合的精密重载传动方式。基于ISO 6336、序列二次规划算法、有限元法对行星减速器进行优化设计及关键零部件强度分析，计算行星传动单元的回差与传动误差，对减速器进行了精度理论分析。其中，小齿隙行星传动加工及装配为其关键技术，突破了内齿圈及行星架精密加工、齿轮热处理变形控制与高精磨齿、整机复杂结构装配调整技术。研制专用试验台对该精密重载减速器进行传动性能测试，然后对其进行风洞验证，证明了所研制的减速单元满足某大型连续式跨声速风洞双转轴机构应用要求。
为解决通航活塞发动机空燃比控制可靠性的精度和效率问题，提出一种融合AMESim-PID联合仿真和自适应Kriging模型的可靠性分析方法。依据工作原理推导活塞发动机进气、排气、燃烧系统物理模型，建立基于AMESim平台的参数化仿真模型；建立以过氧量系数为指标的PID控制模型，通过调整喷油脉宽来提高空燃比控制精度；提出GA-Halton序列、修正期望最大函数和复合收敛准则，建立高保真自适应Kriging模型以提高计算效率；搭建基于AMESim-PID-Kriging的空燃比控制可靠性分析框架，并通过重要性抽样计算最终失效概率。算例分析表明，所提方法能够实现通航活塞发动机空燃比高保真建模与精准控制，并以较少的仿真次数和较短的求解时间精确估算失效概率。
为提高机身对接区装配效率，拟采用一体化的挤胶制孔装配工艺，该工艺需实现对接区的均衡夹紧，保证密封胶的均匀挤出并有效抑制孔加工导致的层间间隙。以某大型民用飞机机身对接区典型工况特征为例，设计了一种双面均衡夹紧装置，通过有限元仿真量化表征区间载荷不均匀度，结合最小单孔夹紧力，对装置均衡压紧模块布局及主体材料进行优化，开展了装置在对接区的均衡载荷测试与一体化挤胶制孔验证。结果表明，均衡压紧模块能够显著提高装置夹紧载荷的均匀性，且随着中间橡胶压紧环硬度的提高，夹紧载荷均匀性进一步改善；装置主体选用刚度更好的Q235材料后，对接区最小单孔夹紧力达到403 N，区间载荷不均匀度为1.4%，密封胶能够充分均匀挤出，且层间未形成明显毛刺和卷入切屑。
针对露天矿自卸车传统机械式传动系统与串联式电传动系统存在的动力性不足、燃油经济性不佳等问题，提出了一种适用于百吨级双桥刚性矿用自卸车（简称“矿卡”）的功率分流（PS）型混合动力系统及其确定性规则动力切换控制策略。利用MATLAB/Simulink与CRUISE软件搭建PS型混合动力矿卡联合仿真模型，进行了整车动力性与经济性仿真试验。研究结果表明：在纯电驱动模式与柴-电混动模式下，所设计的双行星齿轮排传动系统的最大等效应力、等效弹性形变、安全系数等均在材料的许用范围内，在结构上可满足机械传动要求；太阳轮、行星轮与齿圈之间的啮合力变化在时域上总体呈现正弦波形，符合行星齿轮传动变化规律，在频域上幅值变化均匀，满足传动系统稳定运行要求；改造后的PS型混合动力矿卡的最大车速可达63 km/h、最大爬坡度为32%、上下坡综合油耗为288 L，比原车型分别提高了26%、60%和17.7%。
为描述及规避智能车辆行驶时面临的不同维度风险，提出了一种基于时空风险场的双层轨迹规划方法。将交通要素划分为抽象要素和具象要素，分别建立基于高斯分布函数的抽象要素时空风险场和基于空间向量的具象要素时空风险场，以表征智能车辆在纵向、横向和时间三个维度面临的环境风险。将智能车辆的轨迹规划问题划分为路径和速度双层规划问题，分别考虑纵向-横向维度和纵向-时间维度的风险构建动态规划的代价函数，获取综合代价最低的路径和速度。结合二次规划算法对路径和速度进一步优化得到最终轨迹。仿真结果表明，所提出的方法在不同的驾驶场景下能够有效表征时空风险并规划出满足各项约束条件的行驶轨迹，从而提高道路驾驶的安全性。
为了提高钳剪抓一体多功能属具中功能转换机构自锁性能的可靠性，研究了该机构在自锁状态下的接触性能，并基于测试条件设计了该机构的原始样机和测试样机，然后进行了测试研究。设计了功能转换机构的样机，提出了一种基于滑块-滑槽的自锁机构。在充分考虑样机自锁状态下的弹性变形、黏着、堆叠变形及滑动剪切的接触状态后，提出了新的接触模型。在此基础上，通过有限元分析研究了滑块-滑槽在接触区域的自锁状态和接触特性分布规律。设计了试验以验证模型及设计的可行性。结果表明，样机能够实现自锁且展现出良好的受力特性，另外，所提接触模型的最大剪切应力相对误差比传统模型低59.3%。
针对巡检设备对输电线路振动激励大、振动机理不明确的问题，通过研究移动载荷对输电线的动力学特性，探究其动力响应及振动规律。提出了一种三维动态非线性柔索模型，并对巡检机器人进行了动力学建模；采用联合拉格朗日-里兹法对移动载荷输电线耦合系统的动力学方程进行离散，利用MATLAB进行数值仿真，分析了非线性效应对输电线路的影响；针对移动载荷速度和输电线路安装高差的典型工况进行了仿真计算。结果表明，在移动载荷作用下，输电线呈非线性大位移特性并具有端部效应，轴向力增量的非线性因子最高达1.677；增大移动荷载速度（0.5~2 m/s），横向位移、纵向位移和轴向力增量分别增大2.4%、3.9%和4.4%，端部效应振幅分别增大140%、138%和225%；增大安装高差（0~10 m），输电线下垂距离减小，纵向位移与轴向力增量分别减小7.3%和6.2%，端部效应振频最大降低50%。研究成果可为移动载荷作用下柔索结构的相关工程设计提供理论参考。
面向油-气管道日常维护和检测的重大需求，提出了一种具有自适应变形能力的模块化管道检测机器人RoboChain-Ⅰ。与多数轮式管道机器人不同，该机器人采用细胞启发的模块化仿生设计，具备更灵活的关节冗余转动自由度，可根据管道形状及管径变化主动变形。单体模块采用双轮独立驱动，前后各设置一对俯仰、偏航作动机构，模块间由可被动伸缩的弹簧阻尼支撑结构或可控电磁吸附分离的刚性结构连接，提高了机器人复杂管道通过能力和适应性。对机器人管道内运动受力进行建模，利用Adams实现其运动学仿真，对模型设计参数选择进行了验证。最终，RoboChain-Ⅰ完成了地面、直管、弯管、变径管道及整机子母主动分离的通过实验，验证了机器人在175~440 mm管径范围内实现三维复杂管网检测作业的有效性和可靠性，最大运动速度达0.87 m/s（地面）与0.4 m/s（管内）。
针对油气管道磁记忆信号特征自动提取及缺陷等级定量识别难题，提出一种结合残差神经网络和图神经网络的多模态融合模型即ResGNNet模型。采用金属磁记忆检测仪采集L245N管线钢不同深度缺陷的磁记忆原始信号。为实现特征的自动提取，保留原始磁记忆信号的完整信息并考虑样本之间的相互关系，利用K近邻-动态时间规整将原始信号转换成节点图，并利用格拉姆角场将原始信号转换成二维图像。设计的图神经网络、残差神经网络可分别自动提取一维信号和二维图像的嵌入特征向量。融合多模态嵌入特征向量经多头自注意力机制加权筛选后，输入Softmax分级模块，完成缺陷等级识别。模型验证结果表明，管道缺陷等级定量识别的准确率达到93%。
