针对超临界工况下氢气在U形微小通道内的非均匀换热问题，采用数值模拟的方法，分析热流密度和压力对传热特性的影响，揭示了非均匀热流通道的换热异常机理，并拟合了换热预测关联式。结果表明，受流体热物性参数的影响，压力和热流密度对加热通道和冷却通道的强化换热作用呈现相反规律；在非均匀冷却通道中，离心力与浮升力产生协同效应，显著促进换热过程；在仅受离心力作用的加热通道内，非均匀加热对换热起抑制作用。研究结果为涉氢领域超临界流体传热系统的设计优化与理论研究提供了重要的参考依据。

通过分子动力学模拟，在1 000 K的高温下系统研究了铜原子分数对FeNiCrCoCuₓ高熵合金的力学性能与微观变形机制的影响。结果表明，随着铜原子分数的升高，FeNiCrCoCuₓ高熵合金的屈服应力由5.61 GPa降至4.99 GPa，杨氏模量由70.85 GPa降至53.86 GPa，但面心立方结构（FCC结构）转化为密排六方结构（HCP结构）的比例下降，动态再结晶（DRX）频率显著增加；FeNiCrCoCuₓ高熵合金的位错密度降低，晶格畸变松弛，应力分布趋于均匀。进一步分析证实，铜的引入降低了堆垛层错能，加速了DRX的形成，从而在不牺牲高温稳定性的前提下显著提升了材料的延展性。研究结果为设计兼具高强韧与耐热性的新型高熵合金提供了原子尺度的理论依据。

我国稠油资源储量丰富，但其开采难度大，实际采收率较低，因此提高开采效率对保障石油产量具有重要意义。目前，国内外广泛采用热力采油方式，其中蒸汽干度对稠油热采效果影响显著，然而无法直接实时测量。国内现有方法为人工化学滴定法，存在明显的滞后性，难以满足实时在线监测需求。为此，提出了一种基于矩阵电导法的湿饱和蒸汽干度测量新方法。在压力为17 MPa、温度为310 ℃的工况下，针对内径为64 mm、外径为89 mm的注汽管道，设计了一次测量元件，并完成了材料选择、系统的密封及固定，实现了数据的稳定采集与精准测量；在此基础上，建立矩阵电导法的算法模型，分析了影响干度的参数，并分别采用权重离散法和离散法进行了结果对比与误差分析。结果表明，离散法的最大相对误差达11.5%，而权重离散法的最大相对误差仅为3.9%，权重离散法的测量精度高于离散法。

针对液化天然气冷能利用、燃气轮机烟气余热回收问题及烟气中二氧化碳液化的需求，提出了一种新型冷热电联供系统；分析了分流比（x）、压缩机入口压力（p₂₅）以及混合工质中四氟化碳的质量分数（w）对系统的热效率、?效率、净输出功及平均单位成本的影响，并基于遗传算法进行了多目标优化。结果表明，减小x、增大w有利于提高系统的热效率、?效率、净输出功，降低平均单位成本；最佳p₂₅范围为8.0～9.0 MPa；在最优工况下，系统的热效率、?效率、平均单位成本分别为67.62%、56.98%、22.11 $/GJ。

起重机制动下滑量检测在实际工程应用中面临诸多挑战，主要受限于现有检测设备的测量精度、现场操作的复杂程度以及高昂的设备成本等因素。提出了利用惯性传感器采集起重机制动过程的加速度和角速度信息并进行姿态解算，结合二次积分算法获得制动下滑量的方法。首先，建立起重机的拉格朗日动力学模型，分析制动下滑量与设备环境之间的耦合关系；其次，设计数据采集装置，阐述检测步骤，并通过数据同步传输提高信号可靠性；最后，对数据处理方法展开研究，设计完整的数据处理流程，对复杂积分算法进行比对分析，并验证方法的实践可行性。结果表明，通过该检测方法可避免因制动性能不足导致重物坠落等严重事故的发生，具有综合性能优越、可行性强的优点，且具备较好的市场前景。

针对旋转机械轴承故障诊断中振动信号噪声干扰强、特征提取依赖人工设计等导致的故障诊断不准确问题，提出了一种融合轴承动力学机理与Kolmogorov⁃Arnold网络（KAN）的物理注意力Transformer模型。首先，基于Hertz接触理论推导轴承内圈、外圈及滚动体故障特征频率方程，构建频域掩码引导注意力机制聚焦故障敏感频带；其次，设计KAN⁃Transformer架构，通过KAN的多尺度分解能力自适应解析振动信号的时频特征，结合Transformer的全局注意力实现长程依赖建模；最后，在凯斯西储大学（CWRU）轴承数据集上验证了模型的性能。结果表明，该模型的准确率达99.75%，显著优于传统模型。研究结果为旋转机械轴承故障诊断提供了一种高精度、高鲁棒性且物理可解释的解决方案。

为了减少计算资源消耗并缩短计算时间，获得压缩机转子叶片在周期性非定常气动干涉作用下的叶片表面动应力，创新性地采用剖面边界条件，结合参数设计语言的方法，基于叶片气动载荷的完整映射分布进行了谐响应快速分析，并研究了不同压比、转速下的转子叶片表面动应力。结果表明，通过谐响应快速分析法能准确获取转子叶片表面动应力，叶片表面动应力波动峰值的主导频率为动静干涉频率的倍频，其中以1、2、3倍频为主要频率；随着压比的增加，叶片表面动应力逐渐减小，但主导频率基本不变；随着转速的升高，叶片表面动应力逐渐增大，其主导频率也相应提高。研究结果可为轴流式压缩机在受到周期性动静干涉作用下的转子叶片表面动应力分析提供支持与参考。

以实现隔声、减震在工程中的应用为目标，结合简单、美观的结构要求，设计了一款基于螺旋散射体分支振子的新型四振子手性声子晶体，通过打破传统声子晶体的对称性实现了手性特性。通过有限元仿真，对原胞进行了带隙分析；采用有限周期的排列，对无限周期的带隙范围进行了验证；改变散射体的材料参数与振子数量，研究了其对带隙范围的影响。结果表明，该手性声子晶体结构在1 000 Hz以下具有高达642.12 Hz的综合带隙宽度，表现出了出色的低频隔声性能。

金属膜片作为一种关键功能材料，广泛应用于航空航天、微电子、化工等领域。在膜片式减压阀中，膜片作为核心敏感元件，其力学性能直接影响阀门的压力调节精度、稳定性和使用寿命。系统研究了膜片的关键几何参数及材料属性对其在典型工况下力学性能的影响规律。建立膜片的数学模型，分析了膜片在平衡位置的受力情况，施加载荷和约束条件，利用波纹膜片大挠度变形理论验证了载荷与挠度的关系；采用SolidWorks软件建立膜片的精确三维参数化模型，并通过有限元分析法对膜片的性能进行了研究；利用ANSYS软件，对膜片的几何结构、参数（宽度、高度、厚度）和材料属性进行了静态结构仿真分析。结果表明，圆弧大波纹的几何结构优于正弦波纹；增大外圈波纹宽度，膜片的变形量和应力应变随之增加，灵敏度更优；增大波纹高度，膜片的弹性特性呈先减后增的趋势；膜片的厚度越小，其弹性特性越好；高弹性模量的材料会使膜片的变形减小，应力增大。研究结果可为膜片式减压阀金属膜片的结构优化设计和高性能材料选型提供重要的理论依据和设计指导。

应用慢应变速率拉伸实验、原位电化学测试、扫描电镜观察、XRD测试等实验方法，探究了南海海洋干湿交替环境下弹性应变和塑性应变对X90管线钢腐蚀行为的影响及其机理。结果表明，在弹性应变区，随着应变的增大，X90管线钢的腐蚀敏感性增大，但影响并不显著；在塑性应变区，随着应变的增大，X90管线钢腐蚀敏感性显著增大；当塑性应变达到5.5%时，X90管线钢表面的腐蚀情况最为严重；应变对X90管线钢腐蚀行为的影响归因于X90管线钢受到外加应力后产生的机械?电化学效应，在海洋干湿交替环境下X90管线钢的腐蚀表现为以阳极溶解为主，以析氢为辅。腐蚀产物分析结果表明，应变对腐蚀产物类型无明显影响。

为提高锌涂层的力学性能和耐腐蚀性，采用直流电沉积法制备了锌?氧化石墨烯（Zn-GO）复合涂层；通过扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）、X射线衍射（XRD）、单向拉伸实验（SSRT）及电化学测试等手段，系统地研究了Zn?GO复合涂层的微观结构、力学性能以及耐腐蚀性能，并与传统纯锌涂层进行了对比分析。结果表明，氧化石墨烯的添加显著优化了涂层的晶体结构，镀层的抗拉强度提高了约6.3%，屈服强度提高了约3.2%；Zn-GO复合涂层的腐蚀电流密度较纯锌涂层降低了80%，表现出优异的耐腐蚀性；Zn-GO复合涂层具有较长的耐腐蚀寿命；Zn-GO复合涂层在海洋防腐方面具有较高的应用潜力。

为突破传统的印刷电路板式换热器（PCHE）传热效率的瓶颈，建立翼型PCHE物理模型，数值模拟了超临界CO₂在该模型中的对流换热，分析了不同质量流量和入口温度下超临界CO₂的换热规律，并通过改变通道的水力直径，进一步研究了水力直径对其换热的影响。结果表明，增大冷流体的质量流量和提高入口温度，均可提高换热性能；改变通道的水力直径后，弦长为6 mm和8 mm的PCHE的换热能力均随着雷诺数的增大而增大，雷诺数为19 500～26 000，弦长为6 mm和8 mm的PCHE均具有相近的换热性能；当雷诺数为26 000～50 000时，弦长为8 mm的PCHE的综合性能比弦长为6 mm的PCHE高2.55%。研究结果为翼型PCHE的结构设计提供了理论依据。

在刀具表面构造折线凹槽、纵向凹槽和45°斜向凹槽微织构等三种微织构，深入研究了铜镍合金切削加工时刀具的表面微织构对刀具切削性能的影响；通过控制单一变量法，分析了织构宽度、织构深度、织构间距和切削刃边距对切削性能的影响规律，确定了纵向凹槽微织构的最优织构参数范围，并通过正交实验确定了最优织构参数。结果表明，与无织构刀具相比，纵向凹槽微织构刀具可有效降低主切削力和切削温度；最优织构宽度为85 μm，织构间距为40 μm，织构深度为30 μm，切削刃边距为40 μm；采用最优的微织构刀具加工铜镍合金，平均主切削力减小了23.07%，最高切削温度的平均值降低了22.46%，平均等效应力减小了19.53%，说明能有效降低工件的残余应力，提升切削性能。

离心式压缩机是石油化工行业天然气管网的关键设备，其高故障率对所属企业会造成较大的经济损失。提出了一种基于本体的离心式压缩机故障诊断方法。首先，以石油化工企业积累的离心式压缩机故障分析报告为知识源，通过本体建模从知识源中提取故障诊断知识，促进故障诊断知识的集成、共享和重用；然后，使用本体软件Protégé构建故障诊断知识库，通过语义Web规则语言SWRL（Semantic Web Rule Language）实现基于规则的推理（Rule?Based Reasoning，RBR），并通过软件Neo4j进行知识存储和查询。采用该故障诊断方法，对离心式压缩机组合成油系统进行了测试。结果表明，该故障诊断方法有效，可提升故障知识的应用效率，并为离心式压缩机诊断决策提供优质的知识基础。

为了丰富对各种搅拌桨混合特性的认识，深度分析了桨式直叶桨、桨式斜叶桨、六直叶涡轮桨、六斜叶涡轮桨、直叶Rushton桨（圆盘直叶涡轮桨）、斜叶Rushton桨（圆盘斜叶涡轮桨）六种搅拌桨的转速和浸没深度对混合时间、功率、功率准数、混合时间数、混合效率数的影响。结果表明，当搅拌桨的转速为150 r/min时，混合时间随着浸没深度的增加先减小后增大，其中斜叶Rushton桨所需功率最小，混合速率最大，混合效率最高；当浸没深度为25 cm时，六种搅拌桨的混合时间均随着转速的增大而减小，斜叶Rushton桨所需功率最小，混合速率最大，混合效率最高；当转速及浸没深度一定时，斜叶Rushton桨所需功率最小，混合效率最高；斜叶Rushton桨的综合混合性能最优。研究结果为搅拌桨的工业应用提供了实验数据，为后续搅拌桨的优化设计提供了理论依据。

立式吸附塔对烟气中二氧化碳的脱除至关重要，但其复杂多变的吸附过程对优化生产提出了挑战，因此实现气体的均匀分布至关重要。通过计算流体力学(CFD)，对各种气体分布器进行评估，并比较了无分布器、圆锥形分布器（Ⅰ型气体分布器）、圆台形分布器（Ⅱ型气体分布器）及筛板加挡板的组合型气体分布器（Ⅲ型气体分布器）的性能；根据速度矢量平滑度和曲线均匀性对实验结果进行了评价。结果表明，单一筛板的不均匀气流集中在塔中心；Ⅰ型气体分布器和Ⅱ型气体分布器可改善气流流通的均匀性，但效果仍不理想；Ⅲ型气体分布器的气流均匀性显著提高；在挡板直径（d）为100 mm、筛板与挡板的距离（h）为150 mm时，气流分布最均匀，对二氧化碳的吸附效果好。

采用VOF模型模拟了熔融镍液滴在等离子喷涂沉积过程中的凝固和飞溅现象，并通过动量方程与流体体积法相结合的方法分析了颗粒的自由表面；利用焓法对包含相变的热传递过程进行了建模；通过设定三组不同的实验条件，模拟镍液滴形成涂层的过程，深入分析了镍涂层的形成机理。结果表明，液滴的撞击速度越大，其扩展系数越大，并且在喷涂过程中会产生飞溅现象；基板温度越高，液滴的扩散距离越大；液滴直径越大，扩散距离越大，但并非呈严格的线性关系，并且其凝固形成的薄片越厚。

利用有限元分析软件COMSOL Multiphysics，模拟了单泡超声空化的动力学特性；通过求解考虑能量黏滞损耗和球形气泡振动引起的辐射阻尼的Rayleigh?Plesset模型，对超声正弦波、方波和三角波驱动下单一空化气泡在水中振动时的运动过程进行了仿真，分析了气泡半径、气泡壁的运动速度、气泡壁的动能和气泡内压力的变化。结果表明，在相同条件下，正弦波驱动稳定性最优；方波驱动具有最好的空化效果，但发生空化的时间最长；三角波的空化效果最弱；在三种波的驱动下，第1次塌缩时气泡壁的运动动能最大，在气泡塌缩到半径最小时气泡内压力最大；相较于方波和三角波驱动，正弦波驱动下气泡内的最大压力最大。

随着全球能源结构向更加清洁、可持续的方向转型，天然气作为低碳环保的化石能源，其消费量持续增长。然而，随着天然气管道网络的不断扩展、覆盖区域的日益增大以及输送距离和输送量的显著增加，管道的安全运营面临着前所未有的挑战，其中管道泄漏问题尤为突出。针对油气管道泄漏长期监测的需求，在负压波检测原理的基础上，通过LabVIEW这一强大的图形化编程平台，结合先进的传感器网络、数据通信技术以及信号处理算法，构建了一套高效、可靠的管道泄漏监测模拟系统，并用于油气管道的泄漏监测，同时通过实验验证了系统的性能。结果表明，该系统能够检测管道的泄漏情况，还能通过高效的算法迅速定位泄漏点，为及时抢修提供关键信息，有效地保障油气管道的安全与稳定。

油气管道的断裂损坏通常始于微裂纹，弱磁检测法对长输油气管道的微裂纹内检测具有现实意义。然而，管道微裂纹微观结构复杂，传统弱磁检测模型很难实现对管道微裂纹的精准量化计算。基于磁电耦合理论建立了管道微裂纹弱磁信号数学模型，对不同激励条件下的微裂纹弱磁信号进行了对比分析,解析计算了不同深度微裂纹的扩展特性和不同提离值下的信号检测特性。研究结果表明，应力使微裂纹产生的弱磁信号远大于地磁场，且随应力增加其信号差值逐渐增大；弱磁信号随应力增大而增大，当到达微裂纹扩展临界点时，由于微裂纹扩展，磁性能释放，弱磁信号随应力增大而减小；微裂纹扩展后,材料磁力学敏感度降低，线性特征更加明显；微裂纹深度越大，其弱磁信号越强，损伤更易被检测；随提离值增加,弱磁信号呈指数衰减，线性区域信号检测精度最高。

采用化学镀的方法，在紫铜基体上制备非晶NiP?WC（碳化钨）复合镀层，研究了镀层在质量分数为3.5%的NaCl溶液以及浓度为1 mol/L的盐酸溶液中的耐蚀性；利用扫描式电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）EDS、X射线衍射仪（XRD），对镀层的表面形貌、成分及微观结构进行了表征；采用动电位极化和阻抗谱对镀层的耐蚀性进行了分析。结果表明，在质量分数为3.5%的NaCl溶液中，NiP?WC镀层的自腐蚀电位较非晶NiP镀层正移约111 mV，自腐蚀电流密度减小约68.8%，电荷转移电阻提高约6.7倍；在浓度为1 mol/L的盐酸溶液中浸泡，NiP?WC镀层较NiP镀层的腐蚀速率下降约1个数量级，表明均匀分布的WC粒子可以显著提高非晶NiP的耐蚀性。

金属腐蚀是普遍存在且无法逆转的破坏性行为，随着服役环境越来越苛刻，金属部件的腐蚀问题日益突出，特别是其耐久性已无法满足工程应用的实际要求。因此，设计兼具不同功能的长期防护涂层、提升金属部件服役的耐久性迫在眉睫。涂层的最初属性是为金属基体提供强有力的阻隔性能，随后涂层逐渐被赋予了自修复功能。在阻隔/自修复涂层的研究快速发展的基础上，又出现了离子交换、疏水性和智能自预警等具备双/多功能特点的涂层。综述了作为研究主流的阻隔/自修复双功能涂层、其他型双功能涂层（离子交换/自修复涂层、疏水/自修复、自预警/自修复）以及多功能型防腐涂层的研究进展，并展望了双/多功能涂层智能化、绿色化的发展方向。

卡套接头广泛应用于油气管道等液压气动设备的连接中，其连接可靠性对油气管道安全具有重要影响，但针对外部工况对油田地面管线卡套接头螺纹受力特性影响的研究未见报道。采用SolidWorks软件，建立了双卡套接头三维模型；应用ANSYS有限元软件，对卡套接头的最大等效应力（Von Mises应力）进行了数值分析。结果表明，在屈服极限内，轴向力越大，卡套接头的密封性越好，而内压对管接头密封影响很小，可以忽略螺纹处因应力过大发生粘扣的风险；螺纹参数对密封性能的影响很大；对外径为12 mm、内径为9 mm的卡套接头，最佳螺距为1.5 mm，最佳螺纹圈数为7。研究结果可为卡套接头的结构性能优化及装配过程中的科学操作提供理论依据和参考，具有重要的工程意义。

针对工业生产过程中因烟气排量大且温度较高、烟气出口温度过低而易造成工业管道腐蚀等问题，提出了一种卡琳娜循环与三级有机朗肯联合的动力循环（KC-TORC）模型。以工业烟气为热源、液化天然气（LNG）为冷源，利用热力学仿真的方法构建循环系统，改变烟气出口温度，分析了卡琳娜循环蒸发温度、LNG泵后压力和三级有机朗肯循环（ORC）透平入口温度对热力学性能的影响。结果表明，当烟气出口温度为30 ℃、卡琳娜循环蒸发温度为112 ℃时，最大?效率为62.89%；当烟气出口温度为120 ℃、三级ORC透平入口温度为160 ℃时，最大热效率为32.09%，净输出功可达2.04 MW，年度净资产值可达5.773×10⁶美元；KC?TORC在热力学及经济方面具有优势，对环境保护具有重要的意义。

化工储罐区是危险源数量极多的场所，通过传统的应急管理方法无法量化并表征储罐区的动态风险。因此，基于PPRR理论构建了化工罐区火灾应急管理能力定量评价模型；利用区间层次分析法确定了评估指标的权重，使用改进的模糊综合评价法，对化工罐区火灾应急管理能力进行了定量评价；运用基于PPRR理论的化工罐区火灾应急管理能力定量评价模型，对M石化公司化工罐区火灾应急管理能力进行评价，并对此模型的准确性进行了验证。结果表明，M石化公司化工罐区火灾应急管理能力的评价得分为3.35，与定性评价结果相吻合，验证了此模型的准确性；该模型能很好地解决指标重要程度不确定的问题，而改进的模糊综合评价法能指出化工罐区的欠缺之处及欠缺程度，可为完善和提高化工罐区火灾应急管理能力提供新思路。

在地震等自然灾害发生时，道路上常常会出现大小碎石，而大小碎石影响抢险运输车的快速通行。在车辆底盘加装升降机构是解决这一问题的有效办法。然而，现有的升降机构升降方式较为单一，占用空间较大，不便安装在车辆下方。此外，还面临着不能随不同的工况进行灵活升降的问题。为了解决这些问题，基于变胞机构原理设计了一种变胞升降机构；建立变胞升降机构的虚拟样机模型，利用ADAMS软件进行构态变换动力学仿真实验，研究了车辆在构态变换过程中的动力学特性。结果表明，该机构具有变拓扑构型和变自由度的特点，能够根据工况的不同，以不同的构态完成工作任务；针对不同大小的障碍物，该机构可进行一级或二级升高，实现快速越障；该机构具有优异的可行性和稳定性。

通过分子动力学，模拟研究了铜纳米线在不同晶向（I：x[1 0 0] y[0 1 0] z[0 0 1]，Ⅱ：x[1 0 1/8] y[0 1/8 0] z[－1/8 0 1]，Ⅲ：x[1 0 1/4] y[0 1/4 0] z[－1/4 0 1]）、不同晶体内外直径比（ α₁=1/6，α₂=1/2，α₃=5/6）、不同孪晶界面个数（0，2，4）下的扭转变形行为，以及铜纳米线在扭转过程中的剪切应力与扭转角之间的关系。结果表明，改变晶向类型，有助于提高铜纳米线的扭转力学性能；减小晶体内外直径比，可以改善铜纳米线的扭转力学性能；减少孪晶界面个数，对铜纳米线的扭转力学性可起加强作用；铜纳米线的扭转过程分为弹性、塑性和变形破坏三个阶段。研究结果可为高强度铜纳米材料扭转的研究提供依据。

为探究有序微纹理设计对干气密封T型槽动压效果的影响，基于气膜润滑原理，采用有限差分法，研究了微纹理排列间距、微纹理长度、T型槽基底长宽增幅、微纹理梯度倾斜角度等有序微纹理变量对密封参数的影响，并对四种微纹理的设计变量进行了对比。结果表明，T型槽的微纹理变量与T型槽的结构参数一样能改变槽的动压效应，但不改变干气密封槽型的动力学规律； 微纹理变量对干气密封T型槽开启力的影响按微纹理梯度倾斜角度＞微纹理排列间距＞微纹理长宽＞T型槽基底长宽增幅的顺序减小；对泄漏量的影响按微纹理长宽＞微纹理排列间距＞T型槽基底长宽增幅＞微纹理梯度倾斜角度的顺序减小。研究结果对双向旋转式端面气膜密封的优化和设计具有一定的借鉴作用。

构建无织构刀具和呈微凹坑、平行槽、垂直槽、斜向槽形貌的微织构刀具模型，并利用有限元分析软件ABAQUS研究了微织构刀具对钛合金车削过程的影响。通过分析不同形貌微织构刀具在切削过程中的切削力、摩擦系数、切削温度和工件表面残余应力，确定了较优的微织构形貌；研究了切削速度对微织构刀具切削钛合金性能的影响。结果表明，微织构刀具能有效降低切削力、摩擦系数和切削温度，使工件表面残余应力由拉应力转变为压应力，其中垂直槽微织构刀具能最有效地改善切削质量；随着切削速度的提高，切削力和切削温度增大，摩擦系数减小，工件表面残余应力由压应力向拉应力转变并有增大的趋势。

通过碾压式搅拌头在深冷条件下对铜板进行多重旋转碾压，采用超景深显微镜、光学显微镜、摩擦磨损仪对碾压后样品的表面形貌、组织和性能进行了分析。结果表明，在深冷条件下多重旋转碾压后，样品表面成形良好，表层出现明显的超细晶区；在转速为50 r/min时，超细晶成形机制为晶粒的剪切破碎；在转速为500 r/min时，晶粒细化机制为动态再结晶和强制冷却抑制再结晶晶粒的长大；在深冷条件下多重旋转碾压制备的超细晶层可提高材料的耐磨性。

B10铜镍合金具有优异的耐蚀性能和力学性能，因此被广泛应用于海洋工程。但是，由于其服役环境复杂，B10铜镍合金易发生腐蚀而导致泄漏，造成不可挽回的损失。制备了B10铜镍合金表面防腐转化膜，以提高合金表面的耐蚀性能；进行了电化学阻抗、塔菲尔极化曲线（Tafel极化曲线）、扫描电镜与能谱分析，并通过X射线光电子谱（XPS）观察了转化膜的表面覆盖腐蚀产物。结果表明，当B10铜镍合金试样在含钼酸盐的溶液中浸泡120 min时，溶液转移电阻（R_ct）和膜电阻（R_p）达到峰值，且缓蚀率高达92.5%；转化膜中含有Cu和Ni的氧化物以及氢氧化物，Mo以+4价和+6价氧化物的形式存在于转化膜中。

针对钢筋混凝土黏结?滑移行为，利用ABAQUS有限元软件，构建了基于内聚力模型的钢筋混凝土黏结?滑移有限元模型，通过能量和荷载?位移曲线探究了仿真模型网格敏感性以及内聚力参数敏感性。针对钢筋混凝土黏结强度问题，建立基于非线性自回归动态神经网络模型（NARX）的预测模型，以黏结长度、钢筋直径和加载方式为变量，建立20组数据对钢筋的荷载?位移曲线进行了预测。结果表明，当网格尺寸为6 mm时，可以较理想地平衡预测精度与计算成本；有限元预测结果对内聚力参数的敏感性由强到弱依次为损伤起始强度、断裂能和刚度；所建立的NARX预测精度达到99.6%，有潜力代替量大且耗时的数值模拟和物理试验，实现对钢筋混凝土黏结强度的高效准确预测，为钢筋混凝土黏结强度的预测和设计提供新的便捷途径。

钢坯因生产工序的原因其表面有氧化层及缺陷，故必须通过磨削的方法进行表面修磨。针对目前没有专用的设备对大型的方形钢坯料进行表面修磨的问题，设计了一种方形钢坯修磨设备，并利用ADAMS软件完成了运动学仿真验证。结果表明，修磨设备可同时平稳完成对两相邻面的打磨作业。利用有限元软件ANSYS，对修磨机进行受载下的应力分析、模态分析，并对结构进行了改进；根据简化运动学模型进行静力学分析，得到了所需输入驱动力矩，并对关键部件弹簧完成了选型。理论计算及仿真结果表明，此修磨设备能够高效地完成对大型方形钢坯表面的磨削任务。

为了研究FeNiCu合金微裂纹在不同温度下扩展时发生的力学性能及微观机理变化，运用分子动力学方法，在300、500、700、900 K和1 100 K的温度下，对含有微裂纹和位错的FeNiCu合金模型进行了单轴拉伸模拟；使用可视化软件，对拉伸过程中FeNiCu合金的微观结构演变进行了分析；结合应力应变曲线以及能量变化曲线，着重分析了温度对FeNiCu合金微裂纹扩展微观机理的影响。结果表明，温度越高，合金内原子间距越大，微观结构越不稳定；随着温度的升高，合金的塑性得到提高，其微观缺陷在单轴加载下得到一定程度的愈合，可维持较为稳定的力学性能；当温度升高时，加强位错滑移，加剧位错的发射及运动，而位错塞积更容易形成微裂纹，使位错在滑移方向<110>多处塞积形成微裂纹扩展。

在金属铣削尤其是低刚度工件加工过程中，颤振是影响工件表面质量、加工效率和刀具寿命等的关键因素。为了避免加工产生的颤振，从信号处理的角度出发，提出了一种基于系统动态特性和小波包的铣削颤振识别方法。通过模态实验获取系统的模态参数，依据颤振频率在系统固有频率附近会出现峰值的特点，采用小波包对原始切削力信号进行分解，然后选取包含丰富颤振信息的频段进行重构，最后对比和分析铣削力信号时频谱图和希尔伯特频谱，实现颤振识别，并对所提出的方法进行了实验验证。结果表明，所提出的方法具有有效性和可靠性。

零部件的性能退化对机构的运动输出性能有很大影响。考虑磨损退化这一累积性因素，在小样本的前提下，提出了机构时变可靠性的分析方法。此分析方法应用ADAMS与MATLAB的联合仿真，以Archard磨损模型为基础，计算销轴半径退化量；将销轴半径退化量考虑为时间序列问题，根据RSM方法建立机构功能函数，结合ARIMA方法预测后续磨损周期下机构响应值变化，实现数据样本扩展；以应力强度干涉模型为基础，建立机构极限状态方程，计算时变可靠度。通过曲柄滑块机构，证明了这一方法的便捷性与准确性。

钛合金TC4在加工过程中会出现工件变形及黏结等问题，因此加工难度较大。利用ABAQUS软件创建仿真模型，对比了超声椭圆振动车削和常规切削对钛合金TC4力学特点的影响，并对比分析了超声椭圆振动车削钛合金TC4的切削速度、切向幅值、频率和切削深度对切削力的影响。结果表明，超声椭圆振动切削平均切削力随着切削深度及切削速度的增加而增加；随着切向幅值及振动频率的增加而减小；与常规切削相比，超声椭圆振动切削能够明显降低切削力，改善表面加工质量，提高加工效率。

设计一种柔性机械手指，通过3D打印机打印了柔性机械手指模具，并以硅胶为原料制备了柔性机械手指；通过拉伸试验得到了硅胶材料的应变能密度函数的模型参数C₁₀和C₂₀，并用Solidworks软件建立柔性机械手指三维模型，用ABAQUS软件分析了该柔性机械手指在压力为－0.02～0.05 MPa时的应力与应变。结果表明，当压力为－0.02 MPa时，最大应力与最大应变分别为－8.866 MPa和－0.564；当压力为0.05 MPa时，最大应力与最大应变分别为2.981 MPa和0.711。建立柔性机械手指试验装置，获取了柔性机械手指在不同压力下的弯曲变形情况和手指末端的位移。结果表明，其横向最大位移为7.60 mm。

微量润滑磨削加工技术是一种新型环保高效率的加工技术，具有所需磨削液量少、磨削力小等特点，而且有利于刀具的保养，能够有效提高工件质量。但是，微量润滑磨削加工技术高压气流的冷却性能十分有限，无法满足磨削区亟须降温的需求，而传统浇注式冷却技术通过使用大量磨削液可满足这一需求。综述了微量润滑磨削加工技术的研究背景、发展现状和最新研究成果，以期为进一步研究微量润滑磨削加工技术的特性和原理奠定理论基础。

超声变幅杆是超声振动系统中的一个重要部件。设计了余弦半周期圆柱形复合变幅杆，实现了余弦段与圆柱段的平滑过渡。通过理论计算，推导了其频率方程和放大系数公式。结果表明，新型余弦圆柱形复合变幅杆的频率方程比圆柱圆锥形复合变幅杆和阶梯形变幅杆更为简单；新型余弦半周期圆柱形复合变幅杆的放大系数公式与阶梯形变幅杆相似，比圆柱圆锥形复合变幅杆更为简捷。利用ABAQUS有限元分析软件，对所设计的余弦半周期圆柱形复合变幅杆进行了模态分析，确定了其固有频率和振型；进行谐响应分析，检查了理论设计的可行性。模态分析和谐响应分析结果表明，当余弦段长度为55、60 mm时，超声复合变幅杆性能最优。研究结果为超声复合变幅杆的设计与应用提供了参考。

镍基高温合金广泛应用于航空发动机、化工、船舶等领域，是一种典型的难加工材料。为了满足航空发动机特殊工况要求，进一步提高其表面加工质量和加工效率，研究人员开展了诸多理论研究和工艺探索。在概述镍基单晶高温合金和镍基多晶高温合金的发展及其材料特性的基础上，总结了国内外学者在镍基高温合金磨削去除机理、表面完整性、工艺特性等方面的主要研究成果，并对其发展趋势进行了展望。

机床主轴系统的建模方式多为梁、管单元建模，系统结合面有主轴?刀柄、刀柄?刀具两部分，这些结合面多采用刚性连接或自定义刚度矩阵的方法进行模拟，主轴系统也可以采用实体单元的方式进行建模，同时在接触位置建立接触对。采用梁单元、实体单元对某立式加工中心主轴系统建模，通过计算结果，分析了不同单元类型建模对系统固有频率及刀尖点频响函数的影响。结果表明，实体单元建模的固有频率大于梁单元建模的固有频率，且振型更为丰富；随着激振频率的增大，实体单元建模方式下的幅频响应曲线震荡更加剧烈，说明该方式可以捕捉更多的激振频率。研究结果可为科学研究主轴系统的动力学特性提供理论参考。

碳捕捉、运输和储存（CCS）对实现碳中和具有重要意义。以超临界CO₂、超临界CO₂+CH₄混合物（CH₄摩尔分数分别为1%、3%、5%）及超临界CO₂+N₂混合物（N₂摩尔分数分别为1%、3%、5%）为工质，在工质质量流速为300～600 kg/（m²?s）、热流密度为80～100 kW/m²、入口压力为8～10 MPa的条件下，研究了超临界CO₂及超临界CO₂混合物在竖直圆管内的流动换热过程。结果表明，随着工质中CH₄和N₂摩尔分数的降低，工质的换热系数峰值逐渐升高，且其对应的温度逐渐升高；工质的换热系数随着质量流速的增大而增大，且质量流速越大，换热系数变化幅度越大；随着入口压力的增大，工质的换热系数峰值有所降低，且其对应的温度逐渐升高；湍动能、浮升力及定压比热容与超临界CO₂及其混合物换热强化密切相关。

利用三维扫描仪对凹陷管道进行数据采集及建模，评价了凹陷管道处的剩余强度；在建立模型的基础上，运用ABAQUS软件对三维建模的含凹陷管道进行有限元分析，采用数值模拟的方法进行了应力应变分析；通过几何变形检测方法对凹陷管道进行检测，计算并分析凹陷管道处的应力应变，对凹陷管道的承载能力进行了评估；对管道有/无内压两种情况进行了对比分析。结果表明，在有/无内压两种情况下，凹陷处的最大Von Mises应力相差较大；在有内压情况下，最大Von Mises应力位于管线凹陷处的周边，而不是凹陷处；在有内压情况下，凹陷附近区域的最大等效应力为 22.6 MPa，而无内压情况下的最大等效应力为14.8 MPa；压头设置50 mm的向下位移约束，管道所受的最大Von Mises应力分布在凹陷最深处，其值为710.3 MPa，最大等效应变为8.99%，分布在凹陷管道的内侧。在工程应用中，采用三维扫描技术可以更快捷地得到管道凹陷的轮廓，利用输出数据为后续的应力应变分析、管道评价以及修复提供技术支持。

提出了一种通过在换热管入口端加装管端隔热层来提高管壳式换热器安全性的方法。基于SIMPLE算法，建立了三维管壳式换热器的端部温差瞬态变化模型，研究了隔热层厚度、隔热层材质对换热器安全性的影响。结果表明，与无管端隔热层的换热管相比，加装管端隔热层时，不管是加装何种材质的管端隔热层，换热管两侧温差均明显降低；管端隔热层的厚度及隔热层材料的导热系数越大，换热管两侧温差降幅、瞬时热冲击应力及温差热应力降幅越大，换热器的安全性越高；当管端隔热层厚度为247.5 mm、导热系数为2.090 0 W/(m?K)时，换热管两侧最大瞬时温差可降低10.1%，稳定工作时最大温差可降低12.5%，瞬时热冲击应力和温差热应力可分别降低10.1%和12.5%。

以Al?15Si?xNb涂层为研究对象，探究了Nb质量分数对涂层显微组织结构和耐蚀性能的影响规律。采用金相显微镜观察涂层的组织形貌，运用XRD分析涂层的物相组成，应用电化学实验方法（包括开路电位、阻抗谱、极化曲线）表征并讨论了涂层在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明，Al?15Si?xNb涂层主要由α?Al、初生Si、共晶Si组成，在涂层中加入Nb元素后生成少量的NbAl₃相和Nb₅Si₃相；Nb元素的加入促进异质形核，较明显地改变涂层的组织分布；Al?15Si?10Nb涂层中的组织更细小且分布更均匀，均匀分布的α?Al、初生Si和共晶Si构成众多均匀分布的腐蚀微电池，促进α?Al阳极反应，使涂层表面生成的Al₂O₃氧化膜更加连续；Al?15Si?xNb涂层的极化曲线具有类钝化特征，其中Nb质量分数为10%时涂层的自腐蚀电位和点蚀电位较高，产物膜电阻较大，维钝电流密度较低，具有更好的耐腐蚀性能。

螺杆的几何构型对单螺杆挤出机混合特性具有重要的影响。选取三种具有特殊构型的六菱形螺纹元件、四菱形螺纹元件和齿形螺纹元件，设计了三种针对不同加工工艺要求的新型单螺杆挤出机组合螺杆，研究了聚乳酸在三种组合螺杆中的流动和混合特性。结果表明，在组合螺杆压力交界处产生了较大的压力梯度；菱形螺纹元件可为物料提供高拉伸作用，流体在流道中停留时间较短，混合性能较差；齿形螺杆元件既可为物料提供高剪切作用，也可提供高拉伸作用，停留时间较长，混合效果较好。

在应变率分别为0.001、0.100、1.000、10.000、100.000 s^－1和200.000 s^－1的条件下，测试了双相钢HC420/780DP的高速拉伸性能，研究了其在不同应变率下的动态力学行为，得到了不同应变率下的真应力?真应变曲线，分析了其屈服强度、抗拉强度、流变应力以及断裂延伸率随应变率的变化规律。结果表明，随着应变率的升高，双相钢HC420/780DP的屈服强度、抗拉强度和流变应力均有所升高，断裂延伸率呈现先升高后降低的趋势。另外，基于Johnson?Cook本构模型，建立并修正了双相钢HC420/780DP与动态应变率相关的塑性本构模型，并验证了修正后的模型。结果表明，通过修正得到的本构模型与试验曲线拟合效果较好。

为提高压力容器螺栓法兰的紧固效果，对液压扳手和握持套筒的结构进行了改进，优化了握持套筒，并设计了一款新型固定扳手；对螺栓法兰紧固操作的液压扳手和握持套筒的配合使用进行了详细介绍并进行了对比，对握持套筒存在的问题进行了改进；运用ANSYS对新型固定扳手进行了静力学结构分析。结果表明，该结构优化可有效提高压力容器法兰螺栓的紧固效果。

钛合金因具有高强度、低密度、耐腐蚀等优良性能而广泛应用于航空航天领域，因此从理论上研究钛合金组织演变规律对新型钛合金的定量设计十分必要。利用余氏理论计算价电子结构参数，结合元胞自动机规则，建立了Ti?2Nb合金β相组织模拟方法，对Ti?2Nb合金在1 000、1 050、1 100、1 150、1 200 ℃固溶时的微观组织进行了模拟。结果表明，该模型能够将相结构单元与β相组织形核长大建立关联；β相组织形核点数量与固溶温度的定量关系式可以通过余氏理论计算的相结构单元结合能进行表征；β相组织的晶粒尺寸随固溶时间的演变可以通过模拟步长建立关联。研究结果可为合金成分、制备工艺、组织、性能定量关系的建立提供可借鉴的思路。