为研究和识别转子系统在轴承处发生的平行角度混合不对中，提出一种频谱辨识转子-磁轴承系统固有不对中量大小的方法. 采用动量矩定理将圆盘不平衡力对转轴的影响等效到转子轴向力上，建立考虑轴向径向耦合效应的刚性双偏置圆盘转子-磁轴承系统的动力学模型；通过SIMULINK仿真得到系统时域下的位移和电流响应，分析不对中条件下转子系统动力学特性，并利用快速傅里叶变换将时域响应转换为频域响应，基于频域下最小二乘算法得到转子系统不对中量大小. 结果表明：在冲击激励影响条件下，采用该方法计算的不对中量大小误差均在5.0%以内，当转子受到外界扰动力时，该算法能够准确定量识别转子的不对中量，可为不对中转子-磁轴承系统故障诊断及自修复提供理论参考.

为研究应急通信场景中无人机网络自主控制问题，采用多架旋翼无人机搭载6G一体化基站，通过机间组网形成低空单层无人机网络，对地面任务区域内的用户提供无线网络服务；针对典型场景构建数值模型，利用多智能体强化学习方法求解无人机网络的优化控制策略，并分析无人机基站数量、无人机基站通信距离对于任务地域无线网络覆盖效果的影响. 研究结果表明：利用强化学习方法得到的优化控制策略收敛效果较好；无人机网络覆盖得分和公平覆盖指数的学习曲线变化趋势相似，在第1000～2 000个episode之间快速增长，随后进入平台区；在无人机基站通信覆盖距离为1.0 km、飞行高度300 m条件下，将无人机基站数量从3个增加到7个，网络覆盖得分提升53.28%，公平覆盖指数提升43.57%；当无人机基站数量为5个、飞行高度300 m条件下，基站通信距离从1.0 km增加到2.5 km时，无人机网络覆盖得分提升86.01%，公平覆盖指数提升41.47%.

为研究控制器时滞对磁浮列车悬浮系统稳定性的影响，首先，以位移−速度为反馈控制参数，建立考虑控制器时滞的二自由度磁浮列车悬浮系统模型；其次，通过Routh-Hurwitz稳定性判据得到无时滞系统的稳定性区域，同时，依据特征根穿越虚轴边界条件，获得系统发生Hopf分岔的控制器时滞临界值；最后，分析反馈控制参数及系统参数与控制器时滞临界值的关系. 研究结果表明：当系统参数一定时，控制器时滞临界值随位移控制增益的增大而减小，随速度控制增益的增大先增大后减小；当反馈控制参数一定时，控制器时滞临界值随二系刚度的增大而减小，随二系阻尼的增大而增大；当系统时滞以10⁻⁶数量级在时滞临界值附近渐渐增大，系统会从稳定−周期运动−不稳定逐渐变化，期间发生超临界Hopf分岔.

为探明温度对碳纤维导线分层力学特性的影响，考虑拐点温度，利用电热模块施加不同电压得到多种温度，并计算分析不同温度和拉断力条件下碳纤维导线的各层、各股和各截面应力应变分布. 研究结果表明：拐点温度后，碳芯受到正向应力但铝绞线承受负向应力，使碳纤维导线失去了承担拉断力的作用；各股线的最大应力和应变均出现在线的两端，倒角位置的应力和应变结果略大于对应股线主体上的应力；碳纤维导线各个截面的最大应力均为正值，均出现在碳芯上，其靠近外力施加端截面的最大应力出现突然下降的现象；碳纤维导线更适用于各种温度条件，但应注意导线两端夹持位置和梯形截面中小截面的力学特性变化.

为提高混合电磁铁磁力计算的准确性和效率，综合考虑解析法计算速度快和有限元法计算精度高的优势，提出一种基于非线性电感的混合电磁铁磁力计算方法. 首先，分析混合电磁铁电感与电流的关系，建立考虑磁饱和的非线性电感模型；然后，采用等效面电流法，将 2 种典型的混合电磁铁结构等效为多电磁线圈的纯电磁铁结构，进而利用能量平衡法推导出通用于串联磁路型混合电磁铁磁力表达式，其中非线性电感的参数变量由有限元仿真法拟合得到. 研究结果表明：结构 a 和结构 b 利用本文所述方法得到的电磁力计算结果与传统有限元仿真结果的平均偏差为2.54%和2.37%，结构a与实验测量的平均偏差为2.63%，且与传统有限元法相比，计算效率极大提升，即本文所述方法通过较少任务的有限元仿真得到了远高于现有解析公式准确性的电磁力计算结果.

保证接触网支柱桩基础的冻拔稳定性是青藏铁路格拉段电气化改造工程建设中的关键问题之一，为研究不同截面形式桩（等截面圆形桩Z1、直锥柱形桩Z2及曲锥柱形桩Z3）的抗冻拔性能，以青藏线路基填料为试验土体，进行3个冻融循环的室内模型试验，得到冻融作用下接触网支柱桩基础的地温、桩顶位移及桩身应力的分布规律. 试验结果表明：路基体的冻结（融化）是二维冻结（融化），接触网支柱桩基础附近的冻结深度约为30 cm；路肩处土体的竖向冻胀位移为4.30 mm，Z1的竖向冻拔量为0.26 mm，Z2与Z3的竖向冻拔量分别为Z1的46%、58%，3根桩的桩顶均产生约0.1 mm的水平位移；冻结过程中桩基整体受拉，冻深附近桩身轴力最大；切向冻胀应力的最大值出现在地表附近，曲锥柱形桩切向冻胀总力最小，抗冻拔效果最好.

在多电-氢微电网并联运行的交流系统中，采用传统控制方法的逆变器会受到输出线路阻抗差异所产生的影响产生较大环流，甚至无法实现有功功率的合理分配，考虑到系统中电压偏差与有功功率间的关系，对多微电网的有功功率分配问题进行分析研究. 首先，构建含光伏、燃料电池、电解槽、蓄电池的电-氢混合储能微电网交流系统模型；其次，根据反下垂控制中有功功率与电压间的关系，构造考虑电压偏差的反下垂控制，并为使额定有功功率自适应调节，提出基于功率跟随控制的反下垂控制方法；最后，在多电-氢微电网并联运行的系统中，对本文所提方法进行RT-LAB半实物实验验证及与其他方法的对比验证. 实验结果显示：基于本文所提控制方法的系统稳定后功率分配的准确度达97.5%，母线电压的精准度达99.86%，环流大小的范围约为[−3.0, 3.0] A，均优于其余方法.

为分析接触网承力索静止与振动状态下的线索形状与集中荷载对应关系. 采用抛物线法对静止状态的承力索进行找形计算，通过构建振动微分方程和使用傅里叶变换计算振动状态下的承力索形状；结合受力分析，并根据牛顿第二定律推导静止与振动状态下承力索集中荷载的公式，在获取静态与振动状态下集中荷载处位移变化后，可以通过该公式求解集中荷载；在实验室搭建的振动试验台上对测量方法进行了检验. 检验结果表明：静态时的绝对误差为0.20%，主振频率为1 Hz及2 Hz振动状态下的绝对误差百分比均在0.50%以内；采用机器视觉获取集中荷载处静态位置与振动位移数据，进而实现承力索集中荷载非接触测量的方法是可行的.

为探明不同地震动输入对某大跨轻柔拱桥减隔震的影响，通过非线性有限元模型分析近远场地震下桥梁结构的响应规律，得到大桥支座的优化布置方案. 首先，基于模态分析，对比该桥与传统钢筋混凝土（RC）拱桥动力特性差异；其次，选取不同脉冲周期的近场地震动、近场无脉冲及远场长周期地震动记录；最后，研究近远场地震下拱桥的响应行为和损伤演化路径，得到优化桥梁的减隔震支座设计方案. 研究结果表明：近场脉冲及远场长周期地震下的桥梁结构响应大于无脉冲地震响应；纵竖向地震下高墩柱剪力及弯矩包络曲线呈“S”形，墩身中部易形成塑性铰，高阶振型影响显著；桥梁纵桥向先于横向震损，损伤路径依次为矮柱、高墩柱及拱肋实心-空心截面段；摩擦摆支座减震效果最佳但位移较大，高阻尼支座方案在近场中长脉冲周期及远场长周期地震下仍会发生损伤，板式橡胶支座方案因无法保证支座同步滑移而不能形成准隔震体系；“高阻尼 + 摩擦摆”混合方案的支座位移小，拱肋及墩柱均处于弹性，是近断层大跨轻柔RC拱桥的优选减隔震方案.

不当的换道行为可能危及交通安全，导致交通事故和拥堵，因此有必要探索不同驾驶风格下在车道出口的换道轨迹. 本研究利用中国高速公路和快速路拥堵场景数据集中的车辆轨迹数据，采用K-means算法将驾驶人分为谨慎型、普通型和激进型三类. 通过聚类分析和换道时间预测，以最小化换道纵向位移和行驶稳定性加权值之和为优化目标，同时以舒适性和安全性评价指标为约束条件，采用五次多项式进行最优换道轨迹规划. 随后，使用遗传算法解决轨迹规划问题，并基于Prescan、CarSim、Matlab/Simulink仿真平台建立横纵向联合控制二自由度车辆动力学模型. 最后，设计自车前车、目标车道前车和目标车道后车三种典型换道场景，并通过仿真实验评价不同驾驶风格下的换道轨迹规划效果和车辆轨迹跟踪控制效果. 实验结果表明，在目标车道有车的场景下提出的融合驾驶风格的轨迹规划算法使得规划的换道轨迹增加了激进型驾驶风格的换道时长，同时减少了普通型和谨慎型驾驶风格司机的换道时长，进而能够确保换道过程的时效性、安全性和舒适性.

无人机具有快速部署、成本低廉等优势. 无人机空地网络通过将基站设备部署至升空无人机平台，能从空中快速构建对地覆盖网络，因而在应急救灾、偏远覆盖、智能交通、智慧城市等方面具有广阔的应用前景，近年来受到广泛关注. 面向无人机空地网络应用场景，结合无人机的机动、组网、载荷等特点，围绕无人机空地网络覆盖性能提升、无人机空地网络通感算一体化设计、智能反射面技术辅助的无人机空地网络、鲁棒无人机空地网络四个维度，从网络场景、关键技术挑战、性能优化控制方法等几方面梳理无人机空地网络的研究现状，并探索优化提升无人机空地网络性能的未来研究方向.

针对现有合成孔径雷达（SAR）图像数据生成方法大多无法同时生成舰船图像及其检测标签的问题，面向SAR舰船图像生成及目标检测任务，构建基于位置信息的条件生成对抗网络（PCGAN）. 首先，提出将舰船位置信息作为约束条件用于限制生成图像中舰船的位置，并将其作为舰船图像的检测标签；随后，引入Wasserstein距离稳定PCGAN的训练过程；最后，利用生成的SAR舰船图像及对应检测标签完成YOLOv3网络的端到端训练，实现舰船数据增强与目标检测的协同学习，进而获得更耦合目标检测实际应用的多样性数据. 在HRSID数据集上的实验结果表明，PCGAN方法能生成清晰、鲁棒的SAR舰船数据，舰船检测准确度最高提升1.01%，验证了所提出方法的有效性.

针对存在非线性、耦合性和不确定性的磁悬浮转台的高精度运动控制问题，提出一种基于非线性干扰观测器的分数阶滑模控制方法以提高跟踪精度. 首先，基于系统电磁力模型和动态解耦方法，构建六自由度磁悬浮转台系统动力学模型；其次，设计非线性干扰观测器，对包含系统误差、六自由度间耦合项和外界干扰的集总扰动进行估计，证明了估计误差有界且可调节到任意小；然后，在离散域提出了一种分数阶滑模面，采用分数幂函数替代传统符号函数来抑制抖振，引入分数阶微积分来减小跟踪误差；最后，设计有限时间收敛的分数阶滑模控制策略，并利用李雅普诺夫稳定性理论证明闭环系统稳定性. 实验结果表明：与整数阶滑模控制方法相比，采用所提方法，2个水平自由度和绕竖直方向旋转自由度对三角波的跟踪误差均方根分别减小了12.8%、16.8%和23.7%，最大跟踪误差分别减小9.26%、13.0%和33.2%；跟踪圆形轨迹时，2个水平自由度的跟踪误差均方值分别减小6.39%和12.4%，最大跟踪误差分别减小9.90%和12.1%.

为研究双制式列车在不同供电制式区段下的车体环流和车体-轴端电位分布，针对某型双制式列车构建了列车接地系统的链式电路模型，并提出车-地一体化的交、直流区段联合牵引供电计算方法；同时，建立列车接地保护电阻优化模型，并分析2种列车接地系统配置方案. 以国内某条双制式线路为算例进行仿真验证，研究结果表明：方案1相较方案2，列车的车体-轴端电位最大值降低36.58%～41.04%，车体环流最大值降低18.49%～22.97%；并且在方案1中，头尾车保护电阻设置为20 mΩ，可使列车的车体-轴端电位最大值为1.15 V，车体电流最大值为50.30 A，达到抑制车体-轴端电位的最优效果. 该车-地一体化的交、直流区段联合牵引供电计算方法可适用于单一供电制式或者多供电制式列车接地系统的分析.

精准、平稳停车是磁浮列车自动驾驶制动控制的重要目标. 中低速磁浮列车停站制动过程受到电-液混合制动状态强耦合等影响，鉴于制动特征理论模型的传统制动控制方法难以保障磁浮列车的停车精度和舒适性. 本文提出一种基于混合制动特征自学习的磁浮列车强化学习制动控制方法. 首先，采用长短期记忆网络建立磁浮列车混合制动特征模型，结合磁浮列车运行环境和状态数据进行动态制动特征自学习；然后，根据动态特征学习结果更新强化学习的奖励函数与学习策略，提出基于深度强化学习的列车制动优化控制方法；最后，采用中低速磁浮列车现场运行数据开展仿真实验. 实验结果表明：本文所提出制动控制方法较传统方法的舒适性和停车精度分别提高41.18%和22%，证明了本文建模与制动优化控制方法的有效性.

代替透析膜的持续离心分离新方法改善了依赖血液透析治疗的肾脏病患者生活质量，随之，人工肾脏泵的研究被很多学者关注. 但传统人工肾脏泵采用滚动轴承进行支撑，存在溶血高、血栓率高等问题，为此，本文利用磁悬浮轴承的非接触、无润滑、高转速等优点，研发了一种应用于人工肾脏泵的结构紧凑且节能的单自由度控制型磁悬浮轴承. 利用有限元分析软件进行仿真，探索径向被动控制部分和轴向主动控制部分的设计参数，并对总体进行仿真验证，进而对磁悬浮轴承进行结构性能评估. 结果表明：仿真与实验的径向位移刚度系数分别为47.432 N/mm和49.531 N/mm，轴向电流刚度系数分别为0.144 N/AT和0.135 N/AT，轴向位移刚度系数为223.071 N/mm，满足该磁悬浮轴承的五自由度稳定悬浮要求；所设计的磁悬浮轴承简化了系统结构，减小了控制难度以及降低了系统功耗.

混沌系统具有非线性、伪随机性、初始值敏感等特性，为基于动力系统构造性能良好的S盒提供了基础，进一步保证了分组加密算法安全性. 目前，基于混沌构造S盒的方法大多数针对单个性能指标进行优化，难以获得全面的性能提升. 针对此问题，结合混沌映射与多目标遗传算法，提出了一种新的S盒设计方法. 首先，利用混沌映射的特性产生初始S盒种群；然后，以S盒的非线性度和差分均匀性为优化目标，基于遗传算法框架对上述两指标进行优化. 针对S盒的特点，在优化算法中引入了交换操作，设计了新的变异操作以及非支配序集计算，有效提升了S盒的非线性度和差分均匀性. 实验结果表明该算法产生的S盒其差分均匀度为6，非线性度值至少为110，有效提升了S盒的综合性能.

为改善传统线性隔振系统尺寸参数确定后就无法取得更低起始隔振频率的缺陷，本文基于电磁线圈嵌套永磁体结构，提出一种具有高静-低动刚度特性的电磁式可变刚度隔振系统. 采用分子电流法建立隔振系统磁力的数学模型；充分考虑隔振系统力学模型中二次与三次非线性刚度项的影响，建立单自由度被动隔振系统强非线性动力学模型；采用增量谐波平衡法（IHB）求解动力学模型，分析激励、电流等对隔振系统位移传递率的影响规律；构建实验测试系统，验证所提出新型隔振系统的有效性. 实验结果和理论计算表明：通入电流比未通入电流时隔振系统的起始隔振频率降低了19.25%，拓宽了隔振频带，实现了其对不同振源的适应性.

磁浮列车悬浮系统控制参数取值不当可能导致车-桥系统异常振动. 因此，明确悬浮系统控制参数与磁浮车-桥系统动力响应之间的关系十分重要. 首先，建立包含比例-微分控制的5节编组磁浮列车动力学模型和20跨简支梁桥有限元模型；其次，与实测结果进行对比验证所建立模型的正确性；最后，计算车速430 km/h时不同控制参数下列车和桥梁的动力响应. 结果表明：增大比例系数会使悬浮和导向系统刚度增大，增大微分系数会使悬浮和导向系统阻尼增大；车体竖向加速度随比例和微分系数的增大而增大，车体横向加速度随比例系数的增大而增大；悬浮间隙和桥梁竖向加速度均随比例系数的增大而减小，随微分系数的增大而增大；导向间隙随微分系数的增大而减小，比例系数对导向间隙的影响较小；桥梁横向加速度随比例系数的增大而减小，随微分系数的增大而增大；桥梁竖向加速度主要受电磁力中悬浮电磁铁长度特征频率1～12倍频的影响，桥梁横向加速度主要受导向磁极长度特征频率及其2倍频和导向电磁铁长度特征频率2倍频及4倍频的影响；为减小车-桥系统动力响应，综合建议竖向比例和微分系数的取值范围分别为3000～4000和10～25，横向比例和微分系数的取值范围分别为4000～5000和10～25.

在卫星通信中，采用自适应波束赋形技术能极大提升导航接收机的抗干扰性能. 然而，传统自适应波束赋形算法对模型失配极为敏感. 针对传统自适应波束赋形算法在期望信号导向矢量和协方差矩阵失配时，输出性能急剧下降的问题，本文提出了一种高鲁棒性自适应波束赋形算法. 该算法首先估计期望信号的输入信噪比（SNR），再根据SNR构造投影矩阵来估计期望信号导向矢量和干扰信号导向矢量；接着，基于不确定集优化方法再次校正期望信号导向矢量和干扰信号导向矢量；最后，估计信号功率并重构干扰加噪声协方差矩阵. 仿真结果表明，相比于协方差矩阵重构波束赋形算法，本文算法具有更优异的输出信干噪比（SINR）性能，当SNR为10.0 dB并存在期望信号波达方向（DOA）估计失配时，本文算法的输出SINR增益可达约1.9 dB；当存在波前扰动失真时，输出SINR增益约1.5 dB；当存在局部相干散射时，输出SINR增益约1.6 dB.

针对中低速磁浮分离式轨道梁建筑高度较大、无法考虑F轨刚度贡献等问题，提出了一种开孔钢板式梁轨一体轨道梁结构，并针对其钢-混结合部的静力性能开展足尺模型试验和有限元仿真计算分析. 首先，介绍了梁轨一体轨道梁工程背景以及钢-混结合部的结构特征；其次，设计了钢-混结合部静载模型试验，测试F轨、钢连接件和混凝土等构件在各级荷载下的应力和位移；最后，建立了钢-混结合部实体有限元模型，并结合试验数据分析了钢-混结合部的受力性能、传力机理以及设计参数影响. 研究结果表明：1)在1.5倍设计荷载内，钢-混结合部基本处于弹性状态，连接件承载力满足设计要求；荷载继续增大时，F轨的荷载-应力曲线表现出一定的非线性; 5.47倍设计荷载下，混凝土梁体发生开裂破坏. 2)F轨内外磁极位移均较小，钢-混结合部刚度较大；F轨内外磁极位移差在设计荷载下满足设计限值；1.58倍设计荷载下内外磁极位移差达到0.54 mm，开始超过位移差限值；表明钢混结合部刚度的富裕量小于强度，钢连接件应以刚度控制设计. 3)在正常运营状态，磁浮列车荷载主要由钢连件的钢板承压传递，焊钉与开孔钢板传力比例较小；钢连接件中开孔直径、贯穿钢筋直径对传力影响较小，钢连接件腹板厚度增加使得钢混结合部处传力更加平顺.

针对载波移相（CPS）正弦脉宽调制（SPWM）级联H桥激励的变压器，提出了一种基于经典损耗分离模型的铁耗快速计算方法. 首先，结合SPWM电压波形特征定义了集总占空比，并推导了其关于调制比的解析模型；其次，基于经典损耗分离模型和集总占空比，构建了CPS-SPWM级联H桥的铁耗计算模型，该方法可以直接使用调制比、直流母线电压等参数对铁耗进行计算，从而避免了传统方法中的谐波分析或者数值积分过程；再次，基于本文铁耗计算模型，提出了一种针对SPWM电压激励的有限元（FEM）仿真等效方法，等效仿真铁耗误差小于3.6%、仿真用时减少74.5%；最后，通过实验验证了本文计算方法的有效性，最大铁耗计算误差为7.6%.

高铁CPⅢ网是一个自由测站、自动观测的边角同测后方交会测量网，其观测值间的粗差可区分性除了与控制网设计空间有关外，还会受到全站仪自动观测等观测空间因素的影响. 为此，在由粗差判断方程得到CPⅢ网多维观测值粗差可区分能力的设计空间相关关系基础上，考虑CPⅢ网数据采集中全站仪自动观测特点，引入观测值时序相关性，将观测值间的可靠性关系由传统只考虑设计空间影响扩展到综合评价设计空间和观测空间影响，挖掘得到符合CPⅢ网测量实际的多维粗差可区分能力的规律；然后，采用蒙特卡罗方法验证顾及观测空间信息的CPⅢ网多维粗差可区分能力的正确性. 研究结果表明：CPⅢ网观测值可靠性会受到观测空间的影响，在粗差探测实践中应予以考虑；CPⅢ网中每个测量边观测值均有粗差发现与定位能力；观测同一个目标点的3个测量边中最多可发现并定位1个测量边中的2个粗差；当测站点无错误时，1个测站观测n个目标点的n个测量边中，最多可以发现并定位⌊n/2⌋个测量边中的2⌊n/2⌋个粗差.

为确保索穹顶结构施工成型前索杆内力的平稳变化，提出了交替提升内拉环与张拉最外圈斜索的施工优化方法. 首先，以施工过程中的平均结构应变能最小为优化目标，对内拉环的逐级提升高度进行优化；其次，通过仿真分析得到施工过程中的索杆内力和节点位移，并与仅张拉最外圈斜索的施工方法进行对比. 结果表明：交替提升内拉环与张拉最外圈斜索的施工优化方法可有效减小施工过程中的索杆内力，降幅最大达61.83%，避免了施工成型前索杆内力的大幅波动，且结构位形变化较平缓，相邻施工步的竖向位移差最大为1.43 m，平均结构应变能较低，仅为55.03%，优化效果显著，验证了该优化方法对索穹顶结构施工模拟的适用性.

切换系统是由一系列连续或离散的子系统和切换机制组合而成的一类复杂系统，状态依赖型切换系统因其复杂性而尚未被深入研究. 因此，通过系统的输入输出轨迹来对状态依赖的切换系统进行数据驱动建模，利用数据挖掘技术寻找数据之间的有用信息，建立了输入与输出之间更形象的表达形式；并在此基础上提出一种框架，根据辨识轨迹的切换时刻将数据分段，借助神经网络建立子系统的模型以拟合其切换规则，深度挖掘状态依赖切换系统的信息，得到了切换系统中子系统及子系统间的信息. 实验结果表明：相比传统的机理建模，本文提出的数据驱动方法降低了建模的复杂度17.3%.

深隧系统作为一种有效的城市内涝防治措施，在多竖井入流时存在气团滞留，可能引发压力振荡等问题，从而威胁系统的运行安全. 依托苏州河段深隧工程，建立双竖井单隧洞深隧系统模型，采用计算流体力学方法进行数值计算，并通过模型充水试验进行验证，分析多工况入流冲击所导致的气团滞留对压力波动的影响，并总结其规律. 结果表明：在设计入流工况下，3.5%的气团滞留可导致最大压力达到35.36 m，相当于控制水位竖井静压的1.77倍；当竖井总入流量恒定时，流量分配对压力的影响较小，而对称入流时极值压力最大，比单侧入流分别偏高3%和6%；在对称入流情况下，随着总入流量的增加，气团的最大压力会先增加后趋于稳定，在总入流量为116 m³/s时，相较于29 m³/s时增大约30%.

为丰富低维离散混沌系统的动力学特性以及克服脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid, DNA)编码的引入使混沌图像加密系统安全性易于降低的问题，基于Arnold映射构建具有恒定正Lyapunov指数的2维离散混沌系统，并将其与DNA编码结合，设计一个混沌图像加密方案. 所设计的混沌系统模型中不含非线性项，系统具有超混沌动力学行为；加密方案中用于加密的混沌序列为明文图像像素与密钥的加取模运算结果，图像按4 × 4大小予以分块，扩散算法中的DNA加减、异或、同或等运算分别基于DNA编码规则1、规则4和规则7. 仿真实验和性能分析结果表明：加密方案的密钥空间达到2²⁶⁶，信息熵为7.9993 bit，密钥灵敏度达到10⁻¹⁵，平均像素变化率(number of pixel change rate, NPCR)、统一平均变化强度（unified average change intensity, UACI)、块平均变化强度(block average change intensity, BACI)分别为99.6092%、33.4664%、26.7718%.

合成孔径雷达干涉技术（InSAR）受电离层延迟影响较大，特别是在低高纬地区，用于时序InSAR解算的干涉对数量大大减少，严重影响了低频SAR系统的监测精度. 针对该问题，引入重构距离向分谱法（RRSSI），将其扩展为时序InSAR电离层误差估计与校正方法. 为测试方法性能，获取2006年6月至2010年8月间覆盖阿拉斯加Anaktuvuk河区域的ALOS-1 PALSAR 影像进行实验. 实验结果表明：本文方法能够有效估计时序InSAR结果中的电离层误差，且对小空间尺度电离层扰动具有较高的敏感性；经提出方法校正后，研究区域的年平均形变速率均值从校正前的1.46 cm/yr 降至0.49 cm/yr，而标准差则从1.16 cm/yr 降至0.65 cm/yr，精度显著提升；选取时序点的累积形变由校正前的大幅波动变得更加平稳，更符合形变规律.

针对能量收集无线传感器网络（wireless sensor network，WSN）中的两跳多中继传输问题，构建无线射频能量站（power beacon，PB）辅助的能量收集无线携能通信（simultaneous wireless information and power transfer，SWIPT）中继模型. 在中继节点具有捕获源节点、环路自干扰和PB信号能量的特性下，推导目的节点采用选择式合并（selection combining，SC）、最大比合并（maximal ratio combining，MRC）两种不同接收策略下的中断概率和吞吐量，继而在保障通信服务质量（quality of service，QoS）、PB发射功率、能量转化效率等多约束条件下，提出一种以吞吐量最大化为目标的联合优化时隙切换因子与功率分配因子的中继选择算法. 仿真和数值结果显示：PB发射功率、时隙切换因子、天线数目、功率分配因子等参数对系统中断概率和吞吐量性能影响显著；当给定PB发射功率为6 dBW，天线数目为3根时，与随机中继选择算法和最大最小中继选择算法相比，本文算法在SC策略下的系统吞吐量增益分别为0.29 bit/s/Hz 和0.15 bit/s/Hz，MRC策略下的吞吐量增益分别为0.32 bit/（s·Hz）和0.16 bit/（s·Hz）.

为揭示弯曲空间效应对自振频率削弱的影响规律，选取剪力滞效应引起的附加挠度为广义位移，将箱梁翘曲附加变形纳入体系总动能中，运用Hamilton原理，建立考虑剪切、剪力滞及双重效应影响的箱梁弯曲自振频率变分解析解，引入空间效应对自振频率削弱影响的差值比参数，详细分析截面尺寸及边中跨径比对差值比参数的影响. 算例分析表明：考虑剪切和双重效应影响的箱梁自振频率解析解与有限元数值解吻合较好；频率阶数越大，各效应对自振频率的削弱程度越大，其中，双重效应影响最为显著，对一阶频率，双重效应对简支和连续箱梁自振频率分别削弱了4.72%和4.80%；跨宽比、宽高比和边中跨径比越大，自振频率差值比越小；板宽比越大，剪力滞、双重效应自振频率差值比越小，剪切自振频率差值比越大；同一跨宽比时，剪力滞和剪切效应对自振频率的削弱程度相当；不同宽高比下，剪力滞效应对自振频率的削弱程度近乎相同，剪切效应影响较为显著；低阶自振频率计算时可按不带悬臂板的箱梁进行计算.

非饱和地层中的注浆渗透扩散是一个复杂的多物理场过程，为更加精确分析浆液在饱和与非饱和地层中的扩散特性，并估算注浆渗透扩散范围和注浆挤密区域，以混合理论为基础，建立一个非饱和多孔介质中的多物理场耦合模型. 通过ABAQUS二次开发，构建一种新型八节点五自由度四边形轴对称Serendipity单元，实现对注浆过程中土体变形、土体孔隙率、孔隙压力和浆液浓度分布的数值求解，以及对土体饱和度、渗透系数等状态变量的实时更新；结合一个三维轴对称注浆算例，分析浆液水灰比、注浆压力、土体初始干密度以及土体初始含水率对粉砂地层注浆效果的影响，并得到浆液水平和竖向扩散距离随不同因素变化的拟合曲线. 研究结果表明：浆液扩散范围受水灰比影响最显著，受注浆压力影响次之，受含水率和干密度影响最小；浆液扩散范围随水灰比增加而增长，水灰比大于1.0时增长显著；注浆管壁周围会形成挤密区域，浆液扩散区域内土体同时受到注浆压力的挤压和孔隙压力的支撑作用；随着远离注浆管壁，土体孔隙率在挤密区域内逐渐减小，在挤密区域外逐渐恢复，且挤密区域随注浆压力的增加而增大；研究成果可为土体注浆加固范围计算提供理论指导.

为研究节点约束下输电塔斜材受压承载力的计算方法，通过120根等边角钢的偏心受压承载力试验，得到其最小轴、平行轴布置时的破坏模式、承载力及变形形态，研究不同约束刚度、节点型式对其承载力的影响. 研究结果表明：长细比小于120时，构件承载力主要受偏心控制，偏心越大，承载力越低，长细比大于120时，构件承载力主要受约束刚度控制，约束刚度越大，承载力越高；A、C类连接在不同长细比时各具优势，但B类连接的承载力始终低于A、C类连接；国内外规范计算值与试验值均存在较大的偏差，具有一定的局限性，体现在小长细比构件偏心及大长细比构件约束修正不足等方面；结合现行行标公式，针对不同节点连接型式，提出输电塔斜材受压长细比的计算公式，计算结果与试验结果吻合良好，可用于指导工程设计.

单电感双输出（single-inductor dual-output，SIDO）开关变换器工作在共享充放时序下存在电感电流纹波大、输出支路间交叉影响严重以及电路参数宽范围变化下控制电路不能正常工作等问题. 为此，本文提出一种独立充放时序电流型变频控制（current-mode variable frequency control, C-VF）技术. 首先，具体描述变换器在连续导电模式（continuous conduction mode，CCM）下的工作原理，并推导主电路开环传递函数；进一步构建闭环小信号模型，推导闭环交叉阻抗，详细分析不同输出电压及负载电流下变换器的交叉影响特性. 理论分析表明：相较于共享充放时序，独立充放时序C-VF CCM SIDO buck变换器减小了交叉影响，改善了负载瞬态响应性能；当两支路负载电压不等时，减轻某一支路负载可以降低该支路的交叉影响；当两支路输出电压相同但负载不同时，重载支路对轻载支路的交叉影响更小. 仿真和实验证明了上述结论的准确性.

高铁列车提速使声屏障动力问题凸显，以列车高速行驶时引发的直立式声屏障的动力放大系数为研究对象，探究直立式声屏障结构的振动特性及影响参数. 首先，建立高铁桥上直立式声屏障有限元模型，分析其基本动力特性；然后，开展声屏障在400 km/h移动列车脉动风荷载时程作用下的振动规律研究，据此计算声屏障钢结构的动力放大系数；最后，针对声屏障的振动响应和动力放大系数开展多参数分析. 结果表明：车速400 km/h时，5 m高声屏障立柱的动力放大系数约为2.76；声屏障安装位置距轨道中心线距离从3.8 m增大到4.7 m，弯矩响应的动力放大系数减小了0.3；2.3、3.3、5 m高声屏障立柱弯矩响应的动力放大系数分别为1.64、2.52、2.76，顶部的横向位移由0.45 mm增大至3.8 mm，根部弯矩则分别提高了26.8%和60.8%，增大声屏障高度不利于结构的振动特性.

基于相位敏感光时域反射计（Φ-OTDR）的分布式光纤振动传感系统在铁路周界安防中有着重要的应用前景. 为降低Φ-OTDR中固有的相干衰落对相位解调的影响，提高扰动信号识别率，提出一种基于矢量旋转滑动平均（MVRA）的相干衰落抑制方法. 首先，对探测信号复矢量化，并对各位置的复矢量信号按初相角进行旋转对齐；然后，采用滑动平均的方法缓和信号幅度起伏以及减小噪声功率，提高信噪比，进而抑制相干衰落；其次，从衰落抑制信号解调出扰动信号，将MVRA与频谱提取重组（SERM）、数字向移变换（DPST）方法进行对比，通过差分相位标准差验证抗衰落效果；最后，通过搭建分布式光纤周界入侵检测实验平台，模拟环境噪声、应力破坏、攀爬、剪网4种防护扰动信号，以解调的相位灰度图作为特征图像，使用卷积神经网络进行模式识别. 实验结果表明：相比SERM、DPST，MVRA能更高效地抑制衰落，当滑动窗长50 ns时，MVRA提高11.2 dB信噪比；扰动信号的识别率由衰落抑制前的88%提高到衰落抑制后的92%.

为探究冻融以及冻融-弯曲荷载耦合作用对聚丙烯纤维水泥基复合材料（PP-ECC）梁抗弯性能的影响，设置7种试验工况，采用三分点加载方式对PP-ECC梁抗弯性能进行研究，分析冻融及冻融-弯曲荷载耦合作用下PP-ECC梁的荷载-跨中挠度曲线、抗弯承载力及裂缝发展形态差异；基于计算假定和正常环境下PP-ECC梁抗弯承载力的计算模型，结合PP-ECC材料冻融劣化机理，推导出PP-ECC梁在冻融环境下抗弯承载力计算模型；在此基础上引入持荷损伤系数γ，建立冻融-弯曲荷载耦合作用下PP-ECC梁抗弯承载力计算模型. 研究结果表明：不同持荷比的PP-ECC梁极限抗弯承载力在冻融循环作用下出现不同程度降低，500次冻融循环后，持荷比为0、0.25、0.50的PP-ECC梁极限抗弯承载力分别降低了28.70%、27.09%，35.69%；受拉区PP-ECC材料开裂后不退出工作仍能协同受拉钢筋参与全截面受力；PP-ECC 梁在达到极限状态时，受拉区呈多条裂缝稳态发展模式，且随冻融损伤加剧，梁体最大裂缝宽度增大、裂缝数量减少；单一冻融以及冻融-弯曲荷载耦合作用下的PP-ECC梁仍满足平截面假定；基于平截面假定建立的冻融和冻融-弯曲荷载耦合作用下PP-ECC 梁的抗弯承载力计算模型吻合度分别到达0.88～1.06和0.96～1.10.

为研究非线性气动力跨向振幅依存性和跨向相关性对桥梁涡振响应的影响，首先，引入由振幅多项式表达的桥梁非线性气动力模型；其次，在二维涡振分析方法的基础上，通过理论分析提出同时考虑气动力的跨向振幅依存性和跨向相关性的三维涡振振幅响应分析方法；最后，以主跨1700 m的大跨度悬索桥为例，通过风洞实验识别其主梁在不同风攻角下的竖向涡振非线性气动力参数，进而分析不同风攻角下一阶正对称竖弯模态下的涡振振幅响应. 研究结果表明：当气动力沿跨向完全相关时，在气动力跨向振幅依存性的影响下，三维分析方法得到的各风速涡振响应明显大于二维分析，约大19%；当气动力沿跨向不完全相关时，三维分析的涡振振幅响应比不考虑相关性时降低明显，其中大部分风速下的降低范围在16%～30%，个别风速下约降低70%；证明了考虑气动力跨向不完全相关性和跨向振幅依存性对准确预测大跨度桥梁涡振响应的重要性;本文提出的分析方法对于扭转涡振及高阶模态下涡振分析同样适用.

为研究隧道下穿无砟铁路轨道时板底部脱空对轨道变形的影响，提出一种改进的隧道下穿引起无砟铁路变形的计算方法. 首先，将无砟铁路轨道结构简化为双层地基梁模型，建立隧道下穿施工引起无砟铁路变形的控制方程；然后，将无砟铁路分为中间脱空段和两端接地段共三部分，推导隧道下穿施工诱发无砟铁路变形的计算式，对比路基不均匀沉降引起无砟轨道变形的理论计算值与数值模拟结果，验证了理论计算方法的正确性；最后，探讨了新建隧道埋深、隧道下穿施工引起周围地层的损失率，以及既有铁路与隧道间的水平夹角对无砟铁路轨道变形的影响. 研究结果表明：当隧道从铁路下方6 m处垂直穿越既有铁路时，轨道中点变形将达到最大值；隧道施工引起周围地层损失率从0.25%增大到2.50%时，轨道中点变形和轨道板底部脱空区宽度将分别增大4.0倍和2.2倍.

为研究表面超声滚压（SURP）处理对EA4T车轴钢疲劳性能的影响，首先，采用SURP技术对EA4T车轴钢试样进行表面处理，并对处理后的试样进行表面性能测试，分析表面三维形貌、粗糙度、硬度、残余应力、半高宽（FWHM）和晶粒尺寸的变化；然后，采用旋转弯曲疲劳试验机对EA4T车轴钢试样进行疲劳试验，获得应力-疲劳寿命（S-N）曲线，并分析了裂纹扩展规律，研究SURP处理对EA4T车轴钢疲劳性能和裂纹扩展行为的影响：最后，采用BP神经网络建立了以加载应力幅值、表面粗糙度、表面半高宽、表面硬度、硬化层深度、表面残余应力和残余应力层深度为输入的超声滚压EA4T车轴钢疲劳寿命预测模型，并对超声滚压EA4T车轴钢试样进行寿命预测. 研究结果表明：SURP处理后可以使试样表面粗糙度降低为0.17 μm，并去除了表面梨沟形貌；试样表面硬度提升至420 HV，试样表面引入约−500 MPa的残余应力以及约550 μm深的残余应力层；研磨试样和研磨抛光试样以及SURP处理试样均具有传统疲劳极限，研磨试样和研磨抛光试样的疲劳性能基本一致，且疲劳极限均为355 MPa，SURP处理试样疲劳性能显著提升，其疲劳极限为455 MPa，相比研磨试样提升了28%；疲劳断口观察表明，所有试样的疲劳裂纹均萌生自表面，SURP处理没有改变试样的疲劳破坏机制；SURP处理使试样的裂纹扩展门槛值从6.29 MPa$ \sqrt{\mathrm{m}} $增加到11.21 MPa$ \sqrt{\mathrm{m}} $，同时减缓了裂纹萌生以及短裂纹扩展从而显著提高了EA4T车轴钢疲劳性能；超声滚压EA4T车轴钢疲劳寿命预测模型预测精度为88.5%.

为研究地铁振动对不同结合类型地铁车站及其上方的动力反应影响，基于地铁车站与上盖物业连接型式的主要承载区别，提出“软结合”“硬结合Ⅰ”“硬结合Ⅱ”3种结合型式；然后，采用车-轨耦合模型得到列车荷载谱，利用有限差分软件FLAC^3D建立地铁车站-上盖物业数值仿真模型，并与实测数据进行对比，验证数值仿真模型与参数的正确性；最后，基于数值仿真，从时域、频域出发，研究3种结合型式下上盖物业的振动响应. 研究结果表明：软结合型式下站厅层到上盖物业一层加速度峰值减小69.10%，硬结合Ⅰ型减小2.08%，硬结合Ⅱ型增大2.94%，硬结合型式下上盖物业振动加速度较软结合型式大；3种结合型式下上盖物业振动的频率主要在40～90 Hz，且对于上盖物业同一楼层，振动随距振源距离的增大而逐渐减小；软结合型式下上盖物业一层加速度级最大值为71.4 dB，较站厅层减小8.1 dB；硬结合Ⅰ型、硬结合Ⅱ型的上盖物业加速度级最大值分别为83.4 、79.4 dB；地铁振动造成上盖物业附加第一主应力很小，且在向上传播过程中衰减很快；从站厅层到上盖物业，软结合型式第一主应力衰减85.81%，硬结合Ⅰ、Ⅱ型式分别衰减63.46%、72.27%，间隔土对附加应力有明显衰减作用. 在地铁实际建设工程中建议选用软结合型式.

为模拟高速磁浮列车悬浮系统运动过程并分析不同条件下的系统响应，本文围绕悬浮系统建模、控制器设计和仿真分析展开研究. 首先，介绍以搭接结构为基本单元的高速磁浮列车悬浮系统的基本结构与工作原理，通过机理分析方法构建理想情况下的悬浮系统数学模型；然后，对悬浮系统模型进行合理简化，并针对简化模型设计标称控制器；最后，仿真验证了标称控制器的控制效果，并对比分析仿真和实验条件下永磁电磁混合悬浮系统的起浮降落过程. 研究结果表明：仿真得到的悬浮间隙、悬浮电流等物理量的变化情况与实际系统的变化趋势吻合，稳态时误差小于5%.

高地震烈度、高地应力、高陡、高寒等复杂孕灾环境下的隧道洞口斜坡，在降雨、强震或人类强烈工程活动影响下，极易发生崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害. 为探究复杂孕灾环境下隧道进口斜坡在不同工况条件下的稳定性，以我国西南某加日山隧道为依托，通过无人机摄影、槽探、室内实验及洞探原位测试等“天空地”一体化勘察技术，实现斜坡工程地质信息精细获取，系统揭示斜坡典型破坏特征，讨论斜坡2种破坏成因与演化模式，在此基础上，利用极限平衡法与三维数值模拟方法，量化分析不同工况下的斜坡稳定性. 研究结果表明：加日山隧道进口斜坡在自然工况、暴雨工况、地震工况3种工况下稳定性系数均大于1.15，斜坡整体处于稳定状态，仅后缘表部存在局部变形失稳的可能，成果可为类似隧道的选线规划以及建设运营安全提供理论指导和技术支撑.

在京昆高速公路雅安至西昌段泥巴山隧道场地区构造地质测绘中发现了新的地质构造现象，为论证泥巴山断裂带性质和新构造现象的区域地质构造意义，采用石英颗粒形态扫描、地质力学与岩体力学原理和数值模拟分析方法. 首先，阐述泥巴山隧道场地区的工程地质环境和新构造现象；然后，论述泥巴山断裂带边界断层和区域构造的活动性；其次，对新构造现象的区域地质构造意义进行探讨；最后，利用数值模拟分析论证新构造现象的存在性和区域构造新格架证据的合理性. 结果表明：泥巴山断裂带具有明显的新构造活动特征；新构造变形现象所属的泥巴山断裂带与川西“Y”字形活动构造带中的鲜水河活动断裂带有成因上的同根性，是鲜水河断裂带的东南延伸部分；泥巴山断裂带及其东南延伸断裂（峨边—马边—雷波段）与川西“Y”字形活动构造带构成了原生性的类“X”形构造模式，并具有孕育中强震活动的条件.

复杂山区桥址区地形模型过渡段曲线直接影响到风洞实验或数值模拟结果的精确性，为探究桥址区地形模型边界过渡段所采用线型的合理形式，基于设置过渡段的2种思路提出构造过渡段线型的基本原则；采用数值模拟方式对比研究3类典型过渡段线型在均匀来流流经时沿程气流分离特性、平均风速剖面、风攻角剖面及湍流动能沿程分布；分析过渡段斜率变化对流场的影响规律. 研究结果表明：平方正弦曲线在气流分离特性终同位置最大剪应力差为3.77 × 10⁻³ Pa，风特性过渡性能上同高度最大风速差0.09 m/s，最大湍流动能差1.46 × 10⁻³ J，均优于其他线型，为桥址区地形模型过渡段线型选取提供了重要参考.

为保证复杂空间网格结构的施工安全性，对其进行施工过程优化分析与监测研究. 以某大矢跨比单层开口球面网壳结构为例，对该复杂异形结构进行施工全过程的有限元模拟，通过变化支座边界条件、肋杆轴线形状和临时支撑胎架支承方式建立不同的有限元分析模型，探讨其关键构件应力与结构位移的变化情况，以对施工过程进行优化分析；在此基础上，采用有临时支撑胎架的弧形杆模型作为最终计算模型进行施工模拟，并将卸载前后的计算结果与现场监测数据进行对比分析，以验证施工过程模拟结果的准确性；进一步对临时支撑胎架的失效敏感性进行研究，以避免出现结构安全问题. 结果表明：有限元分析模型与实际结构较为相符，卸载前后各测点的应力变化较小，最大拉、压应力变化量分别为10.61 MPa和−5.67 MPa，该大矢跨比异形球面网壳结构在施工过程中处于可控状态；某一支撑胎架失效对其周边相邻区域的杆件应力、结构位移有较大影响，其中杆件应力最大变化为28 MPa，竖向位移最大变化为13 mm，因此，施工过程中应确保支撑胎架的可靠性.

车轮多边形磨耗会恶化轨道车辆振动环境，导致结构部件的共振疲劳失效，严重威胁行车安全. 为研究地铁车辆车轮多边形磨耗的形成机理，开展线路动态跟踪试验研究，建立车轨垂向耦合有限元模型和动力学模型，并进行轮轨长期磨耗迭代仿真分析. 研究结果表明：实测车辆发生了明显的7～9阶的车轮多边形磨耗，导致车辆出现50～70 Hz的强迫振动，频率与轮轨系统耦合振动P₂力频率接近；通过车轮磨耗迭代仿真分析，确定了钢轨周期性接头焊缝不平顺引起的轮轨系统P₂力共振是导致车轮7～9阶多边形磨耗的根本原因；对钢弹簧浮置板道床和梯形轨枕道床而言，长期轮轨P₂力作用会分别引起8阶和15阶车轮多边形磨耗.

城市轨道交通的发展对缓解城市交通拥堵问题有着重要作用，而其再生制动能量利用技术也备受关注. 目前，逆变式再生制动能量利用技术包括回馈电路拓扑结构、车-网电压关系和回馈装置优化；其余再生制动能量利用技术包括超级电容储能、飞轮储能、电池储能在内的各类储能式. 系统而全面地回顾了基于逆变回馈和储能回馈的城市轨道交通再生制动能量利用技术，指出技术发展过程中的特征、趋势以及关键研究问题，包括提升储能密度、系统稳定性与装置寿命，为该领域的进一步探索和商业化发展提供指导. 同时对城市轨道交通再生制动能量利用技术的研究趋势进行分析，未来研究方向可聚焦于系统拓扑优化、储能容量、系统稳定性、使用寿命及技术经济分析等方面.

列车轮对的特征值与转速密切相关，进行轮对故障定量分析时需要采集某转速下一定长度的信号，而实际工作于变速工况的系统难以方便获得该信号，为了满足定量分析的要求，本文提出一种不需要转速计的信号重构方法，该方法利用升降速工况下的短信号片段拼接成指定转速下的定速信号. 首先，采用STFT（short-time Fourier transform）峰值搜索方法获取转速曲线并提取通过指定转速的多个信号片段；其次，将信号片段转换成角域信号并通过互功率谱密度确定信号间的相位差，根据相位差和前信号的长度，得到信号间的拼接位置，并采用插值和融合技术保证拼接信号的连续性；最后，将拼接得到的角域信号恢复成时域信号. 经与轮对结构相似的转子实验台实验验证：某裂纹轴在升降速过程中,使用本方法获得的各转速拼接信号频谱和实验获得的定速信号频谱高度接近，其中15.0 Hz拼接信号与定速信号的1x、3x值的相对误差仅为0.9%、1.0%，将待拼接信号加入噪声且缩短到1.5个周期后，拼接相位误差不超过10°.

为研究高速电磁阀内部的能量分布及能量参数与动态响应之间的耦合关系，对高速电磁阀性能进行优化，首先，基于有限元法建立高速电磁阀动态模型并通过实验数据验证模型的准确性；其次，利用D最优实验设计方法和最小二乘法，构建以能量参数为因素的电磁阀动态响应特性响应面预测模型；最后，使用元效应分析法开展了高速电磁阀动态响应显著能量参数及参数交互作用的仿真分析. 研究结果表明：单参数中涡流能量E₁是影响高速电磁阀开启响应时间T_o的较敏感参数，T_o随着E₁的增加相应地增加了约25%，涡流能量阻尼能量E₁E₃和涡流能量焦耳能量E₁E₄之间的交互是影响T_o的高敏感参数，涡流能量焦耳能量E₁E₄之间的交互是影响关闭响应时间T_c的高敏感参数；交互参数中起主导作用的因素会随取值范围而改变.

在直线位移测量中，基于PCB（printed circuit board）工艺的新型电磁感应式位移传感器因具有较大栅距，在制造、装配等工艺环节易导致短周期误差. 在所导致的短周期误差类型中，1次和4次误差是PCB型电磁感应式直线位移传感器中最常见的短周期误差. 因此，为减小测量过程中产生的1次和4次误差，本文从输出信号出发针对此两种误差的产生机理开展研究，并提出一种不依赖外部基准的误差自我修正方法. 首先，从理论层面分析短周期1次和4次误差的来源，以及2种误差与传感器原始SIN（Sine）和COS（Cosine）信号的函数关系；然后，建立基于传感器原始SIN和COS信号特征的短周期误差函数模型，并根据本文传感器样机的实测数据计算出误差函数模型中1次和4次误差的相应参数；最后，将1次和4次误差模型用于传感器样机的误差补偿. 研究结果表明：补偿后的样机实验结果显示误差峰峰值由51.6 μm减小到36.2 μm，其中短周期1次误差减小了约64.5%，短周期4次误差减小了约83%.

为分析隧道下穿既有管道施工时既有管道底部脱空对其挠曲响应的影响，提出隧道下穿施工诱发既有管道-土体非协调变形理论模型及其解析解. 首先，将既有管道视为无拉力Pasternak地基上的Euler梁，根据管道与底部土体的接触状态，建立下穿施工引起既有管道-土体非协调变形控制方程，并推导出既有管道挠曲计算式；然后，采用提出的理论方法，探讨了既有管道脱空区上部竖向土压力、抗弯刚度及其所处位置地层沉降槽宽度和最大值等参数对其底部脱空区长度的影响；最后，提出下穿施工引起既有管道底部脱空区长度的参数归一化经验计算式，进一步简化新建隧道下穿施工引起既有管道挠曲的计算方法. 研究结果表明：既有管道底部脱空区长度与两归一化参数（既有管道抗弯刚度与地基刚度比、既有管道脱空区上部竖向土压力与地层自由沉降槽最大值比）呈较好的相关性，其拟合公式计算值与理论数据的相关系数接近于1.

为研究大跨度公铁两用斜拉桥断索状态下，风、列车动力作用时的动力响应特性，以实际斜拉桥为研究对象建立全桥3维计算模型. 使用非线性隐式动力时程算法，分析突然断索时全桥结构的动力响应；研究列车-桥梁耦合作用下，不同突然断索工况发生时，桥梁结构与桥上行驶列车的动力响应；讨论在少量拉索断索后，结构处于静力平衡状态时，风-列车-桥梁耦合动力作用下，桥梁结构与桥上行驶列车的动力响应；使用非线性显式有限元动力时程算法，研究拉索在横向风作用下的断裂下坠状态. 研究结果表明：大跨度公铁两用斜拉桥具有较高的安全冗余，跨中双侧较长拉索超过12根断裂后才可能导致连续断索垮塌；单根拉索断裂时其余拉索最大动应力增幅约为100 MPa，对桥梁结构安全性影响较小；列车在桥上行驶时，若发生突然断索，会导致列车加速度响应发生较为明显变化，各个工况计算结果中，最大约为1.5 m/s²；单根最长拉索断裂后，列车过桥竖向位移响应增加小于0.01 m，对桥梁刚度影响较小，可保持列车通行；当最长拉索发生断裂时，若横向风速达到30 m/s，可能使断裂拉索坠落在主梁上层车道内，入侵距离约为5 m，影响上层车道的通行安全.

车辆轨迹数据提供了大量的时空交通流信息，可用于各类交通研究. 传统车辆轨迹模型多以人工驾驶环境为研究对象，普遍未考虑由常规车（RV）、网联人工驾驶车（CV）以及智能网联车（CAV）组成的混合交通流的影响. 为解决该问题，构建了智能网联环境下信号交叉口全样本车辆轨迹重构模型. 首先，分析并介绍智能网联环境下城市道路交叉口处车辆组成及排队通过情况；然后，构建城市道路混合交通流轨迹数量估计模型，并针对前后车的排队情况提出虚拟车的概念用于估计不同车辆的交通状态. 最后，设计数值仿真实验分析交通流密度和网联车渗透率对模型的影响，并基于NGSIM数据进行实例验证. 结果表明：轨迹重构模型的数量误差和位置误差均随着交通流密度和网联车渗透率的增大而减小，如交通流密度由20 veh/km增大至50 veh/km的过程中，模型数量误差和位置误差均呈现下降趋势，且最大误差不超过6.88%和8.02 m；与网联人工驾驶车渗透率相比，智能网联车的渗透率对模型结果影响更大.

为研究纤维增强复合材料（FRP） 种类、FRP层数和钢纤维体积掺量对超高性能混凝土（UHPC）圆形短柱轴压性能的影响，对21个FRP约束UHPC圆形短柱进行轴心受压试验，分析试件的失效破坏特征及受力机理，研究各参数对试件极限强度和极限应变的影响规律. 研究结果表明：FRP层数的增加可以提高UHPC圆形短柱的极限强度，试件C12、C22、C32的极限强度比C11、C21、C31分别提高了17.8%、25.4%、23.4%；钢纤维体积掺量的增加可以使UHPC圆形短柱的极限强度和极限应变得到提高，并可以在一定程度上改善试件的脆性，试件C31的极限强度和极限应变比试件C21分别提高了2.9%和15.1%，比试件C11分别提高了4.7%和50%；在FRP层数和钢纤维体积掺量相同的情况下，碳纤维增强复合材料（CFRP）对圆形短柱极限强度的改善程度明显优于玻璃纤维增强复合材料（GFRP），试件C11、C12和C13的极限强度比试件G11、G12和G13的分别提高了9.7%、7.8%和7.2%；考虑钢纤维的约束影响，提出FRP约束UHPC圆形短柱的抗压强度和极限应变的计算模型，并进一步给出FRP约束UHPC的本构模型.

为探求侧风下的拱桥变形对列车平稳性的作用机理，通过风-车-桥耦合系统得到跨中横、竖向位移，分析不同风速、车速下的列车行车平稳性，量化桥梁变形对风-车-桥系统中列车横、竖向加速度的贡献；结合车体加速度响应的敏感波长及桥梁变形的时频特性，分析桥梁变形对行车平稳性影响机理. 结果表明：桥梁竖向位移差异较横向位移差异较小，且主要位移由车致桥梁变形产生，最大幅值达到了−9.2 mm；在列车及风荷载作用下，桥梁横向及竖向位移较为显著，但其对列车平稳性的影响主要体现在交界墩位置处，约为其余位置响应的4倍；除交界墩区域，桥上列车的行车平稳性主要由风致列车振动及轨道不平顺决定；车体横向及竖向加速度功率谱密度分布与轨道不平顺的波长密切相关，其对应的敏感波长区间均小于120 m；车体横向及竖向加速度主要受车辆荷载作用引起的桥梁变形影响，而风荷载引起的桥梁变形主要分布于主跨范围内，波长大于120 m，因而未对列车车体加速度产生显著影响.

为探究更能反映实际透水能力的排水边界对超采地下水导致的地面沉降问题的影响，首先，通过引入孔压随时间指数衰减的连续排水边界，建立连续排水边界下潜水层水位变化引发的下卧弱透水层一维固结模型；其次，采用分离变量法获得其模型普遍解析解答以及水位瞬时下降和水位单极等速下降2种特殊降水模式的解析解；然后，通过特定条件下解析解的退化初步验证本文解析理论的正确性；最后，以水位单级等速下降为例，利用本文解计算不同界面参数下弱透水层的固结曲线，着重分析界面参数对固结性状的影响. 结果表明：理论计算的沉降曲线与室内试验沉降曲线对比，最大误差为13%，进一步说明连续排水边界更贴合实际透水边界；界面参数越大（排水边界透水性越好），孔压消散速率越快，固结速率越快，越早完成固结，但其并不影响最终固结状态.

为系统研究早龄期混凝土内部相对湿度对不同水平拉应力的响应规律，设计恒定轴拉下混凝土内部相对湿度测试方法，试验研究了不同拉应力下的相对湿度响应规律，并基于试验结果和理论分析，给出早龄期混凝土单面干燥条件下相对湿度与拉应力的线性模型. 研究结果表明：拉应力施加会造成混凝土内部相对湿度瞬时下降，当拉应力从0.8 MPa增加到3.2 MPa时，混凝土深度分别为50、75、100 mm处的相对湿度变化值从0.5%、0.4%和0.3%增加到0.8%、0.7%和0.6%；随着拉应力逐渐增大，相对湿度下降值逐渐增大；在相同拉应力下，距离混凝土暴露面近的相对湿度对拉应力的响应更为显著；拉应力持荷状态下相对湿度会逐渐恢复，恢复时间约2.5 h，在压应力持荷状态下也出现了类似现象，恢复时间约20.0 h，拉应力持荷状态下相对湿度恢复时间更短.

轮轨蠕滑曲线会影响轮轨动态相互作用，进而影响钢轨磨耗，为研究实测轮轨蠕滑曲线对钢轨磨耗的影响，首先，基于最小二乘法获得了适用于Polach模型和修改FASTSIM算法的参数，模拟40～400 km/h行车速度范围内的实测蠕滑曲线；随后，在SIMPACK软件中建立车辆系统动力学模型并通过Polach模型考虑实测蠕滑曲线；最后，采用Kik-Piotrowski模型和修改的FASTSIM算法进行轮轨非赫兹滚动接触计算，并结合USFD磨耗模型预测钢轨磨耗，对比了理想与实测蠕滑曲线条件下钢轨磨耗的差异. 研究表明：理想蠕滑曲线条件下钢轨磨耗深度明显大于实测蠕滑曲线下的结果，随着车辆通过次数的增加，理想条件下钢轨磨耗分布范围更大，内外轨磨耗分布范围分别为实测蠕滑曲线的1.5倍和1.3倍；摩擦系数和磨耗率显著影响钢轨磨耗大小及磨耗分布情况，故在车辆动力学仿真和钢轨磨耗计算中有必要考虑实测轮轨蠕滑曲线；形成了确定实测蠕滑曲线参数的前处理程序，可服务于车辆动力学仿真和钢轨磨耗计算，可以有效指导现场进行钢轨打磨等养护维修工作.

为分析引射器引射系数的显著影响因素，建立以空气为介质的引射器二维可压缩流动数值模型，基于实验数据完成了引射器模型计算准确性的校核验证. 采用D最优实验设计方法设计计算矩阵，基于最小二乘法构建二阶形式的引射系数响应面预测模型，并基于响应面预测模型开展了引射系数显著参数及参数交互作用的仿真分析. 研究结果表明：引射系数预测值和计算值的吻合性证明了响应面预测模型的准确性；扩压段长度、混合段长度、混合段直径和喷嘴出口到混合段入口距离的交互、混合段直径和混合段长度的交互、混合段长度和扩压段扩散角的交互是引射器引射系数的关键影响因素，因其对引射系数影响的P值小于0.001；扩压段扩散角、喷嘴出口到混合段距离和扩压段长度的交互、混合段长度和喷嘴出口到混合段距离的交互对引射系数具有重要的影响，是引射系数影响的主要参数；在参数显著交互作用中，影响引射系数的显著因素是变化的，取决于显著交互作用双参数的取值范围.

为研究新型马蹄形预制初期支护结构的力学变形特征，与喷锚初期支护结构进行比较，开展两类结构的原型加载试验，系统性地从结构设计、衬砌预制、试验加载及结果分析等方面进行详细介绍，并对试验结果进行深入分析. 研究结果表明：预制初期和喷锚初期，支护结构的极限承载力分别为2.80倍和1.32倍设计荷载，前者的极限承载能力约为后者的2.12倍；预制初期，支护结构在拱顶、拱腰位置受正弯矩和负轴力作用，在拱肩和拱底位置受负弯矩和正轴力作用，喷锚初期，支护结构与之相近，临近破坏阶段，前者的最大弯矩约为后者的1.39倍，最大轴力约为后者的1.45倍；预制初期支护结构和喷锚初期支护结构凹凸变形趋势基本一致，结构破坏时呈现右拱肩外凸，右拱腰内凹，且型钢与混凝土产生剥落，前者极限变形能力约为后者的1.20倍.

泡沫混凝土在浇筑至固化成型这段时期内，易受温度等环境因素影响，不利环境因素会导致固化成型后泡沫混凝土的性能退化和劣化. 为研究泡沫混凝土在浇筑期受温度（−15～70 ℃）影响后的性能和微孔结构，设计单因素室内试验方案，以干密度作为泡沫混凝土物理性质评价指标，抗压强度作为施工质量评价指标，吸水率用以评价泡沫混凝土的运营耐久性，并利用图像数据采集系统及Image J软件分析泡沫混凝土微孔结构的演变规律. 结果表明：随着温度上升，泡沫混凝土干密度总体呈阶梯式下降，抗压强度先减小后增大再减小，吸水率以0 ℃为分界点，温度降低或升高均呈先增大后减小趋势；等效孔径先增大后减小再增大，孔隙圆度值先增大后减小，孔隙分布分维先减小后变大；从混凝土宏观性能和微孔结构的演变规律建议泡沫混凝土浇筑期施工的温度范围为−5～40 ℃.

现有混合动力驱动技术以油电、油液混合动力为主，旨在提高传统燃油车辆的能量利用率、降低油耗和排放. 基于液压技术的大功率密度及能量再生优势，电液混合动力系统可在全速工况范围内实现能量高效利用，提高纯电驱系统的功率密度，有效改善电动车辆续驶里程及蓄电池循环使用寿命. 本文对电液混合动力系统构型、能量回收技术、能量释放模式及控制策略等相关研究成果的进展、现状及发展趋势进行综述，分析了利用电液混合动力构型与先进能量管理策略提升纯电动车辆动力性能与能量利用率的可行性技术方案与应用前景. 根据已有研究成果，装备电液混合动力系统后车辆最大可降低约40%的能量消耗，在能量高效利用方面具有显著优势. 对于电液混合动力系统而言，液压能再生、耦合与释放等与行驶场景及电机工况点密切相关，研究重点应解决动力耦合、再生制动与能量管理等关键技术，从而提升动力系统的综合性能特别是功率密度与节能特性.

三防（防汛、防旱、防台）应急物资的储备管理是三防工作非工程措施中的重要环节，也是三防工作顺利开展的基础. 基于三防应急物资储备与调度在提升灾害应对能力中重要性的分析，分别从应急物流（应急物流的概念、应急物资需求、储备规模与储备模式、应急物流节点选址与布局规划、应急物资存储策略与货位分配、应急物流调度优化）和三防应急物资储备管理等方面对相关研究进行梳理，分析现有研究的进展和存在不足. 目前的洪涝、干旱、台风灾害预测预报与风险评估领域已经形成一系列突破性的研究成果，但存在几个方面的问题：一是没有考虑灾害风险评估结果与三防应急物资需求之间的关联性；二是缺少更具体更有针对性的研究，例如：储备网络、节点、通道的可靠性等；三是现有研究中关于不确定条件下三防应急物资调配－路径集成问题的动态规划未得到较好的解决. 受我国灾害管理部门分割的影响，现有的研究也大多分开进行，整合三防应急物资储备管理一体化的研究需求迫切，因此，基于需求驱动确定物资储备规模，并对三防应急物资储备优化与集成调度开展系统性研究是现实所需.