为分析在非贯穿侵彻情况下防弹衣瞬态力学响应及人体胸部钝性损伤程度，对5.8 mm通用弹侵彻美国司法协会Ⅲ级碳化硅/超高分子量聚乙烯防弹衣进行试验研究。采用三维数字图像相关技术开展试验，获得防弹衣背面鼓包高度和变形速度等数据，并结合钝性准则和简明损伤定级标准（AIS）对防弹衣距胸部间隙分别为5 mm和10 mm时进行钝性损伤程度评估。结果显示：在侵彻过程中最大鼓包高度的平均值为22.7 mm，鼓包稳定后高度的平均值为16.3 mm，最大变形速度的平均值为117.7 m/s；当防弹衣距胸部间隙为5 mm时 对应的AIS等级为4～5，表明防弹衣后钝击效应仍可对人体造成严重损伤；当间隙扩大到10 mm时AIS等级小于3，表明防弹衣后钝击效应对人体造成轻微损伤甚至不会对人体产生影响。

针对野外环境中自动驾驶履带车辆轨迹跟踪控制问题，考虑建模误差、参数不确定性及外界随机强干扰，以强鲁棒性及精确跟踪为目标，提出一种基于误差符号鲁棒积分的自动驾驶履带车辆鲁棒自适应轨迹跟踪控制方法。基于拉格朗日动力学方程建立自动驾驶履带车辆的运动学与动力学耦合模型；采用自适应控制方法实现对模型的精确前馈补偿，抵消模型非线性的影响；通过误差符号鲁棒积分有效抑制外界干扰及不确定性的影响；利用Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的全局渐进稳定性与收敛性。对仿真结果进行了实车实验一致性验证。仿真和实验结果证明：该方法在存在建模误差、参数不确定性、外界干扰条件下，在实现自动驾驶履带车辆高精度轨迹跟踪控制的同时，具有较强的自适应和鲁棒性。

由于加工装配误差不可避免，高速角接触球轴承内外套圈之间普遍存在不同程度的倾斜角。套圈倾斜角对轴承的运转性能有很大影响，在某些条件下甚至造成轴承失效。针对上述情况，给出一种综合考虑套圈倾斜角、高速离心效应的轴承分析计算模型，采用Newton-Raphson法计算内圈存在倾斜角条件下高速角接触球轴承动态特性。结果表明：轴承转速升高，内圈倾斜角引起的轴承接触应力波动变弱，旋滚比、公转转速波动变化均增强，可见在高速下内圈倾斜角更易引发与轴承热相关的失效模式而非常见的疲劳失效；对于承受联合载荷的角接触球轴承，适当的内圈倾斜角可在一定程度上减弱由径向载荷所带来的接触角、公转速度、旋滚比波动，并显著增大轴承径向刚度和角刚度；存在内圈倾斜角时，氮化硅陶瓷球轴承在接触角、旋滚比、公转转速、动态刚度方面表现均优于钢球轴承，但套圈接触应力与钢球轴承相比对内圈倾斜角更加敏感。

弹丸挤进身管过程中，弹带与身管之间的摩擦特性不仅对内弹道特性产生影响，而且影响对身管寿命的预测。在弹丸挤进过程中，弹带与身管之间的摩擦具有高速高接触压力特性。基于弹丸挤进过程中的弹带变形机理，提出一种新的描述弹带与身管之间摩擦特性的摩擦模型，该模型考虑了接触压力、滑移速度以及连发射击时温度升高导致弹带表层熔化的影响；建立热力耦合的弹炮匹配有限元模型，分析弹丸挤进过程弹带应力及温度变化，并与文献［24-25］提出的摩擦模型进行对比验证，研究弹丸挤进过程中的弹丸速度和弹带表层温度变化规律。结果表明：新的摩擦模型能够准确描述弹丸挤进过程中弹带与身管之间的摩擦特性。

以弹体在Taylor撞击实验中产生的冲击载荷以及载荷的潜在应用为主要关注点，采用理论与实验相结合的方法，对截卵形弹的撞击变形特点和冲击载荷特性进行研究。基于经典的平头弹Taylor撞击理论建立截卵形弹体的Taylor撞击分析模型，并对动量冲量守恒方程进行修正，修正后的模型预测结果更接近实际。设计并开展具有相同外径、相同质量的截卵形弹、平头弹的Taylor- Hopkinson撞击实验，对比两种头型弹体在变形模式、撞击载荷等方面的差异，分析产生不同脉冲形状冲击载荷的原因，讨论弹体在撞击过程中经历的整体高g值过载。结果表明：头部形状显著改变了冲击载荷的波形、脉宽特征，撞击速度主要影响冲击载荷的峰值；通过弹体头部形状设计和撞击速度控制能够实现冲击环境特性的调控；研究结果支持了将Taylor撞击实验应用于高g值实验加载的设想。

为提高引信及其包装箱的隔热或防火性能，避免在遇热或火焰时导致安全隐患，研究开发兼备防火及隔热性能的复合防护涂料。结合慢速与快速烤燃模拟试验，分析涂层结构设计对引信外壳及包装材料热防护行为和火安全行为的影响。结果表明：在慢速烤燃测试中，对钢板单独使用防火涂料时，不能起到隔热作用；在防火涂料上涂覆隔热涂料形成复合涂层后，防护效果有显著提升；在慢速和快速烤燃测试中，钢板背面温度分别降低了32 ℃和157 ℃. 进一步将复合涂层应用于引信壳体和引信包装箱板材，背面温度在慢速烤燃测试中分别降低33 ℃和21 ℃，在快速烤燃测试中分别降低105 ℃和117 ℃，起到了有效隔热或防火作用。

为满足引信微小型化发展的需求，基于微机电系统（MEMS）工艺技术设计了由微起爆器、飞片、MEMS安全保险机构等构成的微起爆序列。依照国家军用标准GJB 5309.17—2004(K)火工品试验方法：轴向输出测定铝块凹痕法，对微起爆器装药、安全保险机构传爆空腔等参数不同时内置MEMS安全保险机构起爆序列的传爆性能进行测试，获得微起爆序列理想的设计参数，即微起爆器装药密度为1.67 g/cm³、装药直径为2.0 mm、装药高度为1.5 mm，安全保险机构传爆空腔直径为1.0~2.0 mm、高度为0.65~1.50 mm. 在序列优化设计基础上对微起爆序列隔爆性能及解除保险功能进行测试，发现当滑块厚度≮0.3 mm时序列正常隔爆，发射过载21 000 g、转速6 000 r/min条件下序列正常解除保险。结果表明，利用安全保险机构传爆空腔作为加速膛，采用微起爆器驱动飞片冲击起爆下一级装药的爆轰能量放大方式，实现了序列传爆、隔爆、解除保险功能，有效减少了起爆序列初级装药量和轴向尺寸。

为分析中心锥对液态燃料旋转爆轰发动机(RDE)工作特性的影响，在环形阵列式RDE上，以汽油/富氧空气为工质，开展了液态燃料RDE实验研究。测量发动机在不同中心锥位置l/L（l为燃烧室内壁面等直段末端与燃烧室外壁面末端的距离，L为燃烧室外壁面长度）和中心锥锥角θ时的一维推力，分析了推力和燃料比冲的变化趋势。实验结果表明：改变l/L和θ未对旋转爆轰波传播模态产生影响，各工况下旋转爆轰波均为双波对撞模态；受预爆轰管切向喷注孔的影响，双波对撞点无法稳定于预爆轰管出口附近；爆轰波传播速度和频率随中心锥位置的前移呈下降趋势，当l/L=0%、θ=20°时，推力和燃料比冲分别为951.6 N和1 151.8 s， 为所有实验工况中最大值；随着l/L或θ增大，爆轰产物轴向膨胀距离变短，中心锥头部突扩位置处膨胀波影响增强，外流场中心锥型面约束作用减弱且高温燃气径向膨胀增强，发动机出口高温燃气轴向分速度逐渐减小，发动机推力和燃料比冲逐渐减小；当l/L>25.5%或θ>40°时，受熄爆再起爆和膨胀波增强影响，发动机推力和燃料比冲下降速率增大。

为计算旋转稳定弹丸的非线性角运动吸引域，建立了包含几何非线性和气动非线性的弹丸角运动方程。通过分析角运动方程原点及其周围平衡点的性质，将原点分为非唯一稳定平衡点和唯一稳定平衡点两种情况。针对原点为非唯一稳定平衡点情况，根据对称性得到原点的吸引域；针对原点为唯一稳定平衡点情况，通过计算原点处次临界Hopf分岔极限环半径得到其吸引域。以某型155 mm榴弹为例进行仿真验证和分析计算，结果表明：所采用方法能够准确计算原点周围不稳定的极限环，且该极限环就是原点吸引域的边界；马格努斯力矩三次项系数是影响原点吸引域大小的主要因素；在超音速范围内，随弹丸初速增加，原点吸引域先减小、后增大；空气密度越大，原点吸引域越小；移动平台发射的旋转稳定弹丸运动失稳也是由吸引域的影响造成的。

为分析弹体斜侵彻多层间隔靶的弹道特性，开展典型卵形弹体不同入射角侵彻多层间隔钢靶试验和数值模拟研究。利用有限元软件LS-DYNA建立弹体斜侵彻多层间隔钢靶数值仿真模型，分析弹体斜侵彻多层间隔钢靶作用过程，得出弹体入射角、弹体速度、靶体厚度及弹体变形对多层钢靶侵彻弹道特性的影响规律并进行了试验验证。结果表明：弹体入射角越大，侵彻弹道偏转越大；初始速度越大，弹体斜侵彻多层间隔钢靶偏转角度越小，且速度对偏转角的影响幅度随速度增大呈减小趋势；随着靶体厚度增加，弹体斜侵彻多层间隔钢靶弹道由整体向下偏转转变为整体向上偏转；靶体厚度对偏转角的影响幅度随靶体厚度增大呈增大趋势；刚性弹体斜侵彻多层间隔钢靶弹道偏转角度比变形弹小。

基于溶胶-凝胶法将金属粒子引入高分子链中，冷冻干燥后得到的多孔含金属高分子材料兼具流散性好、比表面积大以及孔隙结构丰富等特点，既可以解决纳米金属催化剂的团聚问题，又能够提供充足的催化活性位点。制备两种纳米级别聚丙烯酸铜（PAA-Cu）和聚丙烯酸铅（PAA-Pb）多孔含金属高分子材料，采用扫描电镜、透射电镜、红外光谱法、热重质谱联用、比表面及孔隙率分析等手段，对PAA-Cu和PAA-Pb进行详细表征；利用热重-红外-气相色谱-质谱四联用，分析PAA-Cu和PAA-Pb对高氯酸铵（AP）热分解的催化效果。结果表明：PAA-Cu使AP的高温分解峰提前了143.1 ℃，PAA-Pb使AP的高温分解峰提前了73.7 ℃；碳化后PAA-Cu孔隙率和比表面积增大，Cu及其氧化物在碳骨架结构原位生成且分散均匀，二者共同增加了催化活性物质与AP的接触面积，有助于AP热分解的催化。

光纤固定胶粘剂对光纤陀螺低温零偏误差影响较大，选用和使用不当可导致陀螺精度劣化。理论分析了温度和应力对干涉型光纤陀螺（简称光纤陀螺）零偏误差的影响，以及温度变化时胶粘剂对光纤产生的轴向应力大小与影响因素；通过胶粘剂性能试验，验证了低温环境下胶粘剂的玻璃化转变温度、固化温度和使用温度差异、胶体内气泡缺陷是光纤陀螺零偏误差产生的主要原因。理论分析和试验结果表明，选用的胶粘剂玻璃化转变温度处于使用温度范围外，低模量和模量随温度的变化量小，适宜的固化温度能够降低光纤陀螺低温环境下的零偏误差，可提高光纤陀螺精度。

为了观测高超声速飞行器头部模型在高温流场下的烧蚀现象，在电弧风洞上开展了热考核试验，基于电荷耦合器件相机图像比色测温方法，获得电弧风洞烧蚀模型表面温度随时间演化数据。通过追踪模型边缘温度场变化，给出模型烧蚀过程中形变过程，提取驻点及其他边缘点后退量随时间变化数据。利用最小二乘法和长短期记忆（LSTM）网络方法对烧蚀后退量数据进行拟合与预测，其中LSTM方法主要包括网络结构设计、模型训练、目标函数设定和预测过程的算法实现等。高超声速飞行器烧蚀模型不同位置后退量时间序列预测与试验对比发现：最小二乘法主要适合烧蚀后退量为线性区域的拟合与预测；LSTM方法不但适用于烧蚀后退量线性区域，还适合于端头边缘烧蚀后退量非线性变化区域数据的拟合与预测。

聚脲作为一种涂层或夹层材料被用在爆炸冲击领域，对目标结构具有良好的防护作用。为研究聚脲材料的力学性能，利用万能试验机和分离式霍普金森拉杆试验装置对聚脲材料分别进行准静态和动态拉伸加载试验。得到碳化硅与聚脲纳米复合材料在低应变率（0.001~0.1 s^-1）和高应变率（1 260~4 500 s^-1）范围内的真应力-真应变曲线，并分析了应变率强化效应和纳米碳化硅颗粒含量对聚脲力学性能的影响。结合超弹性理论构建了含有应变率效应的准静态和动态本构模型，对试样的模型参数进行了拟合。结果表明：应变率越高，试样的流动应力越大，且动态加载下的流动应力要显著大于准静态，表现出明显的应变率强化效应；碳化硅与聚脲纳米复合材料的力学性能优于纯聚脲材料；碳化硅与聚脲纳米复合材料流动应力与相对应变率的对数在一定应变率范围内基本上满足线性关系；通过对聚脲动态拉伸力学性能数值模拟，仿真结果和试验结果吻合性很好，验证了拉伸试验应力-应变结果的准确性；本构模型拟合结果和试验结果吻合较好，说明所构建的本构模型能够较好地描述碳化硅与聚脲纳米复合材料的力学行为。

为分析负压条件下柱形爆炸罐内爆炸波的传播特性，自行设计尺寸为320 mm× 430 mm的 可调真空度柱形爆炸罐，开展不同真空度条件下的内爆实验。通过内爆实验研究，获得了不同真空度下爆炸波的传播速度u、超压Δp、比冲量i、相对压力因子α和相对比冲量因子γ等爆炸波参数。结果表明：罐体内真空度的改变对爆炸波传播状态产生了显著影响，罐体内初始压力降低时，爆炸波超压和比冲量均有不同程度的衰减；当罐体内初始压力由常压降低至0.1 atm时，第1个爆炸波超压Δp₁的相对压力因子α_1max为2.41，第2个爆炸波超压Δp₂的相对压力因子α_2max为 1.64；第1个爆炸波比冲量i₁的相对比冲量因子γ_1max为6.97，第2个爆炸波比冲量i₂的相对比冲量因子γ_2max为3.14；α和γ分别反映了爆炸波超压和比冲量的衰减程度，α和γ的值越大表明爆炸波超压和比冲量衰减得越快；爆炸波的传播速度会随着初始环境压力的改变而发生变化，初始环境压力越低，爆炸波的传播速度越快。

为进一步提高航空光电稳定平台的视轴稳定精度，提出一种基于卡尔曼滤波算法的加速度反馈控制策略。根据光电平台伺服系统模型特点设计卡尔曼滤波器，将卡尔曼滤波器采集的光电平台伺服系统输入输出信号作为自身输入信号，并输出速度的滤波信号和加速度的估计结果。然后将卡尔曼滤波器输出的速度和加速度估计值分别作为被控对象速度环路和加速度环路的反馈信号。进行了模拟仿真和样机实验，结果表明：伺服系统引入加速度反馈控制后，可以使光电平台对2.5 Hz以内不同频率的扰动力矩都具有良好的抑制效果，扰动隔离度优于20 dB；相比于传统单速度环控制方案，阶跃响应的超调量至少降低40%. 由此可见，将加速度环引入传统速度环控制系统可以有效改善光电稳定平台的伺服控制性能，具有较高的工程应用价值。

针对半导体器件故障主要由时间和应力导致的问题，从多源数据入手，提出基于长短时记忆（LSTM）算法的热应力下半导体器件故障预测模型，研究半导体器件状态随热应力等级和应力累计时长的变化趋势，预测半导体器件故障时间。该模型利用LSTM算法具备长期记忆能力的优势搭建多源数据堆叠结构，提高模型拟合半导体器件状态曲线的能力；通过加权滑动平均滤波法滤除高低频噪音；基于1阶预测器数据压缩算法处理连续缓变的特征向量；采用实验数据对模型进行测试。结果表明：所提模型可较好地反映热应力作用下半导体器件状态的变化趋势，5次实验的预测误差均在1.7%以内，具有较高的准确性；模型能够提前预测故障时间，验证了模型的可行性和有效性。

为开发能够抵御步枪弹的新型防弹头盔，研究功能梯度泡沫内衬在防弹头盔中的防护作用，通过材料压缩试验获得30 kg/m³、45 kg/m³和60 kg/m³ 3种不同密度发泡聚丙烯泡沫的力学性能，开展枪弹高速冲击功能梯度泡沫内衬防护下的假人颅脑试验并进行仿真研究。利用人颅脑试验和数值模拟计算，分析均质泡沫、正负梯度、凹凸梯度组合防护下的颅脑生物力学响应，以及泡沫局部和整体的能量吸收。结果表明：分层泡沫的能量吸收主要集中在靠近头部的支撑层，占泡沫吸收总能量的62.33%；平均密度相同时，梯度结构相较均质结构防护效果更显著，且负梯度优于正梯度；凸梯度结构在降低整体质量的同时，较其他梯度结构至少增加19.57%的能量吸收。

针对四旋翼无人机在实际应用过程中出现质量变化的情况，基于自适应控制理论设计质量观测器，用于实时观测无人机的质量并修正其质量参数。在经典反步控制器 (CBC)基础上，结合质量观测器和第一类控制误差积分，提出反步积分自适应控制器 (BIAC), 用于无人机的轨迹跟踪控制。该控制器的设计过程基于Lyapunov稳定性理论，能够保证系统的控制误差渐进稳定。应用MATLAB/Simulink软件环境完成轨迹跟踪仿真实验。仿真结果表明：在无人机存在质量慢变或质量突变情况下，BIAC可以更好地估计无人机实时质量；与CBC相比，地球坐标系Exeyeze下ze轴 轨迹误差减小80%左右，跟踪精度大为提高。

针对锰铜基阻尼合金简化为线弹性材料、与实际非线性本构关系不符的问题，以M2052锰铜基阻尼合金为研究对象，结合锰铜基阻尼合金高阻尼特性机理，提出一种基于广义分数阶Maxwell模型的三参数本构方程。通过常应变率单轴循环拉伸试验分析验证本构模型的准确性，采用均值系数法拓宽本构模型的实用性，并研究广义分数阶Maxwell模型的拟合性能。结果表明：锰铜基阻尼合金的本构关系具有很强的非线性，应力-应变曲线呈梭型，滞回面积随着最大应变幅值增大而增大；广义分数阶Maxwell模型可以较好地描述M2052阻尼合金应力-应变曲线的非线性和滞回特性，试验拟合均方差在0.468 4~2.651 0之间，确定系数均大于0.992 9；广义分数阶Maxwell模型具有较强的适用性，模型各参数可通过应变幅值拟合确定，不用进行特定试验，较其他黏弹性模型可更好地模拟阻尼合金的非线性特性。

为研究不同氮含量焊丝对高氮钢焊缝组织性能的影响，采用自制的0.46［N］、0.61［N］、0.84［N］3种不同氮含量焊丝进行高氮钢熔化极气体保护焊焊接工艺试验。测试分析3种成分焊丝焊缝的固氮效果、气孔倾向、微观组织及力学性能。结果表明：随着焊丝氮含量的增加，焊缝氮含量升高，气孔倾向也增大；3种焊丝焊缝组织均由奥氏体+铁素体组成，焊缝组织形态主要取决于焊缝的凝固模式，由焊缝中的各种合金元素共同作用决定；焊缝力学性能主要受铁素体含量及其分布的影响，铁素体含量越高且呈沿晶分布，焊缝硬度、强度越高，韧性越差；当焊缝凝固模式为奥氏体凝固模式、奥氏体-铁素体凝固模式时，焊缝氮含量越高，焊缝拉伸性能越好；气孔缺陷主要影响焊缝的冲击韧性，气孔增多，焊缝冲击韧性下降。

多数军用电子设备的热环境适应性评定仅参考依据美军军用标准进行的高低温交变试验数据，而固定的高低温标准使得试验温度往往脱离实际，仅能定性分析其热环境适应能力的强弱，难以作为任务决策及维护检测的参考依据。为真实再现军用电子设备所处的热环境状态，借助机械设计自动化软件Solidworks创建MD型模拟器计算机开关量输入板（简称MIN板）计算机辅助设计模型，并将其任务状态谱转变为环境温度谱和电子元器件热功耗谱，作为Icepak仿真的输入参数。以Arrhenius模型和改进C-M方程为基础，结合最优加速退化试验所得关键电子元器件实际失效数据及仿真所得电子元器件和电路板温度数据，分别解算电子元器件热退化失效时间及焊点热疲劳寿命。采用竞争失效方式评估MIN板预测寿命及薄弱环节，并将寿命数据作为其热环境适应性的定量化表征。仿真结果表明，电子元器件热退化为MIN板热失效的主要影响因素，焊点热疲劳为次要影响因素，其薄弱点主要为可编程逻辑器件及三态缓冲器，且北部、东部和南部地区预测寿命分别为10~11 a、8~9 a和5~6 a，与实际使用故障时间大致吻合。

传统同步提取变换（SET）方法在处理多分量非平稳复杂信号时，各相邻分量的瞬时频率差要大于窗函数频率支撑范围的2倍，否则时频结果易发生频率混叠，而工程信号常常难以满足。此外，在处理高噪的复杂信号时，其时频分辨率往往不理想。针对此不足，将非线性调频模态分解(VNCMD)引入SET中，提出一种VNCMD-SET的故障诊断方法。利用VNCMD通过结合解调手段以及变分模态分解的联合优化方案来有效处理频率临近甚至交叉的非平稳信号，对故障信号进行分解重构，对该重构信号进行SET处理。将所提方法与传统SET方法进行对比研究，并进行实验验证。仿真和实验结果表明：VNCMD-SET方法明显优于传统SET方法，克服了传统SET方法的不足；VNCMD-SET方法能有效提取出故障信号的频率特征，且不发生混叠，同时具有一定的抗噪性能。

为满足连续式跨声速风洞对主回路驱动压缩机运行范围宽广、气动性能优良、转速控制精度高、密封严密、喘振预防安全可靠的特殊要求，开展0.6 m连续式风洞驱动压缩机针对性设计，并进行机械运转试验、气密性试验、转速控制精度测试试验、热力性能试验、喘振预防试验验证。根据一体化设计理念，对压缩机进气室、排气室分别与风洞第1拐角段和第2拐角段整体设计，使结构紧凑、流动均匀、压力损失降低；采用充气密封和设置放空腔等设计，有效防止了润滑油泄漏到风洞内流道以及风洞内部试验气体向洞体外泄漏和风洞外部的湿空气进入风洞内部；基于主从控制模式和矢量控制技术，成功实现了两台电机的双端同步拖动。试验结果表明：0.6 m连续式风洞驱动压缩机设计合理，气动性能优良，运行平稳，密封效果良好；压缩机转速控制精度优于0.03%，防喘振控制安全可靠。

当前各类智能优化算法求解武器-目标分配问题时，存在耗时长、优化结果不唯一等缺陷，而匈牙利算法具有耗时短、求解结果稳定的优势，但其适应性较差，目前尚未见二者的对比分析文献。针对此现象，对比分析传统匈牙利算法与智能优化算法的耗时性与稳定性，展现了匈牙利算法的优势；提出统一效率矩阵，创建可适用于所有类型目标分配问题的可适应匈牙利算法；通过实例应用验证了可适应匈牙利算法的正确性。