全氟和多氟烷基物质（PFAS）是一类高度稳定的人造化学物质，在化学结构上由全氟烷基分子(C_nF_2n+1—)连接到不同官能团的完全或部分氟化碳链组成，自1940年首次合成以来得到了广泛的应用. PFAS中的C—F键具有优异的热稳定性和化学稳定性，使其在环境中具有高度的持久性和生物累积性，因此成为全球关注的微量污染物.未受监管的PFAS排放到水环境中，对生态系统和人类健康构成了严重威胁，亟需采取有效措施来应对PFAS污染.近年来，针对水中PFAS去除的多种技术得到了广泛评估，其中化学处理方法在PFAS的降解和矿化方面表现出良好的前景. PFAS的降解取决于C—C键和C—F键的断裂.本文系统综述了电化学、光化学和过硫酸盐活化这3种技术去除PFAS的最新进展，详细阐述了这3种技术的降解机制和反应路径．此外还总结了关键参数对PFAS化学降解的影响，从催化材料、去除效率和能耗等方面分析对比了不同去除技术的优点和不足之处.最后，指出了目前研究中存在的主要问题、面临的挑战以及未来的发展前景，特别强调了耦合工艺在克服传统技术效率低下和高能耗问题方面的重要应用潜力.本综述对PFAS降解机制的深入研究将对未来实现其完全降解或矿化提供重要参考.

锂离子电池具有体积小、工作温度范围宽和高能量密度等特点，已被广泛应用于新能源汽车动力电池、储能等领域．在众多锂离子电池材料中，富镍无钴正极材料LiNi_0.9Mn_0.1O₂（NM）因其优异的放电比容量、较低的生产成本和环境友好性而成为研究热点．但该材料同时也存在循环稳定性差、Li⁺/Ni²⁺混排严重和电解液侵蚀造成的材料结构退化等问题．为了提高NM材料的电化学性能，采用高剪切强化共沉淀法在材料前驱体中嵌入Zr进行改性，研究了Zr嵌入对材料晶体结构与形貌、循环性能、倍率性能、电荷转移阻抗和Li⁺迁移速率等方面的影响．研究表明，在优选的条件下制备出的改性材料LiNi_0.9Mn_0.08Zr_0.02O₂（NM-2Zr）具有优良的层状结构特征和结晶度，Zr改性后提高了材料的Li⁺迁移速率、降低了Li⁺/Ni²⁺混排度．改性材料NM-2Zr的初始放电容量为219.3 （mA·h）/g（25℃，2.7～4.4 V,0.1 C），高于未改性的NM材料(208.3 （mA·h）/g).1.0 C下NM-2Zr的初始放电容量为183.2 （mA·h）/g，循环150圈后容量保持率为87.4%，优于NM材料(178.8 （mA·h）/g,84.6%)．在5.0 C的高倍率下NM-2Zr的初始放电容量为144.8 （mA·h）/g，循环150圈后容量保持率为95.1%，同样优于NM材料(132.5 （mA·h）/g,90.0%)．此外，Zr改性还能显著提高材料的结构稳定性，抑制充放电循环过程中晶间微裂纹的产生和不可逆相变的发生，同时还降低了界面处电荷转移阻抗的增长．

驾驶员的情绪变化会直接影响其驾驶行为．目前对于驾驶员行为预测的研究依然采用统计分析的方式，无法反映情绪状态对驾驶员行为的影响，导致对驾驶员动力需求的预判存在信息偏差．为此，针对实际驾驶过程中的驾驶员情绪状态判断，提出了满足实车应用的驾驶员情绪识别算法，同时设计试验研究了不同情绪间驾驶行为的特征差异．首先，针对车载计算单元相对不足的问题，结合人脸动作单元和面部表情编码系统，简化了高兴和愤怒两种表情的面部关键点，进而降低特征维度．然后，使用支持向量机分别建立了两种情绪的识别模型，通过网格搜索算法优化了模型参数，提升离线识别准确率．最后，结合情绪诱导设计了实车道路试验，基于通用计算平台测试了模型的在线识别效果，同时对比了驾驶员在高兴和愤怒时的驾驶行为以及车辆运行差异．结果表明：利用简化特征建立的高兴和愤怒识别模型，数据集离线测试的准确率分别达到了84.45%和84.43%；通用计算平台的测试结果显示该算法满足车载实时应用的需求，与情绪诱导结果对应，能够在线识别驾驶员的情绪状态；与高兴情绪相比，驾驶员在愤怒情绪下的驾驶行为更加激进，加速踏板的操作从长期维持不变转为周期性的剧烈踩踏，踏板频谱幅值最大提高了165.1%，整车油耗最大增加了14.2%.

厌氧发酵和热解是生物质处置与利用的主流技术，各具优势．但厌氧发酵周期较长、转化效率低，沼渣处置难，可持续发展受限；热解气化产物复杂、气体热值低．基于此，本研究将热解工艺作为下游沼渣的处置方式以提高原料利用率，并通过发酵时间的梯度控制缩短工艺周期，进而提出生物质适度厌氧发酵耦合热解的新思路．结果表明，厌氧发酵中前期具有较快的产甲烷效率，前5 d的平均每日甲烷产量可达24.43 mL/（g TS），而中后期的工艺效率相对较低，这为梯度厌氧发酵耦合热解工艺提供了契机．此外，适度厌氧发酵对玉米秸秆起到一定解聚作用，有利于促进沼渣热解过程的传热传质；而随着发酵梯度的进一步增加，其结构解聚的促进作用将不能弥补有机质降解对热解气收率产生的负向作用．从耦合系统总能量收率方面来看，随着发酵梯度的增加，呈现出先快速上升后趋于平稳趋势．当发酵梯度为12 d时，耦合系统总能量收率达到9.60 MJ/（kg TS），与后续发酵梯度下耦合系统总能量收率差异并不显著(9.24～9.49 MJ/（kg TS）)，但前者的工艺周期更短．因此，综合时间成本等因素，玉米秸秆适度厌氧发酵（发酵12 d）耦合热解系统呈现最佳工艺性能．该方案下可达到较高的总能量收率，同时获得25.33%质量转化率、24.39%的CO₂排放率以及39.76%的碳效率，可为生物质清洁、高效的处置与利用提供潜在技术路径．

疲劳裂纹闭合效应对结构疲劳寿命预测精确度有重要影响，如何确定疲劳裂纹扩展时张开载荷的变化规律是疲劳研究的重要课题之一．针对DH36钢，使用数字图像相关(DIC)技术获得裂纹尖端位移场，通过全场位移拟合法得到了不同裂纹长度的三点弯曲(SENB)试样的裂纹尖端有效张开载荷，分析了影响拟合效果的因素，并获得张开载荷随裂纹长度和表面减薄的变化关系．最终通过裂纹扩展速率试验验证了全场位移拟合法所确定张开载荷的准确性．结果表明：DH36钢的疲劳裂纹张开载荷随裂纹长度的增加而增大，表面减薄试样的张开载荷显著低于未减薄试样．

针对新一代核领域事故容错材料SiC燃料元件包壳的焊接需求，采用低温AgCuInTi钎料成功钎焊连接了SiC陶瓷与Kovar合金，通过优化钎焊工艺参数获得了组织性能最优的SiC/Kovar接头，并对接头的连接机理进行了分析，建立了界面组织-力学性能-断裂行为之间的联系.结果表明，760℃保温10 min的SiC/Kovar钎焊接头的界面组织可以分为3个特征区，即陶瓷侧的反应层、接头中部的钎缝区和金属侧的扩散区.金属母材向液相中溶解的Ni元素同Si C陶瓷反应是接头形成的关键.反应层主要由Ni₃Si₂+Ni₂Si+石墨组成的多层结构，钎缝区主要由Ag（s,s）、Cu（s,s）、Cu₇In₃、Ti Ni₃和Ni₁₆Si₇Ti₆组成，扩散区则主要为（Fe,Co）固溶体和剩余液相形成的Ag（s,s）和Cu₇In₃相.钎焊温度的升高并未改变接头中的相组成，仍可分为3个特征区，但各特征区的宽度变化明显．当钎焊温度由720℃增加至800℃时，金属侧扩散区的宽度增加明显，陶瓷侧反应层的宽度由0.4μm显著增加至8.4μm，而钎缝区的宽度由123μm降低至53μm.接头的抗剪强度随钎焊温度的升高呈现出先增加后降低的变化趋势.当钎焊温度为760℃、保温10 min时，接头的抗剪强度最高为72 MPa.温度的增加导致接头界面中脆性化合物增加，残余应力增大，接头抗剪强度因此下降.断裂发生在钎缝边缘，随后沿着钎缝中的脆性Cu₇In₃和TiNi₃扩展至陶瓷基体，使得接头失效．

将富含氧气的灌溉水通过地下滴灌输入到作物根区可实现作物根区土壤水、肥、气和微生境的精量调控，传统的加氧装置产生的气泡粒径较大，致使到达根部的氧气含量较低，已经成为加氧滴灌发展的瓶颈问题之一．微纳米气泡具有在水中上升速度慢、存在时间长的特点，与加氧滴灌技术相结合，可以有效解决灌溉水到达作物根部氧气含量少的问题．基于此，本文以番茄为研究对象，选择定植期、开花坐果期、果实膨大期、盛果期4种生长期的设施番茄进行微纳米气泡灌溉，系统研究微纳米气泡水地下滴灌对设施番茄生长、产量及品质、土壤肥力的影响规律．结果表明，随着加气水平的提高，设施番茄的产量、品质及生长均有所提升，其中设施番茄产量提高显著，达23.98%，这是由于微纳米气泡可主要促进土壤中氮含量的提升，进而极大影响了植物根系中根尖数的数量，有利于根系对土壤中氮、磷、钾的吸收效率，进而提升作物产量与品质，其中可溶性固形物、可溶性糖、维生素C含量分别提高20.31%、34.48%、34.13%．综合考虑，全生育期加气是最为合适的设施番茄加气灌溉模式，该研究可为设施番茄水肥气一体化高效种植提供技术支持．

超声疲劳试验可快速获得材料在超高周寿命区间的疲劳性能．试验应力计算是超高周疲劳试验的关键内容，其决定了试验数据的准确性，但目前研究人员在计算试验应力时均未考虑超声变幅杆和试样的耦合作用．针对这一问题，本文采用数值模拟方法对超声变幅杆和试样进行了动力学分析，并对超声变幅杆和试样的端部振幅进行了测量．结果表明：考虑超声变幅杆和试样耦合作用得到的振幅与试验测量结果误差最大仅为5.4%，而传统解析法的误差可达25.5%；进一步对比发现材料阻尼对共振频率的影响较大，而外加静态载荷对超声疲劳系统的动力学行为的影响可以忽略；本文中以EH690钢试验获得的S-N曲线为例进行了应力修正，发现经整体法修正后的疲劳应力要高于解析法确定的应力水平．

气体驱动液固逆流化床是一种新型的逆流化床生物反应器，具有能耗低、颗粒磨损少、传质效率高等优点，在生物污水处理中具有巨大的应用前景．为开发其在高盐废水中的应用，明确盐水浓度对颗粒流动特性的影响规律，自行设计并搭建了一套中试规模的气体驱动液固逆流化床实验装置，通过实验观察与压降测试相结合的方法研究了颗粒的流动特性，包括床层的流型、流型转折速度、床层膨胀高度和固含率等．结果表明：随着气体表观速度的增加，颗粒床层经历了固定床区、过渡流化区、完全流化区和循环流化区4种流型，流型之间通过初始流化气速、最小完全流化气速、最小循环流化气速进行划分；相比于PE2.0颗粒，直径较大的PE4.0颗粒更难以流化；PE2.0和PE4.0颗粒的初始流化气速和最小完全流化气速皆随盐水浓度和颗粒装载量的增加而增加；PE2.0和PE4.0颗粒的最小循环气速同样随盐水浓度的增加而增加，但随颗粒装载量的增加，PE2.0颗粒的最小循环流化气速呈增加的趋势，而PE4.0颗粒的最小循环流化气速呈先下降后轻微上升的趋势．研究还发现，随着盐水浓度的增加，液固间密度差逐渐加大，颗粒流化越发困难，床层的膨胀高度随之下降，床层的平均固含率随之增加．以上所得的结果可为此类反应器的开发及工业应用提供基础数据和理论依据．

人工耳蜗(CI)作为一种先进的神经假体，为重度至极重度听力损失患者提供了听力恢复的可能性．然而，目前CI患者植入后临床听觉康复评估结果呈现显著差异性．这种差异可能源于植入后大脑功能的重新组织及其多重因素综合作用．因此，研究人员正在努力开发客观评估方法，以准确评估人工耳蜗植入后大脑的可塑性．脑电图(EEG)由于其与CI的良好兼容性、操作的便捷性和非侵入性等特点，已成为一种具有重大临床应用前景的听觉康复客观评估手段．然而，CI的电刺激产生的大量伪迹对EEG信号的质量构成了严重干扰．这些伪迹使神经响应扭曲，难以从EEG记录中提取出准确可靠的大脑活动数据．目前，这一问题已成为利用脑电技术进行临床应用的主要障碍．以往研究中已尝试采用若干技术来降低伪迹的影响，但至今相关方法仍缺乏共识，且这些方法在广泛临床应用中的适应性仍有待验证．本文首先对CI伪迹的特性及其在EEG信号中的表现进行了详细介绍，进而全面回顾了目前脑电图中减少CI伪迹的处理技术进展，包括线性和非线性方法、时频分析技术以及基于统计和机器学习的算法等．进一步探讨了不同信号处理技术在实际应用中的效果和适应性，总结了这些技术的优势与局限性，对技术未来发展提出了展望．

在构建三维零件的增材制造过程中，零件的成形几何精度受到多种因素的制约，导致实际成形零件的尺寸和形状与原始设计的边界表示(B-rep)模型存在偏差．在须依赖于模型分层处理的增材制造工艺中，分层误差和制造工艺误差对于零件几何尺寸的影响最为显著．为了减少几何误差，通常在预处理阶段对STL模型进行误差预补偿．本文提出了一种基于三角网格顶点邻域双映射的误差补偿方法，通过重建STL模型三角网格顶点的拓扑关系，消除冗余信息并优化顶点邻域的三角面片索引链表，并依据三角面片与顶点的法向量方向映射关系，以及几何误差模型预测值与顶点偏移量的距离映射关系，结合三角面片权重计算顶点的误差补偿量，最终生成经过补偿的STL模型．为验证所提出方法的有效性，本文以砂型黏结剂喷射(BJ)工艺为例，对于所设计的多特征砂型标准件进行几何误差补偿前后的实验对比，结果表明：经过补偿后的标准件，其相对误差降幅均在63.00%以上，打印零件的成形精度得到了大幅提升．

为研究弹性管自激振荡现象的发生机理与运动规律，以应用到生物医疗等领域，本文通过采用粒子图像测速技术(PIV)，进行了104组不同工况的实验测量，包括不同液体、不同流速、不同外部压强等流场条件，得到了各种工况的速度信号和压强信号．采用流场分析，压强能谱分析，速度能谱和本征正交分解分析的方法，研究了不同条件对自激振荡的影响．通过分析比较，发现各方法结果一致性较好，实验获得了弹性管自激振荡发生参数条件分布图，详细分析了该实验条件下流场发生转捩的运动过程．研究了引发自激振荡前后流场的能谱变化、压强波动和流动结构时空演化规律，讨论了自激振荡各工况流场速度模态分解与重构的运动特征，给出了流场外部条件对自激振荡的影响规律，得出的结论可应用于流固耦合领域以及医疗领域．

最近的研究表明，音乐家对声音的辨别能力比非音乐家更强．然而，关于音乐经验能否增强频率相关音乐特征的感知尚无共识．本研究从行为学表现和神经反应两个维度探究音乐经验对感知频率相关音乐特征的潜在影响．实验采用oddball范式，选取音高、音程以及和弦作为表征频率相关音乐特征的感知内容．实验过程记录了两组受试者(有音乐经验受试者作为音乐组，无音乐经验受试者作为对照组)在主动辨识任务中的行为学反应和脑电图(EEG)数据，对其进行事件相关电位和微状态分析．行为学结果发现，音乐组识别偏差刺激的正确率更高、反应时间更短．事件相关电位分析结果发现，在初级听觉皮层反应(N1成分)上音乐组与对照组之间并未观察到统计学意义上的明显差异．然而，音乐组的失匹配负波(MMN)潜伏期更短，与更深层次认知加工相关的P3b响应明显增强．在P3b对应时间窗内进一步的微状态分析结果显示，在和弦感知任务中音乐组的各项微状态特征参数(全局解释方差、覆盖率、持续时间)显著更高．结合脑地形图分析发现，音乐经验增强了顶叶区域的激活强度并扩大了激活范围．以上结果表明，音乐经验虽在声音感知的初步处理阶段影响有限，但在信息处理的后期加工阶段能显著提升个体对声音的敏感度与认知加工效率．

步态不对称是大多数偏瘫患者的一个重要临床特征，研究表明偏瘫患者穿戴单侧外骨骼可以有效改善步态对称性．导纳控制是一种经典的柔顺控制方法，而现有研究中关于将导纳控制应用于下肢康复外骨骼，未证明选择合适的导纳刚度对偏瘫患者个体的步态对称性恢复是有帮助的．为满足偏瘫患者步态恢复和人机交互柔顺性的需求，本研究设计开发了单侧髋关节外骨骼及导纳控制系统，并通过动力学建模和控制系统仿真得到导纳参数对外骨骼柔顺程度的影响规律．通过对比真实患者和模拟偏瘫患者的步态特征，本研究验证了在小腿绑缚体重10%重物的人工阻碍的有效性．本研究以8名健康人为实验对象，在实时运动分析与训练交互实验室平台上进行了正常行走实验、穿戴人工阻碍的模拟偏瘫患者行走实验、穿戴人工阻碍和外骨骼助力的10组不同导纳刚度步态恢复实验以及一致性验证实验．实验结果表明：单侧外骨骼导纳控制对步态对称性的改善有显著性效果(p<0.01)，并且髋关节外骨骼导纳控制的刚度参数选择因个体差异而异，证明需要针对个体差异特性进行定制化刚度系数设计．本研究初步证明了通过调整刚度参数可以为存在个体差异的下肢步行功能障碍者提供步态辅助以改善其步态对称性，为后续进行在线导纳参数优化和实现个性化步态辅助研究奠定了基础．

针对海洋平台服役过程中时常遭遇到随机海况和复杂载荷作用的情况，设计对海洋平台用钢EH36钢进行变幅疲劳载荷下疲劳裂纹扩展行为试验，研究了变幅疲劳载荷作用下EH36钢疲劳裂纹扩展行为和机理．采用柔度法测量变幅疲劳载荷作用下的裂纹扩展速率，并用数字图像相关(DIC)分析了变幅疲劳载荷施加前后裂纹尖端塑性区尺寸变化．采用SEM分析了不同形式变幅载荷作用区域的断口形貌特征，用裂纹尖端塑性区尺寸变化和对应断口形貌特征解释了变幅疲劳载荷作用下的裂纹扩展行为和内在机理．结果表明：单次拉伸过载能降低疲劳裂纹扩展速率，延长疲劳寿命；单次压缩过载能短暂加速疲劳裂纹扩展速率，对疲劳寿命影响不大；不同顺序拉伸和压缩过载与单次拉伸过载现象保持一致，均能降低疲劳裂纹扩展速率，延长疲劳寿命，但拉压过载的先后施加顺序会显著影响疲劳裂纹扩展的迟滞效应．分析结果表明：拉伸过载过程增大裂纹尖端塑性区，并钝化裂纹尖端，从而使疲劳裂纹扩展速率降低；压缩过载过程减小裂纹尖端塑性区，并使裂纹尖端尖锐，从而使疲劳裂纹扩展速率加速；不同顺序拉伸和压缩过载是两种作用效果的结合．试验结果能很好地描述变幅疲劳载荷下的裂纹扩展行为并给出内在机理解释，为海洋平台在复杂载荷环境下服役所造成的疲劳损伤提供理论依据和实用价值．

本文介绍了在650℃下对采用钨极氩弧(TIG)焊和激光焊的两种堵管接头进行蠕变-疲劳寿命评估的情况，以评价其作为高温反应堆焊接堵管技术的可靠性.首先，采用热弹塑性有限元法计算了两种堵管接头的残余应力.然后，将残余应力结果作为输入条件，计算了堵管接头在正常运行期间的应力松弛行为和不同瞬态下的应变范围.根据时间分数规则(TFR)，计算了TIG焊和激光焊堵管接头在服役过程中的蠕变损伤和疲劳损伤．最后，依据ASMENH和RCC-MRx标准提供的蠕变-疲劳损伤包络线预测了堵管接头的蠕变-疲劳寿命．结果表明，激光焊堵管焊缝的冷却速率比TIG焊堵管焊缝高60%，这导致了激光焊堵管焊缝有更加细化的晶粒和更高的残余应力水平.堵管焊缝根部存在明显的应力集中现象，且为残余拉应力，是堵管接头中最容易失效的位置.在堵管接头服役过程中，由于蠕变变形，残余应力会发生松弛.同时，残余应力的存在会对蠕变应变的产生有显著影响，但随服役时间的延长，残余应力的影响会逐渐减弱.相同的服役时间下，激光焊堵管接头的蠕变损伤和疲劳损伤均高于TIG焊堵管接头，蠕变损伤占主导地位．此外，TIG堵管接头的蠕变-疲劳预测寿命比激光焊堵管接头长20%左右.即使采用最保守的ASME-NH交互损伤曲线，两种堵管接头的蠕变-疲劳寿命也超过了40 a，验证了两种焊接堵管技术的可靠性.

主动液阻悬置在长期使用过程中，其物理参数会受到温度变化、老化等因素的影响而发生偏移，从而导致其性能下降．为确保主动液阻悬置的主动减振性能，提出一种在线辨识方法来准确获取其物理参数．该方法基于传感器数据和信号处理算法，通过监测主动液阻悬置的运行状态和响应特性来实现参数辨识．首先，根据已有的主动液阻悬置数学模型进行参数分析，选择容易发生变化且显著影响主动液阻悬置减振性能的参数进行在线辨识，并推导出初级通道和次级通道传递特性表达式来描述主动液阻悬置的动态特性．然后，基于卡尔曼滤波(KF)算法进行参数在线辨识原理分析，并在Simulink中搭建基于初级通道和次级通道传递特性的参数辨识模型进行仿真，结果表明，在这两种情况下，KF算法均可以对参数进行准确并快速的辨识，对橡胶主簧体积刚度、橡胶主簧泵液活塞面积、动子质量、解耦膜黏性阻尼4个参数辨识的结果偏差最大为5.18%，基于初级通道和次级通道的参数辨识时间分别为0.30 s和0.25 s．最后，基于次级通道传递特性进行参数在线辨识台架实验，结果表明，KF算法对这4个参数的辨识精度均可达到90%以上，辨识时间为0.30 s．与仿真结果相比，辨识精度和速度并未出现明显差异，证明了辨识方法的可行性与有效性．本文提出的方法为确保主动液阻悬置的主动减振性能提供了重要参考，并为主动减振技术的发展提供了有效支持．

随着海洋开发与利用区域不断向深、远海延伸，自主式水下航行器(AUVs)长期水下作业需求也愈发紧迫，因此，开展隐蔽、快速、安全的AUV水下回收技术研究具有重要的意义．针对AUV水下移动对接回收需求，同时基于现有水下移动对接回收装置末端执行机构的特点，受牵牛花瓣结构形状及开合运动规律启发，并结合空间折展机构，提出并设计了一款新型机械手式AUV水下回收装置末端执行机构——仿花瓣机械爪．仿花瓣机械爪主瓣可实现主动张合，带动可折展副瓣收拢与张开，结合主瓣上的被动柔性指可实现对AUV的牢固抓取．通过对仿花瓣机械爪的运动学分析获得了其运动规律及运动参数，机械爪主、副瓣面展开角均随电推杆行程的增加而减小，其变化范围分别为[0°，32°]和[0°，23.8°)，完全展开后，花瓣最大开口尺寸为657 mm．通过水池试验验证了仿花瓣机械爪的预期运动及抓取效果；同时还探讨了机械爪偏心距离、机械爪开角及闭合速度对回收效果的影响．结果表明：偏心距仅对回收时间有较大影响，偏心距越大回收时间变长；而机械爪开角及闭合速度则主要影响最大碰撞力与回收时间，且机械爪闭合速度过快不利于成功回收．

机器人在执行捕获类任务的过程中，碰撞是不可避免的．刚性机构能够让捕获目标快速停止，但是容易因为受到剧烈撞击而造成设备损坏等严重问题；柔性机构虽然能够减小碰撞冲击力，但无法对目标产生足够的停止作用，从而产生强烈的振动，给稳定捕获带来困难．为了克服这种矛盾，在机器人结构中加入变阻尼驱动器是一个较为可行的研究方向．为此，设计了一种可变阻尼的高冗余机器人．该设计采用流体节流原理产生黏滞阻尼，通过改变阻尼孔的截面积来实现阻尼控制．然后，利用牛顿-欧拉动态平衡公式建立了机器人的动力学模型，通过质量集中的方法对机器人的碰撞模型进行简化．对面临不同方向冲击时机器人的动量变化以及受到的冲击力进行了计算和仿真，探索影响其大小的因素．结果表明，当机器人姿态正对着冲击物体的速度方向时动量变化最大，当机器人姿态与冲击物体的速度方向大致垂直时受到的冲击力最小，而机器人本身的阻尼越大，受到的冲击力越大．在此基础上，提出捕获效能指标，采用粒子群优化算法对动量和冲击力进行了综合优化，使得所设计的机器人能够在对冲击物体产生较大停止作用的同时尽可能减小自身受到的冲击力．最后，通过实物模型对仿真结果进行了验证，证明了本文模型的正确性．

椭圆转子发动机通过转子上的进、排气口换气，具有3个燃烧室且曲轴转速是转子转速的2倍，其换气特性和排气特征与传统活塞往复式发动机及三角转子发动机有明显区别．本文利用GT-Power软件建立了符合椭圆转子发动机工作特点的一维模型，以研究此类型发动机的换气过程特点、排气脉冲特性及排气歧管长度对其的影响规律，为高换气效率排气系统结构设计提供参考．研究结果表明：完整的排气过程可以划分为4个阶段：阶段1、2是废气流出的主要时期，占总排气量的90%以上；阶段3、4进、排气口同时开启但无法实现有效的扫气过程，且废气回流现象明显，导致缸内残余废气率提高．相邻燃烧室之间存在进、排气口叠开期，每个燃烧室排气末期均对应后燃烧室的排气初期，后燃烧室废气大量流出的同时窜漏入相邻燃烧室的现象较为明显，即燃烧室内的残余废气量同时受到自身排气过程和相邻燃烧室排气过程的综合影响．排气歧管长度变化对气口全开期的影响大于气口叠开期，气口全开期排气量是叠开期的3倍以上．计算长度范围内最优歧管长度可使排气过程排气量提高3.21%，并使气口叠开期的进气量提高32.80%．实现更好的排气效果的同时利于进气过程，有效地减少了阶段3废气向进气道的回流量，最终降低燃烧室内的残余废气率，实现换气效率的提高．

伺服进给系统是高端数控加工装备的核心组件，对其故障准确诊断可以有效提高加工装备的工作效率．基于模型的方法能够深入了解系统本质，减少因对系统整体性考虑不足导致的故障漏报，在伺服进给系统的故障诊断中得到广泛应用．其中，基于模型的区间观测器(IO)方法有便于生成观测阈值的优点，但其区间宽度的计算过于依赖经验知识，应用于实际系统易造成故障误报或漏报．针对IO的区间宽度计算方法进行改进，通过引入扩张状态优化区间宽度的计算，降低人为经验对区间宽度的影响，提出扩张状态区间观测器(ESIO)，以进一步减少故障漏报或误报，提升故障诊断性能．首先，将系统的集总干扰以扩张状态的形式通过观测器进行估计；其次，将估计所得的集总干扰输入IO并进行迭代，代替原始IO中受人为经验影响的干扰范围；在此基础上，通过量化干扰项自动计算区间，得到ESIO．通过实验验证在不同故障类型下基于ESIO进行故障诊断的效果，并与基于IO的故障诊断结果进行比较．实验结果表明：在对伺服进给系统的故障诊断中，提出的ESIO方法改善了区间宽度过于依赖人工经验的问题，相比于IO方法，ESIO的区间宽度缩小了5.21%，能够更有效地识别故障.

岩石作为一种常见的工程材料，其动态拉伸力学性能的准确核定及破裂机理至关重要，而巴西劈裂试验是目前测定岩石抗拉强度最广泛的试验方法．为探究不同冲击速率下青砂岩抗拉特性及能量利用效率，结合室内试验与细观参数标定，建立了青砂岩宏-细观力学响应关系，分析了青砂岩在不同冲击速率下的力学特性、破裂规律与能量利用效率．结果表明：(1)青砂岩破裂过程中，碎块内部以拉力链为主，破裂口边缘附近以压力链为主，拉力链在裂纹扩展与延伸中起主要作用，而最终断裂是压力和拉力链相互作用的结果；(2)随着冲击速率增加，青砂岩破裂形态可分为主裂纹为主、次生裂纹出现、次生裂纹贯穿的破坏形式，而破裂微元体、拉伸与剪切裂纹均呈现增加的趋势．在相同的冲击速率下，破裂微元体呈现出缓慢增加、快速增加与稳定增加阶段，而拉伸与剪切裂纹均呈现快速增加与稳定增加阶段，且在破裂过程中主要为拉伸裂纹；(3)在冲击速率为2～12 m/s时，能量利用效率呈现快速增加的趋势，12～28 m/s时，能量利用效率呈现出上下波动趋势，28～30 m/s时呈现出下降趋势，在冲击速率为22 m/s时，最大能量利用效率为8.153%．研究结果可为岩石破碎过程中工艺参数的合理选择提供指导．