欲根据组分材料——纤维和基体性能参数预报复合材料的强度,必须解决3个方面的问题.首先,必须准确计算出纤维和基体中的内应力;其次,必须基于这些内应力,建立起复合材料的有效破坏判据,即细观力学强度理论;最后,必须根据独立测试的基体性能,准确定义其现场强度输入数据,因为后者无法测量.复合材料强度预报之所以困难,在于所涉及的每一个问题都极具挑战.由黄争鸣创建和发展的桥联理论,系统给出了这3方面问题的有效解决方案.该文简要介绍这些解决方案,包括桥联理论的最新进展及有待进一步研究的课题.

以南京第四长江大桥扁平箱梁为研究对象,通过节段模型自由振动风洞试验详细测试了模型在不同风攻角下的颤振响应,探讨了系统非稳态及稳态临界振幅随风速的演化规律.首先,基于颤振响应振幅包络,结合Hilbert变换,识别了系统振幅依存的模态阻尼,并初步阐释了颤振形态随风攻角转变的机理.其次,提取了系统在不同风攻角下的模态参数,基于双模态耦合闭合解法,识别了断面在不同风攻角下的非线性颤振导数,研究了关键颤振导数振幅依存性随风攻角变化的规律及对断面颤振形态和特性的潜在影响.最后,通过逐项拆解模态阻尼,深入剖析了风攻角对非耦合及耦合气动阻尼的影响,并阐明了分项阻尼导致系统颤振性能差异性的动力学机理.

针对非线性大扰动翼型气动力优化问题,提出了基于卷积神经网络气动力降阶模型的优化方法.该方法用不同形状参数下翼型的气动力数据作为训练信号,训练卷积神经网络翼型气动力降阶模型.采用该气动力降阶模型,以最大升阻比为目标,对翼型进行优化,结果表明该方法可用于大扰动下翼型气动力的预测和优化.该文同时还讨论了池化法和径向基法的训练信号数据降维方法对降阶模型精度的影响,结果表明训练信号数据降维能够提高气动力降阶模型的精度.其原因在于训练信号数据降维可以减少神经网络模型的待定参数的个数,在相同数据量下神经网络模型收敛得更好.

与固定翼相比,在低速、小Reynolds数条件下,扑翼飞行具有显著的气动性能优势,受到越来越多的重视.然而,目前对扑翼翼型的研究以刚性翼型为主,对柔性翼型气动性能认识还不清楚.该文建立了柔性椭圆翼型的流固耦合仿真模型,分析了不同风速、迎角下柔性椭圆翼型的周围流场、变形以及气动性能.仿真结果表明,较刚性翼型,柔性翼型延缓了尾涡脱落时间,有效降低升力扰动振荡频率;柔性翼型显著抑制了尾流流场的扰动,降低升力扰动振荡幅值,合适的弹性模量翼型使得扰动振荡完全消除.研究结果可为软飞行器气动设计提供参考.

基于小扰动和弱非线性假设,提出了一种基于气动力降阶模型和径向基函数参数化的翼型优化方法.其主要方法是用径向基函数参数化翼型扰动;通过CFD辨识参数扰动对翼型气动力影响的降阶模型核函数;基于叠加法建立了参数变化对翼型气动力影响的降阶模型;最后基于该气动力降阶模型计算并优化翼型升阻特性.NACA0012翼型优化的结果表明基于气动力降阶模型的优化方法是可行的,可以极大地提高翼型优化速度.

针对橡胶接触界面间液体渗入特性及力学驱动机制,采用自建原位观测仪,得到橡胶-玻璃接触界面间液体（丙酮与水混合液,体积比1∶1）渗入过程.利用自编MATLAB程序及图像软件,得出橡胶-玻璃接触界面间压力与真实接触面积比关系曲线、界面内液体渗入特性及固-液界面润湿性对界面内液体渗入面积比的影响.研究表明：对于橡胶-玻璃接触界面,压力与真实接触面积比呈幂函数规律变化,液体在接触界面内的渗入路径大多出现在接触面积比较大区域;驱动液体铺展的毛细管力与阻碍液体铺展的固-液黏性阻力之间的平衡关系,是界面液体渗入特性的主要力学机制,也是决定液体铺展速度的因素.另外,实验结果表明,液体渗入面积比随固-液界面润湿性的增强而增大.该研究为橡胶接触界面的摩擦、润滑及密封机理研究奠定了一定的理论基础.

为给复杂机械多体系统碰撞动力学问题的定量和定性分析提供一个强有力新工具,该文将现代分析力学中的对称性理论引入到机械多体外碰撞动力学研究中.首先,基于冲量动量法推导系统碰撞动力学的Euler-Lagrange方程;其次,引进群分析理论,根据不变性原则给出系统存在Noether对称性与Lie对称性的各自条件方程以及得到相应守恒量的形式,为动力学方程的解析积分理论提供了有效途径.最后以一平面开环两连杆机构的碰撞力学为例进行实际分析运用.研究表明,借助对称性和守恒量可以得到机械多体系统动力学更深层次的力学规律和运动特性,可为系统更精确的动态优化设计和先进控制奠定理论基础.

研究了蛇板系统的动力学建模与运动规划问题,提出一种遗传算法与Gauss伪谱法相结合的混合优化策略.首先,基于微分几何中的Riemann（黎曼）流形与仿射映射理论,建立蛇板系统在其构型流形上的Euler-Lagrange（欧拉-拉格朗日）方程.蛇板的构型空间对应流形空间,速度空间对应流形切空间,力矩空间对应流形余切空间,惯量矩阵提供了流形空间上的一个Riemann度量.构造适当的基底描述蛇板系统的许可速度,可以使蛇板系统的运动方程得到简化.然后,利用Gauss伪谱法将蛇板系统运动规划问题离散为非线性规划问题,利用序列二次规划算法求解蛇板系统的运动轨迹与最优控制输入,其中,Gauss伪谱法的初值通过遗传算法得到.最后,通过数值仿真,蛇板系统的运动轨迹与实际情况吻合,最优控制输入也能很好地满足约束条件,验证了该混合优化策略的有效性.

利用有限单元法，数值分析轴向柱塞泵缝隙高度可变时阀门板上油膜的压力分布．缝隙中油压变化的确定，通常是应用Pasynkow润滑理论中的Reynolds方程．使用基于有限单元法的自编程序，数值地求解该方程．为了提高结果的精度，基于解的残差估计，应用了加密的自适应网格．给出了依赖于泵的几何条件和工作参数的计算结果．

用积分关系式方法求解平板层流边界层问题，首先，设定速度分布试函数，使之满足最基本的边界条件，试函数中的待定系统则利用已有的数值解的一些结果 确定。