针对变截面压杆临界载荷问题,基于一阶临界载荷作用下结构稳定平衡条件,进行杆件的离散化.以杆件各离散点的未知挠度和压杆临界力为未知量,以每个离散点的挠度与临界力所满足的差分方程,构建求解临界力非线性方程组.应用数值分析迭代理论,提出了临界力求解的直接迭代新方法.并编制计算程序.通过算例分析验证了该算法具有程序设计简单,收敛快和计算精度高等优点,为工程应用提供良好条件.

基于变密度法和数学规划中的序列凸规划优化方法，建立了具有大型稀疏特点的连续体结构的多目标拓扑优化设计模型．以结构的静力学多刚度和动力学特征值问题同时作为优化的目标函数，以设计域中可容许材料的体积百分比作为优化的全局性约束来限制搜索域，用序列凸规划方法中的移动渐近线方法（MMA）作为优化数学模型的求解器．基于Matlab平台，用程序实现了MMA算法，并用典型算例证明了本文研究方法的有效性．

为进行板壳结构的屈曲分析. 采用三维退化曲壳元离散板壳结构,在TL列式下推导了考虑双重非线性的单元切线刚度矩阵,提出采用罚单元法处理结构加载边的位移约束条件.应用所编制的程序,进行了平板、曲壳以及板式门架的双重非线性屈曲分析. 对比分析表明了方法的可靠性和有效性.

采用常位移不连续单元和裂尖位移不连续单元构成的边界元方法研究内部压力作用下无限大板中源于椭圆孔的分支裂纹.在该边界元方法的实施过程中,左、右裂尖位移不连续单元分别置于裂纹的左、右裂尖处,而常位移不连续单元则分布于除了裂尖位移不连续单元占据的位置之外的整个裂纹面及其他边界.结果表明,该数值方法对计算无限大板中复杂裂纹的应力强度因子是有效的,可以揭示裂纹体几何对应力强度因子的影响.

为了研究在空间充气展开结构中作为承力结构的充气桁架的屈曲行为,利用充气梁理论建立了充气桁架的屈曲分析模型,重点分析了屈曲模态特性及充气桁架主要结构参数对屈曲行为的影响.分析结果表明,径向载荷个数和压强对屈曲行为的影响很小,屈曲载荷受横截面半径的影响很大.为充气桁架结构的设计优化提供依据.

金属橡胶与弹簧组合型隔振器在工程中有广泛的应用.为了描述金属橡胶与弹簧组合型隔振器的变形过程,建立了金属橡胶与弹簧组合型隔振器弹性迟滞回线的数学模型.通过对最初加载曲线及一个循环周期的弹性迟滞回线进行变换,可以得到隔振器的任意加载和卸载过程的弹性迟滞回线,进而可以利用迟滞回线对隔振器的性能进行分析,减少了大量的实验研究工作.理论数据与实验测试结果对照表明,实验数据与理论模型具有良好的吻合性.

为了研究超声对材料力学行为的影响，设计研制了一套超声疲劳拉伸实验装置；该装置主要由超声波发生器、超声波换能器、等组成，同时利用该装置对紫铜进行了疲劳拉伸实验，并得到了一些新的结果，诸如：材料屈服点降低，硬化率降低等。

针对用水平仪测试竖直轴系倾角回转误差的数据处理方法存在的缺陷。在竖直轴系上建立一系列坐标系，推导水平仪坐标系相对于基准坐标系的姿态关系，阐述用水平仪测试倾角回转误差的原理．对数据进行傅里叶分析后，准确地分离出了回转轴线对水平面的垂直度误差，扣除这个垂直度误差之后，处理出的回转误差中保留了部分一次谐波误差和全部二次谐波误差．通过一组实测的数据证明了本文的数据处理方法比传统方法更为合理．

为了克服超长光路造成的振动和大气扰动的影响,采用动态干涉测量结合补偿法进行超大口径凹非球面的精密检测.通过分析超大口径凹非球面反射镜检测的难点,采用动态干涉仪克服检测中振动和大气扰动,并利用Zemax光学设计软件,以口径3.5m的凹非球面反射镜为例设计了干涉补偿光路.误差分析结果表明,采用动态干涉仪和补偿法进行超大口径凹非球面反射镜面形检测,不仅可以克服振动和大气扰动的影响,还能达到λ/90以上的检测精度.

基于宏微结合的设计思想，提出一种组合式微夹持器结构．采用微直线电机机构实现毫米级的宏运动，采用双晶片压电悬梁机构实现微米级的微运动．介绍组合式微夹持器的组成原理并对压电悬梁形变特性进行了有限元分析．在此基础上，开发微夹持器宏微控制系统，实现了微位移闭环控制．测试实验表明，该微夹持器具有结构紧凑、操作空间大、精度高的特点．