钢丝缠绕预应力嵌合结构是指在预应力钢丝缠绕层的预紧下,嵌合子结构经界面嵌合作用而连接起来的结构。其应用解决了重型承载结构的设计、制造、运输、安装等诸多困难。近年来在我国自主建造的万吨级重型压机中已经得到广泛应用,但嵌合连接的基础性原理研究远滞后于工程应用。现重点从多峰弹塑性接触理论、断裂力学和弱边界理论三个方面对嵌合原理进行分析和探讨,为嵌合结构的深入研究和工程应用提供了初步的基础性原理支持。

快速制造是快速成形技术的重要发展方向之一,牙矫正器的快速制造是快速制造技术的典型应用.分析了牙矫正器快速制造设备Aurora350的不同工艺方案，采用模块化的设计方法对A urora350的硬件系统进行了总体设计，完成了该设备的研究开发。

制造无托槽隐形牙矫治器需采用快速成形工艺制作的牙颌模型作为模具,快速成形的牙颌模型表面性能对无托槽隐形牙矫治器与牙齿接触面的表面性能有决定性的影响.对比、分析了SL(Stereolithography,立体光刻)与FDM(Fused Deposition Modeling,熔融沉积制造)2种快速成形工艺制造的成形件的表面形貌特点、表面粗糙度和摩擦因数的差异及原因,对用于牙颌模型制造的快速成形工艺的选择和改进有重要指导意义.

研究牙颌数字模型的获取技术.对逆向工程领域中的多种数字化技术进行分析,针对牙颌模型数字化的特点,全面比较了三维激光扫描法和层析法,确定选择层析法进行单颌石膏模型的批量数字化,采用三维激光扫描法获取牙颌模型的咬合信息.实际应用表明该方法能以较高效率获取到较高质量的牙颌数字模型.

结合某液压缸采用O形橡胶密封圈实现低压静密封的实例,建立了大直径O形橡胶密封圈与密封副接触的非线性有限元分析模型,得出了其在安装和使用中的等效Von Mises应力和接触正应力分布,据此,对O形橡胶密封圈的力学与密封性能进行了分析,并给出了合理选择O形橡胶密封圈拉伸量与压缩率的理论分析。

剖分坎合是钢丝缠绕液压机的关键技术，坎合副的抗剪性及其抗疲劳性对模锻液压机使役期间保持机架完整性至关重要。坎合原理及抗疲劳性方面研究工作的不足限制了该技术的推广和应用。设计坎合疲劳试验夹具，对液压机本体小试样坎合结构进行切向等幅循环载荷疲劳试验。分析坎合结构切向循环载荷条件下三个阶段的载荷-位移循环特性；建立坎合结构疲劳指数模型，当载荷比R=0.1时，坎合结构疲劳量纲一载荷极限为Ft＊max=0.74；研究量纲一切向载荷幅值与均值 a mF＊-F＊关系，得到坎合结构疲劳等寿命曲线；提出基于Miner线性累积损伤理论的坎合结构疲劳累积损伤准则。实现了钢丝缠绕模锻液压机坎合结构的安全性评估和寿命预测。

在回顾预应力钢丝缠绕液压机的发展和现状的基础上抽象出液压机的基本力学模型指出重型设备工程领域常用的三种连接结构形式即冶金结合结构、键合结构和坎合结构。分别从连接形式、力学特征和应用特性等多方面对其进行了全面比较分析阐明了各种结合结构的优缺点同时也阐明了坎合结构在重型承载中的应用优势。通过例举我国多台自主建造的万吨级重型压机实施情况说明坎合原理及其技术在重型压机中已经得到广泛应用在重型装备等行业中具有巨大潜在市场。

现代重型模锻液压机以极高的压制强度为特征。为了实现高强度压制、减小设备体积、减轻重量并且控制制造难度和成本，大吨位超高压预应力液压缸以及高强度、高可靠性、高疲劳寿命的预应力钢丝缠绕承载机架是重要的技术手段。超高压大间隙密封，可靠、无应力集中的液压缸结构，以及高承载能力的预应力设计是设计和制造大吨位超高压液压缸必须解决的关键技术问题。而预应力结构可以提高结构的抗疲劳性能，特别是预应力钢丝缠绕结构可充分发挥材料的强度潜力、减小结构体积和重量，降低加工制造难度和成本。

在分析液压机的油缸结构的基础上认为矩形油缸具有极好的工艺适应性具有有效工作面积大、载荷传递路径短等优点但存在应力应变问题严重等缺点.通过选用高强钢丝预应力缠绕结构和对预应力缠绕油缸不同的缠绕曲面进行计算得出了最佳的缠绕曲面为椭圆结构并通过力学分析提出了矩形油缸椭圆缠绕曲面的设计准则.

为了解250MN钢丝预紧式主缸的应力和变形情况，对其进行了理论计算和有限元模拟。结果显示，主缸简体不管是在预紧状态还是在工作状态，由于受端部影响，其径向位移、应力是轴向位置的函数，并非沿轴向均匀分布。工作时，载荷边界线处的径向位移为0．895mm。预紧时，距缸体端面右侧581mm处轴向应力最大，约103．08MPa。最大Tresca、Mises应力出现在分界线右侧781mm的地方，Tresca应力约为332．46MPa，Mises应力约为301．19MPa。有限元计算结果和理论计算比较吻合，二者可相互验证。