楔环连接结构为摩擦-接触多体组合连接结构,一个典型的楔环连接结构主要由两个连接壳体和一对楔环带构成.建立拉伸载荷下楔环连接结构的力学模型,将楔环连接壳体看成由弹性圆环、短圆柱形壳以及长圆柱形壳组成,基于板壳理论和力法推导壳体截面内力精确解求解方程.当环腔段壳体足够长时,讨论壳体截面内力的简化解,并通过精确解讨论简化解的使用条件.

在标准材料制备工艺条件下,可用材料的密度表征材料的微结构构型。基于该思想,以不同的阻尼层材料密度代表不同的阻尼层材料微结构,针对阻尼层的两种优化构型和优化前的构型,从材料和结构两个尺度层面,实验研究了实际工程中的一种圆形阻尼层合结构的阻尼比随阻尼层材料密度与阻尼层构型的变化。测试得到了给定阻尼层构型时,不同激励幅值和负载质量加载下,结构阻尼比随阻尼材料密度的变化曲线,以及给定阻尼层材料密度时,含有三种不同构型阻尼层的结构的阻尼比随载荷激励幅值的变化曲线。两尺度的实验结果表明：适当的材料设计和结构拓扑优化可以提高圆形阻尼层合结构的阻尼特性;同时也表明：满足工程要求的拓扑优化构型存在多个。

以阻尼材料用量为约束，以最大化结构损耗因子为目标，利用有限元方法实现圆形阻尼层合板的拓扑优化设计。对优化前、后的圆形阻尼层合板进行振动实验，测试结果表明优化后结构阻尼比是优化前的1．3倍。基于结构阻尼比与单位体积结构损耗因子均表示结构件标准化阻尼能力及单调变化相同的特性，以实测结构阻尼比表征单位体积结构损耗因子，验证结构拓扑优化设计的有效性。即优化设计圆形阻尼层合板构型能有效地降低阻尼层的用量，提高阻尼层的利用率，增强结构的阻尼特性。

为了提升小孔节流空气静压支承轴承的力学性能,讨论轴承的结构参数、节流参数及供气压等设计参数对轴承力学性能的影响。针对锥形腔小孔节流空气静压轴承,首先在参数设计范围内通过数值仿真分析轴承间隙的流场,将之归结为4类,研究存在超音速区、分离泡的详细流场结构;其次基于径向基神经网络模型,建立轴承承载力、刚度、流场最大马赫数和轴承设计参数间的相关性数学模型;最后,建立优化设计数学模型,基于近似模型与流场分析结论,在轴承参数的设计范围内以刚度最优为设计目标,在给定轴承负载下获取了最优参数组合。在优化设计中消除了轴承的微振动,提升了轴承刚度,并基于优化结果进一步讨论了轴承参数对力学性能的影响。相关流场分析与优化流程的建立可为工程设计提供参考。