工程爆破教学中, 拆除爆破构筑物建模周期长, 单次实验费用消耗高, 短期内无法重复实验。另外, 实验本身瞬态不可逆, 且危险性高, 不利于近距离观察与学习。针对爆破拆除工程中实验教学的难点问题, 从虚拟仿真教学实验的设计方案出发, 建立了虚拟仿真教学实验平台系统。首先通过“倾倒方案选择”和“切口设计”两个环节的互动操作, 让学习者掌握倾倒方案选择的依据以及爆破切口的设计方法, 理解切口形状、导向窗与定向窗等爆破切口设计内容。根据烟囱倾倒的力学原理, 分析切口设计要满足应力条件, 熟悉受拉区、受压区以及中性轴知识, 掌握切口截面应力极值的计算公式以及强度条件的应用; 其次, 通过“爆破参数设计”让学习者参与炸药单耗、炮孔参数及起爆网路的设计与连线, 正确选择孔内外雷管段别; 随后, 学习者通过“安全校核”与“减震措施布置”两个环节的交互学习, 掌握数据采集的步骤, 学习安全校核的方法以及设置控制爆破负面效应的措施; 最后, 学习者进入“爆破现场”模块并亲身体会现场起爆操作过程, 通过参与设计、组织施工中的每个步骤, 并逐渐建立对爆破作业流程的认知。另外, 实验系统对于每个模块都设置有知识介绍, 便于学习者自主学习。虚拟仿真实验平台的建设不仅优化了教学方法, 而且提高了教学质量, 同时丰富了工程爆破实验教学特色与创新思路。

针对水下岩石台阶爆破过程中破碎块体复杂的受力运动及其堆积过程, 采用FLUENT-EDEM流固耦合的数值计算方法, 在颗粒间引入平行键与Hertz-Mindlin接触模型, 通过巴西劈裂实验与数值计算的结果对比, 标定了平行键的参数, 并建立了水下台阶爆破模型, 分析了水对岩体破碎和运动的力学作用机理, 研究了水下台阶块体颗粒鼓包抛掷的整个运动过程, 讨论了块体速度、块体分层堆积和流场特点。结果表明: 块体颗粒堆积分层与其初始速度以及位置高度有关, 台阶中部块体颗粒相对位置较高, 在爆炸荷载作用下水平运动距离最远, 上部堵塞部分的块体颗粒受爆炸荷载作用小, 其主要在重力与浮力作用下翻滚覆盖在中部块体颗粒层之上。起爆初期爆炸能量主要是破碎岩石, 水体无明显流速, 随着块体颗粒的鼓包抛掷运动, 台阶前表面附近的流体流线速度最大, 当块体颗粒开始滚动滑落时, 流线则主要受到颗粒的运动形式影响。另外, FLUENT-EDEM流固耦合的数值计算模型能精确模拟水下台阶爆破块体运动问题, 可为水下岩体爆破工程提供新的研究手段。

爆破作为大规模、高效益的破岩方法, 在隧道工程中广泛应用, 但不可避免地给邻近建构筑物和围岩带来一些不良影响, 其中以爆破振动为首。电子雷管起爆延时精确、安全可靠, 可以实现对爆破振动强度与频谱的主动控制, 是降低爆破地震效应的有效手段。为探究电子起爆条件下雷管位置和数量对爆破振动频谱的影响, 通过现场试验和数值计算相结合的方法, 归纳总结了起爆点分别位于靠近装药段底部、装药段顶部、装药段中部、装药段顶部底部同时起爆、装药段均匀分布两起爆点同时起爆五种不同起爆条件的爆破振动主频特征; 基于黏弹性介质爆破振动频谱表达式, 从爆源叠加的角度通过分析不同工况中的爆炸荷载特征, 研究了不同起爆点工况下爆破振动的频谱特性, 从机理上揭示了雷管布置对爆破振动频率的影响机制与规律。结果表明: 装药段均匀分布两起爆点同时起爆条件下爆破振动频率最高, 中点起爆和顶部底部同时起爆次之, 顶部、底部单点起爆最低。改变雷管位置或数量实质上是将整个装药段分段同时引爆, 等效为多个子爆源叠加, 分段越多, 子爆源装药长度越短, 爆轰过程缩短, 炸药在孔内的能量释放率提高, 爆炸荷载上升速率越快, 爆破振动频率越高。随着爆心距的增大, 雷管位置对爆破振动频率的影响收敛。研究结论对基于爆破振动频率控制的起爆方案优选具有指导意义, 在隧道开挖等地下工程具有广泛的应用前景。

针对静载、冲击荷载条件下宏观孔隙混凝土的孔隙参数对混凝土损伤演化过程的影响问题, 采用MATLAB程序结合蒙特卡罗方法生成随机的孔隙结构物理模型, 通过自编近场动力学程序模拟了单轴压缩下宏观孔隙混凝土的应力应变过程, 并制备了以聚苯乙烯小球高温融化为孔隙体的混凝土砂浆试件, 对宏观孔隙率0%~40%的混凝土试件进行了单轴压缩, 实验验证了模型计算结果的准确性, 随后模拟了爆破冲击作用下宏观孔隙混凝土的裂纹萌发与扩展。结果表明：孔隙率对宏观孔隙混凝土材料力学性能的影响显著, 随着孔隙率的增加, 试样的密度、抗压强度、弹性模量以及纵波波速不断降低, 当孔隙率达到30%后, 孔隙率对轴线抗压强度影响减弱, 并且出现峰前应力跌落现象。孔隙率为零的混凝土试样在无围压冲击荷载作用下具有明显的压剪破坏形式, 而含孔隙的混凝土由于大量的孔隙存在导致孔隙间混凝土骨架的拉伸或剪切贯通破坏。在相同冲击荷载下不同孔隙率混凝土的破坏情况不同, 孔隙率大的孔隙混凝土试样破坏严重, 表明孔隙率对冲击载荷作用下混凝土试件能量耗散起着重要作用。

在可见光通信（VLC）系统中，发射端调制信号的幅度必须保持非负才能驱动LED发光，导致VLC系统的可达速率公式与传统射频通信系统存在较大差异。此时，传统最大化可达速率的预编码矩阵设计方法不再适用。针对该问题，提出了一种适用于多输入多输出VLC系统的预编码矩阵设计方法。首先，基于严格卡罗需-库恩-塔克条件求解出特征信道功率分配表达式。然后，根据注水算法的思想为性能较好的子信道分配较大功率。通过对特征信道功率的取值次序进行约束，本方法能在逼近最优可达速率的同时具备低复杂度特点。仿真结果表明，相比现有预编码矩阵设计方法，本方法的可达速率指标有显著提升。

ITAE最优控制具有使系统满足时间乘以误差绝对值的积分为最小, ITAE具有三阶无静差, 即对匀加速输入无差的特点。ITAE最优无静差方法控制简单, 易于在工程上实现; 但是对于参数具有时变性的舰载火箭炮系统, 直接运用ITAE控制效果并不理想, 因为系统参数的变化导致控制器的参数已不再满足ITAE最佳传递函数。因此, 必须对系统进行辨识, 使控制器的参数能够随着系统参数的变化而改变。系统辨识的方法有很多, 但是并不满足舰载火箭炮对于实时性的要求, 因此, 结合**系统的性能要求提出一种易于实现的辨识方法, 将所提算法用于ITAE参数整定,整定结果表明,所提算法能有效地对伺服系统的ITAE控制器参数进行整定。

本文基于自主设计的氮化铝生长炉，开展了四组不同工艺条件下Al极性面氮化铝籽晶同质外延生长氮化铝单晶的生长特征及其结晶质量表征研究。研究发现：不同工艺条件下生长的晶体的拉曼图谱E2(high)特征峰峰位表明，晶体内部均存在较小的拉应力；在坩埚顶部在相对较高温度2 210 ℃、坩埚底部与顶部温差42 ℃的低过饱和度生长条件下，晶体表面光滑，呈现阶梯流生长形貌，并具有典型的氮化铝单晶生长习性面，晶体初始扩张角大于40°，高分辨率X射线衍射(HRXRD)测得0002、1012反射摇摆曲线及拉曼光谱检测结果表明，该条件下生长的氮化铝晶体结晶质量优异，并可实现快速扩径。基于该生长条件，通过外延生长后成功获得尺寸45~47 mm的氮化铝单晶锭，相关表征结果表明生长的氮化铝晶体具有优越的结晶性能。

借助专业晶体生长模拟软件FEMAG和自主开发的对流、传质、过饱和度及生长速率预测等有限元模块研究了物理气相传输法(PVT)同质外延生长氮化铝(AlN)单晶工艺时的初始传热及传质过程，并分析了不同形状籽晶台对生长室内的温度场、流场、过饱和度及生长速率的影响。温度场模拟结果表明籽晶台侧部角度改变可影响籽晶表面轴向及径向温度梯度，流场及传质模拟表明籽晶台侧部角度变化对籽晶台周边的传质有巨大影响。传质及过饱和度模拟结果表明，当籽晶台侧部角度为130°时，籽晶表面温度梯度较小且可以完全抑制籽晶台侧部多晶沉积，有利于通过同质外延工艺生长出无寄生、无裂纹的高质量氮化铝单晶锭。

采空区边界条件影响其上覆岩体爆破地震效应。基于弹性波动理论，借助动力有限元算法，研究了采空区临空面、地表自由面及两种边界耦合作用下爆破地震波的传播机制与上覆岩体振速场的空间分布规律，以此为理论依据提出了上覆岩体分区准则。结果表明：采空区临空面改变爆破地震波传播路径，拐点对爆破地震效应具有显著衰减作用，可根据波传播途径拐点数对围岩分区; 爆破地震波传播至地表自由面反射，对采空区上覆岩体爆破地震效应具有放大作用。提出将爆破振动作用下采空区上覆岩体的影响范围划分为两区：I区-波直传爆破振动放大区，Ⅱ区-波传播单拐点爆破振动弱衰减区，耦合作用下采空区临空面衰减作用大于地表自由面放大作用。上覆岩体爆破影响分区准则对地下工程爆破设计施工有一定指导意义。