原地坍塌爆破拆除技术是突破高耸烟囱在可供倒塌场地严重不足条件下的一种新的爆破拆除技术。该技术的难点在于需在百米高空的多个位置设置高效作业平台，以便快速完成钻孔、装药、堵塞与联网等作业，从而形成多道环形爆破切口。针对上述需求，研制了一种可变直径的吊篮式施工作业平台。该新型作业平台的设计总体思路为：基于对作业过程的分析，明确平台的核心功能，综合考虑作业效率、平台可靠性、工艺适应性及成本等因素，确定了滑动搭板式可变截面整体式吊篮平台方案; 针对平台对烟囱外形尺寸的适应性，建立了参数化模型，用于确定针对不同烟囱尺寸时吊篮固定段、滑动搭板段长度、夹角参数的最优值; 针对伸缩结构的技术方案进行了比选，选定了钢丝绳牵引方案+四氟乙烯减阻方案。在上述技术方案的基础上，确定了平台的结构方案、安全保障方案、适应性设计方案、安装拆除及使用方案。为验证结构设计的合理性，利用有限元软件，对结构的多种工况进行了受力分析，确保了结构受力的安全性。同时，为了进一步验证平台结构的安全性和功能的可靠性，搭设了专用试验架，对首套试验样机开展了功能试验、荷载试验及可靠性试验等一系列试验，试验表明平台的各项功能均达到了设计预期，结构安全性、功能可靠性均满足要求。平台可以满足高耸烟囱原地坍塌爆破拆除的作业需求，同时也可作为其他各种等（变）截面高耸结构拆除的施工平台。

针对煤矿井下炮孔堵塞密封性差甚至不堵塞所导致爆破效果不佳的问题, 在分析破岩机理和堵塞机理的基础上, 采用数值模拟和实验研究的方法对爆炸荷载作用下小口径炮孔堵塞进行了研究, 运用了有限元分析软件建立了3 m×3 m的二维混凝土断面模型, 炮孔直径为0.04 m, 炮孔深度为1 m, 采用柱形连续装药, 卷装乳化炸药装药重量为0.3 kg, 堵塞材料为砂土。炸药、混凝土体、砂土均采用Lagrange网格建模, 空气采用Euler网格建模, 使用ALE算法分别模拟出爆炸荷载作用下单孔堵塞长度分别为0、200 mm、400 mm的爆炸应力云图和损伤云图。结果显示：在爆炸的大部分时间里, 有堵塞炮孔周边的最大应力明显高于无堵塞情形。有堵塞炮孔周边损伤程度与无堵塞情形相比, 更严重, 破碎块体更小。该数值模拟方法可为井下钻孔爆破分析提供一种借鉴。在对井下常用的粘土+水炮泥结构利弊分析基础上, 设计研发了胀管式注水炮孔堵塞结构, 现场应用效果良好。胀管式注水结构可以替代粘土+水炮泥结构应用于煤矿井下爆破中。

大口径镜片由于其面积大、重量重, 加工质量难以保证, 且生产效率极低, 严重限制了此类产品的发展。查阅国内外科技文献, 极少涉及大口径光学镜片相关加工技术研究。目前一般采用的工艺方案还是传统的加工方法, 生产质量难以保证, 且生产效率极低。口径在200~300mm的球面光学镜片的高速加工工艺, 采用镜片进行主动旋转运动, 模具随镜片旋转而从动运动的工艺方式。为得到稳定的加工面型, 对表面成型原理进行了分析, 并对实际生产过程中的工艺因素进行了研究。大口径球面光学镜片加工, 铣磨采用立式铣磨机加工, 工艺时间为30~60s左右; 精磨采用固着磨料金刚石丸片分两道砂W14和W7配套进行, 工艺时间分别定为30s和20s左右; 抛光模具采用聚氨酯抛光片粘接而成, 采用氧化铈抛光粉, 工艺时间为300s左右。将所加工的镜片进行面型检测, 用ZYGO轮廓仪测得镜片的PV值为0.227λ, RMS为0.024λ, 达到了比较理想的加工效果。

为了研究光纤表面等离子体共振(SPR)传感器参数对折射率测量灵敏度的影响, 采用双频激光外差干涉相位测量光路结合光纤型SPR传感器进行了折射率测量, 并对光纤SPR传感器不同纤芯直径对传感器灵敏度影响进行了分析。在光纤SPR传感器适应的折射率范围内, 分别使用纤芯直径为300 μm的光纤和400 μm的光纤, 测量不同质量分数下的甘油、蔗糖、氯化钠溶液的相位差, 并计算对应折射率; 分析了在传感器适用的折射率范围内, 各溶液质量分数与折射率之间的关系, 并对理论结果进行了实验验证。结果表明, 纤芯直径越小, 传感器灵敏度越高, 灵敏度可达10-5量级; 密度越高, 测量中的稳定性越高, 最大相位差标准差为0.145°; 分子量越大, 精度越高, 蔗糖的测量计算值与阿贝折射仪标定值之间的差值最大为0.52×10-4。该研究为光纤SPR传感技术的进一步研究及应用提供了较好基础。

为了研究水雾对激光加工碳纤维复合材料(CFRP)的影响，采用水雾辅助激光加工CFRP的方法，通过正交实验、多元线性回归分析和光学仪器进行了理论分析和实验验证，得到了水雾对激光加工CFRP的影响规律并优化了工艺参数。结果表明，随着喷嘴高度、喷嘴角度增加和气体压力减小，激光光斑直径逐渐减小; 随着喷嘴角度增加和气体压力减小，激光损失率逐渐减小,喷嘴高度对激光功率影响小; 当喷嘴角度50°、气体压力0.2 MPa和喷嘴高度为30 mm时，可以获得最大5.303的深宽比，此时激光损失率为1.473%; 建立的水雾参数与加工质量之间的经验公式可以预测切缝内部特征; 与气体辅助激光加工CFRP相比，水雾辅助激光加工CFRP可以获得更小的截面热影响区和更大的槽深。该研究可为激光低损伤加工CFRP提供参考。

以14 μm小芯径激光作为热源，通过分析搅拌焊接过程中运动轨迹与能量密度的变化，开展了2 mm厚2A12铝合金激光焊接的工艺研究。结果表明：相同参数下14 μm小芯径激光焊接中的峰值能量密度最高为100 μm芯径激光的15倍以上；在未焊透母材前，随着搅拌频率和焊接速度的变化，接头的深宽比维持在0.68，这得益于14 μm小芯径激光的匙孔生成阈值是常规100 μm芯径激光的19.1倍，是200 μm芯径激光的54.0倍；不同焊接参数下，焊缝未发现明显气孔、裂纹缺陷，最终在焊接速度为20 mm·s^-1、搅拌频率为200 Hz时，获得了表面成形质量最佳的焊缝。

为了改善磷建筑石膏强度低、韧性差的不良特性，本文在磷建筑石膏基复合材料中掺入不同直径和掺量的聚乙烯醇纤维，通过试验分析探究聚乙烯醇纤维对磷建筑石膏基复合材料工作性能和力学性能的影响。结果表明，聚乙烯醇纤维的掺入能够显著降低浆体的流动度和缩短浆体的凝结时间。同时，聚乙烯醇纤维的掺入可以显著提高复合材料的力学强度，当纤维直径为15 μm、体积掺量为1.6%时，复合材料的力学性能最佳，抗折强度、抗压强度、抗弯强度和抗拉强度分别为10.071、13.25、10.73和2.89 MPa。此外，通过SEM对材料结构的微观形貌进行观察，聚乙烯醇纤维能够分散在磷建筑石膏的孔隙和裂缝中，使复合材料的内部结构更加密实，提高了复合材料的力学性能。

本文以稀土石膏为原材料研究了制备方法对硫酸钙晶须(CSW)形貌和结构的影响, 并以二水硫酸钙(分析纯)为原材料, CeCl3·7H2O为铈源, 探究稀土铈的加入对CSW的结构和形貌的影响。利用SEM、XRD、XPS和FL等表征手段对CSW的结构、形貌和组成及其荧光性能等进行表征和分析。研究结果表明: 采用微波法可以制备高长径比的CSW, 其平均长度为263 μm, 平均长径比为39.50。Ce3+以原子置换的形式进入CSW, 对晶须的晶体结构不产生影响, 但改善了CSW的形貌。添加2%(质量分数)的Ce3+能够促进晶须向一维生长, 使得CSW的长径比显著增加, 而过量的Ce3+会促使晶须横向生长。研究证明稀土石膏中含有微量的稀土元素Ce, 同时发现由稀土石膏制备的CSW具有发射蓝光的特性, 这对开发利用稀土石膏具有重要的理论指导意义。

为研究氧化限制结构孔径对940 nm垂直腔面发射激光器（VCSEL）特性的影响，制备了不同氧化孔径的940 nm VCSEL，并进行了测试分析。通过PICS3D软件对不同量子阱势垒材料的增益进行仿真计算，选取具有较高有源区材料增益的InGaAs/AlGaAs作为量子阱，并开展了增益-腔模失配设计。在设计优化的基础上，制备了6种氧化孔径的940 nm VCSEL，对其光电输出特性进行测试。结果表明：氧化孔径为4 μm的VCSEL，室温下斜率效率为0.93 W/A，最大功率转换效率为40.1%；氧化孔径为7 μm的VCSEL，室温下最大输出功率为12.24 mW；氧化孔径为2 μm的VCSEL，室温下最大基横模功率为2.67 mW。该器件在2 mA连续驱动电流下，在10~80 ℃的范围内均可实现边模抑制比大于45 dB的基横模输出。