为探索湖北省西部地区郑万高铁湖北段苏家岩隧道炭质页岩段围岩动态拉伸力学特性, 从而为层状岩体地层隧道爆破破岩机理研究提供依据, 采用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置, 同时借助高速摄像及数字图像相关技术(DIC), 开展0°、30°、45°、60°和90°共5种不同冲击角度(冲击加载方向与试样层理面夹角)下鄂西炭质页岩动态巴西劈裂试验, 每个冲击角度工况采用0.1 MPa、0.2 MPa及0.3 MPa共3种冲击气压进行动态加载来达到不同冲击速率, 以研究冲击角度和冲击速度对炭质页岩动态抗拉强度及动态拉伸破坏模式的影响规律。研究结果表明: 不同冲击速度下, 随着冲击角度增加炭质页岩动态抗拉强度整体呈现出先减小后增大的趋势, 且冲击角度为30°时最小, 冲击角度为90°时最大, 页岩动态抗拉强度呈现出显著的各向异性特征, 且随着冲击速度增加页岩动态抗拉强度各向异性程度也随之降低; 随着冲击速度增加, 炭质页岩动态抗拉强度均相应增大, 且动态抗拉强度与冲击速度具有显著的线性关系; 此外, 冲击角度和冲击速度均对页岩动态拉伸破坏模式有较大的影响。

木材抗拉强度是评价木材力学性质的重要指标。 针对近红外光谱建模中样本数据量小、 波长信息冗余所导致预测模型精度低的问题, 提出一种基于模型集群分析MC-UVE-IVSO波长优选的木材抗拉强度建模方法。 以桦木为例, 选取150个桦木样本作为实验对象, 首先使用900～1 700 nm波段的近红外光谱仪采集试件光谱数据, 并采用力学试验机获得相应的抗拉强度真值; 然后对采集的光谱数据运用多元散射校正（MSC）、 一阶求导和卷积平滑（SG）相结合的方法进行预处理, 完成光谱平滑滤波; 分别采用变量组合集群分析算法（VCPA）、 蒙特卡罗无信息变量消除法（MC-UVE）、 迭代变量子集优化算法(IVSO)及MC-UVE-IVSO组合优化算法进行波长筛选, 并对比优选波长结果; 最后在优选近红外波长基础上, 建立桦木抗拉强度的偏最小二乘预测模型（PLS）。 实验结果表明: 基于MC-UVE-IVSO算法优选波长的PLS模型, 光谱变量数由512减小到98, 优选波长占总波长的19%, 其预测决定系数R2为0.94, 预测均方根误差RMSEP为7.50, 性能偏差比RPD为3.16, 相比于全波段、 MC-UVE、 VCPA、 MC-UVE-VCPA与IVSO相应的R2（0.92、 0.93、 0.82、 0.87、 0.93）、 RMSEP（17.91、 11.7、 14.91、 12.12、 8.47）和RPD（2.81、 2.91、 2.25、 2.28、 2.78）均有不同程度提升; 通过统计特征波长所建立的预测模型箱形图, 进一步证明了MC-UVE-IVSO算法在处理多变量波长的稳定性。 实验结果表明, MC-UVE方法可以消除与建模不相关的多数变量, 而IVSO算法能有效搜索出最优变量子集, 基于MC-UVE-IVSO的光谱优选算法提升了木材抗拉强度预测模型的准确性和稳定性, 为木材近红外光谱的无损、 快速与精准检测提供了一定的理论基础。

通过立方体抗压试验、劈裂抗拉试验与三点弯曲试验，探讨再生粗、细骨料较高取代率和钢纤维掺量对再生混凝土力学性能与断裂性能的影响。测试了试件28 d的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度与双K断裂韧度，分析了再生混凝土基本力学性能与断裂性能之间的相关性，提出了钢纤维增强大掺量再生骨料混凝土起裂断裂韧度及失稳断裂韧度与劈裂抗拉强度的计算关系。结果表明：再生粗、细骨料以50%质量取代率分别替换天然碎石与河砂，钢纤维体积掺量为1.0%时，抗压强度与劈裂抗拉强度达到最高，分别达到天然混凝土的77.12%与93.97%。掺加1.0%的钢纤维后，试块的失稳断裂韧度明显增加，并且在再生细骨料掺量为50%时均超过了天然混凝土。

碳化硅晶须具有高强度、高弹性模量等优良特性。以减水剂作为分散剂制备碳化硅晶须，用来改性水泥基复合材料。通过“8”字模抗拉试验、圆环抗裂试验，以及基于数字图像相关法的预制裂缝三点弯曲试验来测试断裂性能，通过压汞试验研究孔结构，并通过SEM观测碳化硅晶须改性水泥基复合材料微观结构。结果表明，碳化硅晶须能使材料在裂缝扩展时产生裂纹偏转。碳化硅晶须的桥接效应和拔出机制可以有效控制裂纹扩展，增强水泥基材料的抗裂性能和抗拉强度；碳化硅晶须的掺入会使水泥砂浆的总孔隙率略有增加，但对水泥基材料抗拉强度和断裂性能无不利影响。

为了研究不同龄期下自密实混凝土(SCC)与普通混凝土(NC)试件抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量的发展规律和差异,设计并浇筑了8组不同龄期(3、7、14、28、56、120、200、400 d)下的SCC与NC试件(强度等级均为C40),测试不同龄期下SCC、NC立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量。根据试验结果对比分析不同龄期下两种混凝土力学参数的发展规律与差异。结果表明,长龄期下两种混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量发展规律近似,均为早期(28 d以前)增长较快,后期(200 d以后)增长缓慢且趋于稳定。同强度等级下的SCC抗压强度及劈裂抗拉强度大于NC,弹性模量小于NC。长龄期(400 d以后)下SCC抗压强度比NC高25%左右,劈裂抗拉强度比NC高9%左右,弹性模量比NC小8%左右。NC实测弹性模量与规范公式计算值较吻合,SCC实测弹性模量大约为规范公式计算值的85.9%,采用NC弹性模量规范计算公式预测SCC弹性模量时需乘0.859进行修正。

蓝宝石单晶光纤结合了蓝宝石单晶熔点高、物理化学性能稳定的性能特点和光纤长径比大的结构优势，在高温传感、辐射探测等领域得到了广泛的研究。本文通过激光加热基座(LHPG)法成功制备出高质量蓝宝石单晶光纤，其最小直径为50 μm，具有极高的柔韧性。在此基础上系统研究了晶体取向、晶体直径、退火温度等因素对蓝宝石单晶光纤应力分布及力学性能的影响规律，所制备的蓝宝石单晶光纤抗拉强度超过3 000 MPa，展现出了优异的力学性能。

激光焊接B340LA高强钢是汽车轻量化设计制造的重要技术难题。采用Fe30金属粉末作为填料开展了B340LA高强钢激光填粉焊接工艺试验，研究了对接间隙、焊接速度和填粉速度对焊缝质量的影响规律，发现在优化工艺参数条件下，可以得到焊缝形貌平整，焊缝强度高于母材的优质焊缝。结果表明，对接间隙是影响表面余高和塌陷的最重要工艺参量，随着对接间隙的增大，焊缝形貌下凹量增大，当对接间隙为0.15 mm时，焊缝出现塌陷。焊接速度对焊缝表面余高和塌陷影响较小，随着焊接速度的增加，焊缝形貌平整，未出现塌陷现象。填粉速度对抗拉强度的影响较大，随着填粉速度的增加，焊接件的组织大范围细化，抗拉强度增加。当填粉速度<8.27 g/min时，焊接接头断裂在焊缝位置；当填粉速度≥8.27 g/min时，焊接接头断裂在母材，此时焊接接头强度高于母材。该研究成果丰富了激光焊接基础理论，为车用B340LA高强钢激光焊接提供技术支撑。

碳纤维复合增强材料（CFRP）作为一种力学性能优异的新材料，已经成为航空和汽车轻量化领域的优选材料。因此实现CFRP与铝合金的高强度连接是提升CFRP与铝合金复合结构件整体强度的关键。提出了一种激光阶梯扫描制备倒钩阵列的方法，并将该方法与硅烷表面改性相结合，实现了铝合金与CFRP接头的高强度连接。实验结果表明：激光阶梯扫描制备的倒钩阵列大大增强了胶接界面之间的机械互锁效应，进而增强了接头强度。硅烷偶联剂改性后铝合金与黏结剂之间出现了硅烷过渡层，接头强度得到进一步提升。与砂纸粗化处理相比，激光处理后强度提升了24.6%，达到16.7 MPa，硅烷改性后强度得到进一步提升，达到17.4 MPa。

为研究金属Al保护、单周期及双周期增强反射膜在5ns脉宽的532nm激光器下的激光损伤阈值（LIDT），采用Comsol软件进行仿真及分析，仿真过程引入SiO2和Ta2O5的拉伸强度（膜层断裂应力）作为阈值条件，得到三种膜系的损伤阈值分别为0.318J/cm2、1.325J/cm2和3.382J/cm2，通过搭建实验平台进行激光阈值测试，采用1-on-1模式，选取50%概率的激光损伤点作为损伤阈值，测得激光功率分别为0.288J/cm2、1.232J/cm2及3.152J/cm2，与仿真结果较为接近，说明采用拉伸强度分析的该类模型更符合实际损伤，为此类膜系在实际应用中阈值的预测提供了理论基础。