多模光纤中存在的多个自由度为大容量通信和多参量传感提供了可能, 然而多模光纤中存在的高阶模不仅不稳定、 易耦合和易辐射损耗, 而且导致了布里渊增益谱畸变、 谱宽展宽和布里渊增益峰值降低, 严重劣化了系统的测量精度与传感可靠度。 因此, 研究多模光纤布里渊增益谱的特性和整形优化尤为重要。 首先对多模光纤的布里渊频移和布里渊增益谱特性进行了理论研究, 并与少模光纤、 单模光纤进行对比。 结果表明： 多模光纤的布里渊频移与模式折射率及布里渊散射角有关, 当布里渊散射角不变时, 布里渊频移与模式群编号呈负相关; 当模式群编号不变时, 布里渊频移与布里渊散射角呈正相关。 相比单模光纤, 少模光纤与多模光纤由于受到高阶模的影响, 布里渊增益峰值和布里渊频移较低, 布里渊增益谱较宽。 多模光纤中的高阶模最多, 对应的布里渊增益峰值和布里渊频移最低, 布里渊增益谱最宽。 此外, 分析并设计了两种基于单模光纤的多模光纤布里渊增益谱整形优化方法。 搭建移频本地外差布里渊光时域反射系统, 通过测量比较两种整形优化系统的布里渊增益谱宽及抗弯曲性能, 以评估整形优化程度。 实验结果表明： 提出的两种整形优化方法不同程度地减小了多模光纤的布里渊增益谱宽, 获取的布里渊增益谱有着良好的Lorenz拟合度, 分别为0.974 47和0.987 89。 利用单模环形器结合单模光纤对准熔接多模光纤的方法有更好的整形优化效果和抗弯曲性能, 最小弯曲半径和布里渊增益谱宽分别为2.25 mm和53.12 MHz。

通过硅烷偶联剂(SCA)对钢纤维进行表面改性，使用扫描电子显微镜和红外光谱仪对改性后的钢纤维进行微观表征，利用弯曲试验和单纤维拔出试验研究了两种SCA(KH560与KH550)改性钢纤维水泥基复合材料的弯曲性能和单纤维的拉拔性能。结果表明，KH560改性钢纤维能提高水泥基复合材料早期的弯曲强度和韧性、单纤维的峰值黏结应力和拔出功，而在后期，KH560劣化了钢纤维-基体界面，对弯曲性能和单纤维的拉拔性能产生了不利影响。KH550则呈现出与KH560相反的规律。KH550与KH560体积比为5∶5和7∶3的改性组能提高钢纤维水泥基复合材料早期和后期的弯曲性能，并有效改善钢纤维-基体界面黏结性能。复合SCA提高了钢纤维表面的粗糙度，并能在钢纤维-SCA-基体界面实现化学键连接。复合SCA有效提高了钢纤维水泥基复合材料的弯曲强度和韧性。

纤维网格增强超高性能混凝土(TR-UHPC)利用短切钢纤维与连续纤维网格协同增强机制进一步提高超高性能混凝土(UHPC)力学性能和应变硬化效应。为研究TR-UHPC薄板的弯曲性能及其设计方法，开展了四点弯曲试验，分析了钢纤维和纤维网格的协同增强增韧效应。在此基础上，提出了基于拉伸模型和弯曲模型的TR-UHPC弯曲构件设计方法，并分析了拉伸刚化效应对TR-UHPC构件受弯性能的影响。研究结果表明，TR-UHPC薄板的受弯承载力随着钢纤维掺量及纤维网格层数的增加而增大，而多组试件在钢纤维掺量为1.0%或1.5%时达到最高弯曲强度，钢纤维用量可有效降低。弯曲模型计算结果与试验数据吻合较好，并能够匹配拉伸模型的计算结果，该方法可在材料已知的条件下对构件的承载力进行预测，或根据构件性能需求进行材料调配，实现从材料到构件的协同设计。

以不掺塑钢纤维的磷渣混凝土为基准，对纤维长度为30 mm、40 mm、55 mm和纤维掺量为3 kg/m3、6 kg/m3、9 kg/m3的塑钢纤维磷渣混凝土进行四点弯曲试验，研究不同纤维长度和纤维掺量对磷渣混凝土弯曲性能的影响规律。研究结果表明：随着塑钢纤维长度和掺量的增加，磷渣混凝土的抗弯强度随之增加,塑钢纤维长度为55 mm,掺量为3 kg/m3时，对磷渣混凝土抗弯强度增强效果最佳，抗弯强度比基准组提高了56%；随着塑钢纤维长度和掺量的增加，磷渣混凝土弯曲韧性指数不断增大，弯曲韧性不断提高，塑钢纤维长度为55 mm，掺量为9 kg/m3时，弯曲韧性指数I20比基准组提高了9.8倍。

机场道面混凝土结构在不同性质荷载作用下的力学行为受应变率的影响较大。为研究应变率对聚甲醛纤维机场道面混凝土(PFAPC)弯曲性能的影响, 通过四点弯曲试验, 分析不同应变率(10-5~10-1 s-1)下PFAPC抗弯挠度、弯曲模量、弯曲强度及韧性指数的变化规律, 并观察断口纤维的微观形貌, 总结不同应变率下的纤维失效模式。结果表明: PFAPC的弯曲峰值强度、极限抗弯挠度及弯曲模量随应变率的增加呈上升趋势; 与峰值强度相比, 应变率对PFAPC残余强度影响较小, 但随应变率增大总体呈上升趋势; 与极限抗弯挠度相比, 峰值挠度随应变率的增加波动上升; 聚甲醛纤维在各应变率作用下主要为拔出破坏模式; PFAPC在车辆及飞机冲击作用下能吸收较大能量, 呈现出一定的延性破坏特征, 具有良好的弯曲韧性。

超高性能透水混凝土(UHPPC)是海绵城市建设过程中不可或缺的重载道路铺装材料, 但韧性不足是UHPPC重载铺装易于开裂的主要原因。本文通过引入碳酸钙晶须、聚乙烯醇(PVA)纤维和聚乙烯(PE)纤维, 制备了新型混杂纤维增强UHPPC材料, 研究了其抗压强度、透水能力和弯曲性能。研究发现, 添加PVA纤维或PE纤维均能够提高UHPPC的抗压强度、抗弯强度和极限挠度, 且PVA纤维的提升效果优于PE纤维。与单掺PVA纤维或PE纤维相比, 混杂使用碳酸钙晶须则进一步地提高了UHPPC的抗压强度、抗弯强度和极限挠度, 与PE纤维与碳酸钙晶须混杂相比, PVA纤维混杂碳酸钙晶须对UHPPC抗压强度、抗弯强度、极限挠度和裂缝开展模式的改善效果最佳。但是, 添加PVA纤维或PE纤维均降低了UHPPC的透水系数, 而引入碳酸钙晶须则进一步加剧了透水系数的降低效果, 尤其是混杂使用PVA纤维和碳酸钙晶须, UHPPC透水系数的下降最为明显, 但依然达到了1.05 mm/s, 满足工程使用要求。

采用激光直接沉积技术制备TA2/TA15梯度材料,研究了该梯度材料的显微组织演变及弯曲性能,并通过有限元模拟重点探讨了弯曲过程中梯度过渡区不同成分合金的应力-应变行为。结果表明:由底部TA15合金向上过渡至TA2合金时,微观组织由网篮α+β相逐渐向单相α相过渡,合金元素种类和β相体积分数逐渐减少,α相体积分数逐渐增加。随着Al元素含量增加,显微硬度增大,抗弯强度由964 MPa增大至2156 MPa。有限元应力场模拟结果表明,试样在弯曲变形过程中,顶部受到压应力作用,底部受到拉应力作用。与TA15试样相比,Al元素含量减少会降低梯度材料的抗弯强度,但会大幅提升其塑性能力,并实现应力均匀过渡。在所有的试样中,GZ-3试样的综合性能最优。

建立了弯曲光纤的二维轴对称有限元分析模型，对初始光纤弯曲性能进行了有限元分析，分别计算其弯曲损耗，有效模场面积和连接损耗；选取芯层到下陷层距离b，下陷层宽度c，下陷层深度Δt，空气孔孔径r为设计变量，以弯曲损耗和连接损耗最小为目标，利用正交试验和灰度关联分析相结合的方法对光纤弯曲性能进行了多因素多目标优化设计。研究结果表明：优化后光纤弯曲损耗从0.127 8 dB/m减小到1.749 8×10-4 dB/m；有效模场面积从94.741 μm2减小到82.37 μm2；连接损耗由0.174 3 dB减小到5.805×10-4 dB。与标准单模光纤对比发现，新型光纤在弯曲半径为3 mm的情况下，有效模场面积从209.21 μm2减小到82.3 μm2，连接损耗从7.535 8 dB减小到5.805×10-4 dB，大大地降低了光纤的连接损耗。新型光纤在小半径弯曲情况下，也能保证系统的传输质量。

试验采用TIG填丝焊和CO2激光焊分别对2 mm厚08Al钢进行对接焊，通过静拉伸、弯曲试验及显微硬度测试研究了两种焊接接头的力学性能。结果表明，CO2激光焊和TIG填丝焊拉伸试样均在母材位置发生断裂，拉伸强度均达到300 MPa；CO2激光焊接接头弯曲角度大于TIG填丝焊，弯曲达到180°后未出现微观裂纹；08Al钢TIG填丝焊和CO2激光焊接接头显微硬度从熔化区到母材整体呈现下降趋势，而TIG填丝焊在靠近母材附近的热影响区出现显微硬度的小幅度上升，CO2激光焊在部分相变区出现小幅度的上升；CO2激光焊接接头熔化区显微硬度波动大于TIG填丝焊。