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。

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。

为研究聚乙烯醇纤维水泥基复合材料(PVA-ECC)冻融后的拉伸性能, 分别对PVA-ECC试件冻融0、25、50、75、100、125、150次后进行拉伸试验, 通过试件表面特征和拉伸特征参数综合评价PVA-ECC冻融后的拉伸性能, 并采用向量自回归滑动平均(VARMA)模型探索冻融循环后拉伸特征参数之间的规律。结果表明, 冻融循环试验后, 试件均出现不同程度的损伤, 损伤程度随冻融循环次数增加逐渐增大。初裂强度与抗拉强度随冻融循环次数的增加逐渐降低, 拉伸应变与应变能随冻融循环次数的增加呈先升高后降低的趋势。基于试验数据建立了拉伸特征参数的关系式, 进一步揭示了冻融循环后拉伸特征参数的衰减规律。

通过恒温烘箱对磷石膏(PG)进行热处理，复掺灰钙粉、普通硅酸盐水泥、缓凝剂及减水剂制备磷石膏基复合胶凝材料(PGCM)，研究热处理时间对PGCM的劈裂抗拉强度、轴心抗压强度与劈裂抗拉强度折减系数、破坏形态、劈裂抗拉应力-应变曲线的影响规律。结果表明：PGCM的劈裂抗拉强度随热处理时间的延长先增加后减小，当热处理时间为90 min时，PGCM的劈裂抗拉强度最大达到1.68 MPa；轴心抗压强度与劈裂抗拉强度折减系数随热处理时间的延长几乎都减小，PGCM的劈裂抗拉强度为轴心抗压强度的4.2%~9.2%；PGCM的破坏形态主要有中心开裂破坏、局部破坏和次要裂缝破坏；PGCM的劈裂抗拉应力-应变曲线先逐渐上升后呈直线下降。结合试验数据，得到PGCM的轴心抗压强度与劈裂抗拉强度的换算关系以及劈裂抗拉应力-应变上升段曲线方程，拟合结果与试验数据较吻合。

为研究聚丙烯粗纤维掺量、长径比对泵送混凝土和易性与力学性能的影响，在基准混凝土中加入不同掺量和长径比的聚丙烯粗纤维，开展聚丙烯粗纤维混凝土（CPFRC）坍落度、扩展度、抗压强度和劈裂抗拉强度试验，并基于灰色关联理论量化纤维掺量、长径比的增强效应。研究结果表明，聚丙烯粗纤维对泵送混凝土的坍落度、扩展度、抗压强度和劈裂抗拉强度影响显著。相比于基准混凝土，聚丙烯粗纤维掺量为3 kg/m3时，混凝土和易性表现最优，抗压强度的增强效应最好，坍落度与扩展度分别降低了1.41%和15.76%，7 d、14 d和28 d抗压强度分别增长了20.42%、14.96%和11.49%；聚丙烯粗纤维掺量为6 kg/m3时，混凝土劈裂抗拉强度的增强效果最为明显，7 d、14 d和28 d劈裂抗拉强度分别增长了27.46%、13.61%和15.92%。当聚丙烯粗纤维掺量为3 kg/m3，长径比为47.5时，混凝土的和易性与力学性能最优，长径比对和易性与力学性能的总关联度达到0.849。

混杂纤维增强干硬性混凝土在国内外已有广泛的应用, 纤维配比是影响其拉压性能的主要因素之一。为研究玄武岩纤维与粗聚丙烯纤维配比对干硬性混凝土拉压性能的影响, 将玄武岩纤维与粗聚丙烯纤维单掺或按不同比例混合掺入干硬性混凝土中, 开展不同养护龄期下纤维混凝土的抗压、劈裂抗拉试验, 分析纤维混杂增强效应, 并基于成熟度理论修正养护龄期, 优化玄武岩-粗聚丙烯纤维干硬性混凝土的劈裂抗拉强度预测模型。结果表明: 玄武岩纤维与粗聚丙烯纤维的掺入不仅提升了干硬性混凝土抗压、劈裂抗拉性能, 而且纤维的桥接作用能明显改善混凝土的脆性破坏特征, 其中玄武岩纤维与粗聚丙烯纤维混掺配比为1∶2(质量比)时最为明显, 表现出了最优的纤维混杂正效应。根据等效龄期-抗压强度关系式计算得到的混凝土抗压强度与劈裂抗拉强度具有更好的幂函数关系, 该模型便于计算及预测不同养护温度条件下玄武岩-粗聚丙烯纤维干硬性混凝土的拉压性能。