为了掌握蒸养混凝土的脆性特性, 以脆性系数和冲击韧性为评价指标, 研究了养护温度(20、45、55、65、75 ℃)及矿物掺合料对混凝土脆性的影响, 并通过扫描电子显微镜和压汞仪分析了养护温度和矿物掺合料对混凝土水化产物微结构和孔结构的影响。结果表明, 随着养护温度的升高或养护龄期的延长, 混凝土的脆性系数增大, 且蒸养降低了混凝土的冲击韧性, 复掺粉煤灰和矿渣粉掺合料可以改善蒸养混凝土的脆性和抗冲击性能。较高养护温度导致水化产物结晶粗大, 界面过渡区形成微裂缝和基体孔隙率增大, 从而使蒸养混凝土脆性增大, 复掺粉煤灰和矿渣粉掺合料改善了蒸养混凝土的孔结构和界面过渡区微结构。

以聚丙烯腈(PAN)基碳纤维无纬布和短切网胎纤维交互叠层针刺, 在预制体制备过程中掺杂0%、5%、15%、25%和35%五种不同质量分数的BaTiO3, 制备得到纵向纤维排布环形碳纤维预制体, 通过化学气相沉积(CVD)和液相浸渍相结合的方法, 制备得到BaTiO3改性碳/碳复合材料。对该复合材料进行垂直和平行两个方向的力学性能测试, 并且观察断口处的组织结构及其形貌特征。结果表明, 引入纳米BaTiO3后, 加快了热解碳形核与生长的过程, 改变了热解碳的组织结构, 由单一的光滑层组织结构转变为光滑层和粗糙层两种组织结构。随着BaTiO3含量的增加, 复合材料的垂直压缩强度先基本不变后逐渐增大, 平行压缩强度先增大后减小。复合材料的垂直压缩断裂方式均为脆性断裂, 平行压缩断裂方式也均为脆性断裂同时呈现层间断裂的特征。

皮秒激光精密加工金刚石等硬脆性材料是当前最佳工程解决方案与技术前沿热点。常规采用脉冲宽度≤20 ps激光光源, 可以实现切割面崩边＜5 μm, 表面粗糙度Ra1.6的切割质量。我们采用脉冲宽度200 ps的低成本皮秒光纤激光器, 对激光功率与切割速度等工艺参数进行优化, 通过外光路整形系统对光束进行整形, 以及聚焦透镜的优化设计等关键技术进行研发, 实现了切缝的最大崩边宽度≤6 μm、表面粗糙度Ra1.6的加工质量, 其加工效率与20 ps激光精密加工工艺一致, 生产成本显著降低, 满足了生产金刚石刀具精密切割需求, 可解决拉丝模、刀具刃口加工的后续抛光问题。

为了研究典型功能脆性材料钽酸锂和硅片的磨削特性, 建立了端面磨削模型来计算晶片的比磨削能及其表面的磨削力的分布, 并通过实验分析脆性材料的磨削特性。以进给速度作为变量, 选取砂轮端主轴磨削过程中功率增加率作为评价磨削特性的指标进行磨削实验, 同时采集砂轮端主轴的功率值信号, 滤波后计算晶片比磨削能和磨削力的分布。通过端面磨削模型计算可得：钽酸锂的比磨削能是147.46 J/mm3, 比硅的大44%, 表明磨削去除相同体积的钽酸锂需要更多的能量, 钽酸锂晶片表面分布的磨削力比硅片大。磨削过程的主轴功率增加率是预测钽酸锂加工结果的重要指标, 在本实验中一旦增加率大于临界值0.6 W/s, 钽酸锂表面就会产生裂纹。而在相同加工条件下, 无论进给速度如何变化, 硅片的磨削主轴的功率增加率始终保持稳定, 而钽酸锂的主轴磨削过程的功率增加率则与进给速度呈现线性增加关系, 这一现象与钽酸锂的机械性质无关, 而与物理性质有关系。

地磁扰动会在高压电网中诱发产生地磁感应电流(GIC)，使得电力变压器等发生相继故障，从而导致电力系统崩溃或者引起大停电事故，研究地磁暴条件下电网连锁故障风险评估能够为预防其引起的电网事故提供重要参考。对地磁暴条件下电网连锁故障的机理进行了分析，提出了地磁暴条件下电网连锁故障风险评估流程，该流程可以识别各个地磁暴条件下电网的薄弱环节；利用系统的负荷削减量来评估连锁故障各个阶段对系统的危害，同时利用给定地磁暴条件下该薄弱环节导致电力系统崩溃所削减的临界负荷量来评估其对电力系统的危害。利用IEEE-RTS79系统对于所提出的流程进行验证，验证结果表明所提出流程的可行性和有效性，所得结果可以为量化和防范地磁暴电网风险提供参考。

主要研究不同加工深度及压头形状刻划条件下反应烧结碳化硅(RB-SiC)陶瓷脆性去除特征和刻划力波动行为之间的关系。采用半径分别为400 nm的金刚石玻氏压头以及8.7 μm的圆锥压头进行恒切深刻划, 并利用扫描电子显微镜对刻划后的SiC陶瓷表面进行测量。最后, 通过Daubechies小波进行横向力和切向力信号分解, 并结合划痕表面损伤形式, 给出不同细节信号及近似信号与加工损伤的联系。实验结果表明：对于圆锥压头, 随着加工深度的增大, 表面形貌为塑性挤出、微破碎和大面积表面破碎共存的形式。此外, 在脆性断裂去除情况下, 随着压头尖端半径的减小, 破碎程度增加且刻划力信号能量由低频段逐渐扩散到整个频域。同时低频段的能量逐渐占据主要地位。不同程度的表面微破碎及边缘微破碎对刻划力细节信号分量贡献较大。反应烧结碳化硅结构本身差异以及缺陷引起的大面积断裂是刻划力波动能量的主要来源, 而且随着加工深度的增大而增大。

针对软性磨粒流在加工硬脆性材料时效率低下的问题，本文提出一种气-液-固三相磨粒流加工方法。该方法通过在加工流场内注入微尺度气泡群，利用气泡溃灭释放的能量提升磨粒流加工能力。基于计算流体力学和群体平衡模型耦合计算方法，建立气-液-固三相磨粒流流体力学模型，数值模拟结果揭示了工件表面三相磨粒流形成高速湍流涡旋流场加工特性，得到了工件表面气泡溃灭的分布规律，并探明流体黏度与气泡溃灭之间的关系。图像粒子测速实验表明，通入微尺度气泡群后，平均速度从12.50~13.50 m/s提升至15.00~17.00 m/s，最高平均速度可达20.00 m/s以上。对比加工实验显示，经8 h加工后，粗糙度从0.50 μm降低到0.05 μm。理论和实验研究结果说明借助微尺度气泡群的溃灭效应可有效提升软性磨粒流的加工效率和加工精度。

提出了一种红外反射器件, 通过载体液晶在电场下的转向控制胆甾型液晶聚合物粒子在器件中的排布方向, 实现红外反射与透射之间切换.其中, 胆甾型液晶聚合物粒子是实现红外反射关键.介绍了胆甾型液晶聚合物薄膜的制备方法, 并采用超声波破碎的方法制备液晶粒子.研究了液晶混合物中不同比例的交联剂液晶1对液晶聚合物薄膜脆性和反射波段的影响, 发现当液晶1占100%时, 液晶聚合物薄膜的脆性最大, 且其清亮点最高, 并且薄膜的反射波段随着液晶1比例的增加而向短波方向偏移.同时, 研究了薄膜厚度对液晶聚合物粒子的影响, 发现液晶薄膜厚度越小, 制备的液晶聚合物粒子越小且越均匀, 其制成的器件电驱动性更好.该研究有利于帮助电响应红外反射窗的性能优化.

为了解决预制棒直径的增加和拉丝速度的提高所带来的光纤内部应力增大的问题,提出利用退火炉改善光纤内部应力的方法,并且从理论上分析了应用退火工艺改善光纤内部应力的原理。通过对比实验,得到退火工艺对光纤衰减、翘曲特性和光纤脆性的影响。在退火工艺条件下,所制得的光纤在1 310、1 550 nm波长的衰减典型值分别为0.317 dB/km、0.182 dB/km,翘曲度值在14 m以上,光纤的剥纤断纤率降低到0.08%。

用激光相变硬化技术制备45 钢冲击试样(V 型槽口),并对试样进行冲击试验，研究了激光功率对45 钢激光表面硬化冲击试样冲击韧性值的影响。通过光学显微镜和扫描电镜(SEM)观察了试样表面显微组织和断口的形貌特征。对常规热处理试样和激光表面硬化试样断口进行对比分析。结果表明，常规热处理试样断裂后断裂表面均表现出韧性断裂后的韧窝特征，激光硬化层起裂区呈现脆性断裂特征。经激光硬化后钢件的断裂机制发生改变，导致激光硬化试样冲击韧性值的下降。45 钢激光表面硬化冲击试样冲击韧性值随着激光功率增加而逐渐减少。