为研究兆瓦级高效紧凑型核动力系统的运行特性，使用自主开发的热管堆瞬态分析程序TAPIRS（Transient Analysis code for heat Pipe and AMTEC power conversion space Reactor power System）和超临界二氧化碳布雷顿循环的瞬态分析程序SCTRAN/CO₂（Super Critical reactors Transient Analysis code/Carbon Dioxide）的耦合程序对其反应性、负荷、冷却水温度和流量等扰动进行了开环动态响应分析，并据此进行了控制系统设计。在此基础上，对线性变负荷、阶梯式变负荷以及甩负荷这三种变负荷运行工况进行了计算分析。结果表明：该核动力系统的转速对扰动的变化较为敏感，需要加以控制；低负荷下旁通会使压缩机流量上升，需对压缩机流量加以控制；系统在控制方案下能以6% FP（Full Power）·min^-1的速度实现0%?100%的负荷变动，且可以在任意负荷水平下运行；甩负荷下系统的波动时间变长，但是仍可达到新的稳态进行工作，且各参数处于安全范围内。本研究可为新型核动力系统的概念设计提供参考。

路基压实度是影响公路施工质量与使用寿命的重要因素, 因此, 快速、 无损、 精准掌握公路路基压实度具有重要的现实需求与意义, 然而传统公路路基压实度的检测主要基于少量离散点的精准检测实现, 无法满足全面、 精准检测路基施工质量的需求。 高光谱技术是一种可实现实时、 快速、 无损、 精准监测地表信息的高新技术, 这为公路路基压实度的检测提供了新的解决思路。 为探寻高光谱技术在检测公路路基土壤压实度方面的可行性, 通过土壤击实实验和土壤光谱测定获取土壤压实度及相应光谱数据, 并借助土壤光谱响应机理分析构建土壤紧实度系数; 然后采用压实前、 后土壤光谱构建土壤紧实度系数, 并选用离散小波算法处理分析土壤紧实度系数, 并结合相关性算法定量分析低频、 高频信息与土壤最大干密度进行相关性分析, 提取并筛选特征波段, 然后基于偏最小二乘算法构建土壤最大干密度的估测模型, 研究结果表明: （1）压实后土壤光谱幅度随土壤含水量的增加而降低, 光谱降低幅度随土壤含水量的增加而增加, 且土壤光谱反射率的变化幅度与土壤含水量差异的关系为非线性; 与压实前土壤光谱相比, 除20%土壤含水量外, 压实后土壤光谱反射率几乎在全波段区间均产生不同程度的增加或降低, 而该变化易对土壤成分的检测产生一定影响。 （2）基于压实前、 后土壤光谱生成的土壤紧实度系数能明显提升光谱对压实后土壤最大干密度的敏感性, 其相关系数R最高可达0.811, 为高度相关。 （3）在离散小波算法下, 高频信息能明显提升土壤紧实度对土壤最大干密度的估测能力, 其中基于D1构建的模型精度最高, 为最优模型, 其R2=0.957, RMSE=0.023, 土壤紧实度系数的分辨率对估测模型的精度影响较大。 该研究成果可为将高光谱技术应用于公路路基压实度、 其他工程地基压实度及耕层土壤紧实度的监测提供基础理论与方法支撑。

为了增韧Si3N4基陶瓷材料, 以钨(W)作为第二相材料, Y2O3-Al2O3作为烧结助剂, 采用气压烧结法制备了W/Si3N4复合陶瓷材料。研究了W含量对W/Si3N4复合陶瓷材料致密性、力学性能以及结构的影响。结果表明: 在W含量小于5%(质量分数)时, 样品致密度均达97%以上; 在W含量为5%(质量分数)时, 获得的W/Si3N4复合陶瓷材料综合性能最佳, 弯曲强度、硬度和断裂韧性分别为(670.28±40.00) MPa、(16.42±0.22) GPa和(8.04±0.16) MPa·m1/2, 相比于未添加金属W的Si3N4陶瓷材料分别提高了38.08%、13.08%和44.34%; 通过分析W/Si3N4复合陶瓷材料样品抛光面和压痕裂纹的微观结构, 发现W的引入能促使裂纹在扩展路径上更易发生偏转、分叉等增韧机制, 消耗裂纹扩展能量, 从而改善Si3N4陶瓷的断裂韧性。

脉冲功率技术的重要发展方向是高功率密度、紧凑小型化和高稳定可靠。液体介质由于具有绝缘强度高、易流动、快恢复、散热性好等方面的特点，广泛应用于脉冲形成线型紧凑小型脉冲功率源的电容储能器件作为储能介质。主要围绕紧凑小型脉冲功率源ARC系列的技术难题，开展了关键技术、系统研发及其工程应用等方面的工作。首先，提出了基于液体介质和慢波结构的形成线，采用场均匀和绝缘配合技术，研制出紧凑小型脉冲功率源ARC-01和ARC-02，输出功率1～2 GW、脉冲宽度5～30 ns、重复频率1～100 Hz，紧凑化水平较国际先进同类装置最多提高了2倍。之后，以凑小型脉冲功率源为核心搭建液体介质击穿测试平台，针对变压器油、蓖麻油、甘油、碳酸丙烯酯等常见液体介质，开展了微秒脉冲击穿特性研究，采用统计分析方法建立了数据库，以“小成本”换取“高可靠性”；并采用超高速光学诊断方法，将击穿瞬间流注、冲击波、亚微观断裂面产生、传播、截止过程与张力理论结合，建立了液体介质击穿物理模型。最后，成功将紧凑小型脉冲功率源应用于驱动宽带/窄带微波产生、碳纤维阴极稳定性及寿命测试。

针对预应力混凝土结构中孔道压浆不密实的问题, 利用有限元ABAQUS软件建立了预应力混凝土有限元数值模型, 采用压电波动法进行主动传感监测。其中, 在该数值模型的波纹管纵向3个横截面底部各粘贴1个压电陶瓷片, 作为发射信号的驱动器; 在同一横截面的不同高度和顶部分别粘贴压电陶瓷传感器, 形成“一发七收”和“区域交叉”的横、纵向监测方式。数值模拟了不同压浆情况下的应力波传播规律, 并对传感器接收的响应信号进行时域分析。结果表明, 当压浆水平抵达某传感器位置时, 由于波纹管底部驱动器发出的应力波可通过灌浆料传播至传感器处, 使得该传感器接收到的时域信号幅值明显增大, 后续随着压浆高度继续增加, 该位置处的时域信号幅值基本保持稳定; 当驱动器与传感器在同一纵向截面内时, 通过监测时域信号幅值变化可得到传感器位置及其以下纵向区域的压浆水平, 并根据横、纵向相结合的监测方法, 可准确得到波纹管内真实的压浆空间分布情况。

针对预应力波纹管弯曲位置处易出现灌浆不密实问题, 该文提出了一种基于压电波动法的预应力波纹管密实性监测研究方法。在塑料波纹管纵向4个横截面的顶部和底部各粘贴1个压电陶瓷片, 通过其单发单收的“区域交叉”的纵向监测方式, 分析了9个灌浆工况中接收信号幅值、频率和小波包能量的变化规律。当波纹管灌浆料密实时, 其功率谱密度和小波包能量变化明显, 验证了压电波动法监测的有效性。

为了系统研究激光辐照对超音速激光沉积(SLD)Ti6Al4V涂层颗粒界面结合及致密性的影响并揭示涂层界面结合与其耐磨损性能的关系,采用不同功率激光在Ti6Al4V基板上制备了SLD-Ti6Al4V涂层,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度仪和摩擦磨损仪等对涂层的微观特性、物相组成、显微硬度和摩擦磨损性能进行了分析。结果表明,激光辐照会诱使SLD-Ti6Al4V涂层中的颗粒在界面处发生原位氮化反应,生成氮化钛陶瓷相,且随着激光辐照功率的升高,氮化钛的尺寸和含量会增加。当激光辐照功率为800 W时,氮化钛陶瓷相的宽度可达4.5 μm,且在涂层中的面积占比可达28.06%。由于界面处的氮化钛陶瓷的相对孔隙具有闭合效应,SLD-Ti6Al4V涂层的孔隙率可从冷喷涂(CS)Ti6Al4V涂层的8.28%降至1.85%。由于高硬度陶瓷相的存在,SLD-Ti6Al4V涂层的显微硬度可达到360~370 HV。此外,SLD-Ti6Al4V涂层较Ti6Al4V基体和CS-Ti6Al4V涂层具有更优的耐磨损性能,这是由于SLD-Ti6Al4V涂层在高能激光束加热与高压氮气源的共同作用下,在颗粒界面处原位生成了Ti₂N、TiN等氮化物反应层,涂层致密度得到提高,颗粒之间形成了冶金结合,界面结合强度也得到提高。这些原位生成且结合良好的氮化钛陶瓷相使SLD-Ti6Al4V涂层的耐磨损性能得到提高。