为了分析影响光纤机械可靠性和寿命的主要因素，通过模拟试验条件对比分析了引起光纤断裂的原因；将试验光纤断裂表面形貌与在实际工作状态下出现的光纤断裂源形貌特征进行对比，定性分析了引起光纤断裂形成的主要原因。分析认为是在外加应力的作用下，工作环境中水分或水汽的存在加速了光纤表面裂纹的生长、扩展，最终导致光纤断裂。

开裂玻璃层残余作用是评估夹层玻璃开裂后性能的重要指标，玻璃裂纹形态对其有显著影响。对于夹层玻璃广泛使用的物理钢化玻璃，其裂纹形态受玻璃表面应力、厚度、开裂位置等因素影响，目前缺乏其形态表征相关研究。首先对 81组物理钢化玻璃进行碎裂试验，围绕碎片面积、周长、圆度、分布密度等形态及空间分布指标进行统计分析，明确在表面应力60~105 MPa、厚度6~12 mm和3种开裂位置条件下的裂纹形态和碎片空间分布变化规律。随后，基于控制碎片全局密度和最近邻距离原则，提出了一种新的碎片形心布设方法，并结合Voronoi形态方法对物理钢化玻璃的裂纹形态进行表征。通过与试验结果比较验证，所提出的裂纹形态表征方法具有较高的重构精度。

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。

通过对激光增材制造(LAM)TC4钛合金表面进行激光冲击强化(LSP)，对比研究了LSP处理对LAM-TC4钛合金微观组织、力学性能和断口形貌的影响。LAM-TC4钛合金的原始组织由大量粗大的α板条及一定数量的板条间β相构成。经LSP处理后，表层组织在高能冲击波的作用下，原始粗大的α板条破碎细化，形成了大量位错和形变孪晶，导致晶格畸变。LSP处理使LAM-TC4钛合金的残余应力由残余拉应力转变成残余压应力。LSP处理后LAM-TC4钛合金表面存在的最大残余压应力为－190 MPa，显微硬度提高了16.5%，显微硬度随深度的增加而减小。此外，经LSP处理后，LAM-TC4钛合金的屈服强度和抗拉强度较LSP处理前分别提高了46.3%和32.3%，塑性基本维持不变。LSP处理可使LAM-TC4钛合金获得更好的强度和塑性匹配。

为了获知激光功率对激光熔覆修复立柱用钢的影响规律，并找出熔覆层力学性能最优时的激光功率参数，采用单因素变量法，保持扫描速度20 mm/s、送粉量18 g/min、离焦量0 和光斑直径2 mm不变，分别研究了激光功率为1500，1800，2100，2400 W时熔覆层的显微组织、拉伸性能及其断口形貌。结果表明：当激光功率为1800 W时，在立柱用钢表面上制备的FeCrNiSi合金涂层的热影响区深度最小值约为360 μm；涂层显微组织主体由均匀的胞状晶和柱状晶组成；涂层的延伸率在熔覆试件中最高，约为5.3%；拉伸试件涂层断口呈韧性特征，涂层的塑性在熔覆试件中最强。综合考虑激光功率对27SiMn钢激光熔覆涂层的截面形貌、显微组织、力学行为特征以及断口形貌的影响，得出1800 W是最佳激光熔覆功率，在此功率下可制备出结合紧密且塑性较好熔覆涂层。

选区激光熔化成形过程中的加工参数对其制件的性能有重要的影响, 因此, 研究了选区激光熔化加工过程中不同扫描速度和不同激光功率对成形的Ti6Al4V合金制件的性能的影响, 主要包括制件的断裂行为, 并从其微观组织结构着手, 研究了Ti6Al4V合金制件的断裂机制。试验结果表明: 在不同的加工参数下, 制备的Ti6Al4V合金制件的断口形貌有显著差异; 通过选择不同的扫描速度和激光功率, 可有效调控Ti6Al4V合金制件断口处金属晶粒的大小、内部孔洞缺陷等。通过对选区激光熔化成形Ti6Al4V合金制件的断口形貌分析, 得到最优化的加工参数为: 激光功率240 W、扫描速度1 200 mm/s、铺粉层厚0.03 mm及扫描间距0.14 mm。此时, Ti6Al4V合金制件的抗拉强度达到1 177 MPa。

研究了选区激光熔化（SLM)成形TC4钛合金室温拉伸及高温拉伸力学性能和微观组织,以及高温拉伸断口形貌和气孔形成原因。结果表明：SLM成形TC4钛合金沉积态试样性能呈现强度高而塑性低的特点；经过800 ℃、4 h真空退火处理后,室温拉伸力学性能达到同牌号锻件水平。在400 ℃、500 ℃和600 ℃高温拉伸条件下,沉积态试样高温抗拉强度Rm相较于退火态试样平均高出24.7%、27.9%及8.3%,而沉积态试样断后伸长率A相对较低；但在600 ℃条件下沉积态试样平均断后伸长率达到了45.5%,比退火态试样高出近一倍。退火态试样高温拉伸断口附近存在大量密集分布的气孔,气孔首先沿晶界形成,随后在拉伸变形过程中,由于试样发生颈缩变形,气孔随变形向断口部位形成聚集现象。

采用同轴送粉激光增材制造工艺制备了Ti-6Al-2Mo-2Sn-2Zr-2Cr-2V钛合金,研究了沉积态及热处理态合金的组织,测试了热处理后合金的疲劳性能,分析了热处理前后合金组织的演化规律,讨论了显微组织、组织缺陷对疲劳性能的影响。研究结果表明:沉积态合金组织由向外延生长的粗大β柱状晶组成,晶内为细长的α片层和晶间β相组成的网篮组织,α相的体积分数明显多于β相;在两相区固溶时效后,组织仍由粗大的柱状晶组成,晶内α相粗化,β相体积分数明显增加;与同工艺条件下制备的Ti-6Al-4V合金相比,热处理Ti-6Al-2Mo-2Sn-2Zr-2Cr-2V合金的疲劳性能在高应力区高于Ti-6Al-4V合金,在低应力区低于Ti-6Al-4V合金;两合金在合金元素含量、相组成、组织尺寸等方面的差异是影响疲劳性能的主要因素;断口分析表明,疲劳源均形核于条状未熔合缺陷及气孔缺陷处,且缺陷直径越大,距离表面越近,应力集中现象越明显,疲劳寿命越低。

基于优化的SUS301L-HT不锈钢激光-MAG复合焊接工艺施焊,获得了质量等级优异的接头。采用光学显微镜对接头组织进分析,分析结果表明:焊缝的软化最为严重,其组织为奥氏体柱状晶和铁素体;热影响区发生不同程度的回复和再结晶,其硬度高于焊缝。针对接头强度薄弱的焊缝区进行裂纹扩展测试,研究不同阶段的裂纹扩展特性及断口特征,讨论焊缝组织对裂纹扩展过程的影响,结果表明:铁素体是疲劳裂纹的起源位置,并成为裂纹的优先扩展通道。对工艺进行进一步优化可以改善焊缝的裂纹扩展抗力。

为了研究激光熔覆304不锈钢和轧制态304不锈钢拉伸力学性能的差异，在27SiMn钢基体表面进行不同激光扫描速度下，单道激光熔覆304不锈钢实验，得到了单道熔覆层的宏观形貌和显微组织。在单道良好成形性的激光扫描速度下，进行多道搭接实验，得到了熔覆层横截面宏观形貌。最后进行多层累加，得到了拉伸力学性能曲线和拉伸断口形貌。结果表明，随着激光扫描速度的不断增大，单道熔覆层成形性较差，搭接率为50%的情况下，所得的熔覆层成形性较好。激光熔覆304不锈钢抗拉强度为551.32 MPa，拉伸断口形貌表现为明显的韧性断口；原轧制态304不锈钢抗拉强度为713.11 MPa，拉伸断口形貌表现为明显的脆性断裂断口。