为解决受限空间下高耸钢筋混凝土水塔爆破拆除难题, 研发了高耸构筑物垂直原地爆破拆除技术。采用高速摄影观测、振动监测手段和数值仿真方法, 对水塔垂直原地坍塌冲击破坏机理、垮塌运动过程和触地振动效应进行了全面分析。研究发现：高耸水塔垂直原地爆破拆除的坍塌过程近似自由落体运动, 回归分析得到水塔向下塌落的加速度约为9.4 m/s2, 略小于重力加速度; 采用“分离式”有限元模型, 可以近似还原水塔的塌落运动过程, 并精确捕捉每段筒体的冲击碰撞时刻; 159号混凝土材料模型, 可以很好地模拟水塔筒体塌落冲击破坏过程; 水塔筒体冲击破坏过程复杂, 总体呈现多次冲击累积损伤破坏过程; 振动主振频带主要集中在5～60 Hz, 振动信号的高频部分衰减迅速, 能量主要集中在低频部分, 并且振动信号的总能量随着距离的增加而显著减小。试验表明：通过筒体分段依次垂直原地塌落触地, 并同步开展顶部水箱水压爆破, 不仅可以控制高耸水塔的塌落堆积范围, 而且可以减小触地振动效应并控制爆破粉尘危害。

激光熔丝沉积技术是一种输送丝材并以激光为热源的定向能量沉积技术。为了探讨同轴熔丝过程的机理与效应，采用自主研发的激光内同轴送丝熔化沉积技术来分析研究基板受辐照比值对于熔丝过程稳定性的影响；借助高速相机拍摄并分析熔丝沉积过渡阶段机理；通过数学模型计算与实验验证的方式研究了熔丝沉积动态过程与工艺参数之间的关系。结果表明：较小的基板受辐照比值会引起“液滴”过渡熔丝行为，即处于稳定与不稳定的临界状态；而基板受辐照比值较大时会引起“液桥”过渡熔丝行为，即处于一个相对稳定的状态。本研究对激光熔丝沉积的动力学稳态性分析具有一定的指导意义。

为研究单基发射药孤石爆破特性，利用直径和高度均为50 cm的水泥砂浆试块模拟孤石，开展了0.05~0.25 kg/m3单耗的单基发射药和乳化炸药孤石爆破实验，统计并分析了单基发射药和乳化炸药爆破试块的块度分布、破碎能及能量利用率随单耗的变化规律。结果表明:乳化炸药爆破孤石的最大块度随单耗的增加，但能量利用率变化不大。结合高速摄影观察对比单基发射药和乳化炸药爆破孤石的表面裂纹分布与扩展结果，发现单基发射药破岩模式与乳化炸药存在显著差异，其破岩模式是通过在炮孔内快速燃烧产生的高压气体使试块发生轴向和环向的拉伸破坏，而当试块完全开裂后剩余的发射药不再提供破岩能量。

为了得到稳定的激光双电弧复合焊接过程, 采用空间重构技术对不同焊丝间距下焊接过程特征电流最大李雅普诺夫指数(LLE)进行了数值计算, 通过理论分析和实验验证, 取得了不同焊丝间距焊接电流的LLE和标准偏差数据。结果表明, 激光位于两弧中心, LLE小于0.61、间距为3mm~9mm时, 热源耦合良好, 焊接过程稳定;焊丝间距为7mm时最佳, 焊缝表面平整光滑且熔深最大;LLE可以作为焊接稳定性的判据, 且与电信号、电弧形态和熔滴过渡的观察结果吻合度较高。这一结果对保证焊接过程的稳定和安全是有帮助的。

在LabVIEW环境下设计了一套焊接过程监测系统，该系统可以采集激光-MIG复合焊接等离子体的光学信号以及焊接电流、电压这两种电信号，并以TDMS格式输出。焊接前使用最大类间方差法对焊丝与工件的图像进行二值化处理，然后对二值化图像使用形态学滤波器进行降噪滤波并细化，接着采用一种基于路径追踪的分叉去除算法去除细化结果中的分叉，最后使用HUBER线性拟合法确定激光束的入射位置。对焊接时的等离子体高速摄像照片进行图像处理，获得了激光在等离子体中的传输距离(DLTP)。将DLTP的计算值与实测值进行对比，可知所设计系统的计算准确度为96.5%。

采用光纤激光-熔化极稀有气体保护(MIG)复合焊对不同对接间隙下的3 mm厚低合金高强钢进行焊接。在焊接速度恒定的条件下,研究了不同对接间隙下焊缝的成形过程,并与零间隙下相同工艺参数的激光-MIG复合焊的焊缝形貌进行对比。结果表明:在有对接间隙时,焊缝及其热影响区的上下宽度基本一致(呈U形),而在零间隙下,焊缝及其热影响区的宽度均呈上宽下窄(Y形)的形态。焊缝成形机理如下:在激光-MIG复合焊进行有对接间隙的焊接时,电弧等离子体的形态有三种不同的变化(与任一侧试板起弧燃弧形成的“分叉电弧”以及与两试板同时起弧燃弧形成的“十字电弧”),电弧的三种形态不断变化,形成“摆动”态;“摆动”态电弧等离子体的作用是预热和熔化工件侧壁,激光热源作用在熔池上起到加大熔深、稳定电弧和消除电弧热源导致的侧壁未熔合的作用;对接间隙下电弧热源作用的范围较大,使得母材受热更加均匀;与零间隙焊缝相比,有间隙下的焊缝组织更均匀。