针对深层卷积神经网络模型参数量大、对硬件设备要求高而难以部署于边缘端的问题，本文结合高速公路监控图像这一应用场景，对基于轻量化神经网络的天气识别算法进行研究。首先对经典的轻量化神经网络模型MobileNet进行理论分析，由参数量和计算次数的角度分析其深度可分离卷积与标准卷积操作的不同。同时，收集并标注基于公路监控图像的天气识别数据集。在此基础上，搭建并训练包含多个轻量化神经网络在内的模型进行对比实验，实验结果验证了MobileNet在识别精度、速度以及模型参数量等指标上的优势。此外，本文通过可视化算法t-SNE从类别响应分析和特征分布两个方面探讨MobileNet的特征表征能力以及特征的类间可分性和类内可聚性，其结果进一步支撑了上述分析。

针对新建公共自行车站点无法根据历史数据对未来使用需求进行预测的问题，提出了一种修正的地理加权回归模型探索单位时间节点需求生成与可达性间的关系。改进的模型以路网距离作为限制条件，获取基于泰森多边形的站点吸引重叠区域。同时，为减小用地区位导致的预测误差，改进的模型增添用地混合度和建筑强度作为解释变量。利用所提出的模型对西安市公共自行车系统运营数据分析的结果表明，各类用地最大需求生成率集中在早晚高峰时段，并在以天为周期的循环中具有各异的变化规律。公共自行车系统的需求生成率随着起点/终点与目标停靠站点之间距离增大而逐渐减小，表现为早高峰时期的线性衰减，晚高峰时期的指数衰减以及非高峰时期的立方衰减。研究成果可用于确定西安市新建公共自行车站点位置和规模，并预测其相应的使用需求率。

客流预测对于城市轨道交通运行组织和管理具有重要的意义。本文中组合图卷积网络和循环神经网络构建图卷积循环神经网络GCGRU模型，借助图卷积网络学习城市轨道网络的复杂拓扑结构，进而捕捉空间关联特征，通过循环神经网络变体门控循环单元学习多特征客流量的趋势变化规律从而捕捉时间特征。利用上海市1年的全网地铁断面客流量展开研究，并应用随机森林的平均不纯度减少方法进行特征选择，实验结果表明：在大规模城市轨道交通客流预测中，GCGRU能够很好的捕捉城市轨道客流的时空相关性，具有良好的预测效果，预测精度达89%。模型预测结果可为管理者进行轨道交通客流管理与运行组织提供依据，为出行者提供乘车拥挤预警信息，保证城市轨道交通网络的安全高效运营。

随着老年驾驶人数量持续增长及其驾车出行需求增加，我国机动车驾驶证申领及使用规定取消了申请小型汽车驾照的年龄限制，老年驾驶人的出行安全问题成为热点研究问题。由于年龄增长带来与驾驶行为相关的生理心理变化，老年人通过自我调节的方式在保持机动性的同时，还需要考虑平衡身体机能下降的影响。自我调节是老年人延长驾驶时间和降低驾驶风险的有效补偿策略。文中以计划行为理论TPB为框架，在原有变量的基础上，引入身体状况、风险感知、驾驶技能和可替代交通质量4个扩展变量，建立扩展TPB模型，并分析老年驾驶人自我调节行为及影响因素。回收849份老年驾驶人自我调节行为问卷后，使用Cronbach'sα系数和验证性因子验证问卷信效度，采用路径分析探究老年驾驶人自我调节行为影响因素。结果表明，基础TPB变量之间的关系与基础模型假设基本一致；身体状况、可替代交通质量、驾驶能力、风险感知均间接影响老年人的自我调节行为；研究结果有助于了解老年驾驶人自我调节行为及影响机理，为进一步开展老年人驾驶行为研究及安全培训教育等提供理论依据。

为研究长大下坡路段货车运行特征，提高运行速度预测模型的有效性，确保车辆在长大下坡路段安全行驶，收集西南地区某高速公路连续长大下坡路段断面车速数据，对货车速度时空分布特性及车速离散程度进行分析，并通过Q-Q概率图和单样本K-S检验对长大下坡货车速度分布特征进行检验，得到长大下坡路段货车行驶速度分布特性，根据分布特性进行运行速度模型误差分析，确定误差原因及修正变量，最后建立货车运行速度预测修正模型，并进行模型修正前后有效性对比分析。结果显示：货车在长大下坡路段行驶过程中，随着下坡距离增长，速度先逐渐降低，随后趋于稳定，车速离散程度随着下坡距离及交通量增长而增加；货车车速特性不随时段变化产生明显差异；长大下坡路段断面车速符合Logistic分布的规律，速度高度集中且对称于高峰速度值；现有运行速度预测模型预测货车运行速度时具有误差，速度误差主要原因是模型未考虑交通密度的影响，基于此建立的货车运行速度预测修正模型相对误差降低了4%～14%，有效性明显提升。由此可为长大下坡运行速度研究提供理论基础，提升货车下坡安全性。

路面平整度是路面性能的主要技术指标之一，其准确、快速检测对于路面养护、维修和管理具有重要意义。文中利用自主开发的智能手机App采集行车状态等相关数据，开展了实际道路的行车试验，采集了振动加速度、车速等行车数据，研究了利用行车数据检测路面平整度IRI的可行性。本文中提出了以合成振动加速度作为行车振动加速度指标的方法，建立了归一化的kNN特征向量空间。研究结果表明：文中提出的方法技术简便、易于应用，提升了利用智能手机检测路面平整度IRI的检测精度，IRI检测绝对评价准确率达到78%以上，而考虑相邻评价后的相对准确率达到96%以上，可以满足道路路网中路面平整度IRI的实时检测和监测要求，在提高路面平整度IRI检测的针对性、减少路面性能总体检测量方面具有应用前景，可为路网路面的养护决策和管理提供宏观指导。

船体曲面变形是实现船型优化的前提条件，基于径向基函数插值的曲面变形方法适合于船型水动力性能优化的需要。文中主要对径向基插值中的支撑半径求取方法进行了改进，提出了支撑半径的动态求取方法，重点考虑了可变点的分布和坐标变化量对支撑半径的影响。在此基础上，将改进的径向基插值方法运用到本团队开发的船舶水动力性能多学科综合优化平台，以Series60船型为研究对象，完成给定约束条件下的船型优化研究，证明该方法的可行性。

针对电动车动力总成悬置系统(PMS)参数同时存在不确定性和相关性的复杂情形，本文开展了考虑概率参数相关性的电动车悬置系统固有特性分析研究。首先，分别采用相关系数矩阵和概率不确定变量描述PMS参数的相关性和不确定性；然后，基于蒙特卡洛抽样提出了一种求解概率参数相关情形下PMS固有特性统计矩的蒙特卡洛法(MCM)；接着，基于稀疏网格数值积分(SGNI)提出了一种求解PMS固有特性统计矩响应的高效方法；最后，通过某电动车PMS算例验证方法的有效性，分析结果表明：以MCM为参考，SGNI方法在求解PMS固有频率、解耦率的统计矩及响应边界方面具有良好的求解精度和较高的求解效率；系统概率参数的相关性对解耦率响应边界具有较大影响，计及概率参数的相关性可获得更加合理的分析结果。

论文基于残余压应力-激光喷丸搭接率的拟合关系式，设计出非均匀搭接率下的激光光斑位置路径；基于ABAQUS软件建立了7075-T6铝合金受损件激光喷丸有限元模型，实现了非均匀搭接率下激光喷丸有限元数值模拟并获得残余应力场的分布情况。结果表明，采用非均匀搭接率的激光喷丸方法可使试样表面在打磨或受到拉伸载荷后仍处于应力均匀分布的状态；通过增加搭接率调控残余应力值的大小，还可实现修复件表面在受到拉伸载荷时处于均匀压应力状态，从而抑制疲劳裂纹的萌生和扩展。试验结果与模拟结果一致，验证了模型的可靠性。

针对模具电极数控加工和电火花加工两个阶段的调度问题，建立了具有批处理和相关性特征的数学模型。以模具零件拖期量最小为目标，将模具电极调度问题的求解分为批处理和批调度两个层次，第1层提出根据相关性原则解决批处理问题，并设计出相关性优先分批算法；第2层提出采用遗传算法解决批调度问题，并提出一种基于动物配种的策略对传统的遗传算法进行了改进。基于Matlab软件，开发出模具电极调度程序，实现了上述两个层次的求解过程，并在24种仿真算例下进行了实验测试。结果表明，所设计的模具电极调度算法能有效的解决模具电极批处理和批调度问题；所提出的配种策略能显著提高传统遗传算法的求解质量，使样本内的模具零件拖期量最多减少16.71%。

针对型面电解加工过程中的间隙温度分布难以预测和测量的问题，建立型面二维电解加工温度多物理场耦合仿真模型，分别基于SA、k-ε、k-ω、SST和低雷诺数k-ε等湍流模型求解加工间隙流场分布，耦合电场、流场和温度场求解间隙温度场分布，并将计算值与试验值进行对比。结果表明，求解近壁区流速时采用低雷诺数壁处理比采用壁函数处理的精度高，间隙温升能在较短时间内达到准稳态，基于SST、低雷诺数k-ε模型的间隙温度仿真值非常接近，其耦合气泡的温度多场耦合模型仿真值与试验值更为接近。

为了准确地揭示液力变矩器流场时空演化机理，基于计算流体动力学理论，采用5种不同的大涡模拟（LES）亚格子湍流模型（SL、WALE、WMLES、WMLES S-Omega、KET）精细仿真制动工况下液力变矩器三维流场，识别并提取涡轮内部非定常多尺度三维涡结构，籍此分析时空多尺度涡演化特征及其对流场结构演变的影响规律。基于粒子图像测速（PIV）技术，采用动态实时标定方法，试验测量液力变矩器涡轮内部流场，依托试验后处理所提取的流速场和涡量场信息，对比验证大涡模拟仿真结果，并对5种亚格子湍流模型的仿真适用性进行分析。结果表明：制动工况下，SL和WMLES模型针对涡轮流道主流区域多尺度涡仿真结果相近，流速为0.32～0.85m/s，涡量为250.77～792.95s-1；针对涡轮叶片压力面近壁高流速区域，WMLES模型仿真结果与PIV试验结果相吻合，流速为3.7～4.4m/s，而WMLES S-Omega模型对该区域内涡量场的仿真结果较好，涡量为526.47s-1；从三维涡仿真角度来看，WMLES和WMLES S-Omega模型对叶片吸力面附近三维涡数值模拟结果更加丰富，针对叶片近壁面小尺度涡旋结构捕捉较为准确，KET模型仿真结果重现了涡轮叶片出口处明显的涡脱落现象，其他模型对于三维涡结构识别不够准确。研究结果可为液力变矩器高精度数值模拟提供理论指导。

针对混凝土泵车系统中的关键核心液压元部件柱塞泵进行数字化建模仿真和验证分析。以锥形缸体斜盘式轴向柱塞泵为研究对象，在对其运动规律和工作原理分析的基础上，采用空间几何的方法表征柱塞运动学特性和流量特性，利用AMESim仿真软件建立变量泵体柱塞模型。基于变量泵恒功率控制、恒压力控制及电液比例控制变排量原理等的分析，建立了包含泵体柱塞模型、配流盘配流模型、滑靴模型、变量机构模型等子模型的功率-压力-电比例复合控制变量泵AMESim仿真数字化模型。通过对斜盘倾角、电机转速、系统负载及控制电流的组合控制，研究了柱塞泵出口流量特性、压力排量特性、电流排量特性以及瞬态响应特性。研究结果表明：采用所建立的液压泵数字化模型所获得仿真特性曲线与测试结果吻合度较高，压力排量特性与电流排量特性预测的最大相对误差分别为6.31%和7.73%，从而验证了模型的准确性，为工程机械数字孪生和性能优化升级提供了模型支撑。

为了研究剪式可展单元在振动工况下的响应特性，将船舶除锈装置作为振动源，首先建立剪式可展单元力学模型，并研究极限工况下单元杆件的可靠性；采用数值模态分析方法、随机振动下动应力测试分析方法，研究剪式可展单元在振动工况下产生的随机激励问题及其响应；提出消除剪式可展单元二阶横弯振动与激励共振的方法，并对各结构优化方案进行动应力仿真。结果表明，剪式可展单元二阶模态振动（306.15Hz）和除锈产生的随机激励共振是引起剪式可展单元振动疲劳的主要原因；将上工作台厚度从10mm增加到14mm，上工作台刚度从20GPa降低到19.5GPa，同时在两连杆之间加上连接轴，降低单元动应力水平最为明显。论文研究结果可为剪式可展单元在工程应用中稳定可靠工作提供理论基础。

电场作用能够较明显地改变电介质系统的物理性质，相关的研究和应用越来越受到广泛的关注。本文以平行板电容器置于一个单相流体电介质系统为模型，详细地探讨了均匀静电场对流体电介质系统的压强和摩尔分数的作用效果。基于相平衡的基本原理，利用电场作用下化学势的表达式，导出了气体和液体电介质系统的压强和摩尔分数随电场强度的变化规律。结果表明：压强和摩尔分数的变化与电场强度的平方成正比，还与温度及电介质的摩尔质量、密度和介电常数有关。静电场作用可以使系统的压强上升，也可以改变混合物的摩尔分数，但组分的摩尔分数是增加或减小决定于组分的摩尔质量和密度的相对大小。静电场作用下，液体的变化大于气体的变化。本文的研究成果为测量介电常数、气体的富集和混合液体的组分调控提供了一种新的思路。

为了研究应力、激励磁场对铁磁材料磁化强度及磁输出的影响，本文在J-A理论模型的基础上，分别推演了恒定激励磁场条件下磁化强度与应力之间的微分关系模型，和恒定应力条件下磁化强度与激励磁场之间的微分关系模型，并对以上模型进行了数值仿真和实验验证。仿真结果表明，在恒定激励磁场下，磁化强度随着应力的增大先增大后减小；在恒定应力下，磁化强度随着激励磁场的增大而增大。为了验证以上两模型的正确性，本文设计了对应的验证实验，分别考证了恒定激励磁场条件下磁输出与应力之间的关联关系、恒定应力条件下磁输出与激励磁场之间的关联关系。研究结果表明，实验结果与理论计算趋势基本一致，本研究内容及结果可以为研究磁测应力法的物理机理提供理论参考及引导力磁效应新思考。

石墨烯具有高热导率的特点，在传热领域有较好的应用前景,石墨烯导热理论及其应用研究具有重要意义。文中利用分子动力学方法，研究了石墨烯在固液界面间的传热规律，并探究了不同壁面温度下，石墨烯传热层对固液界面热阻及流动特性的影响。结果表明，在静态流体中,单层石墨烯传热层会显著降低固液界面温度阶跃和界面热阻，壁面温度越高，石墨烯层对界面热阻的降低效果越明显，降低幅度最高分别可达48%和45.9%。对流体区域施加外力使流体流动，结果显示，由于石墨烯与液氩的相互作用力弱于铜壁面，导致固液壁面处速度滑移程度增大，且石墨烯具有比表面积大的特点，近壁面处分子数增多，热运动增强，使近壁面处的温度阶跃增大。