1) Space Dynamics Modeling

2) Multibody Dynamics Modeling

3) Nonlinear Dynamics Modeling

4) Non-Conservative, Non-Selfadjoint Spinning Beams Modeling

5) Failure Analysis and Prevention Modeling

6) Machine Health Diagnostics and Monitoring Modeling

1,Space Dynamics Modeling航天動(dòng)力學(xué)模型設(shè)計(jì)

通過研究，建立了一種新的高精度的模型，用以分析和設(shè)計(jì)自旋系留式航天飛行器。這一計(jì)算模型被成功地應(yīng)用于1995年11月加拿大發(fā)射升空的OEDIPUS-C探空火箭的兩個(gè)有效負(fù)載構(gòu)型的設(shè)計(jì)、模擬和制造。此次飛行非常成功，電導(dǎo)栓繩的完全伸展長度在它的遠(yuǎn)地點(diǎn)附近達(dá)到大約1.2公里。而在那時(shí)的六年以前的OEDIPUS-A的飛行試驗(yàn)中，其前方有效負(fù)載出現(xiàn)了章動(dòng)失穩(wěn)。此計(jì)算模型不僅可以準(zhǔn)確地模擬這種現(xiàn)象，而且有效地防止了發(fā)生在 OEDIPUS-C飛行器的飛行中的這一現(xiàn)象。

2.Multibody Dynamics Modeling多體動(dòng)力學(xué)模型設(shè)計(jì)

履帶式車輛很難準(zhǔn)確分析，其原因在于其履帶往往是由數(shù)百個(gè)鏈條鉸接而成。如果把所有這些鉸鏈都考慮進(jìn)去，這樣的計(jì)算模型對(duì)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力和運(yùn)算速度要求很高。為此，我們提出了一種新的計(jì)算模型，來研究履帶式車輛在各種外形的柔性地面上行駛的動(dòng)力學(xué)特性。為了同時(shí)獲得高的運(yùn)算速度和好的精度，該模型采用了遞歸的多體動(dòng)力學(xué)方法把履帶包含在車輛系統(tǒng)中一并分析。另一方面，土壤分析則采用了一種復(fù)雜的接觸模型。其中，還運(yùn)用了我們推導(dǎo)的遞增Bekker方程。這種計(jì)算模型可以準(zhǔn)確地描述車輛與不同外形的柔性地面的接觸問題。

3.Nonlinear Dynamics Modeling非線性動(dòng)力學(xué)模型設(shè)計(jì)

在該領(lǐng)域的研究中，提出了多個(gè)新的理論，并且進(jìn)行了更深層次的分析。研究出一種新的能量法，用于理論上預(yù)測渾沌現(xiàn)象的出現(xiàn)，并提出和分析了不穩(wěn)定性和渾沌現(xiàn)象之間的關(guān)系，以及在非線性動(dòng)力學(xué)中的一些有關(guān)隨機(jī)共振層的新概念。盡管渾沌現(xiàn)象在工程實(shí)際問題中極少出現(xiàn)，但是，一旦在現(xiàn)實(shí)情況中由于極端載荷條件導(dǎo)致渾沌現(xiàn)象產(chǎn)生，這方面的理論和研究無疑將對(duì)渾沌響應(yīng)的有效控制大有幫助。

4.Non-Conservative, Non-Selfadjoint Spinning Beams Modeling非守恒、非自伴自旋梁模型設(shè)計(jì)

不同大小和轉(zhuǎn)速的自旋梁在工業(yè)界有著廣泛的應(yīng)用。此課題首次解決了自旋Timoshenko梁在受到集中從動(dòng)力和分布從動(dòng)力作用下的動(dòng)力學(xué)問題。該系統(tǒng)不僅是非守恒的，而且是非自伴的。為了更好地處理此類問題，我們采用了一種涉及符號(hào)代數(shù)運(yùn)算的全新的遞歸算法。這一工具有助于更深層次地分析諸如受氣動(dòng)阻力或其他流通力作用的飛行器，受非線性軸承力作用的軸動(dòng)轉(zhuǎn)子、渦輪機(jī)和其它高速旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性。

5.Failure Analysis and Prevention Modeling斷裂分析和預(yù)防模型設(shè)計(jì)

在此研究中，提出了一個(gè)塑性材料的連續(xù)介質(zhì)損傷擴(kuò)展模型。此外，通過利用一種新的增量余彈性能等效性的假設(shè)，提出了一個(gè)有關(guān)連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)的大的各向異性的損傷理論。這種新的方法可用來分析有裂紋的變形硬化材料的損傷分布和損傷區(qū)域。這些新模型的運(yùn)用使現(xiàn)實(shí)的工程問題的損傷和斷裂分析更為準(zhǔn)確。

6.Machine Health Diagnostics and Monitoring Modeling機(jī)械健康診斷和監(jiān)測模型設(shè)計(jì)

通過研究，建立了一種計(jì)算模型，用于水利渦輪發(fā)電機(jī)電樞的機(jī)械健康診斷和監(jiān)測。該模型涉及13個(gè)評(píng)估機(jī)械損耗的變量。其中，有三個(gè)最主要的變量：電樞的不平衡性、聯(lián)軸節(jié)的不同軸性和發(fā)電機(jī)的空氣間隙。這使它們的預(yù)測性分析更具準(zhǔn)確性和適時(shí)性。此外，為了提供一種用戶友好的環(huán)境，采用了一種面向?qū)ο蟮目蚣埽�把圖形用戶界面式的諸多圖形引入了這一模型。

由于教學(xué)工作的突出，在美國 The University of Iowa工作期間，1997年被授予教學(xué)優(yōu)秀獎(jiǎng)和1996年被授予優(yōu)秀教師獎(jiǎng)，在加拿大The University of Manitoba時(shí)，1993年被同時(shí)授予教學(xué)優(yōu)秀獎(jiǎng)和優(yōu)秀教師獎(jiǎng)。

1. 英國The Royal Society of London Philosophical Transactions的Space System Theme Issue 的分冊(cè)主編

2. 美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì)的ASME Journal of Vibration and Acoustics雜志的副技術(shù)主編

3. 英國Institution of Mechanical Engineers Journal of Multibody Dynamics、 International Journal of Structural Stability & Dynamics和Journal of Nonlinear Dynamics in Science & Technology 3個(gè)雜志的編委

一直為國際工程力學(xué)方面多個(gè)雜志審稿。