低密度钢是近几十年汽车零部件用钢的研究热点，也是汽车轻量化的发展趋势。连杆作为发动机动力输出的关键零部件之一，直接影响和决定了发动机的耐久性和可靠性。本文通过微观组织、断口形貌观察及热塑性研究，对Fe-22Mn-9Al-0.6C低密度钢在连杆锻造过程中产生的微裂纹进行分析。发现其锻后组织为奥氏体和长条状的δ-铁素体。因此，锻造时 δ-铁素体和γ两相界面产生的应力差较大，使两相界面开裂。同时当锻造温度降至850~900℃时，由于形成了硬而脆的 B2 结构的( Fe，Mn) Al相，热塑性降低，从而导致连杆大头端与小头端产生微裂纹。

提出了基于容积卡尔曼滤波-长短时记忆网络（Cubature Kalman Filters - Long Short-term Memory CKF-LSTM）的多模型燃气轮机气路故障诊断方法，该方法集成了基于模型和数据驱动的优点。使用容积卡尔曼滤波器建立先验故障状态估计模型，提取运行状态残差特征；采用LSTM神经网络同时对多个先验状态故居模型残差特征进行识别，实现气路故障的诊断。利用重型燃气轮机典型故障仿真数据对所提出的方法进行测试，验证结果表明：基于CKF-LSTM的燃气轮机气路故障诊断方法具有良好的诊断准确性，在重型燃气轮机3个工况点的故障诊断准确率均高于95.6%。

针对传统状态评估主观成分过多或评估模型不清晰问题，提出了一种基于自组织映射（SOM）神经网络的方法。建立SOM模型与健康度模型，通过SOM网络对燃气轮机退化数据进行训练，应用聚类健康度模型和修正健康度模型最终完成对燃气轮机退化数据集的健康度评估。通过退化数据的退化因子划分退化程度，根据退化程度验证评估模型精度。基于SOM网络的燃气轮机健康度评估方法具有很高的应用潜力，可以为燃气轮机的安全运行和维护提供有力的支持，同时也为其他类似问题的解决提供了参考。未来的研究可以进一步探索和优化该方法，以提高其性能和可靠性。

为了实现连杆热锻过程的绿色设计，基于Deform-3D平台，采用正交试验法与数值模拟相结合的方法对热锻成形过程中的TC4钛合金连杆进行多目标优化。以锻坯初始温度、锻造速度、压扁量、摩擦因子四个工艺参数作为影响连杆性能的因素，探究其对能耗、最大成形载荷、变形均匀性以及最大等效应力4个评价指标的影响规律。通过直观分析以及极差分析确定较优方案，借助综合频率分析法得到TC4钛合金连杆最优工艺方案，并对优化前后的连杆质量以及能耗进行了对比分析。通过研究发现：相对于其他三个工艺参数，锻坯初始温度对连杆热锻成形过程的能耗、质量影响最大。优化后，单位体积能耗由原来的658.37J/mm3下降至417.16J/mm3，降幅达31.15%；成形载荷由6560.36kN降低至5236.42kN，下降了20.18%；等效应力由226MPa下降至220MPa，下降了2.73%，变形均匀性由0.656下降至0.587，上升了10.52%。TC4钛合金连杆热锻样品的金属填充正常，无锻造缺陷，实现了绿色制造。

针对柴油发动机铝合金气缸盖日益严重的低周疲劳-蠕变问题进行了仿真和实验研究。通过发动机整机试验确定了铝合金气缸盖在各种工况下的温度场。并通过采用电磁感应加热设备对气缸盖进行了加速热疲劳试验。此外，还采用基于能量法建立的低周疲劳-蠕变部件级寿命模型。该模型的有效性通过有限元模拟进行了验证，并确定了失效位置和失效循环次数。

利用孔探仪获得燃气轮机的运行图像，通过图像故障诊断判断重型燃气轮机的健康状 态，是重型燃气轮机故障诊断的一种重要研究方法。为诊断出燃气轮机的运行故障，并针对燃气轮机压气机与透平的故障进行准确识别，提出了基于图像的燃气轮机的融合故障诊断的方法。利用孔探仪记录燃气轮机运行状态，获取燃气轮机运行的图片。分别输入至ResNet和GoogleNet网络中进行训练，分别保存诊断精度最好的模型得到各自的故障诊断结果，再利用D-S理论判据实现对两种模型结果的决策层融合。结果表明，图像融合故障诊断算法可以准确的诊断出燃气轮机的故障，能得到95%以上的诊断率，不到1%的虚警率。

基于CONVERGE，构建经试验验证的汽油/氢气双燃料转子机三维模型，对比分析端面进气和周边进气对掺氢转子机缸内流场、燃烧过程以及排放物形成与分布的影响。结果表明：两种进气方式缸内流场的变化规律类似；端面进气涡量变化幅度较大；点火时刻端面进气缸内流速比周边进气快7 m/s。相比于周边进气燃烧过程，端面进气的OH、H、O生成量更多，速率更快，火焰传播过程也较快；两种方式缸压峰值和温度最大值均随掺氢量增加而升高，相同工况下周边进气较小。排气门打开时端面进气和周边进气的NO排放量分别为0.148 mg和0.146 mg，端面进气CO排放比周边进气降低6.6%。

Caterpillar重型柴油机数值计算的CFD模型是在热力学流体计算软件CONVERGE上建成的。同时把试验值与相同操作条件下的实验值进行缸内压力及放热率进行对比，证明了该模型的准确性。在此基础上研究了曲轴转角、转速、负荷对Caterpillar重型柴油机燃烧的影响，通过改变这些因素，得到相应的缸内压力以及放热率变化规律，为进一步优化设计提供理论依据。并分析得到重型柴油机缸内整个循环缸内混合气的形成过程以及相对应的火焰传播过程。通过对比分析不同转速、负荷下缸内压力以及燃烧放热率曲线得到对应的缸压以及放热率曲线规律。

针对柴油机连杆大端轴瓦的微动磨损问题，本文建立了不依赖于试验测量摩擦系数和磨损系数的介观摩擦磨损模型，该模型综合了考虑三维真实粗糙表面和材料的力学模型，该模型可以对不同表面形貌、不同工况下的摩擦磨损规律进行计算。经过算例计算，本文提出的模型获得的摩擦系数和磨损系数与文献中的结果在数量级上一致的。因此，本文提出的介观摩擦磨损模型可以克服对试验的依赖，为工程中摩擦系数和磨损系数的获取提供了新的思路。

本文从可变压缩比发动机连杆衬套失效案例入手，对连杆衬套孔隙、硬度、等金相组织进行综合研究分析和验证，确定连杆衬套孔隙的适用标准、检测方法、验证方法等。研究结果表明，连杆衬套的孔隙率、孔隙大小、合金层硬度对连杆衬套所能承受比压、强度、表面疲劳磨损程度有有着直接的关系，所以通过对连杆衬套孔隙的研究，对提高连杆衬套可靠性具有积极的意义。