本文回溯了19 世纪末以来西方关于设计科学的争论，探讨在前工业设计时期、工业设计时期和后工业设计时期中关于设计认知和理念的变化，特别是它们在整个工业设计时期中随同满足物质需求产品生产能力增长而发生的转变。事实表明，当产能不满足物质需求时，工业生产是以规模竞争优先；而当规模发展到极端而导致产能过剩并引发许多社会问题时，工业生产就转向创新竞争。竞争模式改变导致设计认知和理念的变化：从保证大规模物质生产、符合物质演变规律，即理性的系统化的设计，到满足人们对新的和美好生活的追求，并同时满足物质需求、精神需求和社会需求统一的由创意引领的设计。哪一个设计能使创新成功，取决于竞争，不仅仅是市场竞争，而且是在社会发展中的竞争。现在不是会不会设计的问题，而是设计有没有竞争力。中国正处在经济增长方式转变的关键时期，推动设计科学的研究，认识这些变化非常重要。本文提出了“竞争性设计”和“继承性设计”的概念，并将后工业设计时期称为竞争性设计时期。
全球发育的含油气盆地有上千个，根据盆地结构特征可将含油气盆地分为3 大类型：克拉通盆地、断陷盆地和前陆盆地。笔者按这3 大类型盆地论述其油气分布规律。克拉通盆地：油汽主要分布在盆地内的古隆起、古斜坡，区域性的不整合及断裂带内；断陷盆地：油气主要分布在深凹带内的构造带、陡坡带和缓坡带；前陆盆地：油气主要分布在前陆断摺带、斜坡带、逆埯带及坳陷帶。这些规律性的认识，对全球油气勘探工作具有重要的指导意义。
以500 m级钢管混凝土拱桥的设计和成套施工技术为基础，对700 m级钢管混凝土拱桥的设计和建造技术进行可行性研究，确定总体设计和施工方案，较为详细地研究了拱肋制造和安装、管内混凝土灌注等关键技术。研究结果表明，建造700 m级的钢管混凝土拱桥已不存在技术门槛，综合考虑经济、安全等因素，是该跨径级别的强力竞争桥型之一，应尽早进行工程实践和推广。
金川镍矿是我国最大的硫化铜镍矿，以地应力高、矿体厚大和矿岩不稳固著称国内外采矿界。该矿体开采难度之大、充填成本之高备受国内外采矿界关注。近年来，随着矿床开采深度逐年增加已接近千米，采场面积超过1×105 m2，高温、高压和高渗压的“三高”采矿环境日趋显著，不仅提高了采矿成本，而且还给矿山安全高效生产带来巨大压力。本文首先概述金川深部矿床采矿技术条件，然后明确采矿生产面临巷道和采场稳定性控制技术难题，分析采场围岩变形和岩层移动所潜在的灾变失稳风险。最后提出了金川深部矿体安全高效开采亟待攻克的技术难题，为金川深部资源开发能力和综合利用指明了方向。
依托关角隧道河谷浅埋段，展开富水软弱围岩隧道支护受力特征及方案的研究。对试验段的初支围岩压力、钢架应力、锚杆轴力、衬砌水压力进行现场监测，结果表明：初支应力不能得到有效控制、突水突泥塌方现象时有发生，现有的支护方案无法满足浅埋段安全施工要求。在监测数据基础上，经过综合分析，对支护方案作出调整。在Ⅴ级围岩区段，拱部120°范围设超前管棚和小导管，宽大节理掌子面超前小导管注浆加固，初期支护取消系统锚杆，采用I20 型钢钢架和拱墙设双层钢筋网；在Ⅵ级围岩区段，超前支护采用管棚工作室施作拱部180°及以下1 m范围的0°角长管棚，全断面超前水平钻孔注浆，初期支护取消系统锚杆，采用I20 型钢钢架、三台阶型钢临时横撑和双层防水板。研究成果可为河谷浅埋隧道支护方案的确定提供理论依据和基础数据，为同类工程的设计与施工决策提供借鉴。
依托郑西高铁高桥隧道小角度下穿既有南同蒲铁路施工实践，通过试验研究取得大断面黄土隧道台阶法双层支护体系的力学特性及施工技术关键，在砂质新黄土条件下成功解决埋深仅11 m的下穿运营铁路的超大断面（171 m2）隧道施工，对类似工程的设计与施工具有重要参考价值。
黄河下游的堤防是按照小浪底建库前千年洪水设防水位，加超高2.5 m或3 m设计，堤后淤背宽度百米，小浪底水库投入运用后下游宽河道段河槽下切2 米多，下游窄河段下切1 米多；在洪水不断减小的新形势下，防洪形势发生根本性变化，今后不存在大堤决口的可能。其合理的治理目标是，在中游完善以小浪底水库为中心的调水调沙体系，使更多泥沙由洪水输送；在下游进行双向河槽整治，稳定河槽，形成高效排洪输沙通道；控制河床不发生过渡冲刷，保证两岸引水，使洪水不漫滩；彻底解放黄河下游滩区和防洪中横河斜河等诸多问题，使黄河彻底由害河变为利河。
针对最近提出的锚杆重力式海上风机基础，采用有限元分析软件ABAQUS研究了锚杆的关键参数对此新型基础承载特性的影响。结果表明：增加锚杆数量可以提高基础的承载力并减小单根锚杆的轴力。但是当锚杆数量增加到一定程度时，会使其间距过小，引起地基中应力的叠加，降低锚杆群的承载效率，因此锚杆数量存在上限。基础承载力几乎随锚杆直径的增加呈线性提高，锚杆直径越大对基础稳定越有利，因此在可行的情况下，应尽可能地选用大直径锚杆。锚杆环直径的增大相当于增大了基础抗倾覆力矩的力臂，因此对弯矩承载力是有利的，但由于锚杆群对地基等效刚度的改变，竖向承载力会随着锚杆环直径的增大而先增后减。设计时要综合考虑各个承载力因素，选用合适的锚杆环直径。
本文运用Solidworks 软件对汽车变速器检测试验台架进行了三维建模，通过ANSYS软件进行瞬态分析和模态分析，得到了汽车变速器检测试验台架的应力云图，识别出试验台架结构的模态参数，得出台架的固有频率和振型特征。为进一步研究汽车变速器检测试验台振动、疲劳和噪声等奠定了基础，也为汽车变速器检测试验台架结构的优化设计提供了参考依据。
为了使混合动力汽车的永磁同步电机获得快速的转速响应和稳定的静态特性，介绍了一种基于数字信号处理器（DSP）的矢量控制方案，将矢量控制方法引入电动汽车的电机控制中，改善了系统的动态性能和静态性能。系统仿真和实验结果表明，这种矢量控制系统动态和静态性能好，可以满足混合动力电动汽车对控制系统的要求，达到了预期的设计目标，使永磁同步电机获得了快速的转速响应和稳定的静态特性。
本文探讨了弱地震信号低衰减传播的可能性。结果表明，地下的地震信号传播介质均表现出一定的弹性，振动信号幅度在低于介质弹性限度时传播，衰减很小，表现出低衰减特征。这一特点保证了可以在地面，甚至黄土覆盖区监测到微地震信号。
根据国家“十二五”氨氮总量控制和典型行业氨氮减排的技术需求，本文选择氮肥工业作为典型，研究共性的工程减排技术决策方法。针对目前国内环境技术评估以定性判断为主，缺乏可操作性强的综合评估方法的状况，提出了以费用效益分析为核心，层次分析+灰色关联度为次重因素的综合评估新方法，确定了该评估方法的数学模型和过程算法，并结合实例进行分析计算和验证。
伴随搅拌摩擦焊在镁合金上的广泛应用，对其隔声特性研究尤为重要，基于自适应网格技术，对搅拌摩擦焊过程进行数值模拟，为后续声学计算提供约束模态，解决了材料属性难以确定的问题，一定程度上实现了焊接与声学的结合。自行设计和制造了混响箱，用以测量焊接镁合金板的隔声量，弥补了混响室测试小试件的不足。进而使用finite element-statistical energy analysis（FE-SEA）混合法计算焊接件的隔声量，与试验结果进行对比，吻合良好，表明此方法行之有效。通过对比焊接前后镁合金板件的隔声量，发现在吻合低谷区，焊接后板件的隔声有所降低。为了研究焊接参数对隔声的影响，分别改变焊接速度和搅拌头旋转速度，观察隔声量的变化，结果表明，这些参数都需要合理的设置，并非越大或者越小越好。
在ISO 9705 标准房间通过模拟实验研究了细水雾与火灾烟气的相互作用，揭示了细水雾作用下烟气中氧气、一氧化碳和二氧化碳浓度的变化规律，建立了氧气、一氧化碳和二氧化碳浓度与细水雾工作压力及风机速率的数学模型。实验发现当风机速率达到1.5 kg/s 时烟气组分浓度变化规律发生突变，对这一现象进行了深入分析和解释。本文为细水雾技术用于火灾烟气抑制提供了必要的理论基础和科学的参考依据。
针对二进制人工蜂群算法收敛速度慢、易陷入局部最优的缺点，提出一种改进的二进制人工蜂群算法。新算法对人工蜂群算法中的邻域搜索公式进行了重新设计，并通过Bayes 公式来决定食物源的取值概率。将改进后的算法应用于求解多维背包问题，在求解过程中利用贪婪算法对进化过程中的不可行解进行修复，对背包资源利用不足的可行解进行修正。通过对典型多维背包问题的仿真实验，表明了本文算法在解决多维背包问题上的可行性和有效性。