在小失效概率可靠性分析子集模拟法的基础上，提出基于马尔可夫蒙特卡罗(Markov Chain Monte Carlo, MCMC)子集模拟的可靠性灵敏度分析方法。在子集模拟的可靠性分析中，通过引入合理的中间失效事件将概率空间划分为一系列的子集，从而将小的失效概率表达为一系列易于模拟求解的较大条件失效概率乘积的形式，然后利用MCMC抽取条件样本点来估计条件失效概率。基于MCMC子集模拟的可靠性灵敏度分析，是将失效概率对基本变量分布参数的偏导数转化成条件失效概率对基本随机变量分布参数的偏导数。给出了偏导数通过MCMC模拟的条件样本点进行估计的原理和步骤，推导得出可靠性灵敏度分析的计算公式。利用简单数值算例和工程算例验证所提方法，算例结果表明：基于MCMC子集模拟的可靠性灵敏度分析方法有较高的计算效率和精度，对于高度非线性极限状态方程问题亦有很强的适应性。
为提高成形的精度和性能，采用机器人焊接系统和高速摄像系统，研究了铝合金双阶梯脉冲熔化极氩弧焊(Pulsed gas metal arc welding, P-MIG)快速成形中熔滴过渡行为对多道多层成形的影响。试验中，通过调节脉冲频率和脉冲时间等脉冲工艺参数来获得不同的熔滴过渡速率、熔滴大小及熔滴过渡形式，研究其对多道多层成形的表面形貌(包括表面尺寸、正面形貌和侧面形貌)、微观组织和硬度的影响。试验结果表明：熔滴过渡直接影响着整体成形的表面形貌、微观组织和硬度。其中熔滴过渡形式对成形效果的影响最大；一脉一滴为快速成形的最佳熔滴过渡形式，其成形的表面形貌良好、整体尺寸均衡、微观组织细小均匀、硬度适中、层间硬度波动小。
针对电动助力转向(Electric power steering, EPS)系统存在系统模型、干扰等不确定性，以及对系统动态特性的要求，提出EPS系统混合H2/H∞控制器。在EPS系统及整车2自由度数学模型基础上，以驾驶员获得良好的转向路感、系统具有卓越的鲁棒性和较小的力矩波动为控制目标，构建系统的状态空间方程和增广被控对象矩阵，运用H∞方法极小化系统中各种干扰对被控输出的影响，并在此基础之上应用H2方法对系统进行优化。EPS系统路感仿真结果表明，基于混合H2/H∞控制的EPS系统，综合了H2控制和 H∞控制的优点，具有较好的鲁棒性能和鲁棒稳定性，可有效抑制路面随机激励、转矩传感器量测、模型参数不确定等所引起的各种干扰和噪声，使驾驶员获得满意的路感。
开发了基于原子力显微镜(Atomic force microscope，AFM)的四电极微探针局域电导率测量技术。四电极AFM探针最小的电极间距为300 nm，安装了这种新型四电极微探针的AFM系统既保持表面微观形貌测量能力，又可以在实施表面形貌扫描的同时测定局域电导率。利用该技术精确测量了厚度为6.0 m的铝薄膜和厚度为350 nm的透明导电氧化铟薄膜(Indium tin oxide，ITO)的局域电导率，试验结果证明基于AFM的四电极微探针技术在亚微米局域电导率测量方面的能力。
原子力显微镜(Atomic force microscopes，AFM)接触模式下的测量结果因受样本表面倾角和针尖—样本表面间摩擦力的影响而存在较大的测量误差。为避免针尖—表面间的摩擦力对AFM测量试样表面形貌的影响，并能够准确测量表面倾角，提出了一种新的AFM工作模式——消除倾角和摩擦力影响模式。在这种工作模式中，扫描方向垂直悬臂的长轴方向，通过测量悬臂的竖向和横向偏转而得到针尖所受的竖向和横向力，并计算得到针尖—试样表面间的van der Waals力及试样表面局部倾角，然后结合针尖顶点和扫描器的位置及针尖—试样表面间距可以得到试样表面形貌的测量结果。在上述工作模式下，针尖—试样表面间的摩擦力是可控的，能够避免针尖或试样的损伤。仿真结果证明了这种方法的可行性。
