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面向先进制造的材料与整体结构多功能化创新设计技术及应用
该成果用于考虑材料--结构--工艺--性能的多因素和多层次相互影响的材料和整体结构多功能化设计建模、材料、机械产品和建筑结构创新设计开发, 以及提供复杂载荷工况下增材制造材料和整体结构多功能化创新设计技术与软件系统。该成果在增材制造产品和建筑结构创新设计方面具有高效和高性能及低成本优势。 该成果在国家”863”和多项国家自然科学基金的支持下取得一系列创新性研究成果: (1) 发明了一种基于材料破损约束的连续体结构拓扑设计建模及优化设计方法; (2)发展了多载荷工况下多相材料结构的拓扑优化设计方法;(3) 研制了涉及静、动力学要求的柔性机构创新设计技术;(4) 提出了解决应力集中和奇异问题、最大应力波动问题、分析和计算量大问题和病态载荷工况问题等的关键技术; (5)打通了技术工艺, 开发了长度尺寸控制和多个制造工艺要求的约束表征及模型化技术;(6)发展了复杂载荷环境下结构静、动力学性能要求的拓扑优化的灰度单元抑制方法和考虑边界光滑化的结构优化模型化方法；(7)在国内, 率先研发了考虑智能制造约束的功能特征空间布局和支撑结构构型的复杂集成结构优化技术和与软件系统;(8)率先研发了多功能化材料的创新设计技术;(9) 研制了整体结构多功能化创新设计技术平台和工业应用技术。
长沙理工大学
2021-04-13
骨齿科植入体长寿命设计、成型与表面活化一体化技术
技术特点及水平：1. 采用有限元方法对人工关节、椎间盘和种植牙等骨科、齿科植入体（含人工关节）进行负载和疲劳行为模拟，实现基于全寿命设计的植入体形状与尺寸优化；2. 采用预应力制造与表面应力调控等植入体抗疲劳制造技术，延长植入体抗疲劳寿命；3.提供Ca-P体系和非Ca-P体系两种植入体表面生物活化涂层技术，提供基于表面等离子合金化技术的钛合金、不锈钢植入体表面耐磨耐蚀涂层技术；4. 模仿人骨微纳层次结构，开发新型高含量纳米羟基磷灰石增强复合材料用于颈前路融合术等用植
南京航空航天大学
2021-04-14
ATMP模块化高应用度全地形移动机构平台的设计研发与实现
一、项目进展
创意计划阶段
二、负责人及成员
姓名
学院/所学专业
入学/毕业时间
学号
简凯纳
机电工程学院/机械工程
2018.9/2022.6
201831031312
张星
电气信息学院/电子信息工程
2018.9/2022.6
201831072307
陈浩彬
机电工程学院/机械设计及其自动化
2020.9/
202031030285
邓青蓝
机电工程学院/机械设计及其自动化
2018.9/2022.6
201831053229
三、指导教师
姓名
学院/所学专业
职务/职称
研究方向
杨林君
工程训练中心/机械工程
实验师
机械工程
陈建勇
理学院/凝聚态物理
讲师
凝聚态物理
四、项目简介
目前，在移动机器人领域，轮式移动机器人因具有结构相对简单、驱动和控制方便、工作效率高等优点被广泛用在需要越过障碍物的工作中。但是，一般常用的移动装置为四轮驱动结构，动力相对不足，越障能力差；各种零部件之间拆装特别繁琐，不同模块之间管理混乱，更换属于一个模块的坏掉的零部件往往需要拆卸掉其它模块的零部件，电气元器件之间走线杂乱无序，电池等器件暴露在外部空气中，容易造成短路等安全问题。因此，增大驱动动力，提高越障能力，加强模块之间的管理，方便模块之间的拆装，提高电子元器件的安全性显得尤为重要。
我们项目本次设计和研究的是一种六轮结构的全地形机器人，使用模块化安装，使结构更为紧凑稳定，适用于多场景，提高轮式全地形机器人的应用度。我们采用基于探索者的PLA材料高提纯外分子重结晶化密致处理，极大增强了摩擦系数，底盘采用西南石油大学自主研发探索者二代原理高致合度准刚性攀岩越障地盘，越野能力增强，其底盘后侧主要为空体重心靠前，便于越障。
西南石油大学
2023-07-20
大尺寸高承载复合材料-金属组合多级智能化结构的设计与制造
以目前航空航天、陆海空等军种的军事装备上主承载结构的轻量化为主要研发目的，通过高性能材料组合、多尺度优化以及智能化控制等来实现结构轻量化、提升军事装备作站效能的目的。同时研发的轻量化结构可以用于新能源汽车、工程机械以及空间结构上，从而实现汽车与机械的节能减排、桥梁与建筑的更大跨越能力等。
针对上述情况，做了如下研究：研究复合材料与金属组合的多级智能化结构的多尺度设计方法，解决复合材料与复合材料之间以及复合材料与金属之间高效连接技术，研发高性价比的复合材料构件，研究适合高性能材料组合的结构形式与制造工艺等。
研发了预紧力齿连接技术，解决了复合材料高效连接技术，研发出高纤维比、高性价比的混杂纤维复合材料管材，并提出多种节点连接形式，提出了复合材料-钢-铝合金组合桁架结构形式以及配套多尺度优化设计方法。
南京工业大学
2021-01-12
工程车辆农业机械用液压机械复合无级变速器
本成果创造性地将即时定位与地图构建技术、多传感器融合技术、稠密建图技术进行融合，构建了一个功能完善、应用前景广泛的三维重建系统。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、技术分析
液压机械复合无级传动（HMT）技术作为新一代复合传动形式，采用功率分流技术，结合液压传动和机械传动的优点，提升了传动效率，提高了发动机的燃油经济性，具备超低稳定车速，满足作业车辆特殊需求。
北京理工大学在液压机械复合无级传动技术方面已进行了20多年的研究，建立了一套液压机械复合无级传动的设计分析方法，研发了多种样机，应用于军用车辆和工程机械等非道路车辆上。2017年，开始研发工程机械车辆用的液压机械复合无级传动变速器，已成功应用于国机重工集团的5吨装载机。匹配发动机功率160~200kW，节油率达20%，最高车速40km/h，为国内首个工程机械液压机械复合无级传动变速器，填补了国内工程机械领域新一代无级传动技术的空白，达到国际先进水平，并于2020年11月在上海宝马展（Bauma China）展出。
本成果具备高效、无级传动、无动力中断换段，超低稳定车速、高精度车辆位置控制等优点，可广泛可应用于装载机、平地机、推土机、压路机、集装箱正面吊等工程机械车辆，也可应用于大功率农业拖拉机，林业抓木机，军用工程车辆等领域，具有良好的应用前景。
本成果变速器匹配发动机额定功率200kW，最大输出转矩6500Nm，相比与传统有级变速器节油率达20%，速比无级调整范围0.05~1.8，详细的技术指标如表8-1所示，外形尺寸如图8-1所示。
表8-1 本成果详细技术指标
名称
单位
技术规格
无级调速段
1个液压段和2个液压机械段
尺寸
mm
1128×620×1137
匹配发动机功率
kW
200
匹配发动机转速
r/min
1800-2200
匹配发动机转矩
Nm
800-1200
最大输出转矩
Nm
6500
最大输出转速
r/min
3300
最高传动效率
88%
重量
kg
880
中心距
mm
550
加油量
L
30
PTO数目
3
安装接口
SAE 2#/SAE 3#
北京理工大学
2022-08-17
电化学界面双电层理论研究
项目成果/简介:双电层对于电化学界面过程的意义重大，但目前依然对其缺乏足够的微观认知。在该工作中，结合第一性原理分子动力学方法和课题组自身发展的电极电势计算方法（计算氢标准电极法，Phys. Rev. Lett. 2017, 119, 16801），程俊教授等人模拟得到了不同电位下的Pt(111)/水溶液界面结构，在深入分析结构的基础上发现了化学吸附水的覆盖度在Pt(111)表面随电位变化遵循Frumkin等温吸附的规律。更进一步，通过理论推导证明了该化学吸附水覆盖度随电位的变化会对电化学界面造成一个负电容的贡献，这拓展了经典的双电层模型对于电化学界面的理解。同时，该负电容能够明显增大紧密层电容，并且在零电荷电位附近形成一个峰，这很好得解释了电化学实验中观察到的“铃铛状”的微分电容曲线，解决了这一困扰基础电化学工作者多年的一个疑问。该工作将为深入理解界面电催化的微观机制提供重要帮助，并有望为双电层超级电容器的设计提供了新思路。
厦门大学
2021-04-10
复杂岩体多场广义耦合理论及工程应用
本研究成果包括岩体初始地应力场计算仿真、岩体参数选取及反分析、岩体多场耦合机理及多场耦合数值模拟、复杂岩体开挖与锚固支护计算仿真、施工爆破效应计算仿真等诸多方面,形成了较为独特的岩体多场广义耦合分析的科学研究体系
武汉大学
2021-04-10
电化学界面双电层理论研究
双电层对于电化学界面过程的意义重大，但目前依然对其缺乏足够的微观认知。在该工作中，结合第一性原理分子动力学方法和课题组自身发展的电极电势计算方法（计算氢标准电极法，Phys. Rev. Lett. 2017, 119, 16801），程俊教授等人模拟得到了不同电位下的Pt(111)/水溶液界面结构，在深入分析结构的基础上发现了化学吸附水的覆盖度在Pt(111)表面随电位变化遵循Frumkin等温吸附的规律。更进一步，通过理论推导证明了该化学吸附水覆盖度随电位的变化会对电化学界面造成一个负电容的贡献，这拓展了经典的双电层模型对于电化学界面的理解。同时，该负电容能够明显增大紧密层电容，并且在零电荷电位附近形成一个峰，这很好得解释了电化学实验中观察到的“铃铛状”的微分电容曲线，解决了这一困扰基础电化学工作者多年的一个疑问。该工作将为深入理解界面电催化的微观机制提供重要帮助，并有望为双电层超级电容器的设计提供了新思路。
厦门大学
2021-02-01
中国月-季节降水预测新理论和新方法研究
该成果 2016 年获教育部高等学校科学研究优秀成果奖二等奖。中国月-季节尺度降水预测是短期气候预测中的一个难点和重点，我们提出了一种基于动力-统计相结合的客观定量化的气候预测新理论，充分吸收了动力学和统计学方法的优点，为提高月-季节降水预测准确率提供了一种新思路。
扬州大学
2021-04-14
水泵水轮机第一象限特性曲线理论预测方法
本发明提出一种水泵水轮机第一象限特性曲线理论预测方法，基于水轮机欧拉方程，利用水泵水轮 机转轮进出口直径、转入叶片进出口安放角及导叶开度等几何体型参数，考虑转轮进口的撞击损失、转 轮内及尾水管水头损失和离心力作用项，得到水泵水轮机反―S‖的特性及水轮机区特性曲线。本发明可 适用于抽水蓄能电站中水泵水轮机前期开发设计，为水泵水轮机几何参数对转轮的反―S‖特性影响提供 预测和指导方向；使转轮在水力模型试验之前，为电站前期调节保证设计提供水轮机区初步
武汉大学
2021-04-14