项目简介 颗粒材料广泛存在于自然界和人类生活和生产活动中。对其力学性质的研究不仅是当前力学学科的重要基础科学问题之一，也与诸多工程科学技术的发展密切相关，包括沙漠环境下的仿生机器人技术，冲击防护工程，地质灾害防护等。围绕我国探月工程重大项目需求，研究课题组近年来系统开展了与月壤采样密切相关的颗粒物质动态力学性质及其螺旋输动力学行为等方面的研究。研究成果不仅为我国航天工程实现提供了可靠的技术保障，而且在颗粒材料力学理论研究方面取得了一些重要基础性成果。刚性介入体压入过程中形成的颗粒材料固化区（粉红色三角形AOB）以及流化区（绿色部分）应用范围该项研究不仅在颗粒材料理论研究方面具有重要的理论价值，而且已应用到探月工程月壤采样钻采工艺规程设计当中。项目阶段课题组发表在NatureCommunications 上的研究工作证实了颗粒材料具有复杂流体的典型特征。通过准静态压入实验，定量表征了介入体在颗粒材料中的阻力- 深度特征曲线。并从理论上了证实：通过引入一个与颗粒材料内摩擦角相关联的比例系数，流体力学中的经典阿基米德定律能够用来描述颗粒流的准静态阻力。即介入体准静态运动时所受阻力正比于颗粒密度和排开的材料体积。修正后的阿基米德定律中的比例系数是颗粒材料内摩擦角的强非线性函数。该理论结果不仅能够被课题组自身的实验所证实，而且能够被已有文献的实验结果所验证。扩展的阿基米德定律中的比例系数知识产权已经获得相关专利授权。合作方式合作开发、技术转让、技术许可。

奖励类别及等级：2018年国家科技进步一等奖 成果简介：      项目针对软弱地基工程建设的迫切要求，并结合我国发展中国家的国情，经过近30 年科技攻关，在复合地基理论体系、考虑基础刚度影响的路堤下复合地基设计理论和方法、经济高效的新型复合地基技术和复合地基工程应用体系等四个方面取得自主创新突破，形成系统的复合地基理论、设计方法和关键技术，主编我国复合地基相关主要规范、标准5部，参编1部；出版学术著作6部，发表SCI/EI论文360篇；授权发明专利17项、实用新型专利39项；获批国家及省部级工法4项。成果已成功应用于京津城际高速铁路、京沪高速铁路、京沈客运专线、通平高速公路等重大工程中，产生了巨大的社会经济效益。

线性霍尔效应需要破缺时间反演才能观测到；非线性霍尔效应需要破缺空间反演才能被观察到。 最近有多个实验小组报道了具有时间反演的非线性霍尔效应的观测结果，包括MIT的 Pablo组和Gedik组的双层WTe2实验 (并列一作为马琼，徐苏扬，沈汇涛)，Cornell 的Mak & Shan实验组的多层WTe2实验等。 南科大卢海舟课题组和北京大学教授谢心澄也发表了相关理论 Physical Review Letters 121, 266601 (2018)。这篇文章中他们回答了一个实验关心的问题，什么样的能带特征可以对应强非线性霍尔信号？他们发现可以用二维狄拉克模型描述的倾斜的能带反交叉点或者拓扑反带的位置都会带来比较强的非线性霍尔信号。此外，他们的理论还和Cornell的实验的角度依赖关系进行了对比。 这种新奇的非线性霍尔效应的研究才刚刚开始。实验和理论研究证明无序是反常霍尔效应主要来源。非线性霍尔效应从第一阶就强烈依赖无序，高阶效应更是Berry曲率和无序错综复杂作用的结果，无序对非线性霍尔效应的贡献将是一个重要的题目。

项目简介： 梢确的双原子分子势能函数是深入研究分子结构、总结分子规律的重要因素， 也是研究各种原子分子微观反应和散射碰撞间题的必要条件。获得双原子分子电子激发态的 

成果简介工程车是一个工程建设的主干力量， 由于它们的出现才使工程的进度倍增，大大减少了人力。 混凝土搅拌车与泵车是工程建设中运用最广泛的工程车。 混凝土搅拌车在使用过程中， 会经历加速、 减速、 急刹车、 转弯、 上坡以及行驶在不平路面等各种工况， 这使得混凝土搅拌车在使用过程中会承受各种复杂载荷， 车架及薄弱环节易产生开裂； 混凝土泵车工作环境恶劣， 移动频繁， 在浇注过程中臂架姿态复杂多变， 易造成各臂架之间联接件的破坏。 因此对混凝土搅拌车与泵车等工程车整车及关键结构件静动力特性

 在本研究工作中，该团队利用信息论和统计物理两个领域中熵的相关理论，对网络结构预测极限进行了研究。直观地说，一个可以仅用几个词描述的网络结构意味着它很简单，其边也很容易预测。例如二维晶格或一维链状结构。相反，如果一个网络需要很长的语言才能描述清楚，那么它应该具有非常复杂的结构，其结构很难预测。在计算机领域，任何网络的结构都可以被编码成二进制字符串。这启发了团队探寻最短二进制编码字符串长度，也就是熵，和可预测性之间的关系。       通过研究，该团队发现来自不同领域，很多大小不一的网络，其结构的最短压缩长度和可预测性之间存在一个普遍的线性关系。基于香农信源编码定理，该团队在随机网络上证明了这种线性关系。       进一步，利用这一线性关系，该团队推导出网络结构预测算法的性能上界，揭示出包括机器学习在内的预测算法性能尚存在多大的提升空间。因此，该性能界可用于指导未来在线商业推荐系统、蛋白质相互作用探测等场景中的算法设计。另外，该理论的一个有趣的用途是，可以实现在无需任何预测算法的情况下，通过网络结构压缩数据大小来估计一个网络数据集的商业价值。 

仿生表面织构起源 传统摩擦学认为光滑表面具有较低摩擦力和磨损，反之，非光滑表面会带来较大的摩擦力和磨损。而自然界进化过程中，某些生物的表面微观结构具有优异的自润滑和抗磨减磨性能，如鲨鱼皮表面微沟槽表现的超低流体阻力，穿山甲表面微结构的优异耐磨抗磨性能。因此，如能掌握其机理，则可进行工业应用。 钻头轴承及压裂泵柱塞密封系统仿生织构润滑减磨设计及应用 织构化钻头轴承 钻头作为破碎岩石形成井眼的重要工具之一，在高温高压、冲击动载及贫脂润滑的恶劣环境下，其核心部件钻头滑动轴承易发生黏着磨损从而最终导致钻头整体失效破坏，亟需降耗增寿的新技术来为其安全、可靠使用和延寿经济运行保驾护航。 发明了基于多物理场耦合的超快激光精准高效制备的冰霜辅助超快激光刻蚀分束技术（US17026096，ZL202011229792.1），形成了钻头轴承轴径曲面仿生织构的纳秒/皮秒的激光加工与表征评价方法；目前正在与中国科学院上海光学精密机械研究所和中石化江钻石油机械有限公司开展钻头轴承织构工业化的超快激光加工与质量检测流水线建设和现场应用研究测试，可满足织构化钻头2000支的年产量需求。 建立了织构钻头轴承润滑减磨性能优化设计的理论研究与实验测试评价方法(ZL201310416270.6，ZL201710973537.X，.ZL201810946598.1）。以摩擦系数、磨损量、油膜厚度、温升和无量纲承载能力等为评价指标，基于理论研究、单元实验和全尺寸的台架实验，模拟测试工况下初步优选的圆形、椭圆形、人字形沟槽织构可使钻头轴承减磨性能和寿命提升50%以上。 织构化柱塞密封系统 柱塞动密封系统是油气增产压裂作业实施中压裂泵装备的关键部件之一，其在超高压、冲击动载及交变往复运动工况下，压裂泵柱塞动密封系统易发生磨损失效而导致密封刺漏等失效，是制约压裂泵工作性能、可靠性和作业成本的关键因素， 亟需创新的设计方法来提升压裂泵柱塞动密封系统的寿命及可靠性。 发明了柱塞表面仿生织构大尺寸拼接刻蚀工艺规划及参数优化设计方法（ZL201910892024.5）， 创新研发了柱塞织构批量化激光分束加工的软件控制系统和配套夹具系统。 发明了表面织构化压裂泵柱塞及其动密封系统性能抗磨减磨性能优化设计的理论研究与试验测试评价方法(ZL201310423514.3)，基于理论模拟、单元及全尺寸台架实验，初步优选的圆形和椭圆形织构布置于压裂泵柱塞表面可实现柱塞动密封系统的摩擦系数和温升降低45%以上，寿命延长30%以上，目前正在与中石油第四石油机械有限公司和中油国家钻井装备工程技术研究中心有限公司开展现场应用试验测试。 未来应用前景及市场规模预测 该技术垂直应用领域为油气勘探开发装备、油气集输装备、通用机械装备的润滑、密封、抗冲蚀与减阻等领域，摩擦消耗了一次能源的1/3以上，80%的装备失效是由磨损引起的。两者造成的损失相当于GDP2%-7%，2019年我国的GDP为99万亿元，按5%计算约为4.95万亿元。

已有样品/n脑卒中（中风）已经成为我国致死率第一的疾病。中国目前已经有1100万的脑卒中病人，而根据世界银行对中国慢性病调查和分析，他们认为如果中国现在慢性病控制的这些状况不改变的话，到2030年中国将会有 3100万的脑卒中病人。。脑卒中病人由于肌力及肌张力异常，平衡及协调能力受限，从而严重影响病人的步行功能。研究表明，40-73%的居家脑卒中病人发生跌倒，比健康人群跌倒风险增加4倍，髋骨骨折风险增加10倍。因此，帮助脑卒中病人恢复行走能力是脑卒中康复的工作核心，而步态作为直接反映行走能力的重要指

针对特定的故障现象（尤其是随机故障、间歇性故障等），通过综合贝叶斯网络、FMEA、FTA等多种故障分析方法、融合多元故障相关信息（故障现象、故障案例、专家经验、故障模型等），进行系统深入的故障分析、找出可能的故障原因；利用智能化的方法（如遗传算法、群智能算法等），结合强度和异常等测试理念，自动生成满足多目标（如各种覆盖率、故障现象的匹配度等）的测试用例，借助自主构建的通用嵌入式软件仿真测试环境，实现故障的快速再现和基于贝叶斯的动态故障定位。 通过智能化的嵌入式软件随机故障分析再现与诊断，可以在故障分析、故障再现、故障定位等方面，利用智能化方法进行系统性、启发式的故障诊断研究，形成一系列的智能故障诊断分析工具包、进而形成嵌入式软件故障诊断分析专家系统，可有效提高故障诊断与定位分析的效率。

本项成果是为解决大型机械设备运行过程中的变工况非平稳和不确定性问题的基础理论和应用技术研究，提供了普通适用于大型机械设备变工况非平稳在线和离线动态分析与监测诊断的关键技术和装置。广泛应用于电力、冶金、石化、炼油、矿山、建材、纺织、印染、军工、机械、交通等工矿企业。成功地将小波理论、时频分析、分形方法、模糊聚类和神经网络有机地结合起来形成实用化的新技术。研究