以大型薄壁结构双激光束双侧同步焊接(DLBSW)工艺与装备需求为牵引，开展高效激光焊接机理、技术、装备研究，突破了激光焊接微观热-力-冶金机理、形性一体化精准调控技术，形成了首套双激光束双侧同步焊接装备，完成了国内首个激光焊接火箭贮箱的研制。 技术特征 面向航空航天大型复杂曲面薄壁结构，提出了焊缝组织形态三维解构方法、面向微区缺陷与性能的组织形态重构与参数体系化设计方法；提出了智能化建模技术，形成了面向航空航天型号产品的虚拟焊接体系。

强度和韧性的“倒置关系”是材料研究领域长期存在的难题。大量的实验表明，随着金属材料内部晶粒尺寸的降低，在强度获得提升的同时，韧性将大打折扣。目前，广泛采用的高强材料韧化策略有：（1）改变组分，通过引入和调整材料的多种主要元素，同时激活多种塑性变形机制，高熵合金材料就是采用这种思路；（2）改变微结构，在材料内部引入一种或多种梯度分布的微结构，避免由于特征长度突变带来的性能突变，有效克服金属材料强度和韧性的失配问题，这种材料被称为梯度纳米结构材料。 图1 梯度结构金属材料的类型（摘自：李毅，梯度结构金属材料研究进展，中国材料进展，2016, 35: 658-665）人工制备的梯度纳米金属结构主要包括以下几种：梯度晶粒，梯度位错，梯度孪晶，梯度固溶物，梯度相，以及包含两种以上的梯度混合结构。在已经发展成熟的金属材料内部引入梯度纳米结构，可以进一步提高其强韧性匹配能力。例如，通过表面研磨处理（SMAT）在孪晶诱发塑性（TWIP）钢表面引入大量的塑性变形，使其表面晶粒细化，随着深度的增加，晶粒细化的程度逐渐降低，同时塑性变形也会导致位错演化和孪晶的产生，因此在TWIP钢内部形成了包含梯度晶粒，梯度位错和梯度孪晶的梯度混合结构。这种梯度纳米结构TWIP钢的强度可以提升50%，断裂应变仅从60%下降到52%，具有更高的强韧性匹配能力。目前，关于梯度纳米结构TWIP钢的研究集中于实验，反映物理机制的本构模型研究还鲜见报道。西南交通大学力学与工程学院张旭教授与德国马普钢铁所、中国钢铁研究总院等机构开展合作，指导博士生陆晓翀发展出考虑位错滑移和变形孪晶等物理机制的微结构尺寸相关晶体塑性本构模型。依托DAMASK平台将该模型移植有限元，并对梯度纳米结构TWIP钢的单轴拉伸变形行为展开模拟，揭示了其微结构演化与宏观性能之间的关系，量化了不同梯度结构对材料强韧性的贡献。相关研究工作已在金属材料与固体力学交叉领域顶级期刊《International Journal of Plasticity》上在线发表，论文题目为Crystal plasticity finite element analysis of gradient nanostructured TWIP steel。 论文链接： https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2020.102703作者首先使用不同晶粒尺寸Fe-15Mn-2Al-2Si-0.7C (wt.%) TWIP钢的单拉实验数据验证该模型的合理性，结果表明该模型对不同尺寸下的应力应变响应和应变强化行为都可以较好地描述，特别是细晶TWIP钢硬化率曲线中的up-turn效应。通过对内变量演化的分析及对比性模拟，作者发现这种up-turn效应源自于细晶中显著的背应力。 图2 对比不同晶粒尺寸TWIP钢的单拉实验和模拟结果由于梯度纳米结构TWIP钢的微结构十分复杂，晶粒数目众多，通过采用三维均匀化方法，建立了宏观试样尺寸的有限元模型。通过对每层单元赋予不同的晶粒尺寸，初始位错密度和孪晶体积分数，离散地描述材料内部微结构的梯度分布，并通过梯度网格划分方法进一步减少单元数目。对于材料表层微结构变化剧烈的区域，采用密度较高的网格，以保证更加精确地描述微结构的梯度变化。 图3三维均匀化方法示意图作者利用发展的晶体塑性模型，对均匀和梯度纳米结构的Fe-10Mn-0.5C-3Ni (wt.%) TWIP钢的单拉变形行为进行模拟。结果表明，在合理描述均匀结构TWIP钢应力-应变响应的基础上，通过引入微结构的梯度分布，无需修改任何参数就可以较好地描述梯度纳米结构TWIP钢的单拉力学行为。通过对比变形云图，作者发现均匀和梯度纳米结构TWIP钢的表面都会变的粗糙不平，但梯度纳米结构的表面粗糙度更加明显，产生的应变局域化形成了两个凹陷区，且凹陷区在垂直于平面方向也会发生收缩。随着深度的增加，收缩程度逐渐降低。通过对比性模拟，作者发现表面凹陷区的出现就是梯度纳米结构TWIP钢韧性略微下降的原因。而应变局域化的产生与表面纳米层晶粒的应变强化能力有关，提高表面纳米晶的硬化能力，就可以抑制表面凹陷区的出现和韧性的下降。此外，作者通过分析不同层位错密度的演化，进一步证实了上述观点。作者还通过对比性模拟量化了不同梯度结构对材料强韧性的贡献。结果表明：强度的提升源于梯度位错结构，梯度晶粒和梯度孪晶结构有助于保持材料的应变强化能力。 图4 均匀结构和梯度纳米结构TWIP钢的模拟结果对比分析。

成果的背景及主要用途： 高效大跨度结构体系不仅关系到资源节约、施工便捷和效果美观,更是一个 国家建筑技术水平的重要标志。传统的梁板式结构用钢量大效能低、单层网壳稳 定性差支座水平推力大、单一网格结构难以实现轻盈美观,研发新型大跨体系成 为建筑结构技术发展的迫切需要。课题组在较早开展张拉整体体系研究的基础上, 从 1998 年开始对张弦结构大跨度建筑结构体系进行系统研究,形成了张弦结构分 析设计理论和施工成套技术,解决了张弦结构基础理论匮乏、分析方法欠缺和在 工程应用中受到结构选型、节点构造、施工方法和监测技术等多方面问题制约的 技术难题,为张弦结构的推广应用和健康发展提供了重要的科学依据和关键技术 支撑。 技术原理与工艺流程简介： 1、系统研究基于张拉整体思想的张弦结构体系，提出了发明专利-弦支筒壳 和弦支混凝土楼盖等新型张弦结构形式，建立了平面、空间等张弦结构分类体系， 研发自制设备空气加热索膨胀系数测定仪和水域加热索膨胀系数测定仪，测定了 张弦结构核心构件-拉索的膨胀系数，为张弦结构分析设计理论的建立奠定了基 础。 2、确定了平面和平面组合型张弦结构的最优构成规律，揭示了平面和平面 组合型张弦结构静动力特性和抗风性能，研发出专利技术—自平衡加载反力架并 试验验证了所提出的插板式拉索节点的安全性和便捷性，解决了平面及平面组合 型张弦结构分析计算和拉索连接节点方面的技术难题。 3、提出两种弦支穹顶分类方法和预应力二阶段分析方法，创建连续折线索 单元分析技术，建立了弦支穹顶从找形、预应力设定到结构性能分析的设计方法， 基于模型和实物试验及理论分析揭示了弦支穹顶结构静动力性能和稳定特性，研 发了空间张弦结构的节点专利技术—预应力钢结构滚动式张拉索节点，形成弦支 穹顶分析设计理论体系，解决了弦支穹顶应用中分析设计和节点构造的技术难题。 4、研发出张弦结构施工工艺仿真系统，提出了预应力施加方法和摩擦损失 补偿方法，开发了张弦结构健康监测系统，解决了张弦结构施工过程中的全过程 控制、监测、安全和预应力损失等方面的技术难题。提出了“地面整体拼装、一 次张拉外斜索成形”的施工方法，突破了大跨度索穹顶结构张拉成形的技术瓶颈。 技术水平及专利与获奖情况：天津大学科技成果选编 172 该项科研成果发表学术论文 72 篇（其中 SCI 检索 9 篇、EI 检索 27 篇）， 获发明专利 7 项，实用新型专利 8 项，获国家科学技术进步二等奖 1 项，天津和 北京市科技进步一等奖3项，省部级科技进步二等奖4项，达到了国际领先水平。 应用前景分析及效益预测： 本项目关键创新成果代表了现代大跨度结构技术的水平,引领了世界空间结 构技术的发展,提升了中国大跨度技术在世界工程领域的地位，增强了国际竞争 力，可应用于体育场馆、会展中心、交通枢纽站房等国家重要基础设施工程中。 项目发表论文 72 篇(9 篇 SCI、27 篇 EI),获发明专利 7 项,成果编入 10 本 著作和 6 本规程,推动了土木工程学科发展, 培养了一批高素质的结构工程科技 人才，对现代大跨结构的技术进步以及推动中国空间结构从大国向强国迈进都具 有重要的意义。 应用领域： 该项目科研成果已应用于包括奥运会场馆在内的近百项大跨度结构工程中， 可广泛应用于大型体育场馆、会展文化中心、重大交通枢纽、大型厂房等基础设 施工程中，可推广应用程度高，取得了巨大的经济效益，工程节支总额超过二亿 元，对我国大跨结构技术的发展具有显著推动作用。 

本发明公开了一种可快速调平的预制拼装桥墩结构及其施工方法，所述桥墩结构包括带有“［”型凹槽的预制混凝土墩柱、套在预制混凝土墩柱节段下部的双壁钢底座、套在预制混凝土墩柱节段上部的双壁钢套筒、用于连接预制混凝土墩柱上、下相邻节段的连接钢筋及钢筋连接器、安装在“［”型凹槽内部的千斤顶、焊接在“［”型凹槽外部的钢护罩。利用节段间预留的“［”型凹槽放置快速调平用的千斤顶，调平准确后用钢筋连接器锁定连接钢筋，撤出千斤顶，在“［”型凹槽内灌注超延迟性无收缩砂浆保护连接的连接钢筋。使用本发明可实现预制混凝土墩柱节段的可靠、精准拼接，同时还可以快速调平、定位，达到加快施工速度，节省施工工期的目的。

本发明提供了一种用于三层结构薄膜的接料装置，包括接料底板，设置在接料底板的一相对两侧，用于提供粘结胶带的粘结胶带组件；设置在接料底板的另一相对两侧，用于对接薄膜整齐对位的胶带纠偏组件；设置在接料底板上用于接料时固定对接薄膜的压合组件；以及设置在接料底板上方用于夹持三层结构薄膜各层的夹持组件。本发明实现三层结构薄膜的分层对接，整个装置结构简单，操作方便，易于实现。

纳米多孔金属材料由于具有独特的三维、连续多孔结构，在超级电容器、催化和传感领域有潜在的应用价值。以纳米多孔金、纳米多孔钛为基体材料，利用磁控溅射沉积、去合金法、电化学沉积等方法。

"该成果获2017年度国家科学技术奖技术发明类二等奖。本项目历经10余年，通过光纤实现结构关键区域分布传感的原理、技术、装置等核心发明，建立了重大工程结构区域分布传感与健康监测的成套技术理论及技术装备，突破了现有监测系统耐久性差及现有技术无法进行结构“健康”评估的瓶颈。1、发明了高性能长寿命光纤区域分布传感技术。率先研发了一专多能并具有损伤覆盖能力的长标距光纤传感单元，通过长标距化设计、刚度加强增敏等核心技术开发，实现了从传统点式传感到长标距-串联成网-区域分布宏微观监测的技术突破；通过玄武岩纤维封装、光纤滑移机理揭示、锚固端变刚度防滑移防脆断设计等发明，创新开发设计寿命为50年的光纤传感器技术与产品，经疲劳蠕变等各类耐久性试验显示其长期性能变化15年。 2、发明了光纤传感网络一体化解调技术及相关高性能装备技术 首创光纤光栅与光纤布里渊散射传感相互融合的一体化解调技术，通过放大器前置化与光源复用等关键技术突破,实现了大型结构区域分布传感网络的多种光纤传感系统实时共线监测，从根本上解决了现有光纤传感装置功能单一、兼容性差难题；所发明的光纤光栅

"2019年度高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）科学技术进步奖一等奖。项目组经过数年的研究，创新设计底盘驱动/制动、转向、悬架等系统的关键组件，构建了智能底盘多智能体动态协调控制架构，提出纵向、横向及垂向耦合集成与协同控制技术，形成以四项创新点为代表的技术群： 1、驱动/制动关键部件结构优化设计及车辆行驶敏捷性、稳定性协同控制技术。鉴于现有研究多聚焦于车辆驱动/制动系统独立控制且忽视内在耦合关系，割裂影响机理、系统结构及控制方法。从驱动/制动系统结构优化与方法设计两个方面，提出融合路面附着系数估计的车辆驱动防滑（ASR）、能量回馈型制动防抱死系统（ABS）及制动力精细调节技术、驱动/制动协同的车辆稳定性强鲁棒控制技术，解决车辆行驶敏捷性与稳定性控制所面临的参数摄动、控制时滞、多执行器耦合与冗余等难题。 2、车辆线控转向系统优化设计及转向操纵主动控制技术。针对转向系统存在的耦合摆振、结构参数时变不确定和线控时滞问题，项目组分别提出了考虑悬架与摆振问题耦合机理的车辆系统优化设计技术、减轻操纵负荷的前轮主动转向驾驶员共享控制技术和全电控四轮线控转向轨迹精确跟踪及横摆稳定性控制技术。

本发明公开了一种用于仿壁虎脚微纳分级结构的制造工艺，包括：S1、使用 LPCVD 设备在洁净的硅片上热生长一层 SiO2 薄膜；S2、 在有 SiO2 层的硅片表面旋涂光刻胶并进行光刻，制备出圆孔阵列图 形；S3、使用缓冲氢氟酸溶液对暴露出的 SiO2 进行刻蚀，将光刻胶上 的图形转移到 SiO2 层；S4、在样品表面镀一层 Cu 膜；S5、在丙酮或 乙醇中进行超声，通过溶脱剥离工艺去除表面的光刻胶及光刻胶表面 的 Cu；S6、利用 CVD-VLS 生长工艺，以上述工艺制备的 Cu 为催化 剂，以 SiCl4 为硅源，以 H2 为载气，生长 Si 微米线阵列；S7、在硅 线表面镀一层 Cu 膜；S8、利用 CVD-VLS 生长工艺，以 S7 制备的 Cu 膜为催化剂，以 SiCl4 为硅源，以 H2 为载气，在 Si 微米线表面生长 Si 纳米线。本发明提供的微纳分级结构中 Si 微米线的表面分布有 Si 纳米线，即一种仿壁虎脚微纳分级结构，为干性黏附材料的设计与制 造提供了一种解决方案。 

本发明公开了一种基于支持向量机的纳米结构形貌识别方法。首先生成训练光谱，确定支持向量机的核函数与训练方式；生成测试光谱及多种不同的支持向量机；利用测试光谱对支持向量机进行特征形貌识别准确率测试，找出识别准确率、训练光谱数目和核函数之间的关系，作为支持向量机训练的指导原则；对测试光谱添加不同量级的噪声影响，将含有不同量级噪声的测试光谱用于支持向量机中进行测试，找到在能保证正确识别率较高情形下所能添加的最大噪声量级，作为另一指导原则；利用两个指导原则，训练得到最优的支持向量机；对真实待识别结构对应的测量光谱进行映射，识别其形貌。本发明可以对半导体纳米结构的形貌特征进行快速、精确地识别。