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智能装备数字孪生及可靠性设计科研团队
一、团队简介

团队组建于2016年,现有成员5人,都具有博士学位;其中,教授2人,讲师3人。本团队致力于解决整机装备结构设计、智能化设计/制造/控制及其结构性能失效机理和非结构环境下装备的系统动力分析与可靠性设计、结构非线性振动与可靠性、材料非线性疲劳累积的概率损伤容限等难题。本团队已主持承担国家自然科学基金4项、科技部重大3项、863计划1项,省部级重大项目12项;发表学术论文80余篇,被SCI/EI收录73篇;授权发明专利36项。研究成果主要应用智能化机床和煤机装备与制造领域。培养在读博士研究生5人、毕业硕士研究生35人,在读硕士研究生26人。

团队负责人:赵武,博士,教授,博士生导师。主要研究装备动态设计与可靠性设计,主持完成国基2项,科技部重大攻关2项;省部级项目6项;解决企业难题多项。联系方式:15893005156,E-mail:zhaowu@hpu.edu.cn

二、主要研究方向

█ 精密级深孔加工方法与技术装备集成

█ 精密冷轧工艺与技术装备集成(异步冷轧振动控制)

█ 装备优化与可靠性设计及其数字化仿真

█ 结构振动分析的数值仿真(分岔、混沌、吸引域)

█ 装备材料非线性疲劳累积损伤容限与智能材料结构设计

█ 材料表面处理工艺与力学性能分析和测试

█ 生产线系统的智能制造设计与数字孪生

三、代表性科研项目

█ 国家自然科学基金项目:极端精密BTA内排屑深孔套料加工理论

█ 国家自然科学基金项目:自激振动对异步冷轧铝薄板质量控制机理

█ 国家科技部十二五发展规划项目:分子泵转子加工中心机床的研发实现与误差评估校正

█ 国家科技部十一五发展规划项目:矿井重大排水成套密封特种装备研发

█ 河南省重点科技攻关项目:复杂工况下大吨位装载机智能装载关键技术

█ 河南省重点科技攻关项目:液压支架油缸精密深孔加工质量蜕变和进化工艺优化

█ 河南省重点科技攻关项目:煤矿水灾防治救援排水装备研发与设计实现

█ 河南省重大科技专项项目:Adi智能机床可靠性设计研制与产业化示范

█ 大型企业委托项目:超精密混联机床结构研发实现与误差评定

█ 大型企业委托项目:井下大容量电机高压动密封装置研制

█ 大型企业委托项目:大型斗轮取料机运行参数优化测试

四、代表性成果

科技奖励

█ 中国计算机协会科技进步二等奖:流程工业大数据分析,2023

█ 中国机械工业科学技术进步一等奖:高速板带轧机机电耦合振动控制,2013年

█ 中国煤炭工业协会科技进步三等奖:综采液压支架成套维修设备研制与应用,2018年

█ 河南省教育厅优秀科技论文一等奖:相对转动运动学方程的级数解,2010年

█ 河南省教育厅优秀科技论文二等奖:一类非线性相对转动周期系统的平衡稳定性分析,2010年

论文论著

█ Lateral nonlinear vibration of the camshaft considering the structural clearance and load force[J]. International Journal of Mechanical Sciences. 2023, 259: 108624.

█ Stability of nonlinear vibrations induced by rolling force in a precise cold mill system[J]. Applied MathematicalModelling, 2023, 119: 196-217.

█ 基于改进蜻蜓算法的斗轮取料机多目标优化[J]. 机械工程学报, 2021, 57(06): 211-223.

█ BTA深孔精密扩孔系统流体扰动的非线性横振[J]. 机械工程学报, 2020, 56(17): 155-165.

█ Multidisciplinary co-design optimization of structural and control parameters for bucket wheel reclaimer[J]. Frontiers of Mechanical Engineering, 2020, 15(3): 406 -416.

█ Learning-imitation strategy-assisted alpine skiing optimization for the boom of offshore drilling platform[J]. Ocean Engineering, 2023, 278: 11431.

█ Alpine skiing optimization: A new bio-inspired optimization algorithm[J]. Advances in Engineering Software, 2022, 170: 103158.

█ 基于拓扑网络的轧机扭振分析计算[J]. 机械工程学报, 2006, 42(7): 142-147.

█ 受垂直激励和水平约束的单摆系统[J].物理学报, 2021, 70(24): 240202/1-240202/16.

五、社会服务与成果应用

█ 图1平台是国家项目研发成果,可实现三维加载、振动测试、性能分析、优化设计以及动力缩微相似模拟;图2是科技部机床专项成果,攻克了涡轮转子自由曲面的五轴加工中的动力对称稳定精度在一次加工中的成型难题。图3是通过科技部专项成果,攻克了旋转动高压动密封接触边界的保压逆止6~8MPa的流体渗漏结构设计,可实现转轴转速小于3000r/min的动压密封。

图1随机动力实验平台图

图2 硬质合金涡轮分子泵五轴样机

图3 高压旋转动密封逆压样机

█ 图4是省科技厅重大专项成果,攻克智能化加工中心在联控切削中的动静态监测技术与数据保真、精度保持可靠性技术。图5是团队多年的非线性振动分析成果,突破性解决了非结构工况的装备的完整可靠性性能分析的分岔、混沌、稳定性、吸引子、吸引域等动力与运动性态分析,成果用于超大型移动式振动破碎、筛分、精密和超精密加工机床设计及相应工艺系统性能分析和寻优进化可靠性设计,部分专利与论文成果展示如图6所示。

图4 ADI智能化加工中心与柔性流水线

图5 结构的振动分析与可靠性性能分析部分结果

图6 部分专利与论文成果