2001年成立至今,团队承揽了多项国家级、省部级纵向科研课题,30余项企业合作项目;先后完成了2项投资亿元以上工程项目、10余项投资千万元以上工程项目的主研任务和设计工作,发表学术论文100余篇,授权发明专利50余项,培养博士和硕士研究生近100人。
团队主要研究方向:锻压工艺及其配套装备生产整线设计、高强轻质板壳构件特种成形工艺研发、刚柔耦合多体结构载荷分析与使役性能评价、高性能金属零件智能压铸及增材制造研究。团队已在重型装备现代设计理念及应用、锻造产品新工艺及工艺设备一体化、管板材颗粒介质成形工艺及应用、高强铝压铸构件全生命周期系统优化设计与智能制造等方面做出了创新性成果,并与全国各地多家企业进行合作和科技成果转化,产生直接、间接经济效益3亿多元。
负责人简介
董国疆 教授,中国机械工程学会成组与智能集成技术分委员会常务委员,中国机械工程学会塑性工程分会理事,现任燕山大学党委组织部部长。曾在美国德克萨斯州州立大学(圣马科斯)工程学院访学,目前先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室主任和河北省金属精密塑性加工工程技术研究中心主任,担任“盐山县管道装备制造特色产业科技特派服务团”团长,2000年至今在燕山大学机械工程学院从事行政、教学和科研工作。长期从事特种塑性成形工艺理论研究与装备数智开发、高强板壳构件特种成形工艺理论与模具工装研制、高强铝压铸构件全生命周期系统优化设计与智能制造等方面的研究,与中信戴卡、无锡透平、天锻、沈重等多家单位保持着紧密稳固的合作关系,具有良好的合作信誉和较强的学术影响力。为国内首台套200MN等温锻液压机的制造、多规格热旋压机设计、立式CNG气瓶系列产品生产线设计,低压铸造智能模具系统开发等设备、产品关键技术攻关做出了重要贡献。获河北省“三三三人才工程”第三层次人选荣誉称号。近5年主持国家级和省部级课题项目4项,主持并参与企业委托技术研发项目10余项。发表学术论文70余篇,其中SCI一区TOP 5篇,卓越期刊31篇,授权发明专利40余项。培养博士研究生2人、硕士研究生30人。
主要研究方向:
1、锻压工艺及其配套装备生产整线设计
2、高强板壳构件特种成形工艺理论与模具工装研制
3、刚柔耦合多体结构载荷分析与使役性能评价
4、高性能金属零件智能压铸及增材制造研究
成员简介
赵长财 教授/博导
主要研究方向:
1.管/板类零件内高压成形新工艺及其理论研究
2. 液压机现代设计理论研究
曹秒艳 教授/博导
团队第二负责人
主要研究方向:
1.多能场辅助材料成形工艺及装备;
2.机械设计及摩擦学;
3.离散元仿真及应用。
杜冰 副教授/博导
主要研究方向:
1. 金属塑性成形设备
2. 管板材起皱失稳理论与实验
3. 管板材金属塑性成形数值模拟
4. 管板材特种成形工艺及理论研究。
吴立军 高级实验师
主要研究方向:
1.金属塑性成形主动润滑工艺
2. 数值模拟二次开发及工业数字化
杨卓云 讲师/硕士生导师
团队秘书
主要研究方向:
1. 管板材特种成形工艺及理论研究
2. 管板材成形性能分析及理论研究
毕江 讲师/硕士生导师
主要研究方向:
1.耐热铝合金增材制造工艺
2. 高强铝合金激光焊接工艺
李丙 讲师/硕士生导师
团队秘书
主要研究方向:
1. 稀土镁合金板材流体介质成形工艺
2. 轻质合金宏微观跨尺度建模与仿真
刘德华 讲师/硕士生导师
主要研究方向:
1. 多能场复合激光增材制造机理及技术
2. 高强铝合金增材制造工艺
1、锻压工艺及其配套装备生产整线设计
面向通用产品、专用产品、军工产品、民用产品开展锻造新工艺研究,应用神经网络、最优化控制、人工智能、软件科学、塑性力学、有限元模拟、计算机控制技术等多学科知识实现锻造工艺的自动化和智能化。该方向目前成功开展了CNG高压气瓶拉拔成形工艺及生产线研发、高压气瓶数控热旋压技术及关键设备研发、锻造工艺智能系统、叶片镦头新工艺及模架研发、铁路机车钩舌锻造工艺研发、火车轮毂锻轧生产线研制等科研攻关项目。

图1 CNG高压气瓶拉拔成形工艺及生产线

图2 高压气瓶数控旋压技术及关键设备

图3 锻造工艺智能系统

图4 锻造新工艺研发
应用有限元技术、结构优化方法等现代设计理论开展重型装备设计研究,围绕“工艺设备一体化”的理念探索重型装备智能化、信息化的转型之路。该方向目前成功开展了200MN等温锻造液压机设计研发、60MN模锻液压机设计研发、31.5MN快锻液压机研发、THP10-3150锻造液压机研发、粉末冶金液压机研发(国家科技重大专项)、16吨空气模锻锤研制开发和12.5MN双柱快锻液压机本体结构分析等科研攻关项目。

图5 重型装备

图6粉末冶金设备及工艺
2、高强板壳构件特种成形工艺理论与模具工装研制
研究管、板材颗粒介质成形工艺以及航空钣金件橡皮囊成形工艺,探索成形过程中破裂、回弹、起皱等基础力学问题。该方向得到了7项国家自然科学基金委项目和5项河北省自然科学基金委项目的支持,并成功应用于导弹中心体和内壁壳后段的实际成形过程(中国科工集团三院)。

图7 固体颗粒介质成形新工艺

图8 航空钣金件橡皮囊成形工艺研发
3、刚柔耦合多体结构载荷分析与使役性能评价
研究刚柔耦合多体结构载荷测试与拓延加速编辑技术、动力学分析与载荷谱解耦技术、复杂构件三维逆向建模强度性能实验与仿真、强度构件冲击弹塑性变形性能分析与结构优化、随机载荷下构件多轴疲劳性能优化与可靠性分析、综合多因素构件疲劳累积损伤模型构建与轻量化。

图9 汽车底盘零件疲劳损伤分析

图10 整车碰撞建模仿真及车轮建模与冲击实验
4、高性能金属零件智能铸造及增材制造
研究铸件模具温度采集及控制,通过机器学习指导铸造工艺优化,进行压铸铝合金构件疲劳使役性能大数据分析、高精度多场耦合模流仿真计算及验证、铸造/增材专用合金成分设计及性能调控和高效高质量焊接与连接等研究。

图11 高精度多场耦合模流仿真计算及验证

图12 机器学习数据挖掘,推动铸造行业高质、高效、智能化升级

图13 基于能场辅助与焊缝合金化提升焊缝强度与连接质量
1、招生方向
招生专业080503材料加工工程、0856材料与化工(材料加工方向)。有材料加工工程等材料相关专业学习经历。
2、招生名额
①每年招收学术型博士研究生2-3名;工程博士专业学位研究生1-2名;
②每年招收学术型硕士研究生10-20名,专业型研究生10-20名;
1、专业方向
①材料加工工程相关专业及方向;
②机械制造及智能化相关专业及方向;
2、本团队拟招聘青年教师1-2人。
3、基本条件详见燕山大学及机械工程学院人才招聘要求。
团队负责人:董国疆 13780479660/ dgj@ysu.edu.cn
第二负责人:曹秒艳 13785924107 / jacmy@ysu.edu.cn
团队秘书: 李丙15645061869 / libingmech@ysu.edu.cn