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主要研究领域和特色

(1)机械系统创新设计与可靠性理论

①机电产品动态性能设计理论研究,揭示机电系统参数振动与强迫振动的耦合机理,探明了机电系统的非线性振动特性;以构件的振动响应为目标函数、系统参数为设计变量对机电系统进行优化设计,为创造动态性能优良的新型机电产品提供了理论依据;开展了具有变胞功能的多自由度可控设计理论的研究,取得了多项具有自主知识产权的研究成果,并在工程机械领域得到推广应用,获得近百项相关的发明专利。

②针对混流式水轮发电机组的动态性能及可靠性展开长期深入的研究,探明了混流式水轮发电机组在外部激励和内部激励(含故障激励)共同作用下的非线性动态特性,提出了存在不同不确定性信息情形下的多失效模式水轮发电机组可靠性分析方法,给出了以机组主轴系统体积最小为目标函数,以基于非线性振动可靠性、强度可靠性、刚度可靠性的系统联合可靠度大于或等于某预设值为约束条件,以结构参数为设计变量的可靠性优化设计方法,充实和完善了该类大型机械系统的设计、制造、运行和控制理论。

③针对亚热带地区主要经济作物、丘陵地带居多的地理环境特点,结合现代农业技术要求,应用现代先进技术和方法,开展亚热带农业机械设计理论及相关应用研究,初步建立了具有区域特色现代先进的木薯、甘蔗收获机械设计理论和设计方法,研制出适用于亚热带地区使用的作业机械,达到国内先进水平。

(2)机电装备智能检测与控制

①机电装备智能检测研究。旧零件内部损伤缺陷检测及再用分类评估方法针对再制造中旧零件内部损伤检测及再用分类难题,提出利用内部损伤缺陷非线性特征,通过测试脉冲锤击处于自由边界条件下不同位置的多个响应输出信号,基于Volterra级数及其广义频率响应函数、非线性系统输出响应函数建立全新的测试信号分析方法,优选构建出对内部损伤缺陷敏感的非线性特征指标函数,实现对旧零件内部损伤缺陷检测及分类评估;制糖过程智能测控技术针对自动化煮糖过程的技术难题,以煮糖过程大非线性、大惯性、时变时滞、强耦合复杂工况和良好控制性能为约束,以煮糖过程的产量和质量,降低能耗和成本为优化目标,结合神经网络、粒子群算法、最小二乘支持向量机理论研究煮糖过程智能建模、优化控制技术的方法体系和结晶过程的多智能优化控制技术。

②机电智能装备研制。机器人研制——经过多年攻关和200多万的科研经费投入,完成自主核心技术的关节型六自由度机器人机械本体样机、具有自主知识产权的机器人控制器和机器人CAD/CAM系统的关键核心技术;数控智能装备研制——通过多年努力,研制出高附加值、具有差异性优势的柔性钣金刻铣与激光切割复合加工高档数控机床,其核心部分(复合数控系统和CADCAM系统)由本学科方向研究人员自主完成;复杂机电系统设计与优化研究——结合虚拟样机和人工智能技术,研究机器——工作对象——工作环境的刚柔耦合系统动力学仿真模型及其机电液协调控制模型及仿真技术,探索复杂机电产品创新设计的仿真建模理论和机电协调控制方法。

(3)现代制造工艺技术及装备智能维护

①产品全生命周期智能规划与信息化管理研究:围绕产品从策划、设计、制造到销售全生命周期,基于CAD/CAM、PDM(产品数据管理)设计平台及生产过程规划、管理与控制的集成化方法展开研究,并取得初步成效。主持多项国家自然科学基金和省部局科技项目,主要研究丘陵甘蔗收获机械与汽车零部件参数化设计的支撑技术;探索研究制造工艺过程智能规划与调度决策的满意优化设计理论与方法;深入研究适合中小企业产品数据管理与企业资源管理的体系结构的有效集成化方法。已成功开发多个应用系统,初步形成产品全生命周期智能规划与管理的解决模型和应用平台,多个成果在企业得到推广应用。

②超硬材料工具技术与精密高速加工:通过对锯切过程的动力学实验研究和仿真分析,揭示金刚石圆锯片失效的本质和规律,提出多种降噪减振、提高锯片使用寿命的方法和控制措施。高速硬切削模具是高速加工的主要应用方向,开展面向IT和家电行业的模具高速加工过程动力学理论方面的研究,在小直径铣刀加工淬硬钢模具的编程策略、加工过程动力学仿真、表面质量控制方面的研究独具特色,部分工艺和刀具优选策略已在企业应用。

③大型装备的故障诊断与智能维护:以轨道交通机车车辆为研究目标,通过寿命预测和可靠性共性理论的研究,预防和预测列车故障的发生、诊断和修复故障、减少与故障相关的维修资源和维修费用,实现以高速列车及机车的安全与集约化运行。为提高我国高速列车及机车等重大装备的安全可靠运行能力和预防重大事故,提供寿命预测与可靠性分析的关键技术和方法,车载故障诊断系统已批量应用于高速列车和和谐型电力机车。

(4)车辆与动力系统优化设计

①车辆结构优化设计理论及应用研究取得了较突出的成绩。提出了高效实用的结构优化设计新方法“导重法”,大幅度改善结构优化传统方法的优化效果和适用范围。该方法已用于大型装载机、散装水泥车、重型自卸矿用车,压缩垃圾车、拉臂车、插秧机、轮胎硫化机、压缩机、弹簧实验机、摩天轮等十多种工程机械、专用汽车和机器设备等民用产品与设备结构优化,获得了大量成功应用案例,为企业创造了重大经济效益。研究成果获得广西自然科学奖和科技进步奖各1项

②汽车及工程机械再制造技术研究取得突破。以发动机、装载机、挖掘机为典型对象,深入研究再制造的技术和体系,将可靠性理论等创造性应用于再制造的研究中。进行了基于再制造的逆向物流体系的构建及信息管理系统的开发;高效、节能、环保的零件拆卸、清洗技术;典型零部件故障模式、失效机理研究;基于再制造的零部件修复技术、生产过程装备及生产系统研究;零部件剩余寿命评估、修复件寿命预测技术及其可靠性的研究等。为广西玉柴机器股份有限公司、广西柳工机械股份有限公司的全国再制造试点示范提供了有力支撑。

③生物质燃料发动机研究成果挤身于国内研究前沿。主要有:高效低排放轿车柴油机的关键技术研究;生物燃料在内燃机应用中的基础特性研究;HCCI发动机燃烧理论和多参数优化控制策略研究;建立了汽油机与小型废气涡轮增压器匹配的数字化设计平台。其中,前两项研究成果分别通过了国家科技部和广西科技厅的成果鉴定,为企业创造了较大的经济效益。在生物质燃料发动机的研究上,受英国Newcastle University的重视,学术团队多次受邀请合作开展科学研究。

 

 

 
 

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