50805030非对称6轮超静定月球探测车行走系统构型规划及动力学研究

针对我国当前的月球探测任务，基于月球车在崎岖不平的月面行走时，车轮在车体两侧是否对称分布已经不是主要问题，因此提出一种新的非对称6轮月球车行走系统构型，采用超静定扭杆弹簧悬挂装置，车轮在车体两侧不对称分布；同时在摇臂与车身连接处加装了电机驱动装置，使每个车轮能够主动抬起或压下以重新分配各轮载荷，从而具有较强的牵引能力和越障过沟能力（为此增加的6套驱动机构可以与收拢车轮以适应整流罩的机构合二为一，并不会增加冗余度）。拟研究：1）利用重新分配各轮承重载荷，克服（恢复）因月面砂质土壤打滑使牵引能力下降的方法；2）在各种复杂地形下的行走动力学，尤其是借助抬压车轮以协助越障和过沟的动力学；3）月球车差速转弯的动力学性能研究，测试不同的转弯半径和速率时车轮的横向滑移及其对月球车运动的影响；4）进行月球车行走实验，对动力学仿真结果进行验证。研究成果对于我国的月球探测工程具有重要的指导意义和参考价值。

50805031面向快速成形制造的异质材料零件CAD建模关键技术的研究

统CAD系统表达能力的不足已成为制约异质材料零件快速成形制造的瓶颈之一，本项目研究异质材料零件三维CAD优化设计及表达的核心问题。提出将零件的几何设计（形状拓扑优化）和异质材料设计统一在一个框架之下，将几何模型优化问题转化为受哈米尔顿-雅可比对流方程主导的动态演化过程，通过形状设计中的速度法和水平集模型相结合，推导最优设计的必要条件，建立基于水平集理论的高性能三维拓扑优化算法；以优化零件体素模型为计算对象，以材料体分比作为微结构表征量，构建以参考特征距离为参变量的材料映射函数及CAD表达数学模型，建立零件宏观性能与材料梯度微观变化表征量之间的关系；通过在小应变、小变形范围内运用平均场理论建立异质材料零件的强度、刚度及热机械响应等性能的分析模型和数值计算方法；提出几何切片轮廓约束的材料模型复合切片算法，生成快速成形制造接口数据，实现零件设计、材料设计和分析的四维CAD设计表达体系。

50805032基于过程神经网络的卫星不稳定热平衡试验方法的理论与应用研究

开展卫星不稳定热平衡试验方法研究，对在保证卫星可靠性的前提下缩短热平衡试验周期、降低卫星研制成本具有重要意义。现有不稳定热平衡试验方法在对热平衡温度进行预测时，由于只利用了相邻两个时刻的温度数据，而没有利用其余时间域上的温度测量值, 因此难以反映试验中实际存在的时间累积效应对温度变化的影响。而环境累积效应则恰是影响卫星性能的主要因素。为解决这一问题，鉴于过程神经网络其输入可以是时变函数，能充分反映时变系统中实际存在的时间累积效应，本课题将在深入研究卫星热平衡试验机理的基础上，建立适应热平衡温度预测需求的过程神经网络模型，研究其关键实现技术，并与时间序列预测理论相结合，提出一种基于过程神经网络的卫星热平衡温度预测模型，构建一套原创的基于过程神经网络的卫星不稳定热平衡试验方法理论体系，开发相应的软件原型系统，并将理论成果用于指导实际试验，为航天部门科学开展卫星热平衡试验提供理论依据和技术支持。

50805033难变形轻合金型材柔性垫弯曲成形及其机理研究

铝合金和镁合金型材弯曲件在实现航空航天和汽车工业的结构轻量化方面具有广阔的应用前景。柔性垫弯曲成形是一种先进的高度柔性、高效的弯曲技术，特别适合于具有复杂截面难变形轻合金型材弯曲件的样件或单件生产。本项目旨在系统研究型材柔性垫弯曲成形方法及其机理，特别是开展难变形轻合金型材的柔性垫弯曲成形研究。内容主要包括：首次建立柔性垫弯曲成形过程力学分析模型，即超弹性体、弹塑性体与刚体共存的力学模型，通过理论分析确定影响型材弯曲半径的主要因素，在此基础上提出变柔性垫厚度、变压辊直径的新型弯曲方式；解决柔性垫弯曲变形过程的有限元建模关键技术，结合神经网络技术深入分析各因素对型材弯曲过程的影响，给出工艺方案的确定原则和加载路径优化方法以及各种缺陷和质量问题的防止和控制措施；建立柔性垫弯曲专用回弹模型，给出回弹的预测及补偿方法。

50805034基于控制变形路径的板材粘性介质双向压力成形基础研究

针对铝合金、镁合金等轻合金材料室温成形能力差的问题，提出同时改善板材塑性和板材变形路径两方面，发展基于控制变形路径的板材粘性介质双向压力成形技术。成形过程中，在板材两侧同时加载粘性介质，提高板材受到的静水压力，同时控制粘性介质的加载压力，在板材表面建立非均匀压力场分布，控制板材流动，使其沿优化变形路径成形，提高轻合金板材室温成形能力。通过实验揭示轻合金板材双向压力下的变形行为，双向压力对成形性的影响规律；系统研究粘性介质加载速度、分子量等因素对压力分布的影响规律，多通道压力匹配对压力场分布的影响及板材在非均匀压力场作用下的变形行为；考虑粘性介质与板材界面的相互作用，建立粘性介质双向压力成形板材耦合变形有限元分析方法，研究非均匀压力场分布对板材变形路径影响规律；最终建立双向压力成形优化加载控制理论与控制系统，对推动航空、航天等领域轻合金板材复杂零件室温成形技术的发展具有重要的理论和实际意义。

50805035基于DLC膜模具表面改性的塑性微成形摩擦机理研究

塑性微成形技术适合于微型构件的低成本、批量制造，成为微细制造技术的研究热点。微型构件尺寸小、比表面积大，摩擦成为塑性微成形中的基本问题之一。传统的润滑方法存在易堆积、颗粒相对较大等不足。本项目对微型模具进行DLC膜表面改性，取代传统的润滑剂润滑方法，研究干摩擦条件下的箔材塑性微成形摩擦机理。主要内容：分析DLC膜表面形貌、相成份和润滑性能等参数，研究模具尺寸、制备工艺参数等对DLC膜性能的影响规律，确定最佳的DLC膜制备工艺参数；分析干摩擦条件下接触面状态、试样和模具尺寸等对箔材带状试样微拉深成形的影响规律，构建多因素摩擦模型，揭示干摩擦条件下的塑性微成形摩擦机理；开展基于DLC膜模具表面改性的微型杯件微拉深成形实验研究，实现干摩擦条件下的箔材高成形极限杯形件的微拉深成形。这对促进塑性微成形技术在MEMS领域中的应用具有重要的意义。

50805036铝合金板材磁脉冲辅助冲压变形机理研究

板材磁脉冲辅助冲压技术- - 一种板材复合成形加工新方法- - 把高速率磁脉冲成形技术的优点有机地结合到板材准静态冲压变形中，为以铝合金为代表的轻质、难成形板材复杂形状工件的室温成形提供新的加工途径。采用理论分析、耦合场数值模拟、工艺模拟试验和微观分析相结合的研究方法进行铝合金板材磁脉冲辅助冲压变形机理研究，阐明磁场力的体力效应对板材受力状态和变形特征的影响机制，揭示准静态预变形对磁脉冲成形极限影响的宏观规律和微观机制，研究板材磁脉冲辅助冲压过程中准静态冲压和动态磁脉冲成形的动态耦合变形行为，分析和掌握线圈结构及其在模具中的嵌入位置、系统电参数和模具行程参数等对应变分布的影响规律，实现铝合金冲压件应变分布的有效改善和成形性的显著提高。本项目的研究为铝合金板材磁脉冲辅助冲压变形理论和工艺应用的深入研究奠定坚实的理论和试验基础，不仅具有重要的学术价值，而且还具有十分重要的经济和战略意义。

50805037基于置氢增塑机理的钛合金叶片成形及组织性能精确控制

随着新型飞机向轻量化、高性能和低成本的方向发展，对其动力系统提出了更高的要求。叶片是航空发动机的心脏，不仅是飞机的动力，也是航空技术发展的推动力。针对钛合金叶片成形温度高，变形抗力大，模具寿命低，本项目基于钛合金置氢增塑机理，提出将置氢处理技术应用于钛合金叶片的精确成形，并实现组织和性能的精确调控。主要研究：1)置氢对钛合金高温变形行为的影响规律，揭示置氢改善钛合金叶片成形性的机理；2)置氢对钛合金叶片尺寸精度的影响规律；3)置氢对组织结构演变（动态回复、动态再结晶及位错运动等）的影响规律及其机理分析；4)制定叶片精确成形的最佳氢含量及最佳成形工艺方案；5)建立钛合金叶片氢含量与组织结构和性能的相关性模型，实现叶片组织和性能的精确调控。本项目的研究将为实现钛合金置氢处理技术的应用奠定理论基础，对提高钛合金叶片的尺寸精度，改善叶片的组织性能具有重要意义。

50805038 TiAl与C/C复合材料高效节能连接方法及纳米中间层自蔓延反应机理研究

本项目针对TiAl与C/C复合材料高效节能连接的一要求，提出了自蔓延反应复合钎焊连接方法，深入分析接头界面结构、应力分布、力学性能和连接机理，研究纳米中间层的自蔓延反应机理。本项目以界面反应和应力控制为研究切入点，重点研究纳米中间层体系的设计准则及自蔓延反应机理，建立纳米中间层反应动力学模型，揭示纳米化对于中间层热力学和动力学性能的影响规律，采用有限元方法进行接头应力数值模拟，基于应力分析实现复合钎料体系的优化设计，阐明接头界面组织演化规律，建立接头界面反应模型，解明界面和中间层反应产物对接头性能的影响规律，确定连接控制因素和自蔓延反应复合钎焊连接机理,实现TiAl与C/C复合材料的高效节能连接。本项目旨在开发金属与复合材料高效节能的新型连接方法，为TiAl和C/C复合材料的连接提供技术储备，同时推广纳米技术在连接领域的应用，促进金属与复合材料连接技术的发展。

50805039胶体液流动压空化射流抛光新技术基础研究

提出一种利用高压胶体液流动压空化射流技术进行超光滑表面加工的新方法。该方法利用空化射流产生的动压胶体液流中的二氧化硅等纳米颗粒与加工表面的界面化学反应和机械剪切作用实现对加工表面材料的微量去除，并利用空化射流形成的空化效应强化加工过程中界面化学反应和流体动压作用，在获得高质量超光滑表面的同时大幅度提高加工效率。首先运用量子化学、界面化学、流体动力学等理论，研究胶体液流动压空化射流抛光过程中纳米颗粒与加工表面界面化学反应的形成条件、材料去除机理及空化效应对加工过程的作用机制，然后在研究液流动压空化形成条件及控制方法的基础上研制空化射流抛光的原理性实验装置，并对其去除特性和加工工艺进行研究，为最终形成一种新的超光滑表面加工技术奠定基础。本项目的研究成果可应用于光学、微电子等领域的超光滑表面的加工，对突破国外的技术封锁，提高我国超精密加工的技术水平具有重要意义。

50805040基于动态粘着控制的微尺度对象操作机理及方法的研究

针对微系统制造、生物工程、光电工程等领域对微尺度对象操作技术的需求，立足于微尺度下的表面效应和尺度效应，从微尺度对象操作粘着机理入手，建立动态粘着接触模型，研究振动频率、振幅与操作对象惯性力、粘着力之间的关系；研究操作工具的张合量对于释放的影响规律，建立张合量、振动频率和振幅、粘着力之间的关系模型，得到释放条件下张合量与振动振幅和频率的最佳匹配关系，解决微尺度对象释放后的精确定位的问题。针对动态粘着控制要求，研究高频振动实现方法、微观力检测方法及柔顺机构拓扑优化设计方法，设计并研制驱动、机构、检测一体化的微型操作工具,并研究不同表面特性的作业工具对于拾取和释放操作的影响规律。以不同尺寸、材料的典型微球为操作对象，研究微尺度对象稳定拾取、振动释放和精确定位等具体操作方法，为微尺度器件的稳定操作提供理论基础和实用方法，促进相关领域微尺度对象操作水平的不断提高。

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