【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 程運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)精度形成原理 分析大慣量 、大變載機(jī)械系統(tǒng)與多元并聯(lián)大流量液壓系統(tǒng)動(dòng)力傳遞耦合關(guān)系；分析運(yùn)動(dòng)副間隙、附加約束、碰撞等對(duì)系統(tǒng)瞬態(tài)位置的擾動(dòng)；建立其多體動(dòng)力學(xué)模型、機(jī)械－液壓動(dòng)態(tài)控制模型；提出多元驅(qū)動(dòng)、大慣量、大行程運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)精度形成原理。 （ 3）巨型成形裝備制造界面的位置、形態(tài)與界面力場(chǎng)模型 研究時(shí)變負(fù)載條件下成形裝備拉、壓、彎、扭、剪等多維、多元復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)與變形在結(jié)構(gòu)中的復(fù)合及其對(duì)制造界面空間位置的集聚效應(yīng)和對(duì)制造界面外力分布的影響，建立巨型成形裝備制造界面的位置、形態(tài)與界面力場(chǎng)模型。 （ 4）巨型成形裝備高效、高可靠、高精度運(yùn)行的 數(shù)字化實(shí)現(xiàn) 研究巨型成形裝備非線性力學(xué)模型及其在高度異構(gòu)特性下的數(shù)字描述。建立制造界面位置、形態(tài)與力場(chǎng)分布間的映射關(guān)系，提出逆問(wèn)題求解方法，制定運(yùn)動(dòng)控制策略，實(shí)現(xiàn)巨型成形裝備的奇異力學(xué)行為數(shù)字化預(yù)測(cè)與高精度運(yùn)行控制。 經(jīng)費(fèi)比例： ％ 承擔(dān)單位： 中南大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人： 黃明輝 教授 學(xué)術(shù)骨干： 劉少軍、李涵雄、王艾倫、蔣炳炎、夏建芳、周 英、劉德福、帥詞俊 課題 3：數(shù)字制造過(guò)程物理行為建模與精度創(chuàng)成原理 研究目標(biāo)： 揭示數(shù)字制造過(guò)程中的物理場(chǎng)復(fù)合作用機(jī)理及其對(duì)零件質(zhì)量與性能的影響規(guī)律；建立物理約束、幾何約束與 產(chǎn)品性能約束的相容性條件，提出相容性約束條件下加工制造工藝的優(yōu)化方法，為復(fù)雜零件高精度創(chuàng)成提供理論基礎(chǔ)及數(shù)字化平臺(tái)。 研究?jī)?nèi)容： （ 1）加工制造中物理場(chǎng)復(fù)合作用機(jī)理及其數(shù)字仿真 研究切削力、應(yīng)力 應(yīng)變及溫度場(chǎng)的復(fù)合作用機(jī)理及其與零件質(zhì)量之間的映射規(guī)律，分析零件表面的三維形貌生成機(jī)理，建立零件精度分析和預(yù)測(cè)模型。研究物理場(chǎng)的狀態(tài)可觀測(cè)性、工藝過(guò)程的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性及可控性條件。結(jié)合復(fù)雜零件的銑削加工，對(duì)物理場(chǎng)復(fù)合作用下的加工過(guò)程進(jìn)行仿真，預(yù)測(cè)加工過(guò)程中零件誤差、表面結(jié)構(gòu)缺陷。 （ 2）物理約束、幾何約束與零件性能約束 相容性分析 研究混合約束的數(shù)字化表達(dá)，其中物理約束包括加工裝備的動(dòng)靜態(tài)特性、切削力與切削速度、刀具剛度特性、材料特性等，幾何約束包括運(yùn)動(dòng)學(xué)約束、夾具的封閉性與可達(dá)性等，零件性能約束包括零件的功能、質(zhì)量、可靠性等。高精度零件的制造必須滿(mǎn)足以上多種不同性質(zhì)的約束。根據(jù)物理場(chǎng)對(duì)零件質(zhì)量的復(fù)合作用機(jī)理，建立物理約束、幾何約束及零件性能約束的相容性分析模型，提出可制造性定量分析理論。 （ 3）加工制造過(guò)程的工藝優(yōu)化與精度保證 分析相容性約束條件下的新工藝可行性，構(gòu)造工藝參數(shù)的可行空間，提出工藝過(guò)程優(yōu)化模型及其高效求解方 法。研究有效的測(cè)量與誤差建模方法，建立零件加工誤差與工藝參數(shù)之間的反演模型，制定制造誤差補(bǔ)償與控制策略。 （ 4）高精度零件制造的數(shù)字化仿真平臺(tái) 結(jié)合典型復(fù)雜零件的加工，建立數(shù)字化加工過(guò)程仿真平臺(tái)。該系統(tǒng)集成了加工工藝參數(shù)、加工質(zhì)量數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等信息，主要功能包括切削力預(yù)測(cè)、溫度場(chǎng)分析、應(yīng)力場(chǎng)分析、零件質(zhì)量預(yù)測(cè)以及針對(duì)不同加工工況的模型校準(zhǔn)等。 經(jīng)費(fèi)比例： ％ 承擔(dān)單位： 華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人： 丁 漢教授、朱向陽(yáng)教授 學(xué)術(shù)骨干： 熊蔡華、朱利民、朱文凱、權(quán)建洲、盛鑫軍、舒正榮 課 題 4：高性能復(fù)雜曲面數(shù)字化精密加工的新原理和新方法 研究目標(biāo)： 揭示復(fù)雜曲面物理性能生成機(jī)理，創(chuàng)立性能驅(qū)動(dòng)的復(fù)雜曲面逐點(diǎn)精確去除加工新方法，創(chuàng)立數(shù)字化 局部 共軛曲面新原理，突破高物理性能和高幾何精度復(fù)雜曲面精確創(chuàng)成的關(guān)鍵技術(shù)，為我國(guó)重大工程中的關(guān)鍵零部件（導(dǎo)彈天線罩、大型運(yùn)載火箭共底構(gòu)件、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管、整體葉輪、高速精密螺旋錐齒輪等）精密加工與裝備制造提供理論方法和技術(shù)支撐。 研究?jī)?nèi)容： （ 1）基于零件物理性能與幾何特征映射關(guān)系的復(fù)雜曲面生成方法 分析復(fù)雜曲面物理性能與幾何特征的映射關(guān)系，建立多源約束與曲面參 量的非線性耦合隱式模型；研究加工過(guò)程力 /熱耦合變形及其對(duì)面形生成的影響規(guī)律；揭示加工過(guò)程中復(fù)合材料零件表面的多尺度形貌特征生成機(jī)理，建立高性能復(fù)雜曲面生成的數(shù)學(xué)模型。 （ 2）復(fù)雜曲面多源離散信息的結(jié)構(gòu)化方法與誤差消減 研究多場(chǎng)、多源信息基于復(fù)雜曲面零件物理性能和幾何量關(guān)聯(lián)約束的采樣規(guī)則，研究多源多坐標(biāo)測(cè)量中病態(tài)區(qū)域辯識(shí)和剔除的方法；建立海量多源離散信息的快速結(jié)構(gòu)化數(shù)學(xué)模型，提出測(cè)量誤差消減方法。 （ 3）面形隨機(jī)復(fù)雜曲面零件的逐點(diǎn)精確可控去除加工新方法 研究面形隨機(jī)的復(fù)雜曲面零件缺陷逐點(diǎn)精確去除控制原理；建立 多源、多坐標(biāo)測(cè)量與加工仿真模型，制定多源約束條件下工具的運(yùn)動(dòng)控制策略；結(jié)合典型零件加工，構(gòu)建性能驅(qū)動(dòng)的復(fù)雜曲面零件數(shù)字化加工應(yīng)用示范平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)高物理性能復(fù)雜曲面零件的精確創(chuàng)成。 （ 4）高性能高精度局部共軛曲面生成與制造過(guò)程精確控制 研究受控于多尺度幾何誤差、切削區(qū)熱 /力約束的局部共軛螺旋錐齒輪嚙合曲面機(jī)械與傳動(dòng)性能生成規(guī)律；研究高性能螺旋錐齒輪曲面多軸數(shù)字制造誤差抑制方法；研究切削區(qū)最優(yōu)熱 /力 /工藝參數(shù)匹配理論與方法，建立基于幾何與物理量約束的局部共軛曲面數(shù)字化嚙合新原理和螺旋錐齒輪數(shù)控精密切齒新方法。 經(jīng)費(fèi)比例 ： ％ 承擔(dān)單位 ：大連理工大學(xué)、中南大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人 ： 郭東明教授 、唐進(jìn)元教授 學(xué)術(shù)骨干 ：趙福令、嚴(yán)宏志、王曉明、曾韜、王永青、曹利新、孫玉文、楊睿 課題 5：先進(jìn)成形制造過(guò)程的多尺度數(shù)字仿真與優(yōu)化 研究目標(biāo) ：針對(duì)我國(guó)能源、運(yùn)載、國(guó)防及裝備制造等支柱產(chǎn)業(yè)的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)對(duì)新一代精確成形制造方法與技術(shù)的需求，選擇對(duì)零件性能有重要影響的先進(jìn)成形制造方法（如熔模精密鑄造和復(fù)雜薄壁鋁、鎂合金精確鑄造成形及先進(jìn)熱壓塑性成形），揭示零件成形制造過(guò)程物理場(chǎng)作用下材料組織與力學(xué)性能演變規(guī)律，研究零件成形制造過(guò)程多尺 度、多學(xué)科數(shù)字化建模仿真理論與方法，提出零件成形制造質(zhì)量、微觀組織、性能、使用壽命預(yù)測(cè)方法，開(kāi)發(fā)數(shù)字化零件成形制造模擬仿真和零件性能預(yù)測(cè)系統(tǒng)，促進(jìn)我國(guó)的成形制造技術(shù)進(jìn)步。 研究?jī)?nèi)容 ： （ 1）精確鑄造成形過(guò)程多尺度物理 /數(shù)學(xué)建模 與仿真 針對(duì)能源、航空航天工業(yè)的定向凝固熔模精密鑄造零件和航天、運(yùn)載、軍工行業(yè)的復(fù)雜薄壁鋁、鎂合金精確成形鑄件，綜合考慮宏觀的傳輸現(xiàn)象和微觀的形核與生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)， 研究鑄造成形過(guò)程 中動(dòng)量、能量、質(zhì)量傳輸及微觀組織形成的多尺度、多學(xué)科的數(shù)理 模 型與仿真。 （ 2）精確成形鑄件的組織、性能與疲勞壽 命預(yù)測(cè) 精確成形鑄件的力學(xué)性能與疲勞壽命直接關(guān)系到能源、運(yùn)載及航空航天用鑄件的使用性能與安全性能。研究精確成形鑄造過(guò)程中鑄件的微觀組織形成與演變、微觀缺陷產(chǎn)生，及其對(duì) 力學(xué)性能的 影響規(guī)律 ， 建立工藝參數(shù)優(yōu)化及質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)仿真平臺(tái)，實(shí)現(xiàn) 零件 的 組織 、性能與 使用壽命的預(yù)測(cè) 。 （ 3）精密模鍛流變成形本構(gòu)規(guī)律及模鍛載荷預(yù)測(cè)建模 研究大型鍛件結(jié)構(gòu)特性、成形過(guò)程中的變形溫度、變形速率、變形程度對(duì)變形抗力的影響，揭示金屬塑形成形中的非線性本構(gòu)規(guī)律，建立多參數(shù)強(qiáng)流變精密模鍛成形載荷預(yù)測(cè)模型，為模鍛裝備運(yùn)行提供數(shù)字化控制依據(jù)。 （ 4）高性能復(fù)雜構(gòu)件塑性成形組織性能預(yù)測(cè)建模與仿真 高性能鍛件必須流線連續(xù)、細(xì)晶致密、各向同性，大尺度復(fù)雜構(gòu)件模鍛過(guò)程的重要特點(diǎn)是流變界面形態(tài)的不確定性和流變參數(shù)的時(shí)變性，導(dǎo)致成形過(guò)程組織結(jié)構(gòu)與性能的不均勻。研究流變溫度、流變速率、變形程度在復(fù)雜成形中的變化規(guī)律及其與鍛件組織性能的強(qiáng)關(guān)聯(lián)機(jī)制，建立鍛件組織性能評(píng)估模型，并實(shí)現(xiàn)其數(shù)字化預(yù)測(cè)。 經(jīng)費(fèi)比例 ： ％ 承擔(dān)單位 ：清華大學(xué)、中南大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人 ：柳百成院士 學(xué)術(shù)骨干 ：熊守美、易幼平、許慶彥、李建平、康進(jìn)武、鄧圭玲 課題 6：數(shù)字化加工多源多工序質(zhì)量的綜合 評(píng)估與優(yōu)化控制 研究目標(biāo) ：以 精密復(fù)雜零件多工序數(shù)字化加工過(guò)程為研究對(duì)象，通過(guò)研究質(zhì)量特征的綜合分析、度量和評(píng)估，提出零件誤差、缺陷等在內(nèi)的質(zhì)量特征信息的產(chǎn)生、表征、傳遞、監(jiān)測(cè)與解耦方法，揭示多工序加工工況、服役性能與質(zhì)量特征間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)多源多工序數(shù)字化加工中工序驅(qū)動(dòng)的制造質(zhì)量控制，為復(fù)雜零件的高精度、高可靠數(shù)字化加工提供技術(shù)保證。 研究?jī)?nèi)容： （ 1）數(shù)字化加工的多源多工序質(zhì)量信息的定性分析和度量指標(biāo) 研究多源多工序質(zhì)量特征信息的生成、表達(dá)、傳遞與聚類(lèi)的建模理論；研究多源多工序質(zhì)量特征的檢測(cè)傳感網(wǎng)絡(luò)的構(gòu) 形、容錯(cuò)性與可靠性度量指標(biāo)；研究多源多工序質(zhì)量信息的跟蹤與控制策略，揭示零件誤差、缺陷等質(zhì)量信息的變化規(guī)律。 （ 2）加工過(guò)程的工況監(jiān)測(cè)、預(yù)示及服役性能評(píng)價(jià) 研究多源多工序復(fù)雜工況監(jiān)測(cè)、信號(hào)處理的原理與方法；建立工況與零件誤差、缺陷等質(zhì)量特征信息的映射、解耦及預(yù)示模型；研究裝備群的加工效率、精度和可靠性評(píng)估模型；揭示裝備群的服役性能退化機(jī)理和失效規(guī)律。 （ 3）工序驅(qū)動(dòng)的零件加工質(zhì)量?jī)?yōu)化控制 建立加工過(guò)程中“工件類(lèi)－工序流－裝備群工況”的特征綜合模型及質(zhì)量保證機(jī)制；研究批量客戶(hù)化和小子樣生產(chǎn)條件下的工序質(zhì)量在線 控制與評(píng)價(jià)方法；研究工序驅(qū)動(dòng)的質(zhì)量?jī)?yōu)化控制以及零件綜合質(zhì)量缺陷消減方法。 （ 4）復(fù)雜精密零件數(shù)字化加工質(zhì)量的綜合評(píng)估與控制平臺(tái) 以復(fù)雜精密零件為具體應(yīng)用對(duì)象，建立數(shù)字化加工多源多工序質(zhì)量的綜合評(píng)估與優(yōu)化控制的平臺(tái)，包括質(zhì)量信息獲取、處理與交互的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，以及工況監(jiān)測(cè)、預(yù)示與服役性能評(píng)價(jià)與質(zhì)量信息跟蹤的可視化技術(shù)等。 經(jīng)費(fèi)比例 ： ％ 承擔(dān)單位 ：西安交通大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人 ：江平宇教授 學(xué)術(shù)骨干 ：屈梁生、何正嘉、趙 宏、陶濤、張西寧、周光輝、訾艷陽(yáng)、孫挪剛、蔣克儉、陳雪峰 課題 7：數(shù)字制造系統(tǒng)復(fù)雜信息處理 及執(zhí)行過(guò)程決策 研究目標(biāo)： 以多源復(fù)雜制造信息融合與關(guān)聯(lián)分析為基礎(chǔ)，研究數(shù)字制造系統(tǒng)優(yōu)化配置原理與方法。 建立多工件復(fù)雜制造過(guò)程的綜合效能評(píng)價(jià)模型與參數(shù)優(yōu)化策略 。實(shí)現(xiàn)非常規(guī)信息的識(shí)別、分析與處理，建立復(fù)雜信息環(huán)境下的制造執(zhí)行過(guò)程決策機(jī)制與優(yōu)化方法，為實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定的數(shù)字制造提供理論與技術(shù)支持。 研究?jī)?nèi)容： （ 1）數(shù)字制造系統(tǒng)的信息關(guān)聯(lián)分析及 優(yōu)化配置 揭示數(shù)字制造系統(tǒng)組元的信息融合和交互作用機(jī)理，通過(guò)多源制造信息之間的聚合度和耦合度分析建立關(guān)聯(lián)模型。研究制造需求信息和制造能力信息的匹配關(guān)系，揭示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊對(duì)需求變 更的敏感關(guān)系，研究制造系統(tǒng)優(yōu)化配置原理和方法。 （ 2） 多工件復(fù)雜制造過(guò)程效能評(píng)價(jià)與參數(shù)優(yōu)化 研究多工件復(fù)雜制造條件下設(shè)備能力、工藝規(guī)程及工件特征等因素的綜合作用規(guī)律，建立制造過(guò)程綜合效能評(píng)價(jià)模型。揭示參數(shù)變化對(duì)制造系統(tǒng)的影響模式，建立復(fù)雜制造過(guò)程中關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)化策略。 （ 3）非常規(guī)信息條件下制造執(zhí)行過(guò)程決策 研究非常規(guī)（不確定、冗余、病態(tài)、殘缺、矛盾等）制造信息的識(shí)別與分析方法，利用信息增值計(jì)算實(shí)現(xiàn)決策規(guī)則提取。揭示多元信息對(duì)決策過(guò)程的影響規(guī)律，研究基于軟計(jì)算