【文章內(nèi)容簡介】 程運動的動態(tài)精度形成原理 分析大慣量 、大變載機械系統(tǒng)與多元并聯(lián)大流量液壓系統(tǒng)動力傳遞耦合關(guān)系；分析運動副間隙、附加約束、碰撞等對系統(tǒng)瞬態(tài)位置的擾動；建立其多體動力學(xué)模型、機械－液壓動態(tài)控制模型；提出多元驅(qū)動、大慣量、大行程運動的動態(tài)精度形成原理。 （ 3）巨型成形裝備制造界面的位置、形態(tài)與界面力場模型 研究時變負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)合及其對制造界面空間位置的集聚效應(yīng)和對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)與界面力場模型。 （ 4）巨型成形裝備高效、高可靠、高精度運行的 數(shù)字化實現(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)與力場分布間的映射關(guān)系，提出逆問題求解方法，制定運動控制策略，實現(xiàn)巨型成形裝備的奇異力學(xué)行為數(shù)字化預(yù)測與高精度運行控制。 經(jīng)費比例： ％ 承擔單位： 中南大學(xué) 課題負責人： 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)字制造過程物理行為建模與精度創(chuàng)成原理 研究目標： 揭示數(shù)字制造過程中的物理場復(fù)合作用機理及其對零件質(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。 研究內(nèi)容： （ 1）加工制造中物理場復(fù)合作用機理及其數(shù)字仿真 研究切削力、應(yīng)力 應(yīng)變及溫度場的復(fù)合作用機理及其與零件質(zhì)量之間的映射規(guī)律，分析零件表面的三維形貌生成機理，建立零件精度分析和預(yù)測模型。研究物理場的狀態(tài)可觀測性、工藝過程的動態(tài)穩(wěn)定性及可控性條件。結(jié)合復(fù)雜零件的銑削加工，對物理場復(fù)合作用下的加工過程進行仿真，預(yù)測加工過程中零件誤差、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，其中物理約束包括加工裝備的動靜態(tài)特性、切削力與切削速度、刀具剛度特性、材料特性等，幾何約束包括運動學(xué)約束、夾具的封閉性與可達性等，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足以上多種不同性質(zhì)的約束。根據(jù)物理場對零件質(zhì)量的復(fù)合作用機理，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，提出工藝過程優(yōu)化模型及其高效求解方 法。研究有效的測量與誤差建模方法，建立零件加工誤差與工藝參數(shù)之間的反演模型，制定制造誤差補償與控制策略。 （ 4）高精度零件制造的數(shù)字化仿真平臺 結(jié)合典型復(fù)雜零件的加工，建立數(shù)字化加工過程仿真平臺。該系統(tǒng)集成了加工工藝參數(shù)、加工質(zhì)量數(shù)據(jù)及實驗數(shù)據(jù)等信息，主要功能包括切削力預(yù)測、溫度場分析、應(yīng)力場分析、零件質(zhì)量預(yù)測以及針對不同加工工況的模型校準等。 經(jīng)費比例： ％ 承擔單位： 華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué) 課題負責人： 丁 漢教授、朱向陽教授 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： 揭示復(fù)雜曲面物理性能生成機理，創(chuàng)立性能驅(qū)動的復(fù)雜曲面逐點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)，為我國重大工程中的關(guān)鍵零部件（導(dǎo)彈天線罩、大型運載火箭共底構(gòu)件、火箭發(fā)動機噴管、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。 研究內(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；研究加工過程力 /熱耦合變形及其對面形生成的影響規(guī)律；揭示加工過程中復(fù)合材料零件表面的多尺度形貌特征生成機理，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、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，研究多源多坐標測量中病態(tài)區(qū)域辯識和剔除的方法；建立海量多源離散信息的快速結(jié)構(gòu)化數(shù)學(xué)模型，提出測量誤差消減方法。 （ 3）面形隨機復(fù)雜曲面零件的逐點精確可控去除加工新方法 研究面形隨機的復(fù)雜曲面零件缺陷逐點精確去除控制原理；建立 多源、多坐標測量與加工仿真模型，制定多源約束條件下工具的運動控制策略；結(jié)合典型零件加工，構(gòu)建性能驅(qū)動的復(fù)雜曲面零件數(shù)字化加工應(yīng)用示范平臺，實現(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械與傳動性能生成規(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)費比例 ： ％ 承擔單位 ：大連理工大學(xué)、中南大學(xué) 課題負責人 ： 郭東明教授 、唐進元教授 學(xué)術(shù)骨干 ：趙福令、嚴宏志、王曉明、曾韜、王永青、曹利新、孫玉文、楊睿 課題 5：先進成形制造過程的多尺度數(shù)字仿真與優(yōu)化 研究目標 ：針對我國能源、運載、國防及裝備制造等支柱產(chǎn)業(yè)的新產(chǎn)品開發(fā)對新一代精確成形制造方法與技術(shù)的需求，選擇對零件性能有重要影響的先進成形制造方法（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熱壓塑性成形），揭示零件成形制造過程物理場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)測方法，開發(fā)數(shù)字化零件成形制造模擬仿真和零件性能預(yù)測系統(tǒng)，促進我國的成形制造技術(shù)進步。 研究內(nèi)容 ： （ 1）精確鑄造成形過程多尺度物理 /數(shù)學(xué)建模 與仿真 針對能源、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動力學(xué)， 研究鑄造成形過程 中動量、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 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程中鑄件的微觀組織形成與演變、微觀缺陷產(chǎn)生，及其對 力學(xué)性能的 影響規(guī)律 ， 建立工藝參數(shù)優(yōu)化及質(zhì)量評估系統(tǒng)仿真平臺，實現(xiàn) 零件 的 組織 、性能與 使用壽命的預(yù)測 。 （ 3）精密模鍛流變成形本構(gòu)規(guī)律及模鍛載荷預(yù)測建模 研究大型鍛件結(jié)構(gòu)特性、成形過程中的變形溫度、變形速率、變形程度對變形抗力的影響，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)強流變精密模鍛成形載荷預(yù)測模型，為模鍛裝備運行提供數(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)測建模與仿真 高性能鍛件必須流線連續(xù)、細晶致密、各向同性，大尺度復(fù)雜構(gòu)件模鍛過程的重要特點是流變界面形態(tài)的不確定性和流變參數(shù)的時變性，導(dǎo)致成形過程組織結(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關(guān)聯(lián)機制，建立鍛件組織性能評估模型，并實現(xiàn)其數(shù)字化預(yù)測。 經(jīng)費比例 ： ％ 承擔單位 ：清華大學(xué)、中南大學(xué) 課題負責人 ：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 評估與優(yōu)化控制 研究目標 ：以 精密復(fù)雜零件多工序數(shù)字化加工過程為研究對象，通過研究質(zhì)量特征的綜合分析、度量和評估，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，實現(xiàn)多源多工序數(shù)字化加工中工序驅(qū)動的制造質(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。 研究內(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 研究多源多工序質(zhì)量特征信息的生成、表達、傳遞與聚類的建模理論；研究多源多工序質(zhì)量特征的檢測傳感網(wǎng)絡(luò)的構(gòu) 形、容錯性與可靠性度量指標；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）加工過程的工況監(jiān)測、預(yù)示及服役性能評價 研究多源多工序復(fù)雜工況監(jiān)測、信號處理的原理與方法；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、精度和可靠性評估模型；揭示裝備群的服役性能退化機理和失效規(guī)律。 （ 3）工序驅(qū)動的零件加工質(zhì)量優(yōu)化控制 建立加工過程中“工件類－工序流－裝備群工況”的特征綜合模型及質(zhì)量保證機制；研究批量客戶化和小子樣生產(chǎn)條件下的工序質(zhì)量在線 控制與評價方法；研究工序驅(qū)動的質(zhì)量優(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)量的綜合評估與控制平臺 以復(fù)雜精密零件為具體應(yīng)用對象，建立數(shù)字化加工多源多工序質(zhì)量的綜合評估與優(yōu)化控制的平臺，包括質(zhì)量信息獲取、處理與交互的實現(xiàn)技術(shù)，以及工況監(jiān)測、預(yù)示與服役性能評價與質(zhì)量信息跟蹤的可視化技術(shù)等。 經(jīng)費比例 ： ％ 承擔單位 ：西安交通大學(xué) 課題負責人 ：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、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)行過程決策 研究目標： 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)雜制造過程的綜合效能評價模型與參數(shù)優(yōu)化策略 。實現(xiàn)非常規(guī)信息的識別、分析與處理，建立復(fù)雜信息環(huán)境下的制造執(zhí)行過程決策機制與優(yōu)化方法，為實現(xiàn)高效穩(wěn)定的數(shù)字制造提供理論與技術(shù)支持。 研究內(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理，通過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)雜制造過程效能評價與參數(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，建立制造過程綜合效能評價模型。揭示參數(shù)變化對制造系統(tǒng)的影響模式，建立復(fù)雜制造過程中關(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）制造信息的識別與分析方法，利用信息增值計算實現(xiàn)決策規(guī)則提取。揭示多元信息對決策過程的影響規(guī)律，研究基于軟計算