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中国博士后科技成果项目汇编工程、机械姓名：李成单位：清华大学精密仪器与机械学系No 1. 项目名称：公共场所空气卫生质量远程监控平台项目简介： 为准确分析各公共场所的总体空气卫生质量，尤其是人口密集或流动量较大的社会公共场所，迫切需要建立一套信息传输速度快、效率高、性能可靠的空气卫生质量监测平台。研制的空气卫生质量远程监测系统可实现各监测子站的空气卫生质量信息的远程传输与整个监测区域内空气卫生质量的实时分析、监控、报警和预警，为及时采取必要的应急措施提供决策支持，具有重要的社会意义和实际应用价值。空气卫生质量远程监控平台依照我国公共场所卫生监测技术规范（GB/T 17220-1998）和公共场所卫生标准与检验方法（GB/T 18204.118204.30-2000）。系统组成：系统由传感器、信号调理电路、现场单片机采集终端、无线数据传输模块、现场监测计算机和远程监控中心主站等软硬件组成，并可预留通风空调与水泵的控制接口。功能特点：监测温湿度、风速、一氧化碳、二氧化碳等，并可根据用户需求增删被测参数；监测参数的现场无线数据监测与远程网络化监控；数据传输可选择应用现有Internet网络或GPRS/CDMA移动通讯网络；中心主站全天候监测和参数的数据库管理；可用于商场、超市、宾馆、浴室、泳池、舞厅、电影院及地下车库等公共场所的空气卫生质量监控。 便携式投球训练仪投球训练仪使投球手有机会在真实的条件下进行训练，锻炼投球、控球的技术能力。投球毯训练仪可为运动员提供成为艰苦比赛情况中的真正投球手所需的职业运动员品质的上场投球经验。用高科技为训练提供精确的量化指导，以达到事半功倍的成效。系统组成：系统主要由投球毯、主控仪、终端检测装置、无线数据传输模块和LED显示屏组成。图示出了系统结构框图和训练仪器的投球毯与主控仪的实物图。功能特点：投球训练状态的无线监测，可给出运动员编号、训练组次、击中率、击中位置、球速等指标；仪器体积小、便携性好，界面友好、操作简单；投球毯的抗疲劳设计，可靠性好；配套软硬件已实现自主化，具有良好性价比；可推广应用于网球训练仪等其他体育训练设备。姓名：王少纯单位：哈尔滨工业大学机电学院No 2. 项目名称：镁合金产品制造技术的研究项目简介：项目一 目前已研制开发成功的有关“轻量化材料镁合金制造技术及装备”技术项目有：1、AZ31镁合金丝静液挤压成形技术由于镁合金为密排六方晶体结构，常温塑性较差，因此丝材和棒材的传统制造技术挤压或轧制工艺不适合于镁合金型材的制造。但镁合金静液挤压技术不但能大大提高镁合金的常温塑性，还能提高镁合金的抗拉强度。该项目“镁合金丝材或棒材温静液挤压制造方法及其挤压模具”已申请国家发明专利，专利申请号200710071787.0。2、固体热挤压成形镁合金车轮制造技术镁合金轮毂已有制造技术都是用液态镁合金以铸造方式进行加工，但铸造镁合金轮毂普遍存在气孔、缩松等缺陷，而且在加工过程中镁合金液体挥发严重。和铸造镁合金轮毂相比，固体热挤压镁合金轮毂具有更细小的晶粒、更致密的组织、更合理的纤维分布及更好的力学性能，而且没有铸造缺陷。本发明适合于汽车、摩托车、电动车及童车等各种交通运输工具轮毂的加工制造。该项目已获得国家发明专利授权，项目名称为“固态热挤压镁合金轮毂的成形装置及其成形方法”，专利号 200510010214.8 。3、精冲镁合金齿轮制造技术镁合金精冲齿轮具有质量轻、导热性好等优点，是目前广泛使用的塑料齿轮的优良替代产品。精冲镁合金齿轮在国内属创新产品。现已开发成功精冲镁合金制造技术及模具。4、旋压镁合金车轮制造技术（正在研制）旋压轮毂技术由于不受尺寸制约、产品美观、性能良好、节省材料、节约能源等因素，其发展势头良好，但国内尚未开展镁合金轮毂旋压成形技术。此项目正在研制中。5、热挤压镁合金汽车减振器外壳（正在研制）该项目可解决目前国产汽车减振器还存在的：制作工艺复杂、壳体焊缝容易开焊漏油及减振器自重过大等问题。此项目正在研制中。项目二 镁合金轿车轮毂固态热挤压成形装置及制造工艺 轮毂是轿车的关键部件，传统的制造方法多采用钢板冲压成形、铝合金压铸或挤压成形。为减轻汽车重量，最近国外轿车已开始采用镁合金轮毂，并逐渐成为一种发展趋势。因为在所有实用金属中镁合金是最轻的，比重仅为铝的2/3，所以镁合金轮毂的减重效果最为明显，另外镁合金的减振性还优于铝合金。目前国内外生产的镁合金轮毂多以压铸工艺为主，产品存在很多如缩孔、疏松等铸造缺陷，而且液态镁合金还存在易挥发、易燃烧等安全隐患。本项目采用固态热挤压工艺制造镁合金轮毂，不但避免了上述液态压铸镁合金轮毂的各种缺陷，而且还使镁合金轮毂的力学性能明显提高。镁合金轿车轮毂固态热挤压成形装置采用可控温成形模具，在镁合金超塑性温度范围内采用等温方式进行热挤压成形。目前国内固态热挤压镁合金轮毂市场处于空白状态，如果本项目开发成功，仅国内市场需求就非常广阔。如果将来能部分打入国际市场，经济效益将十分显著。本专利项目适用于各种型号的国产及进口轿车轮毂、摩托车轮毂及电动车轮毂等。功能特点或性能指标固态热挤压成形镁合金轿车轮毂轮盘力学性能指标达到：抗拉强度b240Mpa、延伸率8%、冲击韧性12J(1010mm2无缺口试样)、旋转弯曲疲劳强度疲劳80MPa(5x107次)。动态弯曲疲劳性能、动态径向疲劳性能及冲击韧性等性能指标应满足GB/T 5334-1995车轮性能要求和试验方法和GB/T 15704-1995轿车车轮冲击试验方法国家标准。效益分析及应用前景根据国家汽车工业“十五”规划纲要, 2005年我国汽车产量已到480万辆。2007年我国汽车总产量实际已达750万辆，其中2/3强为轿车，按每辆轿车用4个固态热挤压镁合金汽车轮毂保守计算，届时仅国内市场就需要1280万个固态热挤压镁合金汽车轮毂。目前镁合金汽车轮毂销售价格最低为400元/个，所以总产值为51.2亿元。如果只占有十分之一的国内市场份额，产值也将达到5.12亿元，利润可达1536万元（按3%保守利润率计算）。如果再考虑部分出口及摩托车、电动车市场，效益将更可观。生产条件（资金及其他条件）需要3000吨以上压力机一台，加热炉二台，其他后处理设备多台，生产厂房面积约500平米以上。总投资约8001000万元。该项目现已获得国家发明专利，专利号200510010214.8专利权转让100万；专利权买断 500万；姓名：杨勇山单位：山东大学机械工程学院No 3. 项目名称：高效切削加工技术与装备开发项目简介：以航空航天、汽车和模具制造中典型加工材料和结构的切削加工为背景，采用先进实验和数值分析手段，深入分析复杂加工条件下材料的切削现象和过程，研究具有针对性和实用性的高效切削加工技术，开发高质量、高效率、高刀具寿命加工的工艺装备。具体内容包括以下三个方面：1、制造工艺优化技术借助实验和数值分析，研究切削过程中的切削力、切削热、刀具磨破损和加工质量，建立刀具寿命预测模型，优化切削参数、设计装夹方案、制定合理加工工艺。2、刀具开发与国产化针对进口刀具价格高及现有国产刀具不合格状况，在我研究所先进设备支持下，开发高效国产化刀具，包括国产化刀具棒料选择、材料配方、烧结工艺、刀具涂层结构设计和涂层材料选择以及刀具制备。3、切削装备设计与开发针对某些材料切削过程温度高、切屑容易堆积（产生积屑瘤、粘刀）以及刀具磨损严重情况，采用冷风切削、MQL切削等方式，并针对具体材料加工过程进行具体设计，改善发生和传输系统结构设计，优化系统参数；开发高温加工（高温软化工件加工区域）与冷却加工（冷却刀具）的复合加工系统。功能特点或性能指标在计算机中模拟刀具和工件切削过程，通过观察不同切削条件下的刀具磨损和加工质量，进行切削参数、刀具参数和加工工艺的优化选择；开发可代替进口刀具而保证加工效率、加工质量的低成本国产化刀具；设计与开发新型切削加工装备，实现高效、高性能切削加工。效益分析及应用前景先进加工工艺和装备是增强产品竞争力、占领市场的关键因素。该项目是一项与加工制造业紧密相关的项目，高效加工工艺的开发将进一步提升现有加工制造水平，国产化刀具的研制能够有效降低生产成本，新型制造装备将更大程度上提高加工效率和加工质量。因此，该项目能够为企业带来显著的经济效益，建立完备的机械零部件加工制造效率和精度保障体系，该项目将具有较广阔的应用前景。姓名：孙见君单位：东南大学No 4. 项目名称：回转窑窑头窑尾密封项目简介：对密封部件的结构及密封件材料（耐高温、耐磨）进行分析，以提高回转窑密封部件的密封性能和使用寿命1.回转窑密封确实是一个比较困难的问题。由于转速不高，可以选用机械密封型式。选用这一型式的密封，可以克服因为热胀冷缩产生间隙而引起的泄漏。但工作温度高，也会给材料选择带来困难。2.提高密封性能和使用寿命，需要了解现场装置结构，以及使用条件，以便设计辅助工作条件。姓名：刘继常单位：中南大学No 5. 项目名称：闭环控制的激光复合焊接技术项目简介：一种激光焊接三片罐罐身薄板的接头对准装置。它由靠模、可转动夹具、支架和气动装置等组成，其中靠模主要由外模和内模组成，可转动夹具共有两个，每个夹具由夹座和若干夹头组成。在气动装置推动下，外模向内模靠近，使其间距为罐身板厚与允许误差之和；两夹具夹紧罐身薄板并绕轴相对运动使两接头靠近。这样既减小焊接母材接头间的间隙，又矫正两薄板接头附近部位的变形，还避免两个接头产生搭接，确保接头对准精度。功能特点或性能指标既能减小激光焊接三片罐罐身薄板接头间的间隙，又能矫正薄板两接头附近部位的翘曲或歪扭变形，还能避免两个接头产生搭接，确保接头对准精度。效益分析及应用前景激光焊接时热影响区很小，工件不易变形；焊缝细小、光滑美观，三片罐罐身焊接后可以直接粘贴标签；焊缝性能一般高于母材，焊后成型加工性能好，在储运过程中不易破损、泄漏；不加填充料，无污染；便于自动控制。三片罐罐身激光焊接与电阻焊相比, 质量好, 工序少，对于大批量生产很有经济意义。三片罐的需求数量不断增长，作为一种优秀的焊接方法，激光焊接受到人们的重视。生产条件（资金及其他条件）基本条件：需要一台功率1000W左右的CO2激光器、一台与之配套的数控机床，需要基金约60万元人民币。如果安装在生产线中，则根据生产线的情况而定。针对柳州五菱汽车联合发展有限公司提出的如下技术需求：1、焊接缺陷（烧穿、漏焊及焊缝不均匀等）的分析与解决；2、焊接工艺中自动化技术的应用。采用闭环控制的激光复合焊接技术。具体特征如下：1）激光与其他能源结合对工件进行焊接，如激光TIG复合焊接，等等，可以发挥激光与另外一种能源各自焊接的优势，通过调整激光或另外一种能源的大小以及其他工艺参数，可以适应不同厚度的工件焊接，也有利于减小焊接应力、消除焊接缺陷；2）采用在线闭环控制技术，实时检测焊接状态参数，调整工艺参数，提高焊接稳定性和旱缝质量；3）集成一个数字化、智能化的激光复合焊接系统，该系统具有三维焊接能力，具有自动跟踪识别功能。姓名：闫焉服单位：清华大学No 6. 项目名称：一种新型精密密度测试仪项目简介：技术特点：1.精度高，可以达到0.1精度；2.成本低；3.可以直接显示密度值，测定效率高。应用范围：各种固态物质密度测定，可以应用于物质鉴定、致密性分析等。市场前景 在国内市场还没有该设备，但人们在矿物开采、物质鉴定以及材料致密性研究中非常急需快速、高精度密度测试设备，因此该设备具有很好的市场前景。 另外，该产品投资少，见效快，非常适合小型投资。姓名：由小川单位：清华大学工程力学系No 7. 项目名称：非线性有限元仿真技术项目简介：位于清华大学工程力学系的“高级有限元中心”，以非线性有限元软件ABAQUS为依托，长期致力于解决工程领域的有限元问题。自19992002年作为该软件在中国的唯一技术支持与服务机构以来，先后承接了航空、机械、土木、水利、材料、船舶、冶金、交通等领域的各种结构的静态和动态分析，如应力、变形、振动、冲击、热传导和对流、质量扩散、声波、力电耦合分析等。ABAQUS被广泛地认为是功能最强的有限元软件，可以分析复杂的固体和结构力学系统，特别是能够驾驭非常庞大的问题和模拟非线性的影响。它具有丰富的单元模式，如杆、梁、刚架、板壳、实体、无限体元等；可以模拟广泛的材料性能，如金属、橡胶、塑料、钢筋混凝土、弹性泡沫、岩石和土壤等。ABAQUS有两个主要的分析模块：ABAQUS/Standard 提供了通用的分析能力，如应力和变形，热交换，质量传递等；ABAQUS/Explicit 应用对时间进行显式积分的动态模拟，提供了应力/变形分析的能力(这种显式积分的应用使得ABAQUS/Explicit 为处理那些包括复杂接触条件的问题提供了强有力的工具，例如在加工过程中经常发生的冲压和锻压)。软件系统还包括其它的几个部分。ABAQUS/Aqua 扩展了ABAQUS/Standard 的功能，应用于海洋采油结构系统的分析，包括高柔韧性的系统，如深水下的升降器和管道系统。笔者自1997年进入该实验室攻读博士学位以来，在非线性有限元领域积累了大量的工程经验，愿以横向课题的形式承接包括中国石油集团工程技术研究院提出的“浅海混凝土平台技术研究”在内的各类有限元咨询项目。姓名：刘海霞单位：清华大学No 8. 项目名称：预应力钢丝缠绕剖分坎合技术项目简介：主要研究预应力钢丝缠绕技术、预应力剖分坎合技术及其在重型承载机架、预应力重型大直径工作缸和重型横梁设计制造方面的应用。重型装备的建设由于制造难度大、成本高、周期长而风险大。在重型液压机上突出表现为巨大压制载荷所导致的巨大结构与现实重机行业制造能力之间的矛盾。本项目的技术关键将伴随着这一矛盾，本技术采用新设计、新结构，充分利用现实的加工制造能力，保证压机的强度、刚度和疲劳寿命，保证压机性能指标符合高质量精密模锻件的生产要求，保证压机能够长期稳定可靠地工作。近几年，本人所在的实验室对重型模锻液压机建造的关键技术和液压机的关键零部件与子系统进行技术攻关，目前基本形成我国重型装备设计与制造的自主创新技术路线和新技术规范。正在承担350MN涡轮盘模锻液压机及360MN厚壁钢管垂直挤压机的设计任务。本技术不仅是重型液压机，还是重型轧机、水轮机转轮、重型容器等各重机领域设计和制造急需的技术,它的广泛应用标志着一种适合中国国情，具有世界先进水平新的重型装备技术体系在重机领域得到了真正意义的工程应用和工程化、实用化。应用前景姓名：闫焉服单位：清华大学No 8. 项目名称：镁合金压铸工艺优化研究项目简介：本项目以清华东洋镁铝合金成型技术开发中心为依托，采用现有650t镁合金压铸机一台及全套镁合金熔炼、浇注、测试及控制设备，开展本研究，具有以下特色：1.利用开发中心自身设备优势开展研究工作，系统研究了低速速度、高速速度、高速起速位置、铸造压力、增压位置、升压时间、减速减压、压室温度、料柄厚度等压铸工艺参数对镁合金压铸件密度、气孔缩孔分布、气孔面积百分比、气孔间距、组织及力学性能的影响，研究成果与实际生产完全相符，利于研究成果转化；2.本开发中心的650t镁合金压铸机可以实时测定压铸过程中压铸件的温度、型腔压力、模具温度，可以按照研究需要进行压铸工艺参数设计，使本研究成果更全面、更系统、更科学，从而有利于更好的指导实际生产；3.本中心与一汽集团铸造研究所建立了良好的合作关系，为验证和推广研究成果提供了良好的平台，也为保证研究成果迅速推广提供了良好的条件。 为了减轻汽车质量、降低燃油消耗和提高结构强度，轻量化新型材料及工艺开发已成为研究热点。镁合金是当前实际应用中最轻的金属结构材料。欧、美、日本等发达国家汽车工业镁合金压铸件应用在持续地快速增长。我国是镁资源储藏大国，原镁储藏量占世界储藏量的1/3，2003年我国原镁生产已经超过 35万吨，其中大部分是以低附加值的镁原材料形式出口，而高附加值的镁合金制品出口很少，就是说我国镁合金的生产和应用仍然处在低端的水平。因此，加强镁合金应用技术研发，形成具有我国自主知识产权的镁合金加工技术，具有十分重要意义。 本研究结果可直接应用于生产实际，可有效控制压铸镁合金气孔，提高压铸镁合金力学性能，因此本研究具有十分广阔的应用前景。姓名：刘秀波单位：中国科学院力学研究所No 9. 项目名称：材料表面工程项目简介：材料表面工程项目依托中国科学院力学研究所技术发展部和中国科学院物理研究所近年开发成功的先进表面改性成套设备，配合所开发的多种复合合金粉末，可方便地在承受剧烈磨损、冲击及强腐蚀及高温氧化等恶劣环境下工作的易损零部件表面制备与基体材料形成牢固冶金结合的具有良好耐磨耐冲击、耐腐蚀、抗高温氧化等多种功能于一体的金属基及金属间化合物基复合材料涂层。非常适合于工程机械、煤炭机械、矿山机械、国防武器和石油行业等承受剧烈冲击、磨损、腐蚀和高温氧化的关键零部件的延寿和旧产品的改造等，具有非常明显的产业化趋势和良好的经济和社会效益前景。上述项目已经获得多项国家发明专利，已经有数套设备和工艺技术成功转让给多家工程机械和煤炭机械企业以及高等学校，正在生产、工程、科研和教学等领域发挥着积极的作用。 姓名：李双单位：上海日立电器有限公司博士后科研工作站No 10. 项目名称：高效旋转压缩机减振降噪研究项目简介：噪声大小是衡量压缩机品质的主要指标之一，直接影响到产品的市场竞争力，也涉及到重要的环保问题。国外对于压缩机的减振降噪研究起步较早，主要成果集中在80年代。国内对此研究起步较晚，90年代后期才得到生产厂家重视。旋转压缩机的气流噪声是主要的噪声源，机理十分复杂，涉及的相关影响因素较多。国际上对压缩机气流噪声研究成果的报道并不多见，总体来讲尚处于试验摸索阶段。项目中的关键技术包括压缩机内部流体与壳体外部辐射声之间的关系确定、有源消音器的设计以及腔体声模态与壳体结构模态的共振消除等。这些关键技术将直接应用于旋转压缩机设计及制造，降低压缩机的噪音，提高产品的品质和市场竞争力，同时也可以为其它类型的压缩机降噪提供重要参考。由于项目研究的前提是不增加或微小增加压缩机生产成本，因此市场前景广阔。通过减振降噪，在不增加产品成本的前提下提高了品质，经济效益将是显著的。社会效益主要体现在如下两个方面：压缩机噪音降低，空调器的噪音也将随之降低，对环保大大有利；项目中的关键技术对压缩机行业具有通行性，可以对该类产品的整体质量提高起到一定激励和促进作用。 姓名：阮立群单位：日本 熊本大学 自然科学研究所No 11. 项目名称：高温塑性成形磨损摩擦试验机项目简介：这个试验机采用最先进的加热系统和测试系统,可以准确,迅速高效率而且定量的评价摩擦润滑性能.和工具的磨损。它可以用来测试锻造加工时的材料和模具间的摩擦系数;也可以评价镁合金等金属的温热间变形的摩擦特性.是开发高温高压下使用的润滑剂和锻造用的硬质膜工具所必要的试验机.润滑剂公司,摸具制造公司,锻造等成形加工厂家以及研究机关都需要这样的试验机,本试验机的开发得到日本财团和大学的研究经费支助.有这样性能的高温试验机在日本还没见到,受到专家的好评.使得很多公司都来利用.现在正在申请专利.如果在中国生产,将来可以考虑返销日本和其他各国. 姓名：余报楚单位：大连理工大学工程力学系508室No 12. 项目名称：大跨径混凝土斜拉桥与T构协作体系多点随机激励下的地震响应及动力可靠度研究项目简介：本文的选题背景是基于大连理工大学的金马大桥大型混凝土斜拉桥与T型刚构协作体系桥梁设计技术这一科研课题，以目前世界上最大跨径的独塔混凝土斜拉桥中国金马大桥为工程背景，并推广至同类工程结构体系，进行大跨径混凝土斜拉桥与T构协作体系多点随机激励下的地震响应及动力可靠度研究，具体为：本项目的预期目标1、构架大跨径独塔斜拉桥与T构协作体系在静力荷载作用下的变形函数方程。建立简洁而且有足够精度的求解主梁在简单荷载工况下的应力的计算公式，为土木工程师设计同类工程提供有效的，简洁的计算方法，期望能成为同类工程设计国家规范的参考公式；2、建立独塔混凝土斜拉桥与T构协作体系的空间耦合自由振动的势能泛函，推导这种协作体系主桥主梁的各向动的基础微分方程，并设置协作体系的两边T构所给主桥协作所带来的特殊边界条件，进而求解协作体系的振动频率微分方程。为同类协作体系的自由振动研究建立解析理论；3、提出各种结构参数的变化对混凝土斜拉桥与T构的不同接头方式的协作体系结构的动力特性的影响的规律；4、提出协作体系的引入简化支座处理的随机动力响应分析计算模型，并引入高效虚拟激励法和精细积分法，对协作体系在随机地震作用下的地震响应进行系统研究；提出各种不同的随机荷载，以及地震动的空间效应、非平稳性、拟静位移效应以及阻尼比对协作体系内力响应峰值的影响规律；5、编制能够高效，精确的计算可用于大型协作体系在正常使用极限下的可靠度评估程序；并分析研究这种结构体系的抗震可靠度；建立适应这种体系的抗震可靠度的计算理论。 现代斜拉桥在向大跨径发展时都面临着悬臂过长、重量过大、塔高过高的问题。桥梁工程们解决这个困难的办法有两种：一是加快材料学科的发展，采用轻质高强的材料设计主桥的主梁。二是采用新的结构体系。广东金马大桥采用一种大跨径混凝土斜拉桥与T构协作的新体系，成功的设计和施工，以及目前良好的运营情况，引起了工程界的重视和瞩目。向工程界展示了大跨径独塔斜拉桥与T构协作体系的广阔的工程应用前景，仅金马大桥，就为业主节省工程费用人民币上亿元。大跨径桥梁工程的随机地震响应分析及抗震可靠度一直是桥梁工程界，力学界研究的热点课题，但是计算精度和计算效率亟需提高，计算理论需要更进一步完善，大跨径独塔斜拉桥与T构协作体系由于T构提供了强大的刚度作用，使得其动力力学行为完全不同于普通斜拉桥，虽然这种协作体系的应用了很多年，但是对于其的动力力学行为的研究并不透彻，并不深入，国内外对于这种特殊的结构体系的基于随机荷载下的动力响应和动力可靠度的研究更是少见。本课题的研究工作可以发展成为一套较为完善的适用于这种结构体系的随机地震响应和抗震可靠度的计算理论，具有十分重要的理论学术价值和广阔的工程应用前景。姓名：郭健单位：浙江省舟山市交通委No 13. 项目名称：复杂结构中的预应力优化设计的新方法项目简介：近年来，随着桥梁和建筑结构设计形式的多样化和结构使用功能的多元化，各种大跨桥梁和大空间建筑物（如剧院、体育馆、展览馆、大型厂房等）的结构体系越来越复杂。同时在这类复杂结构中后张预应力也得到了广泛的应用，这类复杂结构体系不能直接在现有的专用结构设计软件中进行空间整体内力分析和预应力配筋设计。本项目针对复杂结构体系中各构件间相互受力较为复杂的特点，分析了预应力筋对结构的作用方式，把施加预应力作为对结构的不利受力状态的调整手段，从而把不同预应力配束形式简化为三种基本力的作用。提出了一种把结构整体有限元计算与线性规划优化相结合的方法，对影响预应力效果的设计变量进行优化计算，只需在程序中作几次基本受力计算，即可在满足结构设计要求和其他约束条件的情况下得到最优的预应力设计方案。这种预应力优化计算方法计算量小，大大提高了设计计算的效率，使结构设计更合理，且节约了建筑材料，具有很好的经济效益。该方法已被应用到杭州大剧院等大跨预应力结构设计中，很好地解决了大剧院中外方所做建筑方案对结构设计的约束问题，在多座预应力混凝土连续刚构桥梁中也得到了应用，不仅产生了良好的工程效果，并且带来了可观的经济效益。这种预应力优化设计方法可广泛适用于各类结构的预应力设计中。采用该方法对结构进行预应力设计，可以在不增大构件尺寸的前提下最大程度地利用预应力筋的作用来提高结构的承载能力，减少了混凝土和钢材的用量，使结构的造价降低。在某些情况下可用优化配筋的预应力混凝土构件代替钢结构，从而大大节约建设投资。因此该方法在桥梁和建筑结构设计中有着广泛的市场和发展前景。 汽车、交通运输姓名：林庆峰单位：清华大学汽车系No 14. 项目名称：基于视觉技术的汽车防追尾的预警装置项目简介：本系统主要用于高速公路的前方车辆实时监控和报警，本系统的技术主要包括计算机视觉、图像处理、模式识别等人工智能理论和技术。本系统深入系统地研究本车前方车辆识别与跟踪方法及安全车距的评定准则，实现对前方车辆实时探测和碰撞预警，从而为我国有效减少类似交通事故提供高新技术支持，并为我国在该领域赶超世界先进水平作出积极贡献。一、技术特点: 1、日间和夜间前方车辆的识别；2、正在超越本车的车辆探测；3、基于单目视觉的距离测量方法和本车车速估算方法；4、国内领先，与国际最新技术同步、系统可靠；5、实现异地制造、个性化服务等功能。二、技术产品化评估：1、系统由计算机软硬件组成，整体性能可靠；2、技术领先；3、拥有完全知识产权；4、系统由计算机软硬件组成，整体性能可靠，能有效防止假冒等恶意竞争；5、市场潜力巨大。三、生产该产品的技术经济分析: 资金回报率：产品技术含量高，规模生产，成本可大大降低，单件软硬件成本约可控制在万元以内。可形成专利并进行阶段性的产品改进。若在中国国内高速公路客货运车辆上得到推广，利润可观。本装置是汽车辅助驾驶系统中的重要组成部分，据估计，汽车辅助驾驶系统的使用能够减少20%-50%的交通事故，这样在中国，每年能减少近100亿人民币的损失，还能挽救近5万人的生命，使得数万个家庭能够避免悲剧，因而具有十分的重大的社会效益和相关的经济效益。（据亚行统计，2000-2004年间，中国因交通事故造成的损失大约是125亿美金，伤亡人数大约是50万。）另外，从汽车安全辅助驾驶系统的市场前景来看，根据市场研究机构Strategy Analysis所作的报告显示，汽车安全辅助驾驶系统，目前虽然只有1%的汽车上进行了安装，预计随着政府部门对交通安全的高度关注、技术的不断发展以及成本的不断降低，2013年系统在汽车上的安装率将达到10%，全球出货量预期6,300万套，可见其蕴藏着十分可观的经济效益。笔者愿以横向课题的形式承接相关厂商提出的智能交通辅助安全驾驶等相关咨询项目。姓名：范小彬单位：清华大学车辆工程No 15. 项目名称：汽车系统动力学及仿真分析项目简介：主要研究内容:清华大学汽车工程系主动安全技术研究所，以先进的设备（如ABS/ASR等仿真试验台）和动力学分析软件（如ADAMS、IDEAS等）为依托，展开汽车平顺性、舒适性、制动安全性（ABS/EBD/ESP/ASR等）等方面的研究工作。ADAMS是世界上应用范围最广、应用行业最多的机械系统动力学仿真工具，工程师能够建立机械系统“虚拟样机”，分析其工作性能，更好地理解机械系统的运动，比较多种设计方案，精确预测载荷变化，计算其运动轨迹、速度和加速度分布等。程序可与CAD、FEA、控制系统仿真软件双向连接，提供了零部件柔性、控制、液压等的建模能力，可进行振动、耐久性分析和多目标、多参数实验设计功能。I-DEAS是美国EDS子公司SDRC公司开发的CAD/CAE/CAM软件，内含诸如结构设计及分析、热力分析、优化设计、耐久性分析等真正提高产品性能的高级分析功能。笔者自2000年以来，从事过某型号发动机机体的三维建模及模态分析、某型号振动压路机动态参数优化和舒适性、某厂CSP热连轧机振动等课题研究工作，愿以横向课题的形式承接有关汽车动力学方面的各类研究开发和咨询。姓名：袁胜发单位：清华大学机械系No 16. 项目名称：气垫管道公共交通系统(Air cushion pipe bus system)项目简介：一种由导轨产生气垫供车体运行的气垫管道公共交通系统。它由供气装置、气管、气阀、气室、导轨、传感器、车体、推进斜板、管道等组成。导轨安装在管道内，导轨上均匀地开有许多细小气孔。气管由空气压缩机等供气装置供给压缩空气，并维持一定压力。压缩空气由气管分配给导轨，从导轨的细小气孔喷出，在车体和导轨之间形成气垫，减少车体和导轨之间的摩擦。同时，从导轨气孔喷出的高压气流给车体后方的推进斜板产生水平推力，推动车体在导轨上快速运行。沿着导轨安装一系列光电传感器，以检测运行中车体的位置，并控制相应的气阀，只在车体下面和前方一定区域的导轨喷出压缩空气，而导轨的其它地方不喷出压缩空气，以节约压缩空气。管道保护导轨气孔，并保证车体的运行不受天气影响。这种交通系统具有轻便快捷、安全可靠、能耗低、噪音小、无空气污染、不受天气影响、不依赖石油等优点，结构简单、成本低，便于推广普及，适合于城市内部、城郊之间、城市与城市之间等处的公共交通运营或物质运输。汽车以石油产品为燃料，因而会产生各种污染。据调查，现代城市的空气污染主要来自汽车排放的尾气，汽车尾气是全球气候变暖的主要原因之一，而全球气候变暖是目前人类面临的最严峻问题之一。如果遇到风、雨、雾、雪等恶劣天气，汽车出行困难。更为严峻的是，汽车依赖石油，而石油越来越枯竭，发展不依赖石油的公共交通系统是任何国家不容忽视的战略问题。气垫技术具有很多优点。首先，由于气垫摩擦力小，移动物体时所需要的牵引力很小，有利于提高速度，更有利于节能。气垫还具有较大的运载能力与自重之比，因为它是面接触（气垫面），而车轮理论上是点接触，所以气垫对地面压力比车轮小，道路投资小。此外，气垫采用压缩空气，空气来自大气，可以直接排放，没有空气污染，特别适合管道交通。管道交通可以让人们出行不受天气影响，这点对于露天的公路系统很难做得到。恶劣天气经常来交通出行困难，造成重大交通事故以及环境污染。比如对于大雪天气，大量使用融雪剂清除道路积雪，就会对环境造成破坏。目前国内外出现的气垫船（或气垫车）等气垫交通工具，基本上都是从船体（或车体）向地面或者水面喷射高压气流来产生气垫。我们的试验表明，采用导轨向上喷射压缩空气、在导轨和车体底面之间产生气垫的方式，可以大大提高车体速度，并减少气垫的厚度以及能耗。本项目采用跟随运行的车体，动态地在导轨上产生气垫驱动车体的方式，并结合管道保护导轨。这种方式产生的气垫厚度小，消耗压缩空气少，车体速度快，只需要很少的电力或者其他能源。即使采用煤和燃油，由于空气压缩机等供气装置可以安装在较远的郊区，郊区地域开阔，也能大大减少城市交通的空气污染和噪声。如果采用水能、风能、或者核能等驱动空气压缩机，则更洁净和环保，并缓解石油危机。这种全新的气垫管道交通系统，工程量小，可以铺设在地面、地下，还可以直接安装在现有公路的上方或者旁边，可以在各种天气下运行，为解决现代城市公共交通问题提供一种崭新的思路，具有非常广阔的应用前景。根据我们的预研试验，车体速度可达400公里以上。现代城市拥挤，采用该技术可把大量居民小区建在远郊，减少上下班时间，社会和经济效益不可限量。根据文献检索，相关研究目前在国内外尚未见报道。目前本项目已申请专利。在第40批博士后科学基金等资助下，我们进行了充分的预研工作，取得了许多研究成果，寻求产业化合作盒投资。本项目的优点总结：1)由导轨向上喷射压缩空气，在车体底面形成气垫驱动车体运行。这和气垫船、气垫列车等气垫交通工具由车体向下喷射压缩空气到地面、水面或轨道形成气垫的方式相比，可以大大减少气垫的厚度以及能耗，提高车体的速度和运行稳定性，克服噪声、扬尘等以往众多气垫交通工具存在的许多问题。2)由导轨喷出的压缩空气给车体后方的推进斜板产生水平推力，推动车体运行，与气垫船、气垫列车等气垫交通工具采用螺旋桨式发动机来推动的方式相比，可以大大减少噪声和能耗。3)根据车体的位置，动态地在导轨上产生一小段气垫驱动车体，大大减少耗气量。4)车体在管道内运行，保证人们可以在任何天气出行。5)可以采用电能、风能、水能、核能等多种能源产生压缩空气，不依赖石油。6)车体运行时不燃烧石油产品，没有空气污染，有利于改善全球气候变暖的趋势。7)车体没有汽车、火车的发动机、底盘、变速箱、动力系统等笨重结构（甚至磁悬浮列车以及气垫船、气垫列车的车体也很重），重量和体积很小，可以大大节约有限的城市空间，并大大节约能耗。姓名：王瑛单位：清华大学汽车系No 17. 项目名称：微型纯电动汽车项目简介：微型纯电动四轮车有别于目前国内市场已有电动两轮，以及四轮场地车，为那些追求轿车舒适性的客户提供了一种方便、低价、安全的中短程交通工具。这种微型电动汽车在国外被归为低速四轮电动车或轻型四轮，有利于减少当地的二氧化碳排放，可以有效改善当地的空气质量和噪声污染，极大提高人们的生活质量。同时这种轻便，先进的电动车还有利于改善当地的交通环境，满足人们日益增长的个人交通需求，其卓越的动力经济性可以解决人们买车容易，用车难的困境。微型电动四轮车可作为电动摩托或电动自行车的升级换代，也可以作为家庭的第二辆车。主要用户是中小城市的居民，尤其是女性群体。该车在国内问世以来，受到各方政府企业及消费者的关注，其时尚动感的造型设计更是赚得许多眼球。清华大学开发的微型电动汽车有别于其他已开发的或是市场上已出售的产品。它不仅造型时尚（自主设计），而且在保持低成本的同时集成了诸多最先进的技术。如电动化底盘、四轮电子差速、驱动轮的智能转换、制动能量回馈、线控无级变速、灵活多变的造型设计等。可以说该车在保持传统轿车的舒适性的同时，又给私人交通融入了智能、时尚的元素。以此技术平台还可以开发、生产适应各种场地运输的环保、节能交通工具。该车速度小于60km/h, 预计售价低于30000元。我们的战略目标是成为世界最大的电动交通工具的生产企业。应用前景分析微型电动汽车在欧美，日韩已经有很好的使用经验，在国内尚处于起步阶段，根据前期的市场调查显示，这样的价格低廉，时尚多变、环保节能的微型电动车将有着巨大的市场空间，预计五年后的销售额将达到10万辆，年净利润超过2亿人民币。姓名：孙学军单位：清华大学汽车工程系No 18. 项目名称：车辆动力学及CAE分析项目简介：车辆动力学及CAE分析主要对车辆行驶过程中的运动和力的关系进行分析，针对特定零部件运用车辆动力学知识对其进行力学分析，然后运用有限元分析和动力学仿真分析等CAE分析工具对零部件进行强度、刚度、模态和振动等分析，用来对产品性能进行预测，达到降低产品开发成本、提高产品性能的目的。该方法可直接用于：制造业、汽车行业、航空航天等领域，需求巨大，方兴未艾。以动力学知识为基础的有限元分析和动力学仿真分析对产品制造业指导作用已经初步显现，将会迅速占领各个领域，因此现在正是进入的最好时机。技术特点1、 代替传统的产品性能校核方法；2、 以动力学知识和三维造型为基础，真实反映产品实际性能；3、 在产品设计阶段即可对产品性能进行检验测试，大大降低产品开发成本、缩短产品开发周期；技术产品化评估：1、 为中国企业参与世贸体制下的国际竞争提供有力的技术支持；2、 技术领先；3、 市场潜力巨大。使用该方法的技术经济分析 传统的产品开发在概念设计阶段工程师们往往凭经验进行结构设计，在试验验证时得到的结果经常不满足要求，需要对结构进行反复设计和试验，浪费了大量的时间和资源。传统的设计方法缺少整体性考虑，设计得到的产品性能不能满足用户需求。以动力学知识维基础，采用有限元分析和仿真分析等CAE方法，在产品概念设计阶段对产品性能进行检验测试，可以大大降低产品开发成本、缩短产品开发周期，迅速占领产品市场。姓名：扶原放单位：清华大学汽车系No 19. 项目名称：车身外形结构优化和气动特性优化项目简介：长期以来，不论是在汽车行业还是在航空航天行业，车身造型结构优化和外形气动特性优化分别属于不同的部门，由不同的两组队伍分别进行，基于CAE理论所进行的结构优化设计和基于CFD技术的外形气动特性优化的协调问题一直是该类产品早期设计的一个难题，然而二者都是建立在CAD三维模型的基础之上，虽有相同之处，但是需要同时掌握结构优化技术和空气动力学技术才能将二者统一起来。该技术主要应用于：车身轻量化设计，汽车外形气动特性的优化设计，基于人际工程学的汽车空调设计以及航行器外形结构优化和气动特性优化等方面。本技术将车身造型结构优化和气动外形优化相结合，应用于车辆的外形设计和整车的早期开发和概念开发阶段甚至航行器的外形结构设计。该产品可直接用于：制造业、汽车行业、航空航天、建筑业等，需求巨大，方兴未艾。作为最新的结构优化和外形气动特性优化技术刚刚进入实用化，技术瓶颈已突破，会迅速占领各个领域，因此现在正是进入的最好时机。本报告仅限于论证在制造企业一个行业中的应用。技术特点1、 将结构优化和气动外形优化技术相结合，将二者统一起来；2、 基于三维的几何信息，开发出具有良好气动特性同时在满足强度、刚度等机械性能又能实现质量最轻的车身外形或航行器外形，大大减少人力、物力和产品开发周期，产品具有更强的竞争力；3、 国内领先，与国际最新技术同步。技术产品化评估：1、 为中国企业参与世贸体制下的国际竞争提供有力的技术支持；2、 技术领先；3、 首次将结构优化分析和气动外形优化相结合，有利于申请这一系列相应的知识产权；生产该产品的技术经济分析: 首次将结构优化分析和气动外形优化相结合，国内无真正的竞争者，国际上也属于领先水平。不仅能开发出具有良好气动特性同时在满足强度、刚度等机械性能又能实现质量最轻的车身外形或航行器外形，而且大大减少人力物力和产品开发周期，同时产品在市场上具有更强的竞争力。 传统的汽车车身结构开发乃至航行器的外形结构开发大多数都是在概念设计阶段工程师们往往凭经验进行结构设计，在试验验证时得到的结果经常不满足要求，需要对结构进行反复设计和试验，浪费了大量的时间和资源。传统的设计方法对车身结构缺少整体性考虑，设计得到的白车身并不一定是最优的。因此在概念设计阶段引入CAE和CFD手段，在三维CAD数据的基础上，采用以结构力学性能和气动性能为目标的整车结构优化和气动特性设计方法，不仅能减少开发成本、缩短开发周期，而且能使产品在同类产品中根据竞争力，具有良好的经济社会效益。姓名：张广渊单位：清华大学汽车工程系No 20. 项目名称：驾驶员疲劳检测及预警系统项目简介：驾驶员疲劳检测及预警系统能够有效预防驾驶员在行车过程中疲劳和和瞌睡，该系统能实时检测驾驶员的生理状态和操作行为，并以此给出驾驶员的疲劳等级，适时进行声光报警，预防驾驶员进入深度疲劳，从而有效避免交通事故的发生。技术特点采用面部信息特征、驾驶员操作行为特征和车辆行驶轨迹特征等多特征融合评价驾驶员疲劳，具有实时、可靠、全天候、准确率高等特点。可有效避免交通事故的发生，一旦推广，可广泛应用于交通、运输等行业和部门以及个人行车驾驶中。技术产品化评估：1、 技术领先；2、 拥有完全知识产权；3、 系统由计算机软硬件组成，整体性能可靠，能有效防止假冒等恶意竞争；4、 市场潜力巨大。目前国内外还未出现成熟的产品，大多处于试制和研发阶段，国内在这发面也只是具有几种原型机，成熟度和可靠度都不高，而这方面的市场需求是巨大的，一旦出现实用化的产品，将会带来巨大的经济效益和社会效益，并极有可能成为行业强制安装规范。目前该系统处于核心研发阶段，并已取得阶段性成果。姓名：范文杰单位：清华大学汽车系No 21. 项目名称：结构拓扑优化设计项目简介：概念和工程定义阶段的早期设计过程中，在给定设计目标和约束的情况下，找到最好、最可能的产品拓扑或材料布局对于新产品的开发是非常重要的。拓扑优化的基本思想是将寻求结构的最优拓扑问题转化为在给定的设计区域内寻求最优材料的分布问题。结构的拓扑优化目前研究的对象主要是连续体。连续体结构拓扑优化能在工程结构设计的初始阶段为设计者提供一个概念性设计方案，使结构在布局上达到最优，从而改变了以往的先设计校核再修改这样一个不断反复的开发流程。与结构尺寸优化和形状优化相比能够得到更大的经济效益，被认为是一个更具有挑战性的领域。同时已经成为当今结构设计研究的一个热点。 通过该方法设计的产品更符合力学特性，能够最大限度的节省材料、降低成本，提高产品的竞争力。可应用于机械结构、汽车结构、船舶结构等等各类结构的早期设计中，可以得到合理的满足实际需求的结构拓扑。姓名：张鹏单位：清华大学汽车工程系No 22. 项目名称：汽车主动安全性和操纵稳定性仿研究项目简介：车辆动力学仿真在汽车工程师设计车辆子系统，例如悬架，转向系统和制动系统的过程中变得越来越重要。这是由于主动底盘控制系统越来越多，例如ABS， EBD， ESP，AFS等等。这些控制算法的研究往往不能直接通过道路试验获得，由于道路试验成本高，可重复性较低，甚至在道路试验中会发生危险。这样，计算机仿真就变成一种普遍应用的方法。而使用现成的商业软件往往不能很好的满足研究的需要。本研究主要包括：（1） 轮胎模型：车辆主要通过轮胎与路面的之间产生摩擦力来改变车辆的运动特性。因此，在汽车动力学仿真中，一个合适的轮胎模型可以提供更精确的仿真结果。同时，在轮胎路面摩擦参数估计和各种各样的车辆动力学控制系统中，轮胎模型也将起到至关重要的作用。分析稳态轮胎模型在车辆紧急制动过程仿真中的不足，引入动态轮胎模型来代替稳态模型进行仿真，可以很好的反应车辆制动运动过程中轮胎动态响应特性，使仿真建模更能真实地反映出车辆的状态。（2）建立轿车液压制动系统模型和液压的压力梯度模型：模型能够在液压ABS仿真试验台上使用，较好的完成液压ABS/EBD的仿真试验任务。（3）整车动力学建模仿真研究：模型能够对纯制动，纯转弯，转弯制动等工况进行分析，可用于ABS/EBD/ESP控制以及汽车操纵稳定性研究。开展相关试验，可制订出满足要求的最优方案。愿意与广大客户进一步联系，洽谈业务，提供技术支持。应用前景：汽车市场的竞争日益激烈，通过此课题的研究，汽车公司可提高