重点实验室

山东省机械设计与制造重点实验室

       该实验室下设机械无损检测与状态诊断、生物复杂形体虚拟现实制造技术、激光三维微纳米制造技术三个研究方向。该实验室是山东省科技创新体系的重要组成部分,是开展高水平应用基础和应用开发研究、有效进行成果转化的科研开发实体,是获取具有自主知识产权的原始性创新成果的研究基地以及凝聚、培养优秀科技人才和开展国内外合作与交流的创新平台。

        1、实验室人员情况

        实验室主要由在机械设计与制造领域有着较深造诣的专业技术人员组成,以该领域技术拔尖人才作为学术带头人,形成了一支以博士、硕士学历人员为主的科研队伍。实验室中从事机械设计制造技术开发应用方面研究的专职教师和科研人员共有40名,其中教授(教授级高工)15名,副教授(高工)21名。有博士生导师4名,博士(后)12人,全国优秀教师1人,省级专业技术拔尖人才2人,市级专业技术拔尖人才6人,山东省中青年学术骨干教师2人。形成了一支年龄、学历和职称结构合理、科研技术开发能力强、团结协作的学术队伍,为机械设计与制造实验室的长远发展奠定了坚实的人才基础。

       2、实验室基础条件

        经过几年的强化建设,实验室已拥有具有国际先进水平的IMAGE121510(Brown and Sharpe)三坐标测量机、S-3500N扫描电镜、MMW-1立式万能摩擦磨损试验机、MRH-3数显式高速环块摩擦试验机、MRS-10W微机控制电液伺服四球摩擦试验机、NGY-2型纳米级膜厚测量仪、TC-25数控车床、MV-80立式加工中心、XKA7140数控铣床、FDM3000快速原型/快速模具(RPM/RT)设备等大型精密设备,拥有高档微机、图形工作站、工业控制计算机及相应控制板卡、可编程控制器、伺服电机及其控制系统、组态工控软件、机械设备故障检测诊断系统及控制软件,实验设备总值达1200余万元,为从事摩擦学、机械CAD/CAM、机电系统检测与数控技术等方面科学研究创造了良好的实验条件。

       3、实验室主要研究方向

        (1) 机械无损检测与状态诊断 本研究方向基于机械学、电子学、力学、设备故障诊断学、神经网络理论、电磁检测理论以及信号分析与计算机定量处理技术等多学科交叉与融合,在机械构件损伤与力学参数检测及安全性评价、设备故障诊断、机械系统运行状态监测与计算机自动控制、计算机视觉现场测量技术等方面开展具有创新意义的研究工作。开发了新的实用检测技术及仪器,实现了钢丝绳损伤与张力、机械构件力学参数、线性钢材含碳量等的实时在线定量无损检测,为测试领域和机械系统关键部件的安全评价开辟了新的技术途径,形成了自己的特色。 本研究方向成员自2000年以来承担国家自然科学基金1项、省级自然科学基金2项、山东省青年骨干教师基金2项、省教育厅计划项目3项、青岛市科技局计划项目3项以及多项企业委托科研课题的研究工作。在国际国内权威刊物发表科研论文150余篇,其中30篇发表在SCI、EI检索源期刊。取得省级鉴定成果2项,青岛市及山东省教育厅鉴定成果4项。三项成果在生产中应用,取得了很大的经济效益和社会效益。获国家煤炭工业协会科技进步三等奖2项(省部级)、省教育厅科技进步一等奖1项、三等奖1项、青岛市科技进步二等奖3项。 基于多学科的交叉与融合开展机械系统检测与故障诊断技术的研究,对于丰富和完善现代检测领域的理论、技术与方法具有重要意义,同时可为现代、大型机械设备及其关键部件的高效经济、安全无故障运行提供保障。

        (2) 生物复杂形体虚拟现实制造技术 生物复杂形体虚拟制造技术是目前全世界最关注的科学与工程应用研究方向之一,它已被美等发达国家列为高科技研究与发展领域,它是制造科学与生命科学相交叉的学科,是生物医学工程、康复工程、生物机械工程、生命质量工程、仿生工程、机械人制造工程等新兴学科的重要组成部分。在我国,生物复杂形体虚拟制造技术目前正处于刚起步阶段。 研究生物关节力学,对于临床医生诊断与治疗各种关节炎、关节退行性疾病有着直接的指导作用,对于理解生物关节的病理有着重要的帮助;临床上的关节置换术中直接应用了生物关节力学的研究成果;对于揭开人类与动物的应力与生长关系的本质之谜具有重要的科学价值;用生物关节取代目前的机械关节,是科学技术发展的必然结果,因此,研究生物关节力学将有着广泛的工程应用前景;.研究生物关节对于发现新的生物材料,如: 人工关节液、人工韧带、人工骨等具有重要的作用;研究生物关节对于指导运动员的关节承力与发力有着重要的帮助。 本研究方向近年来在生物关节力学分析及建模、生物运动力学仿真、断肢仿生力学设计制造仿真、红外线人脸面相识别、损伤人脸的模拟修复等方面完成了许多颇有特色的工作。先后在国内外学术期刊及学术会议上发表研究论文126篇,其中SCI和EI检索17篇。完成国家自然科学基金项目等3项,在研1项。(3)动力机械与自动控制技术 动力机械及自动控制实验室以加快技术创新,培育和发展自身核心竞争力为目的,重点进行动力机械产品的新型结构设计、叶片成型技术改进和优化、新型自动控制技术研究应用等几个方面的研究。

        (3) 激光三维微纳米制造技术 本研究方向基于大功率激光的高柔韧性、高效率、高质量以及节能环保等突出优点,通过激光光子于材料的相互作用,结合传统的烧结工艺以及表面强化的理论,在表面强化、三维成型等方面展开具有一定创新意义的工作。提出了在CAD环境下大型、复杂快速成型零件的分解算法,并在此基础上,将激光制造技术与传统材料加工成型技术相结合,发展了激光直接烧结金属成型技术、激光电解复合加工技术,成功应用实践于烧结Cu基、Ti基合金,为某些传统材料的加工、成型、制造等领域开创了新的技术途径。 大功率激光以“光能源”和“光加工”为新加工手段应用于材料加工,对于改造传统材料的制备工艺具有重要意义。本研究方向充分利用激光技术成功与材料表面强化技术、材料快速烧结技术相结合,吸收各种技术的各种优点,赋予传统加工技术以新的活力,可以达到简化工艺、节约成本、提高效率、更加环保的目的。本研究方向提出的相关算法,对于快速成型大型复杂部件的计算机辅助设计,具有直接的指导作用。同时,将该技术与传统产业相结合,有望产生较大的经济效益和社会效益。 本研究方向成员积极参加与国外科研院所(如英国爱丁堡大学、新加坡国立大学等)的合作。发表科研论文30余篇,其中10余篇发表在SCI、EI检索源期刊。其中激光原位反应制备Ti/TiN复合材料的研究达到国内领先水平,曾经获得国防科学技术进步三等奖、省国防科技进步二等奖。同时,获得中国、美国及欧盟专利各一项。

       4、实验室科研及人才培养情况

        青岛理工大学机械工程学院作为实验室建设的依托单位,在“九五”期间,共承担并完成国家自然科学基金项目4项,参加并完成国家“863”攻关项目2项,国际合作与交流项目2项,国家教委、省部级资助项目16项,市级科研项目10项,其他各类横向项目20余项,取得标志性成果5项,获国家发明专利金奖1项,国家优秀科技图书一等奖1项,省科技进步二等奖5项,省科技进步三等奖2项,省教委科技进步一等奖1项,出版学术专著4部,在国际国内重要学术刊物和国际学术会议上发表论文600余篇,其中SCI收录论文50余篇,EI收录论文40余篇。 每年有20多名硕士生、200多名本科生在该实验室从事实习、科研等工作。同时根据青岛市机械企业的需要以夜大、函授、脱产、同等学力多种形式举办各种培训班,不断为企业的技术人员进行工业产品设计、计算机辅助设计等方面的培训,全面提高青岛市机械企业在职工程技术人员的素质。 实验室坚持对外开放,积极开展对外学术交流。近五年来,实验室已与美国宾夕法尼亚州立大学、英国Leeds大学、荷兰Twente大学等10多所著名大学或研究机构建立了广泛的科学研究与合作关系。