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      科學研究
      研究方向
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      機械工程學科方向

      方向1:精密與特種加工技術
        本方向將超聲技術與精密加工、砂輪修整及CNC裝備技術相集成,研究脆性材料的高效塑性加工理論;研究多工藝復合條件下難加工材料的精密高效加工技術;研制適用于難加工材料高效精密加工的系列超聲加工裝備。首次提出二維超聲磨削的基本概念及方法,創建了超聲高效塑性加工理論體系;突破了高性能高速超聲加工裝備研制的系列瓶頸技術,在國內率先研制成功高速超聲加工中心等10余種超聲專用裝備,形成了難加工材料精密結構零件成套精密加工裝備技術體系;開發出“泥漿泵工程陶瓷缸套”等12種陶瓷產品率先在國內實現產業化。
        本方向率先在國內研制了高速立式超聲加工中心系列裝備,研制了超聲珩、鉆、車、研、拋等8種加工專用設備,實現了四維超聲振動精密高效塑性加工硬脆材料工藝。該裝備系列已在長春光機所、天大、湖大、北京天馬金屬加工廠等10余家高校企業應用。近三年獲河南省科技進步獎2項,授權專利26項,出版著作1部,發表論文85篇,SCI、EI收錄35篇,已培養碩士37名,博士8名。
      方向2:煤礦機械設計理論
        本方向研究新型采掘、運輸提升技術與裝備、大功率高效傳動理論與技術;創新煤巖破碎理論及支護技術;研制智能化高可靠性煤礦井下救援裝備。建立了空間曲面、齒面誤差和動載荷、環境因素等耦合條件下弧齒錐齒輪和準雙曲面齒輪傳動系統動力學模型,為新型傳動機構的優化設計提供評價依據;提出了基于“形態學模型”的型面聯接設計方法,出版的《型面聯接理論與技術》等3部專著,成為我國迄今僅有的型面無鍵聯接文獻;研制出“JQ型系列提升絞車”,制訂了礦井提升機、絞車的安全檢驗檢測規范等5項國家標準。

        本方向完成的《礦用井下移動式硬體救生艙研制》、《鉆掘機高壓磨料射流切縫鉆進一體化防突技術與裝備》《綜采高壓大流量乳化液泵設計關鍵技術》等企業重大項目,為煤礦創造了近22億的經濟效益。近三年出版專(譯)著1部,發表學術論文62篇,其中SCI/EI 收錄28篇,授權專利20項,培養碩士13名,博士1名。
      方向3:數字化制造技術
        本方向研究復雜曲面零件多軸數字化設計制造技術;基于人體內植入物的生物力學研究,結合數字化制造技術,研制人體內植入物醫療器械產品。圍繞發動機整體葉盤研制,建立了整體葉盤加工理論,形成了數字化制造技術體系,實現復雜整體結構件加工的高效精密加工;研究包含人體自然和人工關節幾何解剖模型和有限元模型及其軟件系統,實現人體關節運動和應力等的動態特征分析;基于人體內植入物的生物力學研究,結合數字化制造技術,研制成功人工肩、肘、髖、膝關節以及內固定器等人體內植入物醫療器械產品,并應用于臨床。
        本方向完成了國家重大科技專項“中國力學虛擬人”等項目2項,完成“植入假體的摩擦學關鍵基礎問題研究”等國家重點自然科學基金及攻關項目2項。新近完成的“等距型面數字化制造裝備”已完成樣機制造,正進行產品定型。近三年發表學術論文41篇,其中SCI/EI 收錄15篇,授權專利12項,培養碩士15名,博士1名。

      方向4:智能檢測與故障診斷技術
        本方向研究低速重載設備振動故障信號特征提取技術、礦井通風機遠程監測和智能健康診斷技術;研究波動理論和超聲無損檢測技術,研發高性能礦用本安型檢測診斷儀器。本方向揭示了非均勻壓電空心圓柱中極化方向對導波頻散特性及徑厚比對電勢分布的影響規律,提出了一種基于“低頻段全息法”的超聲無損檢測方法,為井下超聲傳感器的研制奠定了理論基礎;提出低速重載設備的故障特征信號提取方法,奠定了礦用系統在線監測與故障診斷的理論基礎;研制的“煤礦主通風機系統在線性能監測與智能故障診斷系統”被河南煤礦安全監察局定為重點推廣產品,制訂了《煤礦在用主通風機系統安全檢測檢驗規范》國家標準。
        近年來本方向完成國家自然基金項目2項,完成省部級項目6項,企業委托項目30余項。獲河南省科學技術進步三等獎1項, 獲中國煤炭工業科學技術獎三等獎1項。在Acta Mechanica、振動工程學報、煤炭學報等國內外期刊發表論文45篇,其中SCI/EI收錄25篇,授權專利12項,出版專著1部。
      方向5:微納制造技術
        本方向研究大深寬(徑)比、三維金屬微細結構與零件的高品質電鑄加工技術及密集型金屬微坑/孔/縫等微細特征體陣列的高效低成本制造技術;研發高性能/特種微細電化學加工裝備。提出了真空電化學沉積技術,揭示了電沉積環境下真空表面沸騰時氣泡在整個生命周期內的運動與力學特征,構建了該技術的基礎理論體系,開拓了真空技術的新應用領域;提出自脹式掩膜電解加工、極間柔性物填充型掩膜電解加工、聚焦射流三維電鑄(3D微電鑄)等新工藝技術,豐富并提升了微細特種加工技術的適用性;研制出多種產業化特種加工裝備。
        獲三項本方向獲國家自然科學基金、2項中國博士后科學基金、以及河南省高??萍紕撔氯瞬胖С钟媱澓褪≈攸c科技攻關等項目資助,研究成果已發表48篇,SCI/EI收錄論文28篇,授權國家專利21項(其中授權6項),出版規劃教材一部,培養碩士研究生12名。
       



      動力工程及工程熱物理學科方向

      方向1:多相流及傳熱傳質
        研究低濃度瓦斯細水霧安全輸送理論與技術;潔凈煤利用技術中濾芯附近濾餅層多孔介質內部氣固兩相流;煤巖多孔介質中多相流體動態滲流機理;高溫氣體過濾器過濾反吹全程的氣固兩相流動等理論與技術應用問題。
      方向2:潔凈能源與節能技術
        研究新型高效潔凈燃燒理論與技術、能源利用中的污染物生成機理與防治、低品位能源高效清潔利用、熱能利用系統及設備的最優化理論和技術以及新型高效傳熱及節能新技術等。
      方向3:復雜環境降溫與空氣調節
        研究礦井風流與圍巖熱濕交換理論、深礦井受熱害環境的人工降溫方法、礦用救生艙內部生存空間的空氣氣流組織及其熱舒適性以及復雜環境降溫與空氣調節新技術方法。
      方向4:新能源技術與裝備
        立足國家和河南省新能源產業需求,著重開展太陽能、生物質能的熱利用與發電技術與理論研究。
      方向5:流體機械設計理論與應用
        研究煤礦井下煤巖開采過程中水射流輔助破巖理論與技術、前混合式磨料射流理論、混沌調制沖擊射流理論與技術等。
       



      儀器科學與技術學科方向

      方向1:精密測試計量理論與控制
        以并聯機構的精度和誤差評定為基點,提出“無誤差溯源”理論,研究并聯機構精度評定理論和機構空間運動誤差補償問題;進一步研究精密測量技術與機器人運動控制的智能精密測控方法。該方向“十二五”以來承擔國家自然科學基金2項,省部級項目2項,企業委托項目8項,授權發明專利2項,發表的論文被SCI/EI檢索18篇。
      方向2:集成化測量方法與儀器
        立足儀器系統隨機空間分布理論,解決儀器單元、傳感單元、儀器管理資源自主分布與動態耦合問題,研究成果推廣至數字化礦山大數據平臺。該方向“十二五”以來,承擔國家級項目1項,省部級項目2項,企業委托項目12項,授權發明專利2項,發表的論文被SCI/EI檢索15篇。
      方向3:裝備智能監測與診斷
        以低速重載機電裝備安全穩定運行為研究目標,基于小波-神經網絡-同態濾波-支持向量機等信息處理手段,研究裝備在線監測和故障診斷儀器系統。該方向“十二五”以來,承擔國家級項目1項,省部級項目2項,企業委托項目10項,發表的論文被SCI/EI檢索20篇。
      方向4:現代檢測方法與信息處理
        以現代檢測方法和圖像信息處理等研究為立足點,研究光學傳感、機器視覺等在刑偵痕跡識別、產品質量在線評估以及生產環境安全等利于的應用問題。該方向“十二五”以來,承擔國家級項目1項,省部級項目1項,企業委托項目6項,授權發明專利3項,發表的論文被SCI/EI檢索19篇。

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