上海交通大学轻量化研究

张超群：“85后”博导助力飞机轻量化作者：暂无来源：《科学中国人》 2017年第3期轻量化技术在航空航天以及汽车工业的应用由来已久。

面对众多轻量化材料步入工业舞台，如何实现对其有效焊接，已经成为困扰工业界的一个重要问题，并受到了科学家们的普遍关注。

作为一名科研人员，上海交通大学机械工程学院的博士生导师张超群多年来致力于汽车、飞机和运载火箭等交通工具轻量化材料的焊接研究。

他想通过自己的探索与实践，在给汽车、飞机达到减重目的同时，为我国的科技创新和节能减排作出贡献。

科研的灯塔，指引着前方的路，即使任重而道远，他仍坚定前行。

崭露头角“学问必须合乎自己的兴趣，方可得益。

”张超群对科研的浓厚兴趣源于他自幼对数学、物理和化学等学科的强烈好奇心和求知欲。

2011年，张超群通过英国曼彻斯特大学的博士生项目和国家留学基金委的“建设高水平大学公派研究生项目”奖学金的资助，前往曼大——这座拥有25位诺贝尔奖获得者的高等学府深造，并在浓厚学术氛围的熏陶中，开展了他钛铝异种材料焊接方向的博士学位攻读之旅。

众所周知，飞机、汽车等交通工具所使用的轻量化材料不断涌现。

在焊接过程中，这些精心设计的轻量化材料极易受火焰或者其他热源的加热而发生内部结构的剧烈变化，进而造成许多优异性能的衰减，严重影响这些轻量化材料的工业应用。

所以，如何把这些材料焊接好、连接好是一个亟待解决的问题。

在曼彻斯特大学的博士研究中，张超群致力于通过钛铝异种材料焊接技术，来实现对飞机、火箭等减重的目的，取得了显著成效。

钛铝异种材料焊接难度很大，对热输入非常敏感，热输入稍高就会产生不良反应产物。

经过将近3年执着的研发，张超群创新性地首次使用高能超声波成功实现了低热输入的高强航空铝合金和钛合金的异种焊接。

这种新方法几乎可以完全消除传统焊接中存在的不良反应产物，有效解决了钛铝焊接中的关键性难题。

这项技术的问世，无疑给中国乃至世界航空业的发展带来了新的契机。

不断前行“青年的朝气倘已消失，前进不己的好奇心已衰退以后，人生就没有意义。

材料学院姜龙涛、陈国钦、修子扬、孙学银、姜建堂老师赴日本参加第12届国际铝合金会议受国际合作处的资助，哈工大代表团一行五人在姜龙涛教授的带领下参加了本次会议，并在铝基复合材料、7XXX铝合金的热处理方面做了学术报告。

展示了我校在高性能铝基复合材料和航空铝合金技术领域的研究进展，引起国内外参会单位的关注。

ICAA (国际铝合金)是全球范围铝合金领域规模最大、影响力最大的国际会议，自1986年于匹兹堡首次召开以来已近成功举办了12届。

本次在横滨PacificoYokohama国际会议中心召开的ICAA12是本会议第三次在亚洲召开；我国曾经在2006年在北京主办ICAA10。

本次会议收录论文超过500篇，其中有412篇在会议中进行了报告。

本次大会的热点问题铝合金在交通工具轻量化设计中关键地位，“节能、环保”的概念被诸多的公司和研究所看作新型汽车/高速列车的关键指标。

围绕这一应用背景，来自全球29个国家和地区的研究者就铝合金的冶炼、熔铸、热加工、热处理、性能控制优化及铝合金的回收与再利用等技术开展了广泛的展示与交流。

本次会议的口头报告部分共包括铝合金的发展与应用、析出行为、织构与再结晶、铸造、热加工、成型技术、纳米晶铝合金、断裂、铝合金焊接、先进分析技术、腐蚀性能、铝基复合材料、模型化和铝合金的回收再利用等14个分会，几乎涵盖了铝合金研究领域各个方面的研究进展。

在车用铝合金的研制和应用中，尼桑、大众等日本和欧洲的车辆制造商非常活跃，美国铝业（Alcoa）、加拿大铝业（Alcan）、海德鲁铝业（Hrdro）等公司则保持了其新型铝合金研制与加工领域的优势，韩国在车用铝合金研制领域的工作也得到了持续的发展；在相关的基础研究领域中，澳大利亚的ARC-Sydney大学-Monash大学、挪威的SINTEF-挪威科技大学-Hydro铝业两个研发与应用联合体表现出很强的实力并取得了显著的领先位置，此外荷兰的材料创新研究所（M2I）、德国的应用材料研究所等单位也作出了非常出色的工作。

新能源汽车车身轻量化设计方法研究内容摘要：随着社会的发展以及科技的进步，汽车逐渐成为人们日常生活中不可或缺的交通工具。

但即使如此，汽车在应用过程中由于油耗以及能源问题逐渐成为制约其发展的首要问题。

为此，为了更好地提升汽车的整体性能以及安全性，满足社会发展需求，新能源汽车逐渐成为人们关注的重点，同时并加强了对轻量化技术的应用。

而轻量化技术则是通过应用新材料、新设计来对汽车相关功能进行优化升级，从而提升汽车的整体性能，促进新能源汽车行业的长久稳定发展。

关键词：新能源汽车车身轻量化设计研究引言对于汽车行业的发展而言轻量化技术的应用具有重要作用，而且该技术还符合了现代可持续发展的相关要求。

通过轻量化技术的应用不仅有效的优化了汽车设计理论，而且还高效地提升了汽车的整体使用性能，提升了汽车的安全以及舒适度。

根据相关研究表明，轻量化技术在汽车上的应用主要体现在对汽车转向、制动、噪音等方面的改善，进而起到优化汽车整体性能的作用。

1轻量化技术概述随着社会的发展以及科技的进步，汽车行业迎来了新的发展机遇，但与此同时也带来新的能源问题。

尤其是在全球燃油资源日益减少的背景下，新能源汽车逐渐成为汽车领域中的新宠儿。

根据我国汽车市场的相关调查发现，截止到2017年我国的新能源汽车的产量已经达到1400多万量，同比增长了近百分之三十，并在全球新能源汽车领域中占有重要位置。

而且对于我国的汽车领域发展来看，轻量化技术的应用则是其发展的重要技术基础。

轻量化技术在应用过程中主要是通过对汽车结构设计、优化汽车功能以及加强新型材料的应用等，来有效的促使汽车的自重在某种程度上得以降低，进而确保汽车原有的设计基础上提升其使用性能，确保汽车更加安全舒适。

对于我国而言，关于轻量化技术的研究已经取得了骄人的成绩，并成为汽车行业发展的主要能动力。

据不完全统计，截止到2018年，全球所生产的新能源汽车中有80%均采用了轻量化车身，为此说新能源汽车车身的轻量化以逐渐成为新能源汽车最为直观的外在表现形式，加强对轻量化的重视可以有效地推动汽车实现经济、环保以及安全的关键所在。

乘用车轮胎动态冲击的试验与仿真分析郭建保;孙晴;刘珍海;胡跃伟;岳国辉;陈现岭【摘要】乘用车整车碰撞仿真分析中，轮胎仿真精度影响轮胎的变形、姿态及车体响应。

为提升轮胎的仿真精度，该文设计了乘用车轮胎动态冲击试验系统。

采用实体与壳单元结合的轮胎建模方法，通过Hypermesh建立动态冲击试验有限元模型，使用LS-Dyna仿真分析，并与试验对标。

用GB/T 20072-2006中规定的台车，以10 km/h的速度对轮胎进行2次冲击对比试验。

同时验证了对标轮胎模型对整车碰撞的影响。

结果表明：仿真中轮胎变形及冲击特性、台车加速度与试验一致。

应用于整车碰撞中，轮胎姿态、A柱变形、B柱加速度与试验一致。

因而，乘用车轮胎动态冲击试验系统设计有效。

轮胎建模方法合理。

%Tire simulation precision in vehicle crash simulation affects the deformation, pose and body response. A testing system of tire dynamic impact was designed to improve the simulation precision. A tire FE model was established using shel and solid about the dynamic impact testing system by Hypermesh, simulated by LS-DYNA, and benchmarked with test. Two contrast tests were done with an impact velocity of 10 km/h using a trol ey speciifed in GB/T 20072-2006 to impact tire. After benchmarked, it was validated in vehicle. The results show that the tire deformation, impact characteristic, and trol ey acceleration are the same as test. Applied in vehicle, the tire gesture, A-pil ar deformation, and B-pil ar acceleration are the same as vehicle test. Therefore, the testing system of tire dynamic impact is available. The tire FE model is reasonable.【期刊名称】《汽车安全与节能学报》【年(卷),期】2016(007)001【总页数】6页(P49-54)【关键词】汽车被动安全;轮胎;动态冲击;试验与仿真;刚度;对标分析【作者】郭建保;孙晴;刘珍海;胡跃伟;岳国辉;陈现岭【作者单位】长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，保定071000，中国;长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，保定071000，中国;长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，保定071000，中国;长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，保定071000，中国;长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，保定071000，中国;长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，保定071000，中国【正文语种】中文【中图分类】U461.91轮胎是乘用车关键部件之一，也是整车正面高速碰撞(全宽100%、40%偏置、25%偏置)中的传力通道，轮胎的仿真精度影响其在整车碰撞分析中轮胎的变形、刚度及运动姿态表现。

车辆工程（所属学院：机械与动力工程学院领域代码：085234）汽车工程研究院主要从事车辆工程技术研究及研究生培养的工作，其下设四个技术中心：汽车车身技术中心，汽车底盘技术中心，汽车电子技术中心和汽车发动机技术中心。

现有教授及研究员14位，副教授及高工20余位，博士及博士后100多人。

在汽车工程、汽车车身制造质量控制、轻量化和数字化，薄板冲压成型技术，汽车电子控制和车辆传动技术等方面取得了一系列重要成果，为企业创造了显著的经济效益，获得了国家、部委、上海市科技进步奖多项。

车辆工程学科各研究所与国内外著名企业集团建立了多个合作研究机构，下设汽车电子控制技术国家工程实验室、上海市数字化汽车车身工程重点实验室和美国通用汽车公司车身制造技术卫星实验室。

2003年开始招收车辆工程领域的工程硕士，受到上汽集团、东风汽车集团、无锡一汽、苏州金龙汽车公司及社会有关企业等许多单位的欢迎，并每年推荐众多优秀人才报考，至今已有近百人获得工程硕士学位。

一、培养目标为企业特别是大中型企业培养应用型、复合型的高层次工程技术与管理人才。

学位获得者应掌握车辆工程领域坚实的基础理论与宽广的专业知识以及解决工程问题的现代研究方法与技术，具有创新意识和独立担任车辆工程技术和工程管理工作的能力。

能比较熟练地阅读和翻译本工程领域的外文资料，并有良好的职业道德，热爱祖国，积极为我国的社会主义现代化建设服务。

二、主要研究方向●车辆数字化开发及系统集成●汽车先进设计理论与方法●车辆底盘虚拟样机技术●车身工艺设计与制造质量控制●混合动力驱动系统●汽车发动机燃油喷射与控制●汽车的电子控制技术●车辆系统动力学与控制●先进传动和自动变速技术●汽车振动与噪声（NVH）分析与控制●汽车碰撞与被动安全性●客车与特种车辆三、学制和学分1.工程硕士生的学制一般为两年半，其中累计在校学习时间不得少于半年。

超过三年半者必须办理延期手续，但最长学习年限不超过五年。

2. 采取“进校不离岗”的培养方式在职攻读工程硕士专业学位。

碳纤维复合材料的回收与再利用技术研究摘要：随着碳纤维的广泛应用，碳纤维复合材料废弃物中高价值碳纤维的回收再利用成为碳材料领域的研究重点和难点。

本文综述了碳纤维复合材料的主要回收方法，介绍了回收碳纤维的再利用技术，并分析了我国碳纤维复合材料回收再利用技术的研究现状，指出碳纤维回收对实现高价值材料再利用、节约能源和减少环境污染具有重要意义。

关键词：碳纤维；复合材料；回收；再利用；研究现状引言纤维增强热固性复合材料是将玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等纤维充当增强纤维置于热固性树脂基体内，制造而成的复合材料。

由于纤维增强热固性复合材料抗疲劳、耐腐蚀、可设计性强、比强度高、成型工艺好，被广泛应用于建筑与基础设施建设、交通运输、装备制造、环境保护、石油化工、体育用品等领域。

热固性树脂在固化前呈直链或带支链的分子结构，固化后形成稳定的立体网状结构，因此使用后废弃物的处理成为难题。

纤维增强热固性复合材料的市场需求会越来越大，如果不能得到有效的回收处理，将引发严重的安全与环境问题，因此亟需找到纤维增强热固性复合材料资源化与综合利用的合理方法。

1碳纤维复合材料的回收1.1化学回收法化学回收法是指用化学试剂将废弃碳纤维复合材料中的树脂基体降解，使碳纤维从基体中分离出来。

该方法的关键是研发降解树脂基体的技术，研究者主要集中在对溶剂法的研究。

溶剂法分为普通溶剂法和超临界/亚临界流体法。

在普通溶剂降解法中，溶剂种类和降解工艺直接影响碳纤维的回收效果。

先用硝酸浸泡复合材料，再在KOH的聚乙二醇熔液中反应降解，所回收的碳纤维拉伸强度可以达到原丝的96%。

利用乙醇熔液在一定温度下浸泡复合材料溶液进行降解，所得降解产物可作为树脂继续使用，获得的回收碳纤维表面干净，以四氢萘和二氢蒽作为降解溶剂，回收的碳纤维表面无缺陷，拉伸强度与原碳纤维保持一致。

超临界流体由于溶解能力强、扩散性好，被认为是降解环氧树脂的优秀溶剂。

利用超临界丙醇降解碳纤维复合材料，得到碳纤维的拉伸强度仅比原始纤维降低约10%。

快速爬行软体管道机器人的设计与性能分析目录1. 内容概览 (3)1.1 研究背景与意义 (4)1.2 国内外研究现状 (5)1.3 研究内容与目标 (6)2. 快速爬行软体管道机器人的设计 (7)2.1 设计理念与原则 (8)2.2 机器人的整体结构设计 (10)2.2.1 头部设计 (11)2.2.2 躯体设计 (12)2.2.3 尾部设计 (13)2.3 驱动系统设计 (14)2.3.1 动力源选择 (15)2.3.2 运动副设计 (16)2.3.3 驱动控制系统 (17)2.4 传感器与控制系统设计 (18)2.4.1 传感器系统 (20)2.4.2 控制系统概述 (22)2.4.3 软件算法设计 (23)2.5 人机交互系统设计 (24)3. 快速爬行软体管道机器人的性能分析 (25)3.1 爬行性能分析 (26)3.1.1 抓地力分析 (28)3.1.2 爬行速度分析 (30)3.1.3 爬行稳定性分析 (31)3.2 环境适应性分析 (33)3.3 分析工具与方法 (34)3.3.1 理论分析方法 (35)3.3.2 仿真分析 (36)3.3.3 实验测试 (37)3.4 性能优化策略 (38)4. 快速爬行软体管道机器人的实验验证 (39)4.1 实验装置与环境 (40)4.2 爬行性能实验 (41)4.3 环境适应性实验 (43)4.4 数据分析与结果 (44)5. 结论与展望 (45)5.1 研究总结 (46)5.2 存在问题与改进建议 (47)5.3 研究展望 (48)1. 内容概览本报告旨在详细介绍一种快速爬行软体管道机器人的设计方案及其在各种复杂管道环境下的性能分析。

我们的设计着重于提高机器人的灵活性、耐用性和爬行效率，以满足在实际管道检查和维护任务中的高要求。

报告的结构分为以下几个关键部分：在这一部分，我们介绍了研究的目的、背景以及管道机器人技术的现状。

我们还讨论了在管道操作中遇到的关键挑战，以及快速爬行软体管道机器人的潜在应用领域。

轻量化设计的汽车零部件用高强度钢来抗凹张研来新民朱平王吴荣机械工程学院上海交通大学上海200030，中国公关摘要：轻巧耐撞性是汽车车身设计的两个重要因素。

在这篇文章中，基于浅壳理论，表达抗凹刚度的双曲率扁壳是在集中载荷条件下取得的。

该临界负荷导致当地琐碎的凹痕在该中心的浅壳被视为轻量级对汽车零部件的重要影响指数。

本规则适用于轻量化设计的保险杠系统用高强度钢代替温和钢。

耐撞模拟轻量级的一部分，证明了轻量化进程的有效性。

关键词: 高强度钢轻量抗凹1、介绍近年来，由于汽车保有量的急剧增长，大大影响了社会和人们的生活，这种情况带来了很多严峻的问题比如能源危机，环境污染。

国际铝组织协会声明石油的消耗可降低8-10％与减少约10％的汽车重量。

因此，汽车轻量化是节约燃料的一个基本方式。

为了减少汽车的重量，这又两个较好的方法。

一种方法是重新设计汽车零部件优化其结构，通过使用细薄的、空心的、小型的和混合材料的零部件，来减轻汽车的重量。

另一种是使用新的轻型材料，如今这种材料越来越多，如铝合金，高强度钢，复合材料都被广泛作为轻质材料以取代传统材料如低碳钢。

这些材料可以显着的减轻汽车的重量。

使汽车轻量化材料替换比优化结构更有效。

根据引进的汽车安全法规，轻量化设计的车身中耐撞性和安全性被视为先决条件。

高强度钢被广泛的应用于汽车上以代替传统的低碳钢。

高强度钢板可用于汽车车身来提高部件碰撞能量吸收能力和耐塑性变形能力。

汽车体重可减少通过使其零部件用一个更薄厚度的高强度钢板取代低碳钢板来制造。

与铝相比，镁，复合材料和高强度钢具有更好的经济性因为这些材料的原料和制作费用比较便宜。

此外，高强度钢可直接应用到生产线上，包括成型，焊接，装配和油漆。

经营成本节省了，因为没有必要对整个线路进行调整。

在车身外，有几个薄的金属板，其中大部分是浅水面板。

凹痕阻力是有能力保持形状对沉没挠度和地方凹痕在外力的作用下。

凹性汽车板成为汽车的一个重要方面和质量标准。

船舶结构轻量化设计及建造技术研究摘要：随着社会经济的发展，船舶行业也有了更多的发展机遇，船舶的建造质量会直接影响到海洋工程的发展。

传统的船舶主体结构制造理念已经制约了我国造船业的发展，必须要科学应对当前船舶主体结构的问题。

在设计船体结构时，需要考虑船舶主体结构的实用性能，保证船体结构的安全和美观，还应保证船舶主体结构设计符合力学条件，不断总结经验，学习先进的设计方法。

船舶主体结构设计的质量也决定着航海出行的船舶质量，影响着我国海洋经济的发展和人们的安全出行。

本文对船舶结构轻量化设计及建造技术进行分析，以供参考。

关键词：船舶结构；轻量化设计；建造技术引言船舶结构设计是复杂的工程，完善的优化设计方案能够提高船舶制造的质量与效率，保证使用的安全性与可靠性。

结构优化设计中，需要明确设计理念、优化设计的发展以及设计所需的阶段，保证设计工作得到正确的帮助与指导。

结构设计需明确船舶中需要关注的要点，确定设计方式，选择具体的设计方案投入实施。

1船舶结构设计方式1.1船舶结构设计步骤在设计船舶结构时，首先需要进行初步设计，接着展开详细的设计，然后进行生产设计。

在设计过程中必须要严格根据标准进行，设置更加科学的步骤。

工作人员也需要建立一个完整的预算报告，这样才可以进一步把控船舶的主体结构。

预算报告也需要进行提交，经过上级部门的审批以后，再开展具体的设计工作。

设计人员还应当更加详细地检查船舶结构的材料、质量等细节。

全面地把控各项标准，使其全部符合要求。

除此之外，工作人员还需要注重船舶结构的生产条件、材料等，这样可以全面保证实际船舶结构建造图符合设计方案，也可以更好满足船舶结构设计的相关要求。

1.2船舶结构可靠性分析法在船舶结构强度的确定性设计过程中，不同的参数都能够设置成一个定值，这样安全系数就能够反映出强度储备。

但其实船舶结构是通过空间板梁组合形成的，如果其中的任意构件出现问题，就会导致船舶结构的内力被重新分配。

很多构件出现问题后，会导致船舶结构失效。